풍력발전기가 계통에 연계되어 유효전력이 출력되면 PCC의 전압이 변동하며, 이러한 전압변동은 풍력발전기 출력에 비례한다. 전압변동의 발생요인은 전원에서 PCC지점까지의 선로 등가 임피던스의 크기와 풍력발전기 출력 전류의 곱의 형태로 표현 된다. 이러한 전압변동은 무효전력의 공급으로 억제할 수 있으며 필요로 하는 무효전력량은 풍력발전기 출력량에 비례한다. 이를 검증하는 방안으로 삽시도의 계통을 바탕으로 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션과 실측데이터를 활용하였다.
본 논문에서는 블레이드 피치각 변동을 포함한 풍력발전기 출력특성 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 피치각 변동이 필요한 경우를 각각 비상정지, 기동원활, 출력제한의 3가지 사례 연구를 통해 개발된 모델의 검증 수행하였다. 비상정지의 상황에서 풍력발전기의 출력특성을 모의하였고, 초기 정지 상태에서 블레이드 기동을 위한 초기 피치각 설정 및 변동하는 회전 속도에 맞는 블레이드 변동 지령 값을 구현하였으며, 정격 풍속이상에서 피치각을 감소시키는 제어기를 구현하여 정격이상의 출력 발생이 제한되는 것을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.
본 논문에서는 산업장비 및 전자기기의 전원회로에 폭넓게 사용되는 플라이백 컨버터의 변압기를 기존 샌드위치 권선방식의 변압기가 아닌 동축 변압기를 사용하여 다출력 플라이백의 출력전압 변동을 최소화 하는 방법을 제안한다. 제안된 방법의 동축 변압기는 1,2차 측 커플링이 기존의 샌드위치권선 변압기 보다 우수하여 누설 인덕턴스를 최소화 할 수 있으며 이에 따라 부하 변동에 따른 출력전압의 변동을 최소화 할 수 있다. 본 논문에서는 45W급 플라이백 컨버터를 제작하여 동축변압기를 통한 개선된 다출력 플라이백 컨버터의 출력전압 변동특성을 검증하였다.
저궤도 위성의 배터리는 일반적으로 임무 및 식 구간에서의 부족한 전력 공급을 위해서 사용 되며, 버스 전압에 연결되어 있는 경우 출력 필터의 일부 기능을 담당하게 된다. 따라서 배터리의 주요 설계 요인은 전력 요구 분석을 통해 에너지 균형조건을 맞추기 위한 설계가 일반적이고, 배터리를 이용한 출력 전력 필터의 역할은 설계의 요인에 포함 되지 않는다. 하지만, 배터리는 전력 공급의 역할이외에도, 출력 전류의 변동이 극심하거나, 주기적으로 일정한 출력 변동을 발생하는 로드 등에 대한 필터 역할로써도 사용이 가능하다. 출력 커패시터를 배터리로 대체 할 경우 inrush 전류의 감소 및 추가적인 보호회로의 설계의 불필요 등의 장점을 가지고 있다. 배터리를 위성의 전력 공급을 위한 목적으로 사용하는 경우에는 전력 요구 분석을 통한 설계가 타당하나, 출력 로드 변동에 따른 영향을 줄이기 위해 필터로써 배터리를 사용하는 경우에는 사이즈 및 임피던스에 대한 추가적인 분석이 요구 된다. 따라서 본 논문에서는 저궤도 위성에서의 출력 전력 필터로 배터리를 이용한 설계 방안 및 성능 분석을 수행 하였다.
태양광 발전은 에너지원이 무한하고 환경오염 물질을 배출하지 않는 장점을 갖기 때문에 현재 많은 연구가 진행되고 있는 분야이다. 그러나 태양광 발전은 온도와 조사량 등의 기상 조건에 따라 출력이 달라지는 문제점이 존재하며, 특히 독립형 시스템에서 더 큰 출력 변동이 일어나게 된다. 본 논문에서는 EMTP를 이용하여 마이크로그리드를 모델링 한 후 기상 조건의 변화에 따른 태양광 발전 출력 변동에 대한 전압 변동을 분석하였다.
