• Journal of Power Electronics
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• 제16권5호
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• pp.1821-1832
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• 2016

This study presents a strategy using the synchronized output regulation method (SOR) for controlling inverters operating in stand-alone and grid-connected modes. From the view point of networked dynamic systems, SOR involves nodes with outputs that are synchronized but also display a desirable wave shape. Under the SOR strategy, the inverter and grid are treated as two nodes that comprise a simple network. These two nodes work independently under the stand-alone mode. An intermediate mode, here is named the synchronization mode, is emphasized because the transition from the stand-alone mode to the grid-connected mode can be dealt as a standard SOR problem. In the grid-connected mode, the inverter operates in an independent way, in which the voltage reference changes for generalized synchronization where its output current satisfies the required power injection. Such a relatively independent design leads to a seamless transfer between operation modes. The closed-loop system is analyzed in the state space on the basis of the output regulation theory, which improves the robustness of the design. Simulations and experiments are performed to verify the proposed control strategy.

• Journal of Power Electronics
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• 제10권5호
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• pp.498-504
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• 2010

The output power fluctuations of renewable energy power plants such as wind turbine generators and photovoltaic systems result in frequency deviations and terminal voltage fluctuations. Furthermore, these power fluctuations also affect the turbine shaftings of diesel generators and gas-turbine generators which are the main power generation systems on isolated islands. Therefore, it is important to achieve torsional torque suppression. Since the measurement of torsional torque is technically difficult, and there is an uncertainty in the mechanical constants of the shaft torsional system. This paper presents an estimation system that estimates torsional torque by using a developed $H_{\infty}$ observer. In addition to the above functions, the proposed shaft torque observer incorporates a parameter identification system that aims to improve the estimation accuracy. The simulation results validate the effectiveness of the proposed $H_{\infty}$ observer and the parameter identification.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.588-603
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• 2018

This paper presents the idea of a smart load that can adjust the input power flow based on the intermittent power available from RESs (Renewable Energy Resources) to regulate the line voltage, and draw a constant power from the grid. To this effect, an innovative power flow controller is presented based on a Resistive ES (Electric Spring) in combination with a PEAT (Power Electronics based Adjustable Transformer), which can effectively shape the load power flow at the subnetwork level. With a PEAT incorporated in the step down transformer at the grid side, the proposed controller can supply non-critical loads through local RESs, and the critical loads can draw a relatively constant power from the grid. If there is an abundance of power produced by the RESs, the controller can supply both non-critical loads and critical loads through the RES, which significantly reduces the power demand from the grid. The principle, practicality, stability analysis, and controller design are presented. In addition, simulation results show that the power flow controller performs well in shaping the load power flow at the subnetwork level, which decreases the power demand on the grid. Experimental results are also provided to show that the controller can be realized.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권2호
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• pp.599-607
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• 2018

Distributed generation (DG) is being highlighted as an alternative for future power supplies, and the number of DG systems connected to conventional power systems is steadily increasing. DG generators are designed using power electronics and can give rise to various power quality problems, such as overvoltage or overcurrent. Particularly, unintentional islanding operation can occur in a conventional power system when the power grid is separated from the DG systems. Overvoltage may occur in this situation, depending on the power generation and power consumption. However, overvoltage phenomena might not happen even when islanding occurs. Therefore, it is necessary to analyze the fault characteristics during islanding. In this study, a fault analysis of islanding operation was carried out using PSCAD/EMTDC, and a countermeasure for the overvoltage problem is proposed.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권5호
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• pp.1852-1863
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• 2018

Direct current(DC) systems have recently attracted attention due to the increase in DC loads and distributed generations, such as renewable energy sources. Among these technologies, there has been much research into DC distribution systems or DC microgrids. Within this body of research, the main topics have been about optimum control and operation methods in terms of improving power efficiency. When DC systems are controlled and operated using power electronic devices such as converters, it is necessary to design and analyze them by considering the power electronics sections. For this reason, we propose a scalable DC system analysis algorithm, which considers various system configurations depending on the operating mode and location of the converter. The algorithm consists of power flow fault current calculations, and the results of the algorithm can be used for designing DC systems. The algorithm is implemented using MATLAB with defined input and output data. The verification of the algorithm is mainly performed using ETAP software, and the accuracy of the algorithm analysis can be confirmed through the results.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.782-785
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• 2011

최근 세계적으로 에너지원의 고갈, 전력 수요 증가, 기후 환경 변화에 대처하기 위해 신재생에너지원을 활용한 마이크로그리드 개발의 필요성이 점증하고 있다. 특히 태양광 발전은 댁내에 설치하기 용이한 가장 일반적인 신재생에너지원의 하나로써 각광받고 있다. 하지만 태양광은 기후 변화(일사량 및 일조량의 변화)에 따라 출력이 불안정하다는 단점으로 인해, 균일한 전력품질을 제공하기 위해 해결해야 할 기술적인 과제를 가지고 있다. 이 문제의 해결책으로써 에너지저장장치(ESS)이 고려되고 있지만, 이것도 용량이란 한계점을 가지고 있다. 이 문제를 해결하는 방법으로써 본 논문에서는 2가지 기후 요소인 일조량과 일사량에 따른 태양광 발전량을 추정하는 복합적인 방법을 제안한다. 이 연구 결과는 ESS의 정적 용량을 설계하는데 도움을 줄 수 있으며, 댁내 전력 IT 시스템에서 DC/AC 전력 스위칭의 적절한 타이밍을 제공하는데 도움을 줌으로써 전력품질의 균일성을 유지할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.584-585
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• 2021

