계통연계형 PWM 인버터의 고조파 전류규제 대응을 위한 필터에 관한 연구 : Study on the Filter for Harmonic Current Regulations of Grid Connected PWM Inverter

국문 초록 (Abstract)

최근 신재생 에너지원을 기반으로 하는 마이크로 그리드 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 신재생 에너지원으로부터 생성된 전력은 직류 링크단으로 전달되고, 직류 링크단의 전력은 인버터를 거쳐 계통으로 전달된다. 그림 1-1은 계통연계형 3상 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM) 인버터를 나타낸다. 수십 kHz의 스위칭 주파수를 사용하는 계통연계형 인버터의 경우 출력 전류에 PWM 스위칭으로 인하여 고조파가 발생하고, 이 고조파 성분은 접속점 PCC(Point of Common Coupling)을 통해 계통에 연계된 타 장비에 장애를 일으키는 원인이 되며, 이를 규제(IEEE 519-1992 , IEC 1000-3-2 / IEC 1000-3-4)하고 있다[1]. IEC 1000-3-2 / IEC 1000-3-4 규정의 경우 장치를 몇 개의 범주로 정의하고 각 범주를 다른 고조파 제안으로 규제하게 되는데, 이는 39차 미만의 고조파 전류만 고려하여 규제하기 때문에 규제에 만족하기 비교적 수월하다. 하지만 IEEE 519-1992 규정의 경우 35차 이상의 고조파 전류 또한 규제하는데, 이는 PWM 스위칭 주파수 성분에 해당되는 고조파로 규정을 만족하기 쉽지 않다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 계통연계형 인버터의 출력 필터 4
• 2.1 필터의 특성 4
• 2.2 필터의 모델링 5
• 2.2.1 LCL 필터의 모델링 5
• 2.2.2 LLCL 필터의 모델링 6
• 2.3 필터의 공진문제 및 해결방법 8
• 2.3.1 LCL 및 LLCL 필터의 공진문제 8
• 2.3.2 공진문제의 해결방법 : 수동댐핑 9
• 2.3.3 기존 LLCL 필터의 문제점 12
• Ⅲ. 댐핑이 적용가능한 새로운 LLCL 필터 13
• 3.1 제안하는 새로운 LLCL 필터 13
• 3.1.1 제안하는 LLCL 필터의 모델링 및 특성 13
• 3.1.2 제안하는 LLCL 필터의 설계 14
• 3.2 시뮬레이션 및 실험결과 16
• 3.2.1 시뮬레이션 결과 16
• 3.2.2 실험 결과 17
• 3.3 결 론 20
• Ⅳ. MRAS 기반의 추가적인 센서가 필요없는 새로운 능동댐핑 방법 21
• 4.1 공진문제의 해결방법 : 능동댐핑 21
• 4.1.1 가상저항 능동댐핑 21
• 4.1.2 진상-지상 보상기를 이용한 능동댐핑 22
• 4.1.3 유전자 알고리즘을 이용한 능동댐핑 23
• 4.1.4 기존 능동댐핑의 문제점 23
• 4.2 제안하는 새로운 능동댐핑 방법 24
• 4.2.1 MRAS 기반의 제안하는 능동댐핑 방법 24
• 4.2.2 시스템 파라미터 변동의 영향 27
• 4.3 시뮬레이션 및 실험결과 29
• 4.3.1 시뮬레이션 결과 29
• 4.3.2 실험 결과 36
• 4.4 결 론 38
• Ⅴ. 결 론 39
• 참고문헌 40
• Abstract 42