• Journal of Power Electronics
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• 제15권5호
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• pp.1318-1328
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• 2015

The photovoltaic (PV) power conditioning system for small-scale applications has gained significant interest in the past few decades. However, the standalone mode of operation has been rarely approached. This paper presents a two-stage multi-level micro-inverter topology that considers the different operation modes. A multi-output flyback converter provides both the DC-Link voltage balancing for the multi-level inverter side and maximum power point tracking control in grid connection mode in the PV stage. A modified H-bridge multi-level inverter topology is included for the AC output stage. The multi-level inverter lowers the total harmonic distortion and overall ratings of the power semiconductor switches. The proposed micro-inverter topology can help to decrease the size and cost of the PV system. Transient analysis and controller design of this micro-inverter have been proposed for stand-alone and grid-connected modes. Finally, the system performance was verified using a 120 W hardware prototype.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.11-18
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• 2015

This paper proposes a high-efficiency 3-kW hybrid ESS with emergency power supply. The proposed system enables efficient use of power from photovoltaic (PV) cells and energy storage system (ESS). The proposed system can operate as an uninterruptible power supply (UPS) when grid fault occurs, providing seamless transfer from grid-connected mode to stand-alone mode. The LLC converter for PV achieves ZVS turn-on of switches and ZCS turn-off of diodes, and the isolated bidirectional DC-DC converter for ESS achieves ZCS turn-off regardless of load condition, resulting in high efficiency. The efficiency and performance of the proposed hybrid ESS has been verified by a 3-kW prototype.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권6호
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• pp.906-913
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• 2010

최근 해양 시설물용 복합 발전 시스템 개발에 관한 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 해양시설물에 사용되는 독립형 전력 공급 시스템은 날씨에 상당히 많은 영향을 받게 된다. 이러한 전력 공급시스템의 효율성을 높이기 위하여 다양한 스위칭 알고리즘을 이용한 충전 기법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 다중 레벨 방식을 적용한 전력 시스템의 충전 방식을 제안하고 실험을 통하여 결과를 제시하였다. 다중 레벨 방식의 충전기법을 시뮬레이션한 장치의 실험 결과와 기존에 사용 중인 전력 공급 시스템의 실험 결과를 비교하여 나타내었다. 그 결과, 다중 레벨 방식의 충전기법을 이용하는 경우에 기상 조건에 따라 충전 전력은 5~11%, 충전 가능 시간은 7~47% 정도 향상되었음을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1373-1375
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• 2002

태양광발전 시스템을 설치하여 동작상태의 데이터를 하고, 시스템을 분석하기 위한 목적의 데이터 취득 장치가 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 기반의 데이터취득시스템(Computer-Based Data Acquisition System)의 개발에 대해 서술하고 있다. 제안된 시스템은 시스템이 설치될 곳의 환경요소(일사량, 온도 등) 및 전기적 출력 요소를 측정하기 위한 센서들로 구성하였으며, 측정된 데이터를 컨디셔닝 (Conditioning)과 변환 과정을 거친 후 데이터 취득카드를 통해 컴퓨터에 인터페이스(Interrace)시켰다. 태양광 발전 시스템의 동작상태를 실시간으로 모니터링하고, 취득된 데이터를 저장 및 분석하기 위한 목적으로 본 논문에서는 랩뷰-소프트웨어(Labview-Software)를 적용시킨 모니터링 시스템을 제안하였다. 제안된 모니터링 시스템은 그래픽화된 데이터-프로세싱 알고리즘을 사용하여, 상대적으로 짧은 기간 내에 시스템을 구현할 수 있고 시스템의 측정요소가 설치초기에 예상한 것보다 많아지거나 시스템이 용량이 증대되는 경우에도 그 적용성이 용이한 장점이 있다. 제안된 본데이터 취득 시스템을 독립형 태양광 설비에 적용하여 동작상태를 실시간으로 관찰하였고 동작특성을 분석 및 평가하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.77-85
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• 2018

