• 전력전자학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.379-386
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• 2009

ITER 핵융합 장치에 사용되는 Vertical Stabilization(VS) 컨버터는 4상한 운전 모드의 대용량 부하에 전력을 공급하기 위해서 4개의 직렬구조 12펄스 컨버터를 역병렬 연결하여 구성한다. 스위칭 소자로 싸이리스터를 사용하는 VS 컨버터는 정역 운전모드 변환과정에서 컨버터의 안전운전을 위해 Dead Time 구간을 필요로하며, 이 과정에서 유도성 부하에 영(Zero)전류 불연속 구간이 발생하는 단점이 있다. VS 컨버터의 출력 전류제어에 순환전류를 이용할 경우에는 빠른 정역 운전모드 변환이 가능하며, 부하에 발생하는 영전류 불연속 구간을 제거할 수 있다. 본 논문은 ITER VS 컨버터에서 출력전류의 정역 운전을 위해 순환전류를 이용하는 부하 전류제어 알고리즘을 제안하고, PSIM 시뮬레이션을 통해 결과를 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권2호
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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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.239-240
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• 2014

본 논문에서는 국제 핵융합실험로용 VS 컨버터 제어기 해석 및 실험에 대하여 서술하였다. VS 컨버터는 플라즈마의 수직 안정성을 제어하기 위해서 ${\pm}1000V$의 정격전압과 최대 ${\pm}25kA$의 전류를 공급해야 하며, 영 전류구간이 없이 4상한 운전을 수행할 수 있어야 한다. 이를 위해서 부하전류의 크기에 따른 동작모드 구분과 순환전류제어기, 차전류 제어기가 요구되며 싸이리스터의 소자 특성에 의하여 발생하는 중복각 보상과 싸이리스터의 전류실패를 방지하는 감마제어가 포함이 된 점호각이 보장 되어야 한다. 본 논문에서는 국제 열핵융합실험로용 VS 컨버터 제어기를 해석하고, 실제 제어기와 RTDS를 연동하여 9ms의 순환전류 제어기 응답성과 계통에 50% 새그가 발생하였을 때 전류실패를 방지하는 감마제어의 타당성을 실험으로 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제19권5호
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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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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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.