• Nuclear Engineering and Technology
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• v.52 no.10
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• pp.2262-2273
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• 2020

Digital twin technology can provide significant value for the prognostics and health management (PHM) of critical plant components by improving insight into system design and operating conditions. Digital twinning of systems can be utilized for anomaly detection, diagnosis and the estimation of the system's remaining useful life in order to optimize operations and maintenance processes in a nuclear plant. In this regard, a conceptual framework for the application of digital twin technology for the prognosis of Control Element Drive Mechanism (CEDM), and a data-driven approach to anomaly detection using coil current profile are presented in this study. Health management of plant components can capitalize on the data and signals that are already recorded as part of the monitored parameters of the plant's instrumentation and control systems. This work is focused on the development of machine learning algorithm and workflow for the analysis of the CEDM using the recorded coil current data. The workflow involves features extraction from the coil-current profile and consequently performing both clustering and classification algorithms. This approach provides an opportunity for health monitoring in support of condition-based predictive maintenance optimization and in the development of the CEDM digital twin model for improved plant safety and availability.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.55 no.10
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• pp.3898-3906
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• 2023

The paper notes that the most common way of handling spent nuclear fuel (SNF) of power reactors is its temporary long-term dry storage. At the same time, the operation of the dry spent fuel storage facilities almost never use the modern capabilities of information systems in safety control and collecting information for the next studies under implementation of aging management programs. The author proposes a structure of an information system that can be implemented in a dry spent fuel storage facility with ventilated storage containers. To control the thermal component of spent fuel storage safety, a database structure has been developed, which contains 5 tables. An algorithm for monitoring the thermal state of spent fuel was created for the proposed information system, which is based on the comparison of measured and forecast values of the safety criterion, in which the level of heating the ventilation air temperature was chosen. Predictive values of the safety criterion are obtained on the basis of previously published studies. The proposed algorithm is an implementation of the information function of the system. The proposed information system can be used for effective thermal monitoring and collecting information for the next studies under the implementation of aging management programs for spent fuel storage equipment, permanent control of spent fuel storage safety, staff training, etc.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.251-252
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• 2016

본 논문에서는 토크 리플 저감과 동특성을 개선하는 유도 전동기(IM)의 토크 예측 제어 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 고정된 전압 벡터의 크기를 사용하지 않고, 토크 변동분 넓이의 합이 최솟값이 되도록 하는 전압 벡터 인가 시간을 결정하여 유도 전동기에 인가한다. 이 방법은 토크 제어에 필요한 전압만 인가하므로 잉여 전압이 발생하지 않는다. 따라서 정확한 제어 성능을 가지면서도 과도 상태에서는 동특성이 개선되고, 정상 상태에서는 토크 리플의 크기를 최소화할 수 있다. 제안하는 알고리즘의 유효성과 우수성을 시뮬레이션으로 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.505-506
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• 2016

본 눈문에서는 대전력 및 고전압 전력변환에 적용되는 3-Level NPC AC/DC PWM 컨버터의 출력 DC 전압의 전체적인 특성 향상을 위하여 PI제어와 모델예측제어의 혼합제어 기법을 제안한다. 혼합제어를 위하여 3-Level AC/DC PWM 컨버터를 모델링하고, PSIM 시뮬레이션을 통하여 제안한 혼합제어 기법의 제어성능을 검토하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.356-357
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• 2011

3-레벨 중성점 다이오드 클램프 (NPC) 인버터는 우수한 토폴로지로 알려져 있지만 구조적으로 중성점 전위가 변동하는 문제가 내제하고 있다. 본 논문에서는 3-레벨 NPC 인버터 중 성점 전압의 변동을 제어하기 위해 중성점 전류의 예측을 활용한 간단한 제어 기술이 제안되었다. 제안된 방법은 한 샘플링 앞선 시점의 중성점 전류를 예측하고 중성점 평형 요소를 포함하는 오프셋 전압(Voffset)을 이용하여 중성점 전압을 제어 한다. 중성점 전위 변동은 간단히 제어할 수 있고 제안된 중성점 전압 제어의 유효함은 시뮬레이션 결과를 통해 입증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.11a
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• pp.121-122
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• 2014

