• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.14 no.5
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• pp.379-386
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• 2009

This paper investigates the operation of ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) Vertical Stabilization(VS) converter with circulating current. The VS converter has two subunits in parallel. The subunit is composed two back-to-back 12 pulse thyristor converter in series. The circulating current free technique can not always maintain the closed path for the load current because of a dead time zone of the converter operation at the region of the load current inversion. The complex circulation current technique for the load current inversion with VS converter can achieve the fast response and always maintain the closed path for the load curret. The paper proposes the new circulating current algorithm for the load current inversion of ITER VS converter and proves the performance of the circulating current technique with PSIM simulation study.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.19 no.5
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• pp.399-406
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• 2014

This study investigates the structure and operation of the ITER VS converter and proposes a sequence control method for six series-connected VS converters to reduce reactive power. The operation and the proposed sequence control method are verified through RTDS simulation. The ITER VS converter must supply voltage/current to the superconducting magnets for plasma current vertical stabilization, and the four-quadrant operation must proceed without a zero-current discontinuous section. The operation mode of the VS converter is separated into a 12- and 6-pulse circulating current and transition modes according to the size of the load current. The output voltage of the unit VS converter is limited because of the rated voltage; however, the superconducting coil must increase the operating output voltage. Thus, the VS converter must be connected in a 6-series to provide the required operating output voltage. The output voltage of the VS converters is controlled continuously; however, reactive power is limited within a minimized value of the grid. In this study, the unit converter is compared with converters connected in a 6-series to determine a suitable sequence control method. The output voltage is the same in all cases, but the maximum reactive power is reduced from 100% to 73%. This sequence control method is verified through RTDS simulation.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.20 no.2
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• pp.130-136
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• 2015

This study describes the structure and operation modes of vertical stabilization (VS) converter for international thermonuclear experimental reactor (ITER) and proposes a protection method. ITER VS converter supplies voltage (${\pm}1000V$)/current (${\pm}22.5kA$) to superconducting magnets for plasma current vertical stabilization. A four-quadrant operation must be achieved without zero-current discontinuous section. The operation mode of the VS converter is separated in 12-pulse mode, 6-pulse mode and circulation current mode according to the magnitude of the load current. Protection measures, such as bypass and discharge, are proposed for abnormal conditions, such as over current, over voltage, short circuit, and voltage sag. VS converter output voltage is controlled to satisfy voltage response time within 20 msec. Bypass operation is completed within 60 msec and discharge operation is performed successfully. The feasibility of the proposed control algorithm and protection measure is verified by assembling a real controller and implementing a power system including the VS converter in RTDS for a hardware-in-loop (HIL) facility.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.301-302
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• 2019

ITER CS, VS, CC AC/DC Converter는 4상한 동작을 하며, PCS(Plasma Control System)에서 명령하는 출력 전압 제어를 컨버터 교류 입력 전압 변동을 보상하는 Feed-forward 방식을 사용한다. Feed-forward 제어를 위하여 교류 입력 전압에 대한 실시간 정밀 측정이 가능한 RMS 계산이 필요하다. 본 논문은 RMS 연산에 대한 개선된 방법을 제안하면서 시뮬레이션과 실험을 통해 해당 알고리즘을 검증하였고 이에 대한 내용을 논의하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.221-222
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• 2015

ITER AC/DC Converter의 부하는 초전도 코일이며 이에 필요한 컨버터는 총 6종류(2상한:TF, 4상한:PF, CS, VS, CCU/L, CCS)가 있다. 이중 VS 컨버터(${\pm}1050V$, ${\pm}22.5kA$)는 6대가 직렬로 접속되어 운전되고 CS 컨버터(${\pm}1050V$, ${\pm}4.5kA$)는 4대가 직렬로 접속되어 운전한다. 이들 컨버터용 제어기의 개발 단계에서 실 부하상태를 준비하는 것은 어렵기 때문에 $RTDS^{TM}$ (Real Time Digital Simulator)를 이용하여 제어 대상인 High Power 부분과 초전도 코일의 동적 시스템 모델을 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)로 구축하였다. 본 논문에서는 HILS 구축에 대한 상세한 내용과 이를 활용하여 Control 시스템을 검증한 결과를 서술하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.11a
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• pp.111-112
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• 2018