Renewable energy has been increasingly used and widely acclaimed as one of the solutions to rampant environmental problems. Among numerous kinds of renewable sources, the penetration rate of the PV system is relatively higher than that of others due to ease of installation. However, one disadvantage of the PV system is its dependence on weather condition. The PV system is especially critical when it is used for standalone systems because it cannot operate when the power generated from a PV module is not enough. Therefore, PV systems are often used with an energy storage system, such as batteries, to store backup energy when the weather condition is insufficient to supply power to the system. Blackout time can be reduced by increasing the size of the energy storage system, but it is a trade-off with system cost. In this work, optimal sizing of a standalone PV system is proposed to supply power to the system without blackout. The sizing of PV modules and batteries is performed by a simulation based on actual irradiation data collected during the past five years. The Life cycle costing of each system is evaluated to determine an optimal set of PV modules and batteries among several different combinations. The standalone PV system designed by the proposed method can supply power to the system with no interruption as long as the weather condition is similar to those of the past five years.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.229-233
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• 2007

본 논문은 브이용 PV 시스템 성능과 최대전력점추적기의 알고리즘에 대하여 기술하고자 한다 현재 운영되고 있는 브이는 대부분 태양광을 활용한 독립형 전력 시스템을 이용하고 있다. 이러한 태양광 전력 시스템은 직류 출력 특성을 가지고 있으며 직류 버스와 연결된다. 태양광 전지판의 I-V 출력 특성은 일사량, 전지판의 온도에 따라 변화하며 태양광 전지 마다 그 특성이 각기 다르게 나타나기 때문에 태양광 전지는 최대전력추적방식의 알고리즘에 의해 운영되어야 한다. 이에 본 논문은 태양광 전지의 특성, 최대전력추적방식, 태양광 전지판의 최적경사각을 논의하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.190-193
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• 2001

In order to verify the efficiency or availability and stability of photovoltaic(PV) generation systems, huge system apparatuses are needed, in general, in which an actual size of solar panel, a type of converter system and some amount of load facilities should be installed in a particular location. It is also hardly possible to compare a Maximum Power Point Tracking (MPPT) control scheme with others under the same weather and load conditions in an actual PV generation system. The only and a possible way to bring above-mentioned problem to be solved is to realize a transient simulation scheme for PV generation systems using real weather conditions such as insolation and surface temperature of solar cell. The authors, in this paper, introduces a novel simulation method, which is based on a real-time digital simulator (RTDS), for PV generation systems under the real weather conditions. Firstly, VI characteristic equation of a solar cell is developed as an empirical formula and reconstructed in the RTDS system, then the real data of weather conditions are interfaced to the analogue inputs of the RTDS. The outcomes of the simulation demonstrate the effectiveness of the proposed simulation scheme in this paper. The results shows that the cost effective verifying for the efficiency or availability and stability of PV generation systems and the comparison research of various control schemes like MPPT under the same real weather conditions are possible.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.28-36
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• 2018

자가발전 도서는 내연발전 혹은 PV 발전을 이용하여 전력을 공급하고 있는데, 해양환경에 의한 문제점(경년열화, 염해), 환경오염(매연, 소음, 분진) 및 발전비용(설치비, 유지관리비) 상승 등 전력공급 효율성에 대한 문제점이 대두되고 있다. 한전에서 전력공급을 담당하고 있는 65개 자가발전 도서지역의 2016년 원가회수율은 27%에 불과하며 원가의 73%에 달하는 결손액이 발생되고 있다. 이들 도서지역에서 발생한 결손액의 현황을 보면, 발전분야에서 발생하는 비용은 전체의 91% 정도를 차지하고 있고 운영비용인 변동비(연료비)와 고정비(지급수수료, 수선유지비, 기타비용) 중에서 고정비가 차지하는 비율은 60% 정도이다. 즉, 도서지역 발전효율을 향상시키고 운영체계를 효율화시키는 최적 전력공급방안을 마련하여 운영 결손액을 줄일 필요가 있다. 그러므로 거리상 가까운 여러 개의 도서 발전설비를 한 곳으로 통합하고, 인근 도서지역 간 전력공급에 해저케이블을 이용하면 연료 수송 및 설비 유지관리의 간결화를 도모할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 통합운영 경제성 평가를 통하여, 내연발전 및 PV 발전으로 운영되고 있는 근거리 도서간 통합운영에 유효한 해저케이블 포설 방안(1회선, 2회선, 1회선 루프)을 결정하는 알고리즘을 제시한다. 또한, 제안한 알고리즘을 바탕으로 자가발전도서의 독립운전방식과 비교 분석한 결과, 근거리이며 내연발전으로 운영되나 최대부하가 작은 2개 혹은 3개 도서에 있어서 도서간 통합운영이 경제적인 전력공급방안임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.662-671
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• 2020

