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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김래영
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2014
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본 논문은 대용량 계통연계형 태양광 시스템을 위하여 이에 적합한 토폴로지와 계통 안정화 측면에서의 제어 전략을 제안한다. 우선 토폴로지적인 관점으로 대규모 태양광 발전소에서 주로 선호 시 하는 멀티-센트럴 (Multi-central) 인버터의 구성 방식들에 대해 각각의 장?단점을 비교 기술한다. 그리고 이를 통해 복권 중?전압 (MV: Medium Voltage) 변압기를 채택하는 멀티-센트럴 무변압기형 인버터의 우수성을 도출한다. 동시에 이 방식에서 기존의 3상 풀-브리지 (3FB) 인버터 토폴로지가 적용될 때 태양광 모듈의 기생 캐패시터들로 인한 누설 전류의 문제점을 공통 모드 등가 모델을 통해 이론적으로 분석한다. 그런 후 이 분석을 바탕으로 기존의 3FB 인버터 토폴로지도 간단한 회로의 변경만으로 누설 전류에 대한 계통 규정을 만족시킴과 동시에 복권변압기를 통한 멀티-센트럴 인버터의 구성이 가능하다는 것을 제시한다.
제어적인 관점으로는 세계적으로 가장 엄격한 독일의 연방 에너지?수자원 관리 협회의 계통 규정인 BDEW (Bundesverbands der Energie und Wasserwirtschaft)와 VDE-AR-N 4105 규정에 근거하여 계통 안정화를 위한 대용량 태양광 인버터에 적합한 제어 전략 알고리즘을 제시한다. 특히 계통 전압이 그 규정 범위 내에서 전압강하 또는 상승이 발생할 때 제안하는 제어 기법의 효용성을 분석한다. 그리고 이를 기존의 제어 방식들과 장?단점을 비교하여 그 필요성을 증명 하고자 한다.
제안된 토폴로지와 제어의 타당성 검증을 위하여 350kW급 3대의 멀티-센트럴 시스템과 100kW급 태양광 인버터에 대하여 모의실험 및 실험을 수행하여 증명한다. 그리고 대용량 시스템의 계통 안정화를 위한 제어에서 가장 중요한 FRT (Fault Ride-through) 실험은 독일의 대표적인 출연 연구기관이자 유럽 내 최대 응용과학 기술 연구기관인 프라운호퍼 (Fraunhofer)에서 검증 하였다.
제어적인 관점으로는 세계적으로 가장 엄격한 독일의 연방 에너지?수자원 관리 협회의 계통 규정인 BDEW (Bundesverbands der Energie und Wasserwirtschaft)와 VDE-AR-N 4105 규정에 근거하여 계통 안정화를 위한 대용량 태양광 인버터에 적합한 제어 전략 알고리즘을 제시한다. 특히 계통 전압이 그 규정 범위 내에서 전압강하 또는 상승이 발생할 때 제안하는 제어 기법의 효용성을 분석한다. 그리고 이를 기존의 제어 방식들과 장?단점을 비교하여 그 필요성을 증명 하고자 한다.
제안된 토폴로지와 제어의 타당성 검증을 위하여 350kW급 3대의 멀티-센트럴 시스템과 100kW급 태양광 인버터에 대하여 모의실험 및 실험을 수행하여 증명한다. 그리고 대용량 시스템의 계통 안정화를 위한 제어에서 가장 중요한 FRT (Fault Ride-through) 실험은 독일의 대표적인 출연 연구기관이자 유럽 내 최대 응용과학 기술 연구기관인 프라운호퍼 (Fraunhofer)에서 검증 하였다.
목차
목차 i그림 목록 iii표 목록 vii기호 및 약어 viii국문 요지 x제 1 장 서론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 내용 51.3 논문의 구성 7제 2 장 계통연계형 태양광 인버터의 유형 92.1 일반적인 계통연계형 태양광 인버터의 유형 92.2 멀티-센트럴 태양광 인버터의 유형 11제 3 장 멀티-센트럴 인버터의 최적 구성 전략 153.1 서론 153.1.1 태양광 인버터에서 누설 전류의 요인과 규정 163.1.2 공통 모드 전압의 해석 193.1.2.1 기존 센트럴 무변압기형 3FB 태양광 인버터 193.1.2.2 멀티-센트럴 무변압기형 3FB 태양광 인버터 263.2 기존 연구의 고찰 363.2.1 교류 전동기 시스템 363.2.2 3-레벨 3상 NPC 계통연계형 태양광 인버터 시스템 393.2.3 CAN (Controller Area Network) 통신을 이용한 타이머 인터럽트 동기화 453.3 제안하는 멀티-센트럴 무변압기형 태양광 인버터 503.4 모의실험 결과 및 고찰 59제 4 장 대용량 계통연계 규정에 적합한 태양광 인버터의 제어 전략 654.1 서론 654.2 대용량 계통연계 규정의 고찰 664.2.1 정적 계통 지원 (Static Grid Support) 674.2.1.1 고정된 역률과 무효 전력 제어 674.2.1.2 계통 전압의 변화에 따라 자동으로 조정이 가능한 무효 전력 684.2.1.3 유효 전력의 변화에 따라 자동으로 조정이 가능한 역률 704.2.2 동적 계통 지원 (Dynamic Grid Support) 714.2.3 계통 주파수의 변화에 따라 자동으로 조정이 가능한 유효 전력 제어 734.3 기존 연구의 고찰 764.3.1 태양광 인버터에서의 일반적인 제어 전략 764.3.2 전향 보상 (Feed-forward)항 전류 지령치를 갖는 제어 전략 794.3.3 전력 제어기가 없는 제어 전략들의 문제점 804.3.4 전력 제어기를 가진 제어 전략들 824.4 제안하는 제어 전략 854.5 모의실험 결과 및 고찰 98제 5 장 실험 및 고찰 1105.1 제안하는 멀티-센트럴 무변압기형 태양광 인버터 시스템 1105.2 제안하는 대용량 계통연계 규정에 기반 된 제어 전략 125제 6 장 결론 145참고 문헌 148ABSTRACT 153
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