4Quadrant 동작하는 ITER CS, VS1, CC AC/DC Converter Local Controller는 전압제어 모드로 동작하며 초전도 코일에 제어된 전류를 충전, 유지, 방전하며 제어기 내외부 조건에 의한 보호 동작이 요구된다. 코일 전류가 제로 영역에 있을 때 플라즈마 붕괘로 인한 코일 전류 blocking을 방지하기 위한 순환전류 모드가 요구 되며 코일 전류에 따른 컨버터 브릿지의 동작모드가 결정된다. 본 논문은 RTDS를 이용하여 제어기의 성능을 검증한 내용을 논의하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.227-228
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• 2015

우리나라가 조달하는 ITER(국제핵융합시험로) 초전도자석 전원장치용 변압기는 CCU/L(Correction Coil Upper/Lower) 컨버터 형식용 6대, CCS(Correction Coil Side) 컨버터 형식용 3대, VS1(Vertical Stabilization 1) 컨버터 형식용 2대, CS(Central Solenoid) 컨버터 형식용 6대 그리고 TF(Toroidal Field) 컨버터 형식용 1대로 구성되어 있다. ITER한국사업단은 (주)효성과 컨버터 변압기의 공급계약을 2011년에 체결하고 예비 설계를 시작하여 2014년에 최종설계를 마친 후 동년 후반부터 CCU/L, CCS 및 VS1 컨버터 형식용 각 1대씩의 초도품 변압기 제작에 착수하였다. 각 변압기는 제작이 완료되어 CCU/L 및 CCS 형식은 FAT(Factory Acceptance Test)를 완료하였고 VS1 형식은 공장 자체시험을 완료하고 현재 전기연구원에서 실시할 단락시험을 준비하고 있다. 이어 CS 형식의 초도품과 1대만 조달하는 TF 형식의 제작을 착수할 예정이고, 각 형식별 초도품 1대씩은 단락시험을 포함하는 형식시험(Type Test)을 실시하여 형식별 적합성을 검증하고, 나머지 물량은 정기시험(Routine Test)을 실시한 후 2017년까지 두 번으로 나누어 프랑스 남부에 위치한 ITER 현장에 운송 및 설치할 예정이다. 설치를 마친 변압기들은 각각의 컨버터 짝과 통합시험을 포함하는 SAT(Site Acceptance Teat)를 거친 후 ITER 기구에 인계될 예정이다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.190-191
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• 2016

국제 핵융합실험로인 ITER 장치의 초전도자석 전원장치용 CCU/L(Correction Coil Upper/Lower), CCS(Correction Coil Side) 그리고 VS1($1^{st}$ Vertical Stabilization) 형식 등 각 변압기 초도품의 제작을 완료하고 공장시험(FAT, Factory Acceptance Test)을 실시하였다. 이 변압기들은 각 형식별로 2대에서 6대를 제작하지만 각 형식별 초도품 1대에 대해서는 Type Test를 실시하고 나머지 후속물량에 대해서는 Routine Test로 공장시험을 실시하도록 계획되어 있다. 따라서 이 초도품 변압기들에 대해서는 Type Test로 공장시험으로 실시하였고, 그 대표적인 시험항목으로는 단락시험, %임피던스 시험, 뇌임펄스 시험, 정격전류 온도상승시험, 상용주파수 내전압시험 등이 있다. 이들 중 CCU/L, CCS 각 형식의 초도품에 대해서는 2015년도 공장시험을 실시하여 요건에 부합됨을 확인하였고, 본 논문에서는 VS1 컨버터 변압기 초도품에 대하여 Type Test로 실시한 공장시험 내용과 그 결과를 보여준다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.128-129
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• 2019

ITER AC/DC Converter는 플라즈마 운전에서 기능적인 역할과 동작 모드에 따라 PF/CS, TF, CC Plant로 구분되어 동작하며 PF, CS, VS1 컨버터는 플라즈마 전류 발생, 증감, 형상제어, 위치제어를 하며 PCS(Plasma Control System), MRC(Master Controller)에 의해 제어된다. MRC는 상위 제어인 PCS와 LCC(Local Control Cubicle)의 Middle Ware Layer에서 여러 Linux Machine들과 복잡한 통신망으로 연결되어 초전도 코일 전류 Driver에 있어서 Control과 Soft Down을 위한 Real Time 제어 기능을 한다. 본 논문은 이러한 제어를 구현하기 위한 Linux Real Time Control Thread Design의 구성과 결과를 논의하고자 한다.