• 전기학회논문지
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• 제65권11호
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• pp.1800-1805
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• 2016

The micro-grid designed as bipolar ${\pm}750V$ low-voltage DC power distribution system demonstrated by KEPRI, demands interconnection of a number of small decentralized power source including variable renewable generator. Therefore, variable researches for the influence of interconnection with the bipolar typed DC grid and these variable power sources are required for superior quality of power distribution. Renewable power generation simulators for the bipolar ${\pm}750V$ low-voltage DC power distribution system are necessary for such researches. In this paper, we carry out a research on the photovoltaic simulator that be actually able to interconnect with a bipolar ${\pm}750V$ low-voltage micro-grid. Simulator for this research is not only able to simulate photovoltaic generation according to weather informations and PV modules characteristics, but also contribute to stabilization of bipolar ${\pm}750V$ low-voltage of the system. Therefore, the simulator was designed to develop a system that can situationally respond to variable control algorithms such as the MPPT control, droop control, EMS power control, etc.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.786-794
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• 2015

In this paper, a new power control strategy for the bipolar-type low voltage direct current (LVDC) distribution system is being proposed. The dc distribution system is considered as an innovative system according to the increase of dc loads and dc output type distribution energy resources (DERs) such as photovoltaic (PV) systems and energy storage systems (ESS). Since the dc distribution system has many advantages such as feasible connection of DERs, reduction of conversion losses between dc output sources and loads, no reactive power issues, it is very suitable solution for new type buildings and residences interfaced with DERs and ESSs. In the bipolar-type, if it has each grid-interfaced converter, both sides (upper, lower-side) can be operated individually or collectively. A complementary power control strategy using two ESSs in both sides for effective and reliable operation is proposed in this paper. Detailed power control methods of the host controller and local controllers are described. To verify the performances of the proposed control strategy, simulation analysis using PSCAD/EMTDC is being performed where the results show that the proposed strategy provides efficient operations and can be applied to the bipolar-type dc distribution system.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.87-89
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• 2018

본 논문에서는 양극성 직류 배전 시스템에 사용할 수 있는 절연형 3-레벨 전압 평형기를 제안한다. 전압 평형기는 양극성 부하에서 발생하는 불균등한 전압을 보상해주는 필수적인 전력변환장치이다. 제안하는 1단 구성의 절연형 전압 평형기는 오직 3-레벨 Dual Active Bridge DC-DC 컨버터로만 구성되고, 기존에 전압 벨런싱을 위해 사용되던 추가적인 비절연형 전압 평형기를 필요로 하지 않는다. 따라서 기존 비절연형 전압 평형기에 사용되는 수동 및 능동 소자를 제거함으로써 전력변환 장치의 전체적인 전력 밀도 및 전력 변환 효율을 향상시키는 장점을 가진다. 새롭게 제안하는 스위칭 방식을 통해 3-레벨 전압 평형기가 절연과 전압 벨런싱 기능을 동시에 수행한다. 3 kW급 전압 평형기의 시작품을 이용하여 제안하는 토폴로지와 제어 알고리즘의 성능과 타당성을 실험적으로 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.180-182
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• 2018

직류배전 시스템은 신재생에너지 및 ESS(Energy Storage System)와의 결합으로 높은 에너지 이용효율을 가질 수 있다. 이러한 직류배전 시스템은 기존 교류계통을 통해 구성되며, 다양한 디지털 부하가 연계되므로 교류계통 및 메인 PCS(Power Conversion System)에 문제가 발생했을 때를 대비하여 비상 전력 공급 시스템이 필수적으로 고려되어야 한다. 최근 직류배전에서 비상 전력 공급 시스템으로 큰 관심을 받고 있는 ESS는 초기 설치비용, 용량, 수명 등의 문제로 인해 단일로 비상 전력 공급 시스템을 구성하기에 어려움이 있다. 때문에 기존에 이미 많이 설치되어 있는 비상발전기의 적용이 검토되어야 한다. 본 논문에서는 비상발전기와 ESS를 활용하여 양극성 저압직류배전에서 정전과 같은 사고 상황 발생 시 직류배전망의 전압을 빠르게 안정시킬 수 있는 시스템과 그 운영기법을 제안하였고, PSIM 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.30-37
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• 2018

Unlike an AC system, a DC system does not cause problems with synchronization, stability, reactive power, system losses, and cost. However, more research is still required for the application of DC Systems. This paper proposes a stable black-start strategy for a stand-alone DC micro-grid, which consists of an energy storage system, photovoltaic generator, wind-turbine generator, diesel generator, and DC loads. The proposed method is very important for avoiding inrush current and transient overvoltage in the power system equipment during restoration after a blackout. PSCAD/EMTDC software was used to simulate, analyze, and verify the method, which was found to be stable and applicable for a stand-alone DC micro-grid.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.68-73
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• 2019

