에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 태양광(PV), 풍력(WT) 등과 같은 신재생 에너지 출력안정화, 계통 전력품질 개선, 수용가 에너지효율화 등의 분야에 이용되고 있다. 에너지 저장 시스템은 전력변환장치와 에너지 저장장치로 구성되며, 에너지 저장 장치로 배터리를 많이 사용하고 있다. 전력변환장치 및 제어기의 설계 및 검증을 위해서는 배터리를 전력변환장치에 연계하여야 하지만 배터리의 경우 고가에 관리가 어렵기 때문에 일반적으로 DC전원 모의 장치를 이용한다. 또한 배터리를 사용함에 따라 노화가 진행되어 배터리 임피던스 특성이 변화해 에너지 저장 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 시스템용 전력 변환장치 및 제어기의 설계 및 현실적인 검증이 가능한 배터리 노화 특성을 고려한 DC전원 모의장치를 개발하기 위한 연구를 진행하였다.
The ESS(Energy Storage System) connected with distributed generation is drawing attention due to improving the quality load leveling, peak shaving for enhancing reliability of the power grid. The grid-connected inverter makes frequency adjustment to the active power's charge discharge according to the load variation. In addition, the inverter is possible to act as a reactive power compensation device to eliminate harmonic operates as power factor change inhibiting, anti-transient voltage fluctuation, active filter. In this paper, we propose a design method of igbt stack considering the reactive power supply capacity to improve the quality and reliability of the inverter. Moreover, the grid-connected inverter considering the four-quadrant rated operation designed stack and verified the feasibility of the design through a thermal analysis.
본 논문에서는 유성기어를 사용한 직병렬 혼합형 하이브리드 자동차(SPHEV)의 파워트레인 모델링과 하이브리드 자동차의 모드(전기자동차 모드(EV), 엔진 모드, 하이브리드 모드(HEV) 등등)변화에 따른 파워 분배 및 동특성 해석에 대하여 기술한다. 내연기관, 전동기, Energy Storage System(ESS)과 같은 구성요소들의 정격은 에너지 개념과 Electrical Peaking Hybrid(ELPH)를 이용하여 설계하였으며, 동특성 분석을 위하여 전력전자 분야 에서 널리 사용되고 있는 시뮬레이션 툴인 PSIM을 이용하여 모델링 하였다.
본 연구에서는 전압품질에 민감한 설비를 위한 3상 하이브리드 Z-소스 동적 전압 보상기(Z-HDVR : Hybrid Z-Source Dynamic Voltage Restorer)을 제시하였다. 제안된 시스템은 수동필터와 Z-소스 토폴로지의 직렬형 능동필터로 구성된다. Z-HDVR의 ESS(Energy Storage System)로는 친환경적인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC : Proton Exchange Membrane Fuel Cells)를 사용하였다. 고조파 검출 알고리즘은 동기좌표계의 $i_d-i_q$ 이론에 의하였으며, 부하전압 보상을 위하여 PI제어를 사용하였다. 전압swell 및 sag등 다양한 전원 조건하에서 제안된 시스템의 보상 성능을 검토하였다.
최근 태양광, Energy Storage System(ESS) 등의 신재생에너지의 발전과 직류기반의 디지털 기기가 늘어나면서 직류전력망에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 DC-DC 컨버터의 필요성이 증가하고 있다. DC-DC 컨버터의 경우 동기식과 비동기식의 스위칭 방식을 고려할 수 있으며, 각 방식에 따라 전류가 다이오드 혹은 스위치를 통해 흐르게 된다. 본 논문에서는 동기 및 비동기 컨버터의 효율을 실제 실험을 통하여 비교 분석하였다.
