국가차원의 신 재생에너지 활성화 방안에 따라 태양광, 풍력발전 등의 대규모 분산전원 단지의 도입이 이루어지고 있으며, 현재 배전계통의 전압조정 방법은 배전용 변전소의 부하시 탭 절환기(Under Load Tap Changer, 이하 ULTC)와 배전선로의 선로전압조정장치(Step Voltage Regulator, 이하 SVR)로 수용가에 규정전압(220${\pm}$6%)을 만족시키는 전압을 공급한다. 하지만 대규모의 태양광, 풍력 등의 분산 전원이 배전계통에 도입되는 경우, 전력품질[과전압/저전압]의 문제가 발생된다. 본 논문에서는 부하율에 따라 변화된 LDC 정정치를 적용 및 시뮬레이션을 통한 수용가 직하 및 말단의 규정전압(220${\pm}$6%) 즉 207V이하의 저전압, 233V이상의 과전압 여부를 검증함으로써 전력품질을 유지 할 수 있는 태양광전원이 연계된 배전계통의 최적전압운용 알고리즘을 개발하였다.
전원입력단에 사용되는 회로는 입력전원만을 사용할 수가 있다. 일반적인 전자회로는 입력전원을 이용하는 전압변환기에 의해 생성되는 2차전원을 이용하게 된다. 하지만 전원입력단의 저전압 및 과전압에 의한 고장에 대비하기 위한 보호회로는 2차 전원을 사용할 수가 없기 때문에, 입력전원만을 이용해서 구현이 되어야 한다. MOS FET의 문턱전압 특성을 이용한 저전압/과정압 검출회로는 50V 입력전압만을 이용해서, 정상적인 전압범위를 벗어나는 저전압/과전압 현상을 정상적으로 검출할 수가 있고, 기존의 Zener diode만으로 보호만 가능했던 것을 검출이 가능하게 되었고, 이상전압검출회로의 동작의 정확도를 결정하는 기준전압은 환경조건 등에 의해서 발생할 수 있는 모든 변수를 고려하면 최악조건 해석상으로 8.4%에서 2.5%로 향상되었다.
본 논문은 계통과 연계하여 운전하거나 계통사고시나 의도적인 단독 운전이 필요한 경우 계통과 분리하여 운전하기 위한 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)를 기반으로 하는 인버터를 제안한다. UPQC 기반의 인버터는 계통 연계시에 과전압, 저전압 등의 계통 전압의 변동이 발생 했을 시 이를 보상하여 부하에 전달되는 전력의 품질을 유지 할수 있다. UPQC의 개념에 대하여 설명하고, 계통 연계시의 전압 보상, 단독 운전시의 시퀀스에 대하여 설명하고, 이를 시뮬레이션을 통해 검증한다.
전기에너지는 가정 및 일반 사업장에서 필수적인 원동력이 되고 있다는 것은 누구나 인식하고 있다, 또한 사소한 전기사고로 인해 발생될 안전사고로 인명이나 전기화재 등을 예방하기 위해 누전이나 과전류 보호에 많은 연구결과로 인해 사고방지에 큰 도움을 주고 있다, 이번 연구는 전기사용안전을 위하여 저압의 누전이나 과전류에 대해서 요함을 인식한 것과 같이 저전압선로에서의 과전압의 발생원인과 과전압의 사고 유형과 과전압 보호장치 구성과 중요함을 알리고 저압회로 차단기에 삽입하여 좀 더 안정된 안전대책과 제품의 개발이나 인증을 득할 기기들의 방안을 제시해본다.
풍력발전이 배전선로에 연계되면 풍력발전의 출력양에 따라 과전압 또는 저전압 현상을 겪을 것으로 예상한다. 그러나 이러한 문제는 지금까지 이론 및 시뮬레이션을 만을 통하여 고찰이 되었으며 실제 측정을 통해 제시한 사례는 거의 없다. 본 논문에서는 풍력발전이 연계된 장거리 배전선로의 과전압 및 저전압 문제를 실제측정을 통하여 증명하였다. 기존 배전선로의 전압관리 방법에 대하여 설명하였으며 주상변압기 Tap 변경만을 이용해서는 분산전원의 출력변동으로 인한 전압변동을 적정하게 유지할 수 없음을 보였다. 분산전원으로 인한 전압변동을 해소하기 위한 방법으로 여러 가지 대책에 대하여 고찰하였으며, 가장 합리적인 방법으로 SVR 설치를 제안하였으며 배전계통 해석 S/W를 이용하여 SVR 설치를 모의하여 분산전원으로 인한 전압변동을 문제를 해결할 수 있음을 보였다.
