전원 위상과 부하 변동에 동시 대응이 가능한 SVC 실시간 능동 제어기법 = Real-time Active Control Method for SVC Capable of Simultaneous Response to Power Source Phase and Load Variations

국문 초록 (Abstract)

전원 위상과 부하 변동에 동시 대응이 가능한 SVC 실시간 능동 제어기법 이재건 차세대스마트에너지시스템융합학과 가천대학교 대학원 본 논문은 전원 위상과 부하 변동에 동시 대응이 가능한 SVC 실시간 능동 제어기법을 제안하고, 시뮬레이션 및 실증 실험을 통해 그 성능을 검증하였다. 최근 신재생에너지 설비의 대규모 연계로 인한 간헐적 출력 특성과 산 업 설비의 자동화·다양화로 인한 부하 구성의 비대칭성 증가는 상간 전 압 불균형과 위상 변동을 유발하며, 이는 전력 품질 저하와 설비 수명 단 축의 주요 원인이 되고 있다. 기존 Static Var Compensator(SVC) 시스템은 평균적인 무효전력 보상과 역률 개선에는 효과적이지만, 전원 위상 변동 과 상별 무효전력 불균형이 동시에 발생하는 상황에서는 정밀한 실시간 제어에 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 3상 4선식 SVC 구조를 기반으로 상 별 독립 제어가 가능한 실시간 능동 제어기법을 제안한다. 제안된 제어 방식은 각 상의 전압 및 전류 신호로부터 직교 성분을 실시간으로 생성· 추출하고, 이를 이용하여 상별 유효·무효전력 성분과 위상각을 계산한 다. 이를 통해 기존의 전체 무효전력 기준 제어 방식과 달리, 상별 무효전 력 요구량과 위상 변동을 동시에 고려한 정밀 제어가 가능하다. 또한 제안된 제어기법은 입력 전원의 위상 변화, 부하의 급격한 변동 및 상간 불균형 조건에서도 안정적인 제어 성능을 유지하도록 설계되었으 며, 각 상에 독립적으로 적용되는 TCR 기반 보상기를 통해 상간 전류 불 균형과 중성선 전류를 효과적으로 저감한다. 이로써 역률, 전압 불평형률 및 무효전력 변동 폭 등 주요 전력 품질 지표를 동시에 개선할 수 있다. 제안한 제어기법의 유효성을 검증하기 위해 PSIM 기반 시뮬레이션과 실 제 3상 4선식 SVC 실증 실험을 수행하였다. 그 결과, 기존 전체 무효전력 제어 방식에 비해 부하 불평형 및 전원 위상 변동 조건에서도 기본파 역 률을 1에 가깝게 유지하였으며, 상별 전류 불균형과 전압 왜곡을 효과적 으로 저감함으로써 전력 품질을 향상시켰다. 따라서 본 논문에서 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법은 신재생에너 지 확대로 인해 출력 변동성이 큰 계통 환경뿐만 아니라, 부하 불균형이 빈번한 산업 설비 및 상업용 전력 시스템에서도 전력 품질 유지와 설비 안정성 확보를 위한 실용적인 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 성 확보를 위한 실용적인 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론1
• 1.1 연구 배경 및 동향1
• 1.2 연구의 목적 3
• 1.3 연구 내용과 구성4
• 제2장 SVC의 동작 원리 및 제안하는 제어기법의 고찰·5
• 2.1 기존에 사용되는 SVC의 동작 및 성능 고찰5
• 2.2 기존에 사용되는 무효전력 제어기법7
• 2.3 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법 11
• 제3장 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법 모의실험 및 결과 분석23
• 3.1 모의실험 회로 구성 및 시뮬레이션에 사용된 파라미터·23
• 3.2 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법의 모의실험 결과 분석 24
• 제4장 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법 실증 및 결과 분석·35
• 4.1 실험을 위한 SVC 설계 및 제작·35
• 4.2 제안하는 SVC 실시간 능동 제어기법 실증 및 결과 분석37
• 제5장 결론50
• 참고문헌 52
• ABSTRACT 55