최근, 국·내외적으로 CO₂배출의 저감을 위한 기술적인 방안 중 하나로 도서지역의 마이크로그리드에 기 설치된 디젤발전기의 가동률을 줄이고 신재생에너지전원의 비중을 높여 운용하고 있는 실정이다. 특히, 국내에서는 가파도, 가사도, 울릉도 등의 도서지역에 디젤발전기와 신재생에너지, 전기저장장치로 구성된 독립형 마이크로그리드의 실증 및 보급 사업이 활발하게 진행되고 있으며, 기존의 디젤발전기 대신 정전압, 정주파수(constant voltage constant frequency, CVCF) 기능을 가진 CVCF 인버터 및 CVCF 인버터용 배터리를 도입하여 마이크로그리드를 안정적으로 운용하는 연구들이 진행되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 정상상태 운용특성에 있어서, 출력이 불안정한 태양광전원과 풍력발전과 같은 신재생에너지전원이 계통에 연계되면서 전력품질에 많은 문제가 발생하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 신재생에너지전원과 전기저장장치 연계에 따른 마이크로그리드의 운용특성을 분석하기 위하여, PSCAD/EMTDC를 이용하여 30kW급 마이크로그리드 시스템을 모델링하고, 이를 바탕으로 마이크로그리드 시험장치를 구현한다. 30kW급 마이크로그리드 시스템을 바탕으로 시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, 제안한 방법이 CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드 시스템에서 저전압, 과전압 및 불평형 문제를 개선하는 데 유용함을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.485-492
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• 2021

50kW 또는 그 이하의 정격용량을 갖는 풍력터빈은 일반적으로 소형풍력으로 간주한다. 소형풍력터빈은 독립형 전력시스템과 가전제품, 독립적인 적용 및 에너지저장장치, 태양광, 소수력, 디젤엔진과 같은 다른 에너지 기술을 조합하여 동시에 사용할 수 있는 매력적인 대체품이다. 연구목적은 터빈블레이드 제작법과 구조가 가능한 상업용 개발과정과 유사성을 갖도록 50kW급 풍력터빈 블레이드를 개발하기 위한 것이다. 목함에 기반하여 제작된 몰드기법은 탄소섬유와 열경화성 수지인 유리섬유를 사용한 경량설계, 다중부목, 오목성을 유지하기 위하여 채택한다. 수 작업형 시제품 제조법은 공기역학적인 평판형의 반복적인 설계를 통해서 단주기를 갖는 고밀도 형상 몰드를 사용하여 개발한 것이다. 5개의 블레이드 생산공정을 통하여 제작하고, 블레이드의 주요 구성요소는 IEC-61400-23 규정에 따라 설계의 적절성을 검증하기 위하여 시험하며. 또한, 개발된 블레이드를 갖는 풍력시스템은 성능특성을 검증하기 위하여 IEC 61400-12 규정에 따라 시험한다. 블레이드와 터빈시스템의 시험결과는 상업운전에서 요구되는 유효한 설계조건을 확인하였다.