중형항공기용 터보펜 엔진의 성능모사와 LQR 제어기 설계에 대한 연구를 수행하였다. 동적 성능모사를 설계점으로 선정한 지상최대이륙조건과 탈설계점으로 선정한 최대상승조건과 순항조건에 대하여 Step 증가, Ramp 증가, Ramp 감소, Step증가 후 Ramp 감소의 4가지 연료공급에 조건에 대하여 수행되었다. 성능모사 결과 모든 비행조건에서 연료를 Step 증가시킬 경우 고압터보빈의 입구온도가 제한온도인 3105$^{\circ}$R을 초과함을 확인하였고, 최대 상승조건에서 연료를 Step 증가시킬 경우가 4.5초 이내에 Ramp 증가시킬 경우 고압압축기에 서지가 발생함을 확인하였다. 따라서 고압터어빈의 오버슈트와 고압압축기의 서지를 동시에 제어할 수 있는 다변수 제어기의 설계가 필요함을 확인하였다.
본 논문에서는 연료 유량만을 제어 입력으로 하는 터보제트 엔진 제어기를 제안한다. 퍼지 기반 제어기는 무인 항공기의 가감속시 서지와 flame-out 현상이 발생되지 않도록 효율적으로 제어 입력을 생성하며, 항공기 기동시 빠른 가감속 특성을 보이며, 동작점이 서지라인과 flame-out라인 사이에 존재하도록 설계되었다. 엔진 회전 속도와 서지 여유가 퍼지 입력 변수가 되고, 신속하고 안전하게 항공기가 원하는 회전속도로 수렴할 수 있도록 제어기를 설계한다. 제안된 제어기의 성능확인을 위해 MATLAB을 사용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, DYGABCD 프로그램을 사용하여 생성된 선형 엔진 모델에 적용하여 성능을 입증하였다.
I본 논문은 교류 전원용 바리스터와 LC필터를 조합한 서지 보호장치에 대해서 기술하였다. 지금까지 교류 전류용 서지 보호장치로써 바리스터만이 주로 사용되어 왔으나, 이것은 급상승하고 높은 잔류전압 때문에 보호되어야 할 장비에 해로운 결과를 초래하는 경우도 있다. 따라서 본 연구에서는 교류 전원용 서지 보호장치의 차단 성능을 향상시키기 위하여 바리스터와 LC필터로 구성된 조합형 서지 보호장치를 설계.제작하였다. 그리고 서지 보호장치의 동작특성과 차단 성능의 분석에 대한 실험을 1.2/50[$\mu\textrm{s}$] 임펄스 발생기를 적용하여 수행하였다. 결론적으로 본 연구에서 제시한 조합형 서지보호장치는 서지 전압을 더욱 낮게 제한할 수 있고, dV/dt의 값을 매우 낮은 값으로 감소시키며, LC필터에 의한 출력단의 고주파 전압을 효과적으로 감쇠시킬수 있기 때문에 전자시스템의 손상과 전도를 더욱 더 효과적으로 방지할 수 있다.
본 논문에서는 Class E zero-current-switching (ZCS) 인버터를 이용하여 단일 스위치로서 램프를 점등하는 타여자 방식의 전자식 안정기를 제안하였다. 이론을 통해 각 파라미터를 계산하고, PSpice 시뮬레이션을 통하여 안정상태의 램프출력을 예측하였다. 또한, MOSFET의 전압 스트레스를 고려한 스너버 회로를 구성하여 스위칭 서지전압의 발생을 억제하였으며, 실제 전자식 안정기를 제작하여 전기적 특성을 살펴보았다.
균열 현상은 모든 필터에서 발생하였다. 1997년 9월 원심 압축기 B에서 발생한 지나친 진동현상으로 여러 필터 중 한 필터가 부서져 임펠러 흡입부로 빨려 들어갔다. 1997년 10월 기동중에 선회실속 문제가 임펠러에서 발생하였고, 이 원인은 임펠러 eye가 부분적으로 막혔기 때문이었다. 압축기 입구와 출구의 전체 유량과 압력 상태는 정상이었기 때문에 어떠한 서지현상도 anti-surge 시스템에 의해서 감지되지 않았다. 고장상태를 진단함으로써 압축기의 재가동을 방지하여 필터들이 부서졌다는 것을 확인하게 되었다. 이번 기계 점검과정을 통하여 원격진단의 중요성을 확인하였으며, 이에 회사는 원격서비스(remote service) 계약을 체결하여 현재 원격 진단 서비스 점검이 계약 기간에 따라 정기적으로 이루어지고 있다. 이와 같이 기계에 대한 정기적인 점검을 실시하는 목적은 기계의 결함이나 고장문제를 조기에 발견함으로써 중대한 고장으로의 진행을 사전에 예방하거나 또는 최소화하는데 있다.
