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이국선,최익,조황,백주훈,Lee, Kook-Sun,Choy, Ick,Cho, Whang,Back, Ju-Hoon 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.1
범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다. Commonly used horizontal-axis wind turbines (HAWT) have the following structure: two or three blades, a nacelle which contains power converting equipments, generators, and a tower which supports the nacelle. The generated power is transmitted from the nacelle to the ground. Due to this structure, the power transmission lines are twisted when the nacelle is yawing. Thus, slip ring or additional yaw control mechanism is required. We propose a new structure of HAWT which is free of this transmission line problem. Moreover, the size of inverter can be reduced since two generators are connected in parallel in our mechanism so that power is distributed. A controller for yawing is developed so that it works in harmony with the controller for power generation. A MPPT (Maximum Power Point tracking) algorithm is implemented for the proposed system and efficiency of the system is validated by simulation.
Power Balance 조건을 이용한 부스트 컨버터의 효율 분석
이국선(Lee Kook-sun),최익(Choy Ick),최주엽(Choi Ju-Yeop),송승호(Song Seung-Ho),안진웅(An Jin-ung) 한국태양에너지학회 2011 한국태양에너지학회 논문집 Vol.31 No.2
Solar array has the following nonlinear characteristic, such as whose output current increases, output voltage is reduced. For this reason, boost converter with solar array system is always controlled to remain on the maximum power point of the solar array. In this case, we are not focused on the output of the solar array and not consider efficiency of the boost converter, which is assumed reliable. But efficiency of the converter also should be considered, which affects the total efficiency of the overall solar energy system. In this paper, efficiency calculation of the boost converter using power balance method is proposed, which will be used for a powerful reference before hardware realization.
역기전력 관측기를 이용한 BLDC 모터의 토크 리플 저감 제어
이국선(Kook-Sun Lee),최익(Ick Choy) 대한전기학회 2010 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.7
본 논문에서는 비 이상적(Non-ideal)인 역기전력을 갖는 브러시리스 직류 전동기(Brushless DC Motor : BLDCM)의 토크 리플저감 방법을 제시 한다. BLDCM의 토크 리플이 발생하는 이유는 크게 두가지로 나뉜다. 먼저 상 전환 구간에서 여자상의 증가 전류와 비 여자상의 감소 전류 기울기가 다르기 때문에 상 전환 시 토크 리플(Commutation torque ripple)이 발생한다. 두 번째로 역기전력으로 인한 토크 리플이다. 이상적인 경우 BLDCM의 역기전력은 사다리꼴 파형을 갖는다. 그러나 고정자의 권선비, 회전자의 모양 등으로 인하여 역기전력이 이상적이지 않기 때문에 이로 인한 토크 리플이 전 구간에서 발생한다. 역기전력을 측정하는 방법은 주로 센서리스 기법에서 연구되고 있다. 이는 회전자의 정확한 위치 정보를 절대 인코더(Absolute Encoder)나 레졸버(resolver) 없이 얻는 것으로 가장 많이 사용되는 방법은 개방된 상의 ZCP(Zero Crossing Point)를 검출 하는 것이다. 일반적인 센서리스 기법이지만 전 구간의 역기전력 측정이 불가능 하다. 반면, 역기전력 관측기를 사용한 센서리스 방법은 전 구간에서 역기전력을 추정 할 수 있다. 역기전력 관측기 기법을 적용하여 얻은 역기전력과 포지션 센서를 통해 얻은 역기전력을 이용하여 역기전력 왜곡으로 인한 토크 리플을 보상한다.
두 대의 협력적인 발전기를 갖는 풍력발전기의 외란관측기 기반 제어기의 설계 및 검증
이국선(Kook Sun Lee),조황(Whang Cho),백주훈(Ju Hoon Back),최익(Ick Choy) 한국전자통신학회 2017 한국전자통신학회 논문지 Vol.12 No.2
본 논문은 외란관측기 개념을 이용하여 두 대의 협력적인 발전기를 갖는 풍력발전기의 발전 및 요잉 제어기 설계 방법을 제안한다. 협력형 풍력발전기란 날개축으로부터 공급된 풍력 에너지를 두 대의 발전기를 통하여 협력적으로 전기 에너지로 변환하는 차별화된 구조의 풍력발전기를 의미한다. 이 구조에서 두 대의 발전기는 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 두 발전기의 발전부하를 적절하게 협력적으로 제어함으로써 발전과 동시에 추가적인 요잉 메커니즘 없이 넛셀의 요잉제어가 가능하다. 이러한 구조적 특징을 이용하여 본 논문에서는 협력형 풍력발전기의 발전 및 요잉제어가 안정적으로 실행될 수 있도록 외란관측기를 기반으로 하는 제어기를 설계하고 이를 소형발전기 시스템에 적용하여 그 성능을 실험적으로 검증하였다. This paper proposes a disturbance observer based controller design method for generating and yawing control of windturbine with two cooperative generators. Windturbine system with two cooperative generators is a distinct structure in which the wind energy supplied by blade axis is converted into electrical energy by two cooperative generators. In this structure, two generators can be controlled independently and therefore they can generate power, simultaneously performing yawing control of nacelle without extra yawing mechanism by cooperatively controlling generating load in appropriate manner. Using this structural trait, this paper designs a disturbance observer based controller that enables the windturbine system with cooperative generators to generate and yaw stably, and verifies the performance of the controller experimentally by applying it to a small-scale windturbine system with the same structure.
이국선(Kook-Sun Lee),최익(Ick Choy),최주엽(Ju-Yeop Choi),송승호(Seung-Ho Song),이상준(Sang-Joon Lee),이현동(Hyeoun-Dong Lee),권태석(Tae-Seok Kwon) 전력전자학회 2009 전력전자학술대회 논문집 Vol.2009 No.2
HEV(Hybrid Electrical Vehicle)의 배터리와 전동기/발전기용 인버터 사이에 장착되는 양방향 컨버터는 boost/buck 동작을 수행함으로써 차량이 효율적으로 동작되도록 한다. 대표적인 단상(single-phase)의 Half bridge topology를 기준으로 효율을