• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.329-338
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• 2017

최근 철도차량용 보조전원장치는 시스템의 경량화를 위해 기존 60Hz 저주파 변압기를 제거하고 고주파 구동과 절연 특성을 갖는 '절연형 dc/dc 컨버터'를 적용하는 구조가 주목받고 있다. 본 논문에서는 '절연형 dc/dc 컨버터를 적용한 보조전원장치 구조'에 대해서 설명하고, 다양한 분석을 통해 보조전원장치의 고효율 및 경량화에 적합한 dc/dc 컨버터 및 구조를 제안하고자 한다. 대용량 IGBT 소자의 고주파 스위칭(경량화)을 위해 필수적인 '영전압-영전류-스위칭'특성을 갖는 '공진형 컨버터'를 활용하여 다양한 보조전원장치용 전력변환장치 구조(1-Stage와 2-Stage)를 제안하였고, 각각의 구조에 적합한 컨버터 회로를 선정한 후 설계 및 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 1-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터만을 사용하였고, 2-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터와 공진형 컨버터의 입력전압 변동을 최소화하는 Pre-regulator를 적용하였다. Pre-regulator로서 감압 컨버터 또는 승압 컨버터를 각각 적용하여 서로 다른 2-Stage 구조를 구성하고 각 방식의 손실을 비교하였다. 회로에 사용되는 소자들의 전압 및 전류 스트레스를 고려하여 소자를 선정하고 시뮬레이션을 통해 동작을 검증하였으며, 손실 분석을 통해 고효율 및 경량화에 가장 적합한 구조 및 회로를 제안하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.633-642
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• 2021

제한적인 탄소배출의 필요성과 연계되는 전력수요 증가는 재생에너지산업에서 폭발적인 상승을 가져오고 있다. 전력계통에서 전기공급은 항상 전기수요와 균형을 맞추어야 할 필요가 있고, 안전하고 믿을만한 안정적인 운영을 유지하기 위하여 계통손실이 발생한다. 높은 비율의 재생에너지 보급을 갖는 전력계통에서 과도 안정도, 미소신호 안정도 및 주파수 안정도와 같은 넓은 범위의 3가지의 난제가 있다. 과도안정도는 선로계전기 동작이나 발전기 탈락과 같은 장애에 대한 계통응답을 해석하는 것이다. 미소신호 안정도는 계통관성 저하에 따른 전압불안정, 주파수 급변, 전력진동 등이 발생가능한 계통에서 조그만 증분같은 작은 동요가 일어날 때 전력계통 동기를 유지하기 위한 계통의 기능이다. 주파수 안정도는 발전과 부하 사이에 심한 불균형이 발생하는 중대 계통혼란에서도 정상 주파수를 유지하기 위한 전력계통의 기능으로 간주한다. 본 논문에서 재생에너지 보급계획에 따른 계통모의를 수행하여 3종류 안정도를 검토하며, 또한 재생에너지원이 계통안정도에 미치는 영향을 분석한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.399-407
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• 2021

본 논문에서는 계통망 사업자의 High Voltage Ride-Through(HVRT) 기능 요구조건을 만족하며, 정상상태에서의 손실을 최소화할 수 있는 Type 4 풍력발전기의 직류단 전압 설계 방법을 제안한다. 대용량 해상 풍력 발전에 사용되는 Type 4 풍력발전기는 전력 계통과 연계된 컨버터와 풍력 발전기와 연계된 컨버터가 직류단을 공유하는 Back-to-Back 컨버터 형태이다. Type 4 풍력발전기에서 HVRT 조건인 계통 고전압 사고가 발생한 경우 사고 전압 크기에 비해 직류단 전압이 부족하다면 과변조로 인해 계통측 컨버터의 전류 제어기가 원활하게 동작되지 못한다. 따라서 HVRT 기능을 만족하기 위해서는 고전압 사고의 전압 크기를 기준으로 직류단 전압을 설계해야 한다. 그러나 직류단 전압의 크기의 증가는 정상상태에서의 컨버터 손실 증가를 야기하므로, 직류단 전압을 크게 설계하였을 때 증가될 손실에 대한 고려가 포함되어야 한다. 본 논문에서는 사고 전압의 크기와 발생 손실이 고려된 직류단 전압을 설계하는 방법에 대해 설명하고, 제안하는 설계 방법의 타당성을 2MVA급 Type 4 풍력발전기의 PSCAD 모델 기반 HVRT 기능 시뮬레이션을 통해 확인하였다.