기력발전소의 부하추종성능의 향상은 계통의 전력품질에 지대한 영향을 미치기 때문에 이를 위해서는 먼저 보일러, 터빈, 조속기 시스템과 제어알고리즘에 대한 분석이 필히 선행되어야 한다. 기력발전설비는 다양한 제어가구들 에 의해 운영되고 있고 조속기가 고장 난 경우에는 문제를 해결하는데 많은 시간이 필요하여 발전설비를 정지하지 않고서는 메커니즘 정비가 불가능하다. 계획되지 않은 발전시스템의 정지는 전력발전의 감소로 인해 경제적인 문제뿐만 아니라 전력공급의 차질에 지대한 지장을 주기 때문에 충분히 고려할 사항이다. 본 논문에서는 표준석탄화력 500MW 발전설비 ( 삼천포화력발전소 )에 있어서 계통주파수가 과다하게 장시간 저하될 경우에 기력발전기 제어특성이 나빠져 발전기의 출력이 저하되는 데 이에 대한 현상을 추이분석과 함께 제어로직의 분석 및 개선을 통해 계통 주파수가 저하되는 것을 방지하였고 이에 대한 사례를 소개한다.
진공을 기초로 한 다양한 반도체 식각 공정에서 RF bias가 결합된 유도 결합 플라즈마 소스는 널리 사용되고 있다. 하지만, 대부분의 연구는 RF bias에 의한 자기 바이어스 효과에만 한정되어 있으며, 공정 결과와 소자 품질에 결정적인 역할을 하는 플라즈마 변수들(전자 온도, 플라즈마 밀도)과 RF bias의 상관관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 RF bias가 플라즈마 변수에 미치는 영향과 비충돌 전자 가열 메커니즘의 실험적 증거에 관한 연구를 진행하였다. 플라즈마 밀도는 RF bias에 의하여 감소 또는 증가하였으며, 이러한 결과는 Fluid global model에 의한 계산과 잘 일치하는 결과를 보였다. 전자 온도는 RF bias에 의하여 증가하였으며, 적은 RF bias 전력에서는 플라즈마 전위에 갇혀있는 낮은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 되었으나, 큰 RF bias 전력에서는 높은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 됨을 관찰하였다. 이는 높은 에너지 그룹의 전자 가열 메커니즘이 anomalous skin effect에서 collisionless sheath heating으로 전이되는 것을 나타내며, bounce resonance heating이 RF bias의 전자가열에 중요한 역할을 함을 보여주는 실험적 근거이다. 플라즈마 밀도의 공간 분포는 RF bias의 인가에 의하여 더욱 균일함을 보였으며, 이는 (electro-static and electro-magnetic) edge effect에 의한 영향으로 해석될 수 있다. 이러한 RF bias와 플라즈마 변수들의 상관관계 및 전자 가열 메커니즘에 대한 연구는 방전 특성의 물리적 이해뿐만 아니라, 반도체 식각 공정에서 소자 품질 및 공정 개선을 위한 최적의 방전 조건 도출과 외부 변수 제어에 큰 도움을 주리라 예상된다.
고속 철도 추진시스템의 고속화 및 급전시스템의 전력 품질향상을 위한 연구가 현재 활발히 진행되고 있으며 이를 위한 멀티레벨 전력변환기를 적용한 고속전철 추진시스템의 연구가 필요하다. 본 논문은 멀티레벨 전력변환기의 제어기법 및 공간전압벡터 변조기법(Space Vector PWM, SVPWM)의 모델을 제안한다. 단상 컨버터 제어방식으로는 널리 사용되고 있는 순시치 전류제어 방식을 대신하여, 과도상태 개선 및 제어 속응성을 향상시키기 위하여 동기좌표계에서의 전류 제어 방식을 사용한 제어기법을 적용하였으며, 단상 멜티레벨 컨버터 및 3레벨 인버터에 적용되는 SVPWM기법의 시뮬레이션 모델을 제안하고 인버터 축소모델을 통하여 모델링의 타당성을 보인다.
국내 철도 변전소의 부하전력은 부하인 철도차량의 부하특성에 의해 고조파와 역률이 매우 좋지 못한 실정이다. 이러한 이유에서 철도변전소에는 고조파를 보상하기위한 고조파 저감설비와 역률을 개선시키기 위한 역률보상용 콘덴서와 같은 전력품질개선설비(FACTs) 들이 설치되고 있다. 본 논문에서는 이러한 철도차량 부하의 차량별 고조파 특성을 살펴보고, 이를 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 고조파저감설비의 위상제어를 통한 역률 향상을 도모하기 위한 것으로 일반적인 밴드패스 필터를 사용한 고조파 전류성분 검출에 따른 제어방식과 달리 고조파 전류에 대한 Lyapunov 안정도에 기반을 둔 제어방식을 적용하여 빠른 전류제어 동특성을 같도록 제안하였고 시뮬레이션과 실 부하 계통에 설치하여 운용함으로 그 타당성을 입증하였다.