현재 자동차나 선박등에 사용하는 직류모터 속도 제어용 스위칭 소자는 스위칭 과전압으로 인하여 때때로 손상되거나 오작동을 일으키기쉽다. 본논문은 dc 모터 제어용 반도체 스위칭소자의 내성특성을 개선한 것이다. 이를 위하여, 먼저 저전압 보호소자인 비리스터나 제너 다이오드 등 가운데에서 스위칭 과전압에 대해 내성을 갖는 이상적인 소자를 선택하기 위해 과전압 보호자의 등가회로를 분석 하였다. 나아가서 국제규정에서 정의된 의사 과전압 파형의 적절한 선택, 스위칭 소자의 손상과정과 손상원인을 규명하고, 순시과전압 전류의 변화에 따른 각각의 임피던스 조건을 고려하여 직류모터 제어용 반도체 스위칭 소자의 내성특성 개선하였다.
태스크내부에서 공급 전압을 조절하는 태스크내 전압 스케쥴링(IntraVS)은 저전력 프로그램을 구현하는 데 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 경성 실시간 응용프로그램에서 평균 실행 시간에 대한 정보를 이용하여 전력 소모를 효과적으로 줄이는 새로운 태스크내 전압 스케쥴링 알고리즘을 제시한다. 최악 실행 시간을 사용하여 전압 조절의 결정을 내렸던 기존의 태스크내 전압 스케줄링과는 달리, 제안된 알고리즘은 평균 실행 시간에 바탕을 두고 실행 속도를 조절함으로써 주어진 시간 제약 조건을 만족시키면서도 기존 방법보다 에너지 효율성을 높일 수 있다. MPEG-4 디코더를 이용한 실험 결과, 제안된 알고리즘은 기존의 태스크내 전압 스케줄링에 비해서 전력 소모를 최대 34% 감소시켰다.
태양광과 풍력과 같은 분산전원이 배전계통에 연계되어 운용되는 경우, 수용가의 규정전압인 220${\pm}$6%(207[V]~233[V])를 벗어나는 현상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 태양광이 연계되는 위치에 따라 변동하는 선로임피던스(R${\pm}$jX)에 의하여 발생하는 순시 전압상승 및 전압강하에 의한 전력품질[과전압/저전압] 저하 현상을 LabVIEW S/W를 이용하여 확인하였으며, 이에 따른 문제점을 분석하고 그 해결책을 제시하였다.
위성에는 자세제어를 위하여 광학식 자이로가 사용되고 있다. 여러 종류의 자이로중 타자이로에 비해 RLG는 정밀도는 높으나 레이저 방전현상을 이용하므로 방전관 전극의 수명이 곧 자이로의 수명을 결정짓는 요소이다. 그래서 현재는 비교적 짧은 4년의 수명을 목표로 하는 저궤도 위성의 자세제어를 위하여 장착되어 사용되고 있다. 링 레이저 자이로 (RLG)의 전자모듈 전원은 크게 레이저를 발진시키기 위한 전압과(Discharge 전압), Lock-in을 보상하는 Dither를 구동하는 전압(Dither 구동 전압)과 광경로를 일정하게 유지하기 위해 미러를 구동하는 전압(PLC 구동 전압)인 고전압계통의 전원과 로직회로와 아날로그 회로를 구동하는 저전압 계통의 전원으로 나눌 수 있다. 본 논문에서는 Flyback Converter를 이용하여 헬륨-네온 레이저의 플라즈마를 생성하고 발진을 유지하는 Discharge전압을 포함하는 자이로 전력계 설계과정을 제시한다.
본 논문에서는 기존의 고압배전선로에 설치되어 운용되고 있는 선로전압조정장치(Step Voltage Regulator, 이하 SVR)의 최적 전압조정 알고리즘을 제시하고 이를 이용하여 수용가전압을 평가할 수 있는 최적 평가시스템을 제시한다. 현재 SVR은 일정전압 송출방식을 사용하고 있지만, 대규모의 태양광, 풍력 등의 분산전원이 배전계통에 도입되는 경우, 전압품질[과전압/저전압] 문제점을 발생시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 선로전압조정장치의 LDC운용에 필수적인 정정치를 계산하기 위하여, 비선형 최적화수법인 선형회귀법을 사용하여 선로전압조정장치의 최적 운용 알고리즘을 제시하였고, 제안한 알고리즘을 바탕으로 평가시스템을 제작하여, 분산전원의 타입과 연계용량에 따라 다양한 시뮬레이션을 수행하여 제안한 알고리즘의 유효성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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