멀티 레벨 인버터는 높은 출력 전압을 갖으며, 낮은 THD(Total harmonic distortion)를 요구하는 시스템에 적합하다. 그 중 cascaded H-brige 멀티레벨 인버터는 H-bridge 셀별 관리가 쉽고, 레벨 수를 증가시키기 쉽다는 장점 때문에 많이 이용되어 왔다. 본 논문에서는 cascaded H-bridge 인버터의 기존 PI (proportional integral) 제어 기반 PWM (pulse width modulation)기법의 스위칭 패턴과 모델 예측 제어의 스위칭 패턴을 비교하고 모델예측 제어 시 셀 별 스위칭 패턴 균형을 위한 방법을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2006.06a
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• pp.216-218
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• 2006

본 논문에서는 연료전지용 듀얼 부스트 컨버터의 전압제어루프의 피드백 루프에 디지털 필터를 도입하여 부하에 의해 발생하는 출력전압의 저고조파 리플성분을 제거한 측정값을 사용함으로써 입력전류의 저고조파 리플을 제거하고, 전류제어루프에 predictive deadbeat 제어기법을 적용하여 제어주기와 제어알고리듬 계산에 의한 시간적 지연에 의해 발생되는 동적응답특성의 저하를 최소화한다. 센서를 사용하는 대신 연료전지 스택에 공급되는 수소와 공기의 압력과 스택의 출력전류에 결정되는 연료전지의 전압-전류 특성곡선을 이용하여 부스터 컨버터의 입력전압을 계산하고 전류를 제어함으로써 연료전지 시스템의 성능을 최적화한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.07a
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• pp.410-411
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• 2010

풀 브릿지 컨버터는 1차 측과 2차 측이 트랜스포머를 통하여 절연되어 있으며, 이 트랜스포머에 교번으로 전압을 걸어주어 1주기에 2번의 전력을 전달한다. 이러한 전력 전달 과정에서 트랜스포머에 흐르는 자화 전류에 오프셋이 발생할 수 있으며, 이는 효율 감소 및 소자의 파괴를 야기할 수 있으므로 제거하는 것이 바람직하다. 디지털 개발 환경에서 트랜스포머의 자화 전류 오프셋을 줄이고 동특성의 개선을 위하여 예측 제어 방식을 사용한 최대 전류 제어 방식을 제안하고 실험을 통하여 동작을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.402-403
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• 2018

본 논문에서는 5-레그 인버터(Five-leg Inverter)를 이용하여 2대의 유도전동기를 구동하는 시스템의 모델 예측 제어 기법을 제안한다. 기존 모델 예측 제어 기법인 FS-MPC(Full-Set MPC)는 5-레그 인버터에서 가능한 32가지의 모든 스위칭 상태를 고려하기 때문에 제어 성능은 뛰어나지만 계산량이 많아지는 단점이 있다. 본 논문에서는 FS-MPC보다 제어 성능의 저하를 최소화하고 계산량은 현저히 감소시킨 모델 예측 제어 기법을 제안하며 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 성능 및 타당성 검증을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.90-91
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• 2013

본 논문에서는 모델예측제어를 기반으로 스위치드 릴럭턴스 전동기의 전류제어기 속응성 개선을 위한 방법을 제안한다. 스위치드 릴럭턴스 전동기는 광범위한 속도 영역에서 운전이 가능하고 돌극형 구조로써 견고하고 강인한 구조를 갖는다. 그러나 회전자 위치에 따라 인덕턴스가 변하기 때문에 고정 이득을 가지는 비례적분 전류제어기는 과도상태 응답특성이 저하되는 단점이 있다. 모델예측제어 기법을 통해 과도상태 응답특성을 개선한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 제어기법의 타당성을 검증한다.