벅 컨버터는 전압 직류 계통(LVDC), 가전 분야 및 전기차 충방전 분야에서 다양하게 적용되고 있는 전력변환장치이며, 일반적으로 벅 컨버터는 부하측에 단락 등 고장 발생시 반도체 스위칭 소자를 개방시켜 벅 컨버터의 운전을 중지시킨다. 그러나 벅 컨버터의 출력단에 인덕터와 캐패시터에 저장된 에너지로 인해 고장 전류가 지속적으로 부하로 전달되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 벅 컨버터의 출력측 저역통과 필터에 일반적인 인덕터 대신 커플드 인덕터(Coupled-inductor)를 사용하여 인덕터에 저장된 전기에너지를 부하단에 공급되지 않도록 소모시키는 구성을 포함하는 벅 컨버터의 새로운 고장전류 고속차단 방식을 제안하며, 제안된 방식은 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.90-95
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• 2021

In contrast to AC grounding systems, the ground electrode in DC systems continuously maintains positive or negative polarity. Ground electrodes with (+) polarity proceeds by oxidation reaction. Thus, the DC current should flow opposite to the polarity of the leakage current flowing through the (+) ground electrode by using a compensation electrode, and the current flowing through the (+) ground electrode can be 0A. However, according to protecting the (+) ground electrode, the compensation electrode corrodes and gets damaged. Thus, the (+) ground electrode must be protected from corrosion, and the service life of the compensation electrode must be extended. As an alternative, the average value of the current flowing through the compensation electrode should be equal with the value of the leakage current flowing through the (+) ground electrode by using the square waveform. Throughout the experiment, the degree of corrosion on the compensation electrode is analyzed by the frequency of the compensation electrode for a certain time. In the experiment, the frequencies of the square waveform are considered for 0.1, 1, 10, 20, 50, 100 Hz, and 1 kHz. Through experiments and analysis, the optimal frequency for reducing the electrolytic damage of the (+) electrode and compensation electrode in an LVDC grounding environment is determined.

• 전력전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.175-179
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• 2022

Magnetic arc extinguishing technology is effective as an extinguishing device for low-voltage direct current (DC) circuit breakers with a resistive load of ≤4 kW. The separation distance between the magnet and the electrical contact must be shortened to increase the magnetic arc extinguishing force. However, if the magnet is installed too close to the electrical contact points, the magnet is exposed to high temperatures due to the arc current generated when the load current is cut off and the magnetism is lost. To solve this problem, the effective magnetic flux density at the electrical contact can be maintained high by placing the arc extinguishing magnet in a tandem structure with the electrical contact point between them, and the proper separation distance between the contact points and the magnet can be maintained. In addition, an electric arc extinguishing technology that emits arc energy using a series circuit of diode and resistor is used to suppress the continuous arc voltage generated by the inductive load. For the proposed circuit breaker, the breaking characteristics are analyzed through the breaking test for the DC load of the 760 V level, the load power of 4 kW, and the time constant of 5 ms, and an appropriate arc extinguishing design guideline is proposed.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권4호
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• pp.275-286
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• 2019

본 논문은 DC (Direct Current) 배전망 혹은 DC 마이크로그리드 운영을 위한 실시간 DC 계통해석 응용프로그램의 개발에 대한 내용을 다룬다. 응용프로그램은 중앙 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System)에 탑재되어 운영자에게 실시간으로 운영 솔루션을 제공한다. DC 배전계통을 해석하기 위한 프로그램의 구성 및 시퀀스를 제안한다. 각 프로그램의 알고리즘과 AC 계통 프로세스와의 차이점을 분석한다. 한국전력공사 고창전력시험센터 내 DC 배전망 실증사이트를 소개하고, EMS 구축 내용을 기술한다. 개발된 DC 계통해석 응용프로그램을 실증 사이트 EMS에 탑재하여, 검증 시험을 수행한다. DC 배전망 전압 제어를 위한 시험 시나리오를 구성에 대해 논한다. 마지막으로 실증시험 결과 측정 데이터, 응용프로그램 결과 데이터를 PSCAD/EMTDC를 이용한 오프라인 시뮬레이션 결과값과 비교 분석하여 정합성을 검증한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권7호
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• pp.199-204
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• 2021

디지털변전소는 전력망 지능화를 위해 감시, 계측, 제어·보호, 운전 등 변전소를 구성하는 전력설비 기능과 통신방식을 국제표준인 IEC61850 기반으로 디지털화한 변전소를 말한다. 지능화된 운영시스템을 기반으로 효율적인 전력설비의 감시제어가 가능하며, 사고 발생 시 자동 복구 기능과 원격제어가 가능해 신속한 전력 장애 복구가 가능하다. 디지털 기술의 발달과 친환경 신재생에너지 및 전기차의 도입이 확대 되면서 직류 배전시스템의 보급이 확대될 전망이다. MVDC는 기존 송전계통에 적용되는 HVDC와 수용가에서의 LVDC 사이의 전압 레벨 및 전송용량을 갖는 직류 선로를 활용한 시스템이다. 대부분의 전력설비들이 교류 중심인 기존변전소의 기존 선로를 직류 선로로 변환하면 송전 손실 감소 및 더 큰 전류 용량이 확보된다. 디지털변전소의 프로세스 버스는 베이 레벨과 프로세스 레벨의 설치된 장치 간을 연결하는 이더넷스위치 등의 통신장비로 구성된 통신네트워크이다. 기존 디지털변전소에 MVDC 연계를 위해 프로세스 레벨을 교류부와 직류부로 나누어 두 개의 버스로 구성을 하였고 감시, 제어만 아니라 진단 IED와 연계되어 종합적으로 관리할 수 있는 시스템을 제안하였다.