태양광, 풍력 등 신재생 에너지 생산이 다양해지면서 생산과 소비를 동시에 할 수 있는 마이크로그리드 시스템이 소개되었지만 국내에서는 아직까지 자동화된 전력거래 기술 도입이 필요하고 생산 및 중계인의 보호할 장치가 필요하다. 일반적으로 여름에는 태양광을 통한 전력 가격 하락이 예상되어 생산자 보호가 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 환경에서 블록체인(Blockchain)을 활용한 사용자 간 투명하고 안전한 선물 전력거래 시스템을 제안한다. 선물이란 간단히 말해서 고정된 가격과 미리 정해진 선물 가격에 구매자가 전력을 사는 의무를 가지거나 판매자가 전력을 팔아야 하는 의무를 갖게 되는 계약이다. 본 시스템은 블록체인 네트워크 내에서 신뢰할 수 있는 실행코드인 스마트 컨트랙트(Smart Contract)를 이용하여 사용자의 개입 없이 자동화된 동작으로 선물 가격을 검색하고 전력 거래를 체결하는 선물 거래 알고리즘을 제안한다. 만일 전력 생산자가 생산계획 시에 최대 생산 시기(하지)의 가격이 하락할 가능성이 있다고 생각이 되면 선물시장에서 선물을 먼저 팔아 놓고 최대 생산 시기(하지)에 선물을 되사서 이익을 내어 현물시장에서의 손실을 보전할 수 있다. 또 중계업자는 판매계약 체결 시에 전력 가격이 상승될 우려가 있으면 선물시장에서 먼저 선물을 매입하고 판매계약 이행 시 선물을 청산하여 이익을 실현시켜 현물시장에서의 손실을 보전할 수 있게 된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.527-536
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• 2014

본 논문에서는 마이크로그리드 적용을 위한 50kW 풍력발전기를 설계하였으며, 발전기의 해석은 maxwell 2D 상용프로그램을 사용하였다. 특히 제안된 PMSG는 코깅토크를 줄이고자 offset과 skew를 적용하였다. 최적의 옵셋과 스큐는 2mm와 전기각 60도를 제안하였다. 부하운전시 모의결과는 평균 고조파 1.3%, 전압 322.41V, 전류 94.95A, 철손 9.73W, 와류손 73.68W, 동손 3.52kW로 나타났다. 계산된 발전기 용량은 61.56kW이며, 제안된 설계절차는 더 큰 용량의 발전기설계에 적용할 수 있다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.1271-1276
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• 2015

최근 발전원가가 높은 도서지역의 디젤발전을 신재생에너지로 대체하는 추세이다. 이에 따라 전라남도는 디젤발전기에 의존하여 섬에 전기를 공급하는 지역을 대상으로 태양광과 풍력 그리고 에너지 저장장치 등을 이용한 친환경에너지원을 통해 전기를 공급하는 에너지 자립섬 조성사업을 추진하고 있다. 하지만 신재생에너지원의 용량 설계는 환경적, 지형적 조건으로 부하에 100%로 대응할 용량의 신재생에너지원을 설치하기란 어렵다. 또한 경제성 있는 하이브리드시스템 최적 구성을 위해서는 설계 단계부터 기후조건과 부하패턴 분석을 통해 시스템 구성요소의 적절한 용량 설계와 효과적인 운영을 고려한 마이크로그리드 설계가 요구된다. 따라서 본 논문에서는 서남해안에 위치한 도서지역 중 300호 이상의 가구수를 갖고 증설이 요구되는 거문도를 대상으로 디젤 발전량 중 40%를 신재생에너지원으로 대치하는 하이브리드 발전시스템을 구성하여 최적조합과 용량산정 그리고 경제성에 대한 연구를 수행하고자 한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권1호
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• pp.265-277
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• 2019

The application of shunt active power filters (S-APFs) is considered to be the most popular approach for harmonic compensation due to its high simplicity, ease of installation and efficient control. Its functionality mainly depends upon the rapidness and precision of its internally built control algorithms. A S-APF is generally operated in the current controlled mode (CCM) with the detection of harmonic load current. Its operation may not be appropriate for the distributed power generation system (DPGS) due to the wide dispersion of nonlinear loads. Despite the fact that the voltage detection based resistive-APF (R-APF) appears to be more appropriate for use in the DPGS, the R-APF experiences poor performance in terms of mitigating harmonics and parameter tuning. Therefore, this paper introduces a direct harmonic voltage detection based control approach for the S-APF that does not need a remote harmonic load current since it only requires a local point of common coupling (PCC) voltage for the detection of harmonics. The complete design procedure of the proposed control approach is presented. In addition, experimental results are given in detail to validate the performance and superiority of the proposed method over the conventional R-APF control. Thus, the outcomes of this study approve the predominance of the discussed strategy.