• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권1호
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• pp.25-32
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• 2019

K-BEMS 시스템은 태양광과 배터리를 Hybrid PCS 및 EMS로 구성하여, 건물에너지 절감 및 건물 PEAK 부하를 감축하기 위해 도입되었으며, 200여 한전 사옥에 보급되어 시범 운영되고 있다. K-BEMS 시스템을 보다 안정적으로 그리고 효율적으로 운영하기 위한 K-BEMS 연구과제를 2016년 1월부터 2018년 현재까지 전력연구원이 약 3년간 걸쳐 수행하였다. 본 논문에서는 K-BEMS 연구과제에서 수행한 9가지 Scheduling 운전 모드 시험 결과 및 3년간의 Scheduling 운전 결과 발견한 문제점, 그리고 이 문제점 해결을 위해 도입한 제어 알고리즘을 보여 주고 있다. K-BEMS 9가지 Scheduling 자동제어 운전모드 시험을 수행 하였으며, 이 중 3가지 운전모드에서 알고리즘 개선 사항을 발견하였는데, 이들 3가지 경우 모두 배터리 연계 운전과 관련이 있는 것으로 드러났다. 배터리 SOC(State of Charge)는 통상 20% 이상에서 운전되는데, 20% 이하가 되면 배터리 보호 차단기가 동작하여 K-BEMS 자동 운전이 정지되는 현상을 발생한다. 그런데 이 Hybrid 자동제어 모드에서, 배터리 차단기 trip시 태양광 공급마저 중단되는 현상을 발견하였다. 그러므로, Hybrid 공급모드에서 배터리의 차단기가 동작될 경우, 태양광 단독운전으로 자동 전환하여 태양광 공급마저 중단되지 않도록 알고리즘을 재구성하여 자동제어 운전하는 것이 총 에너지 절감 측면에서 반드시 필요한 것으로 분석되었다. 이 때, 계측제어 오차를 감안하여야 하며, 배터리 정지를 너무 보수적으로 의식하여, SOC 운전 Range를 너무 축소해서 운전하면 당초의 피크 부하 저감 이라는 경제성 목표를 달성할 수 없으므로, 효과적인 hybrid 운전(건물 피크 부하 감축 운전)을 위해서는 정지된 SOC 값을 컴퓨터가 기억하고 있다가, 향후 재가동 자동제어 운전시에서는 SOC Range값을 변경 조정 하여 최적 제어 운전하는 자동제어 알고리즘이 PV & Battery hybrid peak load demand control에서 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.535-537
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• 2015

본 연구에서는 비상전원 공급기능을 포함한 하이브리드 ESS(Energy Storage System)를 제안한다. 기존의 ESS에 UPS(Uninterruptible Power Supply)의 비상전원 공급기능을 포함한 하이브리드 ESS의 운전모드는 배터리 충전 모드, 수요관리 운전모드 1, 수요관리 운전모드 2, 비상 운전 모드 총 4가지 모드로 구성 되어 있다. 비상전원 공급기능을 포함한 하이브리드 ESS의 운전모드 간 절환 시 과도 응답을 검증하기 위해 3상 50[kW] 시제품을 제작하였고, 이 시제품을 통해 운전 모드간의 절환 시 과도 응답을 검증 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.151-152
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• 2011

본 논문에서는 스마트 그리드에 적용되는 2MVA 배터리 에너지 저장 시스템(BESS, Battery Energy Storage System)의 제어 알고리즘을 제안하고 검증하였다. BESS는 전력변환을 위한 PCS(Power Conditioning System), 배터리 제어 및 상태확인을 위한 BCS(Battery Conditioning System)와 상위 시스템으로부터 지령을 받아 PCS와 BCS를 제어하는 PMS(Power Management System)로 구성되어 있다. BESS는 풍력안정화를 위해 EMS(Energy Management System)의 지령을 받아 운전모드를 선택하고, 운전모드에 따라서 계통측 전력을 제어하거나 배터리측 전류를 제어하고, 배터리의 완전충전을 위해 전압제어를 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.245-250
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• 2017

전 세계적으로 온실가스 및 대기 오염물질 배출 저감을 위한 환경 규제가 강화되고 있고, 그에 따라 여러 가지 대책들이 마련되고 있다. 또한 환경오염 최소화와 더불어 효과적이고 합리적인 에너지 절감 방법에 대한 필요성이 점차 커지고 있는 실정이다. 선박 분야의 경우에는 친환경 선박 개발이 활발히 연구되고 있으며 배기가스 배출저감, 대체 연료 개발, 새로운 추진 방식의 선박 등이 이러한 연구 범주에 속한다. 본 논문에서는 하이브리드 전기추진선박에 대한 기본 개념을 제시하고, 선박 운전환경 분석에 따른 하이브리드 전기추진선박의 전력공급 시스템 배터리 단독 운전, 발전기 단독 운전 및 전 출력 운전 모드로 구성하고 각 운전 모드별 속도, 전류, 전압 및 출력 특성을 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.186-187
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• 2019