본 논문에서는 병렬형 하이브리드 자동차 (PHEV) 파워트레인 구성요소 정격설계와 내연기관의 최적 운전을 위한 퍼지논리제어에 대하여 기술한다. 내연기관, 전동기, Energy Storage System (ESS)과 같은 파워트레인 구성요소들의 정격은 에너지 개념과 Electrical Peaking Hybrid (ELPH)를 이용하여 설계 하였으며 내연기관의 운전효율을 증가시키기 위해 퍼지논리를 사용하여 파워트레인의 전력흐름을 제어하였다. 제안된 퍼지논리는 설계된 구성요소 정격값을 바탕으로 PHEV PSIM 시뮬레이터를 구성하고 시뮬레이션 하여 그 효용성을 분석하였다.
신재생에너지에 대한 세계적인 수요는 2010년도 이후에도 계속 증가하는 추세이다. 이러한 이유는 에너지 고갈과 기후변화에 기인하며, 화석연료의 경우 사용가능 연한은 석유 54.2년, 천연가스 63.6년, 석탄 112년에 불과하며, 기존 화석연료 사용에 의한 온실가스 배출 등은 각종 환경문제를 발생하고 있다. 따라서 세계 여러 나라에서는 에너지 고갈을 해결하기 위한 다양한 방안을 모색중이며, 대안으로 신재생에너지를 인류의 새로운 에너지원으로 주목하고 있다. 하지만 물, 바람, 태양 등 신재생에너지원의 경우 출력특성 등이 매우 불안하여 이들 에너지원을 효율적으로 사용하기 위해서는 반드시 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)이 필요하다. 본 논문에서는 태양광 가로등을 대상으로 기존의 납축전지를 대체하기 위한 리튬이차전지를 사용한 배터리팩을 개발하고 표준화 및 범용화를 위해 셀들의 조합을 용이하게 하기 위한 유니버셜 모듈을 제안한다.
전기자동차(EV)뿐만 아니라 ESS(Energy Storage System) 등의 사용량이 증가하면서 리튬이온배터리의 중요성은 점점 커지고 있다. 리튬 이온 배터리의 정확한 상태를 추정하는 것은 배터리의 안전하고 신뢰성 있는 작동을 위해 매우 중요하다. 본 논문에서는 AEKF(Adaptive Extended Kalman Filter)를 이용한 배터리 파라미터와 충전상태(SOC, State of Charge)를 추정하고, 이를 활용하여 배터리의 건강상태(SOH, State of Health)를 추정하는 간단한 알고리즘을 제시한다. AEKF에 파라미터 값을 적용하여 SOC를 추정하고, 추정된 SOC값과 전류 적산을 이용하여 SOH를 추정한다. SOC 오차에 따른 SOH 추정 값의 편차는 SOC 연산 간격을 늘리고 가중치 필터를 적용하여 최소화시킴으로써 결과의 정확성을 향상했다. 다양한 자동차의 표준 주행 패턴을 적용한 실험을 통해 제안된 방법을 이용하여 얻어진 SOH 추정 결과는 RMSE(Root Mean Square Error) 1.428% 이내임을 검증하였다.
본 논문은 에너지저장(ESS : Energy Storage System) 기능을 갖는 1,200kVA급 모듈형 하이브리드 무정전전원장치(UPS : Uninterruptible Power Supply)에 관한 것이다. 제안한 모듈형 하이브리드 UPS는 평상시에는 무정전전원장치의 기능을 수행하면서 잉여 전력을 미리 배터리에 저장하였다가 첨두부하시 또는 전력 부족시 에너지저장 기능을 하여 전력을 조절할 수 있다.
본 논문에서는 공동주택용 하이브리드 무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)를 제안한다. 제안한 하이브리드 UPS는 기존의 UPS 시스템에 DC/DC 컨버터를 추가하여 태양광 패널과 연결 가능하여 기존의 태양광 PCS(Power Conditioning Supply)의 기능을 할 수 있다. 또한 정류기를 양방향으로 동작시켜 피크 부하시나 전력 부족시 전력을 전원단으로 회생시킬 수 있어 기존의 ESS(Energy Storage System) PCS 기능도 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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