최근에 콘덴서 뱅크에서 자주 일어나는 고장의 유형은 콘덴서의 내부절연파괴, 리액터의 소손이 주를 이루고 있다. 그중에서 콘덴서 셀의 절연파괴가 수대에서 십 수대까지 동시에 발생하기도 한다. 이러한 현상의 대부분은 차단기의 투입 시 서지전압과 전류에 의해 서서히 진행 혹은 갑작스런 고장으로 진행되고 있다. 이중에서 저항기의 절연열화가 진행되면 차단기 투입 시 순간적인 절연파괴를 일으켜 급준파의 전류를 더 급준하게 만들면서 콘덴서나 리액터의 열화를 더욱 더 가중시키며 순간적으로 저항기의 역할을 못하게 되어 안정상태를 더욱 해치는 역할을 수행하게 된다. 이 논문에서는 콘덴서 뱅크와 중성점 저항기의 특성을 분석하고 중성점 저항기의 절연성능을 보강하여 전, 후의 서지전류 특성을 비교함으로써 실제 계통에서 중성점 저항기의 절연열화가 콘덴서 뱅크에 미치는 영향에 대해서 알아보고자 한다.
본 논문은 뇌격전류에 따른 저압 배전계통의 전자식 전력량계 및 배전 패널의 통신설비와 전원장치를 보호할 목적으로 사용하는 서지보호장치(SPD)에 관한 것이다. 서지보호장치(SPD)는 접속방식에 따라 1-포트 서지보호장치(SPD)와 감결합 요소를 포함한 2-포트 서지보호장치(SPD)로 구분된다. 뇌격전류에 대한 내부 시스템의 보호는 협조된 서지 보호체계를 이루는 계통적인 접근이 필요하다. 이에 대응하기 위해 이론적인 검토를 통해 피뢰구역(LPZ) 정의에 대한 고찰 및 해석을 진행하였다. 뇌서지에 의한 뇌격전류는 상당히 크기 때문에 하나의 서지보호장치(SPD)로 방호하기에는 한계가 발생하며, 이를 해결하기 위해 다단의 종속적으로 서지보호장치(SPD)를 설치하게 된다. 본 논문에서는 전력계통에 있어 한전계통에 연계되는 Incoming side가 아닌 건물 내에 설치되는 분기형 배전패널 내부의 전자식 전력량계 및 각종 통신(제어)설비를 보호할 목적으로 한전계통이 연계되는 MOF 단에 설치되는 LPZ0에 해당하는 피뢰기(LA, SA)와 보호협조를 이루는 LPZ1과 LPZ2의 경계영역에 설치하는 저압 배전계통용 II등급 서지보호장치(SPD)에 대해 설계를 하였다. 또한 감결합 요소가 없고, 부하 전류를 흘릴 수 있는 직렬 접속 방식의 1-포트 서지보호장치(SPD)에 대한 최적의 설계 방안을 도출하고 실험을 통해 기존의 방식과 비교하여 성능 개선과 관련한 검증을 실시하였다.
뇌서지 보호는 오늘날 대부분의 전기전자기기에 있어 중요한 문제 중 하나이다. 그리고 뇌서지 보호를 위한 대다수 SPD의 가장 주요 부품으로 MOV가 사용된다. 본 논문에서는 다양한 타입의 MOV 기반 SPD를 조사하고 낮은 MLV특성의 부작용에 대하여 실험하였다. 실험결과로서 상대적으로 낮은 MLV특성은 실제 현장에서 발생 가능한 TOV 고장 상태하에서 더 큰 고장률로 나타날 수 있으며, 피보호기기보다 우선하여 소손될 수 있음을 알 수 있다. 결국 안전면에서 SPD는 높은 TOV내력과 신속한 단로기의 동작이 요구된다.
우리나라 전력계통의 특성상 남부의 전원단과 수도권의 부하중심단과의 거리가 존재하여 안정적인 계통전압제어에 어려움이 존재한다. 이러한 계통전압제어의 어려움을 극복하기 위해 154kV 계통에 SC Bank를 설치 운용중에 있다. 운전 환경상 차단기의 투입과 차단이 잦은 154kV SC Bank에 리액터가 소손되는 등의 문제점이 발생하고 있어 154kV SC Bank의 써지응답특성을 규명하고 차단기의 투입차단시 발생하는 써지전류의 저감에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 154kV SC Bank를 대상으로하여 현장조사와 현장실증을 통해 써지전류를 측정하고, 모의를 통해 써지응답특성을 규명하였다. 그 결과, 차단기의 접점의 상태와 피뢰기의 동작여부에 의해 써지전류가 크게 영향을 받는다는 점을 확인하였다. 154kV SV Bank를 대상으로 한 현장시험과 서지응답특성의 분석결과를 기본으로 하여 피뢰기의 영향과 차단기의 투입차단 영향을 최소화하는 방안으로 피뢰기의 분리운전으로 전류재단현상을 막아 급준써지전류의 발생을 억제하고 저항투압방식의 차단기로 써지전류를 30%이하로 억제할 수 있음을 실증과 모의로 확인하였다.
낙뢰의 직격이나 유도에 의해 발생되는 서지, 전력계통의 차단기의 빈번한 개폐동작 등은 과도 과전압이 발생하며 이는 변압기, 차단기, 전력기기의 정상운전에 지장을 초래하게 된다. 본 연구는 이러한 현상을 예방하기 위해 전력기기 또는 선로에 피뢰기를 병렬로 설치하여 대책을 수립하는 방법에서 한층 더 나아가 원격으로 피뢰기의 상태를 점검하며 이벤트 발생 시 즉각적인 대책을 마련하여 부가적으로 발생하는 피해를 미연에 방지함에 그 연구의 목적이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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