병렬 운전 시 인터리빙 기술은 인버터 최종 출력 전류에 포함되는 스위칭 주파수 성분의 고조파를 제거하는 장점을 가지고 있지만 이로 인해 고주파 성분의 영상분 순환 전류를 만든다. 따라서 이 성분을 억제하기 위해 커플드 인덕터가 같이 사용된다. 하지만 커플드 인덕터를 사용할 경우에는 파라메타의 오차로 인해 안정성에 문제가 발생 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 인터리빙 및 커플드 인덕터를 사용한 병렬 운전 인버터 시스템에서 전류 품질 개선을 위해 고조파 보상을 할 경우 발생 할 수 있는 안정성 문제에 대한 원인을 규명하고 새로운 순환전류 제어 방법에 대해 제안하고 실험을 통해 검증하였다.
In this paper, a single Phase voltage source voltage-controlled active power filter(APF) for power quality improvement was proposed. The proposed APF has the performance of harmonic suppression and unity power factor correction. The performance of harmonic suppression can be obtained by controlling the waveshape of the APF output voltage to be sine wave. And, unity power factor is controlled by the reactive power control loop of the APF output. Simulation and experimental results using diode rectifier showed that the voltage-controlled APF, unlike the current-controlled APF, can reduce the voltage harmonics as well as current harmonics. Also the results showed that the input dover factor and power quality were greatly improved.
본 논문은 quasi P+MR 전압 제어를 활용한 삼상 인버터의 계통 동기화 방식을 제안한다. 계통동기화 과정 시 시스템이 고정자 좌표계하에서 제어 또는 모델링된다면 독립운전에서의 정전압 및 정주파수를 갖는 교류 지령 전압은 교류 계통 전압으로 즉각 대체되며 이때 인버터의 실제 전압과 계통 전압 간의 위상차에 기인하여 상당한 제어 오차가 발생할 수 있고 이는 심각한 전압 동특성 저하를 야기하기도 한다. 게다가 인버터 출력단에 비선형 부하가 연결될 경우 부하로부터 발생하는 고조파로 인해 이러한 전압 품질에 대한 문제가 더욱 증대된다. 본 논문에서는 독립 운전 모드에서의 전압제어를 위하여 이러한 비선형 부하의 고조파 영향을 고려한 고정자 좌표계 기반의 PR 제어를 사용한 매끄러운 계통 동기화 방식이 제안되었다. 제안된 매끄러운 계통 동기화 방식의 타당성은 기존의 고정자 좌표계 기반의 계통 동기화 방식과의 비교 사례연구를 기반으로 한 실험을 통해 입증된다.
현재 우리나라를 포함하여 개발도상국의 전력기기 생산 업체는 R&D 사업을 꾸준히 추진하여 왔으나, 기술력 부족과 연구 개발 과정에서 필요로 하는 연구시험설비의 부족으로 자체 기술개발은 거의 불가능하였다. 그 결과 선진 기술을 도입하여 모방하는 수준에 머무르고 있었으며, 진정한 의미의 연구개발은 현실적으로 어려운 실정이다. 이러한 현실을 극복하고 자체기술로 기기개발을 유도하여 경쟁력 우위를 꾸준히 확보하기 위해서는 끊임없는 연구노력이 필요하며 이를 뒷받침 할 연구시험회로 건설은 필연적이라 하겠다. 우리나라 유수의 전력기기 제조업체에서도 1) 자체기술로 고유 모델기기를 개발하여 경쟁력 우위를 지속적으로 확보하고, 2) 개발 완료 단계의 제품으로 타 기관, 타 회사의 시험 설비를 이용한 종합적인 성능평가보다, 개발과정에서 기기특성을 정확히 파악하여 인적 물적 손실을 최소화하고, 3) 기 개발된 제품의 품질개선, 원가절감을 꾸준히 이룩하기 위하여 건설 되어야 할 단락 연구시험회로에 대하여 살펴보기로 한다.
본 논문은 전력 품질개선장치인 DVR(Dynamic Voltage Restorer)시스템의 제어알고리즘 개발에 관한 것이다. DVR은 배전전계통에 직렬변압기를 통해 설치되어 전원의 순간전압강하(Voltage sag)를 보상하는 장치이며 전력변환장치 직렬변압기 에너지저장장치, 충전장치, 보호장치등으로 구성된다. 지락사고, 비선형부하의 순간투입, 뇌서지등 여러 요인에 의해 3상전원에서 발생하는 다양한 형태의 전압sag 보상이 가능한 제어알고리즘 모델을 제시하고 컴퓨터시뮬레이션을 통해 기본성능을 확인한 후 소형 DVR을 제작해 시험하였으며 이시험결과를 실 용량 DVR시제품의 설계에 이용하였다.
고주파 열처리 유도로의 설계에서 품질의 향상을 위하여 인버터의 고주파 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 고주파 유도가열 장치의 대용량, 고주파 화를 실현하기 위하여 회로 설계 기술과 제어방식을 제안하였다. 부하 공진 인버터는 H형 전-브리지로 구성하고 각 암 당 IGBT를 2병렬로 조합하여 구성하고 부하는 직병렬 공진회로로 구성한다. 스위칭 동작은 8개의 IGBT중 각 암 당 2개씩 순차제어하여 고속 대용량의 고주파 전력을 출력시킨다. 또한 스위칭은 스위치 턴온 오프시에 스위칭 손실을 줄이기 위해 ZVS기법을 도입한다. 제어는 고정주파수 PWM제어를 하여 전력변환 효율을 극대화한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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