DC 전력전송은 송전선로의 원거리화 및 절연내력의 저감과 같은 장점이 있으나, 전류 차단 시 큰 아크로 인하여 고속 차단기 구성이 어렵다는 큰 단점이 있다. 최근 소용량 DC 전력전송에 있어서 큰 과제인 고속차단을 위해 전자식 차단기에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 변압기와 결합한 SCR을 이용한 새로운 전자식 차단기를 제안한다. 제안된 방식은 SCR 오프시 변압기를 이용하여 SCR에 역전압을 인가하므로 전류를 소호하는 방식이다. 또한 Psim을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방식의 타당성 검증하였다.
반도체 변압기를 구성하는 단상 계통 연계형 인버터는 역률을 높이기 위해 전류를 계통 전압과 동상으로 제어하는 것이 요구된다. 산업에서 통상적으로 이용되는 비례-적분 제어기는 정현파의 참조 값을 추적할 때 항상 정상 상태 오차를 수반한다. 비례-공진 제어기는 기본 주파수에서 충분히 큰 이득을 도입함으로써 정상 상태 오차를 줄일 수 있다. 그러나 계단 응답에서 정상 상태 오차를 가진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 단상 계통 연계형 인버터의 효과적인 전류 제어를 위하여 정현파 추적뿐만 아니라 계단 응답에서 정상 상태 오차 제거가 가능한 제어기를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 제어기는 시뮬레이션을 통해 유효성을 검증하였다.
최근 고효율 전력변환을 위해 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 동기정류기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 일반적인 다이오드 정류기를 사용하는 경우 출력전류에 비례하는 전력손실이 커서 대전력용으로 사용하기에는 적합하지 않다. 따라서 스위치를 이용한 동기정류기가 검토되고 있는데 동기정류기의 스위치를 구동시키기 위해서는 스위치를 구동시킬 수 있는 구동용 IC가 이용되고 있다. 동기정류기 구동 IC의 단점으로는 약 50%의 중부하 이하에서는 동작되지 않는 단점이 있어 이를 보완하기 위하여 변압기 1차측 전류를 검출하여 게이트 전압을 만들어 스위치를 구동시키는 회로를 제안하였다. 본 논문의 실험 결과 저전력 지점에서 동기정류기가 구동되었고 따라서 전력변환 효율은 기존의 다이오드 정류기에 비해 우수하며 효율개선효과가 있다는 것을 실험으로 보였다.
본 논문에서는 전원장치의 고집적화와 저가격화를 위해 두 개의 공진커패시터와 두 개의 변압기로 구성된 독립된 공진탱크회로를 갖는 LLC 공진 컨버터를 제안하였다. 제안된 공진회로에 적용된 두개의 변압기는 각 변압기에 흐르는 전류 불평형문제를 저감하기 위해 1차 측은 병렬 연결되어 있고 2차 측은 상호 직렬 연결되어 있다. 300W 시제품을 제작 실험한 결과를 통해 제안된 LLC 공진컨버터가 적용 가능함을 나타냈다.
본 논문에서 제안된 충 방전기는 입 출력 절연을 통하여 안전성 향상하였고 3개의 변압기를 1차 측은 직렬로 연결하여 변압기에 권선비를 줄임으로써 충 방전기의 소형 및 경량화를 성취하였고 2차 측을 병렬 연결하여 스위칭 소자에 걸리는 전류 스트레스를 감소 시켰으며 컨버터 절연부에 직렬 공진형 Soft Switching 방식을 적용하여 높은 스위칭 주파수에서도 충 방전기에 고효율화가 가능함을 검증하였다. 본 논문에서 제안하는 내용은 PSIM를 이용한 시뮬레이션 결과로 그 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 전류 증배 정류회로를 이용한 능동 클램프 포워드 컨버터의 정상상태를 분석한다. 기존 분석들 대비 변압기의 누설 인덕턴스와 전류 증배 정류회로에서의 전류 불균형 현상을 고려하여 회로 동작의 정확한 이해를 도모한다. 분석 결과의 타당성은 100W급 (3.3-V/30.3-A) 모의 실험을 통해 검증한다.
