12펄스 정류기 기반 탈자화 시스템의 안정화 설계 및 분석 = Stabilization Design and Analysis of a Demagnetization Systems Based on 12-Pulse Rectifiers

국문 초록 (Abstract)

12펄스 정류기 기반 탈자화 시스템의 안정화 설계 및 분석 본 연구는 12펄스 정류기 기반 탈자화 시스템을 분석하여 시스템의 안정화를 높이기 위한 해결방안을 제안하였다. 기존의 탈자화 시스템은 DC 링크 전압을 12펄스로 만들기 위하여 전압원에 델타-델타 변압기 및 델타-와이 변압기가 병렬로 연결되어있는 구조이다. 하지만 와이 결선의 변압기는 델타 결선의 변압기와 선간전압의 차이가 발생하고, 각 변압기의 2차측 전압을 동일하게 맞춰주기 위해서는 권선비 또한 달라지게 된다. 권선비가 달라지면 두 변압기의 내부 파라미터가 달라지고, 이는 결국 두 변압기의 직렬 임피던스 불균형이 발생하게 된다. 직렬 임피던스의 불균형이 발생하게 되면 상단의 6펄스 정류기와 하단의 6펄스 정류기 출력전압에 전위차가 발생한다. 이를 보안하기 위해 본 연구에서는 상단 정류기 및 하단 정류기를 연결하고 있는 중성선에 수동소자인 저항을 추가하여 시스템 내에서 흐르는 순환전류를 저항을 통해 흐르게 하여 고조파를 감소시켜 안정성을 향상시켰다. 시뮬레이션을 통해 기존의 시스템과 비교 분석하여 안정성을 증명하였다. 제안된 모델은 기존 모델과 비교하여 LC 필터의 소자들의 리플율이 감소하고, DC 링크 전압의 리플율 또한 감소한 것을 확인하였다. 본 연구는 12펄스 기반 변압기를 사용하는 대전력 시스템에서 발생하는 문제점의 해결 방안을 제시함으로써, 향후 HVDC와 같은 대전력 시스템에서 발생하는 문제점을 해결하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzes a demagnetization system based on a 12-pulse rectifier and proposes a solution to enhance the system's stabilization. The conventional demagnetization system structure, in order to generate a 12-pulse DC link voltage, uses a configuration where a Delta-Delta transformer and a Delta-Wye transformer are connected in parallel at the voltage source. However, the Wye-connected transformer exhibits a difference in line-to-line voltage compared to the Delta-connected transformer, and the turn ratios must therefore be different to equalize the secondary voltages of the two transformers. If the turn ratios differ, the internal parameters of the two transformers diverge, which ultimately results in an imbalance in their series impedance. When this series impedance imbalance occurs, a potential difference arises between the output voltages of the upper 6-pulse rectifier and the lower 6-pulse rectifier. To secure stability, this study proposed adding a passive element, a resistor, to the neutral line connecting the upper and lower rectifiers, allowing the circulating current flowing within the system to pass through the resistor, thereby reducing harmonics and enhancing stability. The stability of the proposed solution was proven through comparative analysis and simulation against the conventional system. It was confirmed that the proposed model, compared to the conventional model, showed a reduction in the ripple factor of the LC filter components and a reduction in the ripple factor of the DC link voltage. This study is expected to contribute to solving problems arising in future High Voltage Direct Current (HVDC) and similar high-power systems by presenting a solution for problems occurring in 12-pulse based transformer high-power systems.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 ⅱ
• 그림목차 ⅲ
• 국문초록 ⅳ
• 제 1장 서론 1
• 제 1절 연구 목표 및 필요성 1
• 제 2절 연구 내용 4
• 제 3절 논문 구성 4
• 제 2장 시스템 분석 및 모델링 5
• 제 1절 전체 시스템 개요 5
• 제 2절 전체 시스템 모델링 10
• 제 3장 시뮬레이션 및 결과 분석 25
• 제 1절 시뮬레이션 및 결과 25
• 제 2절 시뮬레이션 결과 분석 38
• 제 4장 시스템의 문제 분석 및 제안하는 방안 42
• 제 1절 시스템의 문제점 분석 42
• 제 2절 제안하는 방안 42
• 제 3절 제안하는 방안을 토대로 한 시뮬레이션 결과 42
• 제 4절 시뮬레이션 결과 분석 42
• 제 5장 실험 54
• 제 6장 결론 54
• 참고문헌 54
• ABSTRACT 54