DC마이크로그리드에서 양방향 컨버터를 통한 계통과 배터리간의 전력교환은 계통연결 시 배터리를 충전시키고 계통분리 시 배터리를 통해 독립운전을 하는 양방향 동작의 형태로 수행된다. 이러한 운전모드 전환시 과도 오차를 줄이기 위해 무순단 절체 기능이 필요하다. 본 논문에서는 무순단 절체를 위해 전류 제어기를 공유함으로 발생하는 전압제어기 포화를 방지하는 하이브리드 안티와인드업 기법을 제안한다. DC마이크로그리드 시스템으로 구현해, 시뮬레이션을통해 기존방식과의 비교하고 제안한방식의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.63-64
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• 2014

본 논문에서는 비상전원 기능을 갖는 고효율 3kW급 하이브리드 ESS를 제안한다. 제안하는 시스템은 정상운전모드 시 태양광에너지를 배터리에 충전하거나 가정용부하에 공급 또는 여분의 전력을 계통에 보낼 수 있고 전력 수요가 많을 시에는 배터리의 에너지를 이용하여 부하평준화를 할 수 있을 뿐 아니라 계통사고 시 부하에 끊김없는 에너지를 공급 할 수 있는 비상전원기능을 갖는다. 각 운전모드에 대한 제어알고리즘과 각 부 전력변환기의 효율을 시제품을 통하여 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2545-2552
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• 2014

본 연구에서는 전기구동 자동차에 동력원으로 사용되는 고전압 및 고용량 배터리의 고효율 운전을 위하여 배터리 열관리 시스템 기술을 소개하고 이론적 설계 방법에 소개하고 한다. 이를 위하여 전기구동 자동차의 배터리로 많이 사용되는 리튬이온 배터리의 고효율 운전을 위한 발열 모델링을 제시하였고, 열원의 종류에 따른 냉방 및 난방 시스템 설계를 에너지 평형식을 이용하여 부하를 계산하였다. 특히, 리튬이온 배터리의 발열 모델링을 이용하여 충전 및 방전 시 발열 반응열과 혹서기 및 혹한기시 배터리 작동의 최적 온도를 유지하기 위한 냉방과 난방 설계 기술을 제시하였다. 전기구동 자동차 종류에 따라 배터리 사용 비중이 다르기 때문에 효율적인 배터리 열관리를 위하여 계절별 및 작동 모드별 부하에 따른 배터리 열관리 기술을 제안하였다. 또한, 냉방 부하가 가장 큰 여름철 동일 조건에서 외부 공기 온도가 같다고 가정하면 냉방 능력은 수랭식 냉매 방법이 가장 크며 공랭식 방법이 가장 작게 나타난다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.610-618
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• 2020

본 논문에서는 규칙기반 알고리즘을 이용한 수소연료전지/배터리 하이브리드 철도차량 모델링을 제시한다. 모터의 운전영역에 따른 토크 곡선을 계산하여 견인 시스템의 구동 전력을 결정하고 철도차량의 각 운전 모드에 적용하여 전기 시스템을 모델링 한다. 전기 시스템의 전력은 규칙기반 알고리즘을 이용한 에너지 관리시스템(Energy Management System, EMS)으로 결정한다. 배터리의 충전상태(State Of Charge, SOC)에 따라 운전 영역을 세분화하여 수소 소비량을 효율적으로 관리한다. 제안하는 철도차량 모델링의 타당성은 MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.960-961
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• 2015

청정지역으로 규정된 제로에미션 지역을 통과하기 위해서는 배터리를 포함한 전기시스템을 사용하여 외력 특성과 무관하게 안정된 운전성능을 유지해야만 한다. 또한 전기시스템이 항구에서 완충된 상태로 출항이 진행되어서 목표지점에 도착한 경우 뿐만 아니라, 운항 중 발전기 시스템에서 배터리를 충전하고 회항지점에서 항구까지 안정된 전력을 유지해야만 한다. 그러나 운항이 진행되면서 선체에 작용되는 외력을 극복하기 위해 추진력을 급속히 변화하게 된다. 이러한 방법은 제한된 에네지를 사용하는 전기시스템에서 급격한 속도 변화는 에너지 사용량을 증가시키고, 진동, 발진등 추진체에 수명을 단축시키는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 전기시스템의 전력 변화량을 기반으로 제로에미션을 운항하는 운전방법을 제안한다. 제안된 속도제어방법은 모드별로 선정된 속도변화량을 기준으로 모터의 토크응답성과 전력 변화특성을 PSIM을 사용하여 모의시험하였고, 구동부 하드웨어를 구현하여 성능을 부하 모의시험장치에서 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2000년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.66-69
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• 2000

전기자동차에서 주 에너지원은 축전지이다. 현재전기자동차용 축전지는 에너지 밀도 및 파워 밀도가 커지고 있지만 기존의 자동차에 비해서 주행거리가 짧다. 그래서 전지관리장치(Battery management System : BMS) 개발목적은 효율적으로 배터리를 관리하여 전기자동차의 전력시스템을 최적으로 운전하는 데 있다. 주행 중 즉 모터링시 축전시의 상태에 따라 인버터의 운전을 최적으로 하기 위한 제어방식을 도입하고 충전시에도 축전시의 충전상태에 따른 충전모드를 선택하여 제어하는 방식을 도입하고자 한다. 전기자동차 전력시스템의 최적운전을 실현할 수 있고 이를 통해 주행거리를 증대시킬수 있는 전기자동차 용 Ni-MH 전지 제어 알고리즘을 이용하여 개발한 BMS에 대해 소개한다.