배전 계통에서는 전동기의 시동 전류, 변압기의 여자돌입전류, 콘덴서의 고주파 과도 돌입전류 등의 과전류가 흐르므로, 회로 보호용 한류 퓨즈가 엘리먼트의 피로나 열화 등에 의해, 예기치 못한 용단이 발생한다. 이 경우 고장을 미연에 방지하기 위해, 한류 퓨즈의 신뢰성을 보다 향상시키기 위해서는 제품 특성의 균일성을 확보함으로서 그 사용 실태에 대응해서 적절히 교환하는 것이 필요하다.
본 논문에서는 Custom Power 응용을 위한 전압 안정화 특성을 갖는 다기능 3상 전자식 강압형 변압기가 제안된다. 제안된 전자식 변압기는 다음과 같은 특징을 갖는다. 1) 무게가 1㎾ 기준 일반 변압기의 40% 수준이다. 2) PWM 제어에 의하여 입력전압의 변동에 무관한 출력전압을 유지하는 전압 안정화 기능을 갖는다 3) 전원 또는 부하단의 Emergency에 대하여 회로 차단기의 기능도 갖는다. 4) 부하에 최초 전원 공급시, 낮은 전압으로부터 점진적으로 증가시켜가면서 전원을 인가하여, 전원 투입시 발생할 수 있는 돌입전류나 과도 충격을 제거할 수 있다. 그 밖에 무부하시 전원차단 기능과, 왜곡된 입력전압에 대한 보상기능을 추가 할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 강압형 전자식 변압기의 회로 구성과 특징을 설명하고, 이를 PSPICE 시뮬레이션을 통하여 동작특성을 보인다.
본 논문은 우리 전력연구원에서 보유하고 있는 실시간 시뮬레이터(RTDS)를 이용하여 산학연을 대상으로 하여 개발된 교육, 훈련 시스템 중 하나의 아이템인 변압기 과도현상 훈련코스데 대해 소개하고자 한다. 실계통 현장에서 자주 발생하는 변압기 내부고장을 RTDS/RSCAD 상에서 구현하여 변압기 과도특성을 파악한 후 계통해석에 이용하고, 변압기 돌입전류 현상과 포화현상 모의를 통하여 변압기 과도현상에 대해 명확히 이해할 수 있도록 하는데 본 훈련코스의 목적이 있다. 우리 전력연구원은 2002년부터 산학연을 대상으로 실시간 시뮬레이터 응용 계통해석 교육을 여러차례 시행해 오고 있으며, 2007년 3월 교육, 훈련 시스템 구축이 완료됨에 따라 앞르로 정기적인 교육을 시행할 예정이다.
국내의 전력계통은 송전거리가 짧고, 전력공급의 신뢰도 및 안정도 향상을 위해서 망상구조로 되어있다. 이러한 구조는 사고시 임피던스 저하로 인해 사고전류의 크기가 차단기 차단내력을 초과하게 된다. 또한 전력수요 증가로 인해 사고전류의 크기는 계속 증가하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 배전계통의 장비 및 대용량 보호 기기로의 교체나 모선 분리 등의 방법을 실시하고 있지만 평사시 계통에 미치는 영향과 손실 발생에 따른 효율저하, 대용량 차단기로의 교체에 따른 경제적인 문제를 수반하게 된다. 이러한 문제점을 효과적으로 해결하기 위해 초전도 한류기가 고안되었다. 본 연구에서는 변압기와 초전도 소자를 이용한 자속 결합형 초전도 한류기의 3상 사고전류제한 실험을 수행하였다. 자속 결합형 초전도 한류기는 평상시 정상 상태에서는 초전도 소자가 저항을 발생시키지 않고, 1, 2차 리액터에서 발생하는 자속은 서로 상쇄되어 전압이 유기되지 않음으로써 아무런 손실 없이 동작한다. 하지만 계통에서 사고가 발생하여 초전도 소자 임계 전류값 이상의 사고전류가 유입되면 초전도 소자가 ��치되어 저항을 발생하게 된다. 또한 병렬로 연결된 2차측 리액터에 사고 전류가 bypass되어 1, 2차 리액터에서 전압이 유기되고 이에 따라 안정적으로 사고전류를 제한하게 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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