국내에 신규로 건설되는 원자력발전소(이하 원전)는 부분강 제어봉을 설치하여 축방향의 출력 분포 제어에 별다른 어려움 없이 운전을 하고 있으나, 일부 가압 경수로형 원전의 경우는 부분강 제어봉이 설치되어 있지 않아 원자로 출력 변동시 출력분포 제어에 어려움이 많다. 기존 원전 경우의 제어봉 운전 방식은 원자로 출력의 균일한 제어를 위해 각 제어봉 뱅크를 순서적으로 운전하고 있으며, 각 뱅크간에는 일정한 수(일반적으로 113 Step) 만큼 중첩하여 운전하고 있다. 출력운전중에는 모든 제어봉을 인출하여 균일한 출력분포를 유지하며 축방향의 출력분포 제어를 위해 제어봉을 조절한다. 출력을 변동하면 제어봉이 원자로내에 삽입하게 되는 데, 먼저 D Bank가 삽입되며 D Bank가 113 Step에 도달하면 C Bank가 삽입되기 시작하는 데, D 130에서부터 C Bank가 삽입되어 제어값을 갖는 D 100 Step 까지는 축방향 출력 제어가 되지 않아 출력 편차가 제한값을 벗어나 출력을 급격히 감소해야 하는 등의 어려움이 있다. 본 연구는 제어봉의 중첩을 조절하여 C Bank를 조기에 노심에 삽입시의 영향을 분석하기 위하여 제어봉값이 출력에 미치는 영향을 예측하고, 제어봉 중첩수를 변경시에 노심에 미치게 될 안전성을 검토하였으며, 그 결과 중첩수를 조절할 경우 축방향 출력 분포를 초기부터 양호하게 제어할 것으로 예측된다.
본 논문은 풍력 발전 출력 안정화 성능을 평가하기 위해서는 다양한 부하변동과 계통 사고에 대한 검증이 필수적이나, 실제로 다양한 조건에서 실증하기는 현실적으로 불가능하여, 본 논문에서는 축소형 시뮬레이터를 통하여 제안된 알고리즘 검증하고자 한다. 특히 전체구성의 적용을 위해 3상 농형 유도전동기를 통한 발전기의 출력을 유도하였으며 이를 위한 인버터를 사용하여 시뮬레이터를 구성하였고 지형별 특성에 맞는 데이터를 기반으로 풍력데이터를 입력하여 출력조건을 형성하였다. 또한 조상기와 덤프로드를 통해 부하의 출력변동분에 대한 계측과 분석에 초점을 맞추어 특성 계측이 가능하도록 구성할 수 있다.
본 논문은 전동차량용 전원장치의 출력전압 제어 안정성을 향상시키기 위한 연구이다. 입력전압 변동 및 부하 변동 등 과도상태시 출력 정전압 제어를 수행할 경우, L-C 필터부에서 공진이 발생함으로써 출력전압이 흔들리고 시스템이 불안해진다. 본 논문에서, 출력전압제어의 안정성을 확보하기 위해 주필터부에 공진을 억제하는 댐핑회로를 새롭게 제안하고, 이에 적합한 제어방법을 소개한다. 제안한 댐핑회로는 R-L로서 소형이고 간단히 구성된다. 제어기에는 과도상태분의 궤환제어와 대역저지필터를 적용한다. 또한 전력회로는 3레벨 PWM방식을 적용하였다. 이로서 과도상태에서 출력전압의 흔들림없이 변동폭을 10[%]이하로 제어할 수 있었으며, 정상상태의 출력 전압 왜형율도 3[%]이하로 감소시켰다.
최근 배전계통에는 많은 분산전원 형태의 신재생 에너지원이 도입됨으로써 유효전력의 변화가 부하의 변동은 물론 분산전원의 출력에도 많은 영향을 받는다. 배전계통의 선로정수는 저항(R) 성분을 무시하는 송전계통과는 다르게 R>>X이기 때문에 배전계통에서는 유효전력 변화에 의한 전압의 변동이 두드러지게 나타난다. 본 논문에서는 전력과 전압의 관계에 관한 수식을 통하여 분산전원의 유효전력 출력의 변화가 전압변동에 미치는 영향을 살펴보고 분석해 봄으로써 발생할 수 있는 ULTC(Under Load Tap Changer)의 전압조정 문제를 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 통해 살펴보고자 한다.
본 논문은 PWM(Pulse width Modulation)전압형 인버어터를 사용하여 전원차단 경우나 전압변동 및 부하변동에 의한 출력전류 변화에도 일정한 출력전압을 유지하는 무정전 전원장치에 대해 논하였다. 본 시스템은 전압형 인버어터를 교류전원과 동기시켜 운전하고 정상상태에서는 전원으로부터 운전하고 정상상태에서는 전원으로부터 직류측에 연결된 축전지를 태양전지를 이용한 광기전력효과와 함께 일정전압을 충전하며, 전원의 차단, 전원의 전압변동 및 부하전류의 변화에도 일정한 전압을 유지하도록 하였다. 출력은 PWM방식에 의하여 양호한 파형이 되도록 하고 전원차단과 부하의 상태의 변화 및 전원 전압 변동에도 일정한 전압으로 출력됨을 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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