전압 불평형을 포함한 전력계통 연계 시 분산전원용 계통연계 인버터의 전류용량을 고려한 전압보상 연구 :The Study on the Voltage Compensation for the Distributed Generation Inverter with the Consideration of Current Limit for Grid Connection including Voltage Unbalance Fault

임지훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 임지훈 (광운대학교, 광운대학교 대학원)

지도교수: 송승호

발행연도: 2014

저작권: 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

2014

계통 전압의 변동에 따라 Dead Band 폭 가변 기능을 가진 분산전원용 PCC 전압 보상기

임지훈 , 박찬솔 , 송승호 대한전기학회 학술대회 논문집 2014.10 학술대회자료

불평형을 포함한 PCC전압 유지를 위한 분산전원의 제어전략

임지훈 , 송승호 , 정승기 외 1명 전력전자학회 학술대회 논문집 2014.07 학술대회자료

전압 불평형을 포함한 전력계통 연계 시 분산전원용 계통연계 인버터의 전류용량을 고려한 전압보상 연구

임지훈 전기공학과 2014.01 학위논문

2010

계통 연계형 분산전원의 무효전력 주입을 통한 PCC 전압 변동량 보상

임지훈 , 송승호 한국태양에너지학회 학술대회논문집 2010.11 학술대회자료

2009

간략화된 풍력발전기 모델링과 계통연계 조건에 따른 PCC 전압 변동량 계산

임지훈 , 송승호 전기학회논문지 2009.12 학술저널

풍력발전기의 계통연계 시 무효전력 제어를 통한 PCC 전압변동 저감

임지훈 , 송승호 전력전자학회 학술대회 논문집 2009.11 학술대회자료

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분산전원의 출력으로 인하여 PCC의 전압변동문제가 발생하며, 특히 약계통에서 두드러진다. 때문에, 분산전원을 계통에 연계하는 용량제한이 발생할 수 있다. 분산전원의 연계로 인한 또 다른 전력품질의 문제는 전압 불평형으로써, 단상 부하나 단상의 분산전원연계로 인해 발생한다. 또한, 최근 그리드 코드에서는 계통의 불평형 사고시에도 분산전원이 LVRT와 같은 역할을 수행하는 것을 규정하고 있다.
만약, 불평형 전압을 포함한 PCC에 분산전원이 연계될 경우 전압변동으로 인해 전압의 최대 혹은 최소 범위가 안정한 전압영역을 벗어날 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 정상분 무효전류를 통해 전압의 변동을 억제하고 역상분 전류를 통해 전압 불평형을 상쇄하는 분산전원의 보상기능을 제안한다. 본 논문에서는 인버터의 전류정격내에서 보상 알고리즘이 실행되기 때문에 세가지 성분 즉, 인버터의 정상분 유효전류, 정상분 무효전류, 역상분 전압을 줄이기 위한 역상분 전류의 전류제한이 고려되어야 한다.
본 논문에서는 만약 분산전원용 인버터가 이 세 성분을 모두 출력하지 못하는 경우에 전류우선순위를 고려하여 각 성분의 전류지령을 수정하였다. 예를 들어, 정상전압범위에서는 발전된 유효전력이 최우선 순위를 가지며, 상황에 맞는 보상 전략에 따라 보상성분이 재조정되어야 한다. 이는 PCC 전압을 안정적인 전압운전 범위로 줄이기 위해 알맞은 보상값을 산정하기 위함이다.
알고리즘의 타당성 검증을 위하여 시뮬레이션과 실험을 실행하였다.

The voltage variation at the PCC (point of common coupling) due to the power output of a DG (distributed generation) can be a problem especially when the DG is connected to a weak grid. Sometimes the capacity of the DG connecting to a existing grid line is limited because of the problem of voltage variation at PCC. Another issue for the power quality at PCC is the voltage unbalance factor because more single phase loads and/or more single phase generation systems are being connected to the grid. Even during the unbalanced grid fault, it is required that the DG play an active role in addition to the low voltage ride through (LVRT) capability in recent grid codes.
If the voltage variation from the DG is added to the unbalanced grid voltage at PCC, the maximum and/or the minimum voltage is more likely to exceed the limit value of stable operation. Therefore a new algorithm for a DG inverter is proposed in which the voltage variation from DG can be canceled by the positive sequence reactive current output and the voltage unbalance can be reduced by negative sequence current injection with proper calculation of negative sequence voltage. Within the limit of current rating of the inverter, three components of current reference are calculated in the proposed algorithm. The positive sequence active current for the power generation, the positive sequence reactive current for the cancelation of the voltage variation and a negative sequence current vector for the reduction of unbalanced voltage are those.
If the capacity of the DG inverter is not enough to generate all these three components of currents, current references are modified according to the predetermined priority in the proposed algorithm. For example, the generated active power has higher priority and the rest of currents can be assigned to the positive sequence and the negative sequence compensation respectively according to the compensation strategy. Because the achievable amount of the compensation can be modeled in advance we can choose a better control strategy to maintain the PCC voltage within the limit of stable operation.
The validation of proposed algorithm is shown by simulation results and experimental results.

제 1 장 서 론 1
2.1 연구배경 1
2.2 연구목적 및 내용 9
2.3 논문의 구성 10
제 2 장 분산전원으로 인한 전압변동의 해석 및 보상 11
2.1 전압변동 해석을 위한 계통 간략화 모델 12
2.2 분산전원으로 인한 전압변동 해석 13
2.3 전압변동 보상전류 17
2.4 인버터 용량을 최소화하기 위한 전압변동 보상 20
2.5 전압안정화를 위한 기존의 무효전력 보상방법 23
제 3 장 전압 불평형의 해석과 보상 28
3.1 전압 불평형의 수식적 해석 28
3.2 불평형 전압의 보상전류 33
제 4 장 전원 불평형 시 인버터 제어기법 38
4.1 전압 및 전류의 정상분과 역상분 검출 40
4.2 불평형 전압에서의 위상검출 45
4.3 인버터의 전류제한 49
4.3.1 인버터의 출력 우선순위 49
4.3.2 인버터의 전류제한 시 출력 전략 50
4.4 정상분 및 역상분 전류 제어 54
제 5 장 시뮬레이션 및 실험 결과 분석 55
5.1 시뮬레이션 및 실험 모델 소개 55
5.1.1 시뮬레이션 소개 55
5.1.2 시뮬레이터를 이용한 실험 57
5.2 인버터의 정상분 전압보상 61
5.2.1 정상분 전압보상 시나리오 61
5.2.2 무효분 전류 무보상 62
5.2.3 일정 무효분 전류 보상 64
5.2.4 일정 역률 제어 66
5.2.5 가변 역률 제어 68
5.3 인버터의 역상분 전압보상 72
5.3.1 시뮬레이션 시나리오 72
5.3.2 결과분석 74
5.4 인버터의 전류제한 79
제 6 장 결 론 80
참 고 문 헌 91

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