We present domestic efforts for superconducting fault current limiter (SFCL) application in the Korea Electric Power Corporation (KEPCO) grid and pending points at issue. KEPCO's decision to upgrade the 154 kV/22.9 kV main transformer from 60 MVA to 100 MVA cast a problem of high fault current in the 22.9 kV distribution lines. The grid planners supported adopting an SFCL to control the fault current. This environment friendly to SFCL application must be highly dependent upon the successful development of SFCL having specifications that domestic utility required. The required conditions are (1) small size of not greater than twice of 22.9 kV gas insulated switch-gear (GIS), (2) sustainability of current limitation without the line breaking by circuit breakers (CB) for maximum 1.5 seconds. Also, optionally, recommended is (3) the reclosing capability. Conventional resistive SFCLs do not meet (1) $\sim$ (3) all together. A hybrid SFCL is an excellent solution to meet the conditions. The hybrid SFCL consists of HTS SFCL components for fault detection and line commutation, a fast switch (FS) to break the primary path, and a limiter. This characteristic structure not only enables excellent current limiting performances and the reclosing capability, but also allows drastic reduction of HTS volume and small size of the cryostat, resulting in economic feasibility and compactness of the equipment. External current limiter also enables long term limitation since it is far less sensitive to heat generation than HTS. Semi-active operation is another advantage of the hybrid structure. We will discuss more pending points at issues such as maintenance-free long term operation, small size to accommodate the in-house substation, passive and active control, back-up plans, diagnosis, and so on.
본 논문은 전력설비에 조기적용이 예상되는 초전도한류기의 파라메타를 정의하고 앞으로 개발방향을 제시하기 위하여 한류기의 동작원리, 특성 및 계통조기적용가능성들을 근거로 파라메타의 특성을 비교 ·평가하였다. 또한 한류기의 계통적용효과를 분석하기 위하여 SFCL이 기간 특고압 모델계통에 도입한 경우를 상정하여 3선지락 고장에서 저항형과 유도형 SFCL의 도입 효과에 대하여 RTDS (Real Time Digital Simulation)/EMTDC(Electromagnetic Transient DC)로 시뮬레이션하였다. 특히 저항형과 유도형의 한류효과의 비교 평가, 모선전압의 저하 억제 및 계통과 한류기의 파라메타와의 관련성에 대하여 검토하였다.
We fabricated and tested a novel hybrid superconducting fault current limiter (SFCL) of three-phase $24kV_{rms}/630A_{rms}$ rating. In order to apply conventional resistive SFCLs into electric power systems, the urgent issues to be settled are as follows, such as initial installation price of SFCL, operation and maintenance cost due to ac loss of superconductor and the life of cryostat, and high voltage and high current problems. The ac loss and high cost of superconductor and cryostat system are main bottlenecks for real application. Furthermore in order to increase voltage and current ratings of SFCL, a lot of superconductor components should be connected in series and parallel which resulted in extreme high cost. In addition, the method to quench all components at the same instant needs very sophisticated skill and careful operation. Due to these problems, the practical applications of SFCL were pending. Therefore, in order to make practical SFCL, the price of SFCL should be lowered and should meet the demand of utilities. We designed novel hybrid SFCL which combines superconductor and conventional electric equipment including vacuum interrupter, power fuse and current limiting reactor. The main purpose of hybrid SFCL is to drastically reduce total usage of superconductor by adopting current commutation method by use of superconductor and high fast switch. Consequently, it was possible to get the satisfactory test results using this method, and further works for field tests are in the process.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.193-197
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2001
This paper presents a novel circuit topology of the double two-switch forward type high frequency transformer linked soft-switching PWM DC-DC power converter with tapped inductor filters that can operate under a condition of the low peak voltage stress across the power semiconductor devices and lowered peak current stress through the transformer for some high power applications. This circuit topology of an interleaved two-switch forward soft-switching power converter is proposed in the order to minimize an idle circulating current due to the tapped inductor filter without of any additional active auxiliary resonant-assisted snubber circuits, such as active resonant DC link snubbers and AC link snubbers, active resonant commutation leg link snubbers. The unique advantages of this power converter are less power circuit components and power semiconductor devices, constant frequency PWM scheme, cost effective configuration and wider soft-switching PWM operation range under PWM power regulations load variations. The practical effectiveness of the proposed soft-switching converter circuit topology is tested by simulations and is proved by experimental results received from the 500W-100kHz breadboard setup.
휴대용 전자기기가 많이 개발되고 보급됨에 따라서 배터리의 중요성은 점점 커져가고 있다. 기기의 수명을 늘이고자 고전력밀도의 배터리를 요구하게 되었고, 현재에는 리튬-이온 배터리를 많이 사용하게 되었다. 단위체적 및 중량당의 전력밀도 부분에서는 기존에 사용하던 배터리보다 성능이 우수하지만, 방전전압이 감소하는 특성이 있기 때문에 배터리의 수명을 최대한 늘리기 위해서는 이 특성에 알맞은 컨버터가 필요하다. 그래서 리튬-이온 배터리를 사용하는 휴대용 저전력 전자기기의 전원부로써 용량성 아이들링 SEPIC을 제안하였다. 승압과 강압이 가능한 SEPIC의 특성을 가지면서, 추가된 스위치와 다이오드를 통해서 스위치에 부분적인 소프트 전환을 가능하게 하기 때문에, 스위칭 주파수의 증가를 가능하게 한다. 본 논문에서는 직류 정상상태의 전압전환비, 동작모드별 회로 및 회의특성을 분석하고 구현하였다.
A sensorless motor control scheme with conventional back-Electro Motive Force (EMF) sensing based on zero crossing point (ZCP) detection has been widely used in various applications. However, there are several problems with the conventional method for effectively driving sensorless brushless motors. For example, a phase mismatch of 30 degrees occurs between the ZCP and commutation time. Additionally, most of the motor speed/current controls are achieved based on a pulse width modulation (PWM) method, which generates significant noise that distracts the back-EMF sensing. Due to the PWM switching, the ZCP is not deterministic, and thus the efficiency of the motor is reduced because the phase transition points become uncertain. Moreover, the motor driving performance is degraded at a low speed range due to the effect of PWM noise. To solve these problems, an improved back-EMF detection method based on a differential line method is proposed in this paper. In addition, the proposed sensorless BLDC driver addresses the problems by using a variable voltage driver generated from a buck converter. The variable voltage driver does not generate the PWM switching noise. Consequently, the proposed sensorless motor driver improves 1) the signal-to-noise ratio of back-EMF, 2) the operation range of a BLDC motor, and 3) the torque characteristics. The proposed sensorless motor driver is verified through simulations and experiments.
Watertight 25.8 kV/600 A/12.5 kA fault current limiters (FCLs) have successfully installed in five areas (Incheon, Seoul, Gyeong-gi, Daejeon, Suwon) on KEPCO power distribution line for the purpose of commercial demonstrations. The fault current limiting operation of this FCL, which includes functions of sensing, commutation, and reduction of fault currents, is perfectly completed within 1 cycle immediately after fault occurs. The performance of FCL was verified by short circuit test, impedance test, insulation test, temperature-rise test, and control test, etc at PT&T in LS industrial systems, which is the official certification institute in Korea. In 2013, and also the FCL field test was performed in order to test the protection coordination between conventional relays and FCL, on the 1.5 kA and 5.0 kA faults, which were made by connecting the Artificial Fault Generator (AFG) to the distribution line in test grid at KEPCO Power Testing Center. The next step of this project is to check the FCL conditions caused by real external environment, and acquire the various data from five regions installed with FCL. In this paper, we intend to explain the FCL specifications and performance characteristics, and check the expected effect by application of FCL to power distribution line based on the power system analysis of an application site.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권4호
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pp.366-373
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2005
This paper presents two new circuit topologies of the dc busline side active resonant snubber assisted voltage source high frequency link soft switching PWM full-bridge dc-dc power converters acceptable for either utility ac 200V-rms or ac 400V-rms input grid. These high frequency switching dc-dc converters proposed in this paper are composed of a typical voltage source-fed full-bridge PWM inverter, high frequency transformer with center tap, high frequency diode rectifier with inductor input filter and dc busline side series switches with the aid of a dc busline parallel capacitive lossless snubber. All the active switches in the full-bridge arms as well as dc busline snubber can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off transition commutation with the aid of a transformer leakage inductive component and consequently the total switching power losses can be effectively reduced. So that, a high switching frequency operation of IGBTs in the voltage source full bridge inverter can be actually designed more than about 20 kHz. It is confirmed that the more the switching frequency of full-bridge soft switching inverter increases, the more soft switching PWM dc-dc converter with a high frequency transformer link has remarkable advantages for its power conversion efficiency and power density implementations as compared with the conventional hard switching PWM inverter type dc-dc power converter. The effectiveness of these new dc-dc power converter topologies can be proved to be more suitable for low voltage and large current dc-dc power supply as arc welding equipment from a practical point of view.
A HEV evaluation program, funded by ADEME, was carried out by a group of Laboratories of different specialties in order to evaluate and compare consumption, emission and component technologies of the three first HEVs put on the market (Toyota Prius, Nissan Tino and Honda Insight). This paper presents the results obtained until now. These results show good consumption and emission performance of the tested vehicles compared to conventional ones. The energy management seems to be globally the same for the three vehicles excepting for cold stans where the Insight allows a very earlier stop of the engine compared to the Tino and especially to the Prius. A mapping of the engine consumption of the Prius and the Insight was performed in order to furnish data for the simulation models. The Permanent Magnet motors of the Prius and Tino have different number of pair poles and then different emf at a given speed. The low emf values of the Prius allow operation at high speed with less field weakening control than for the Tino. The inverters of the Prius and the Tino, controlled by a PWM at respectively 5 kHz and 7 kHz switching frequency, are made of IGBTs with high commutation performances.
본 논문은 HF/LF 변조 방법을 적용한 ANPC (active neutral point clamped) 인버터의 스위치 개방 고장에 대응하기 위한 허용 제어 방법을 제안한다. 기존 Si 기반 인버터에 비해 SiC MOSFET과 Si IGBT로 구성된 ANPC 인버터는 시스템의 효율이 높고 출력 품질이 우수하다. HF/LF 변조는 커뮤테이션 루프를 줄일 수 있어 MW 급 대용량 인버터를 위해 사용되는 변조 기법이다. MW 급 인버터의 스위치 개방 고장은 부하에 심각한 손상을 입히며, 인버터가 동작을 멈출 경우 막대한 경제적 손실을 야기한다. 제안하는 스위치 개방 고장의 허용 제어 기술은 ANPC 인버터의 지속적인 운전을 가능하게 하며 신뢰성을 향상 시킨다. 제안하는 기법의 성능은 시뮬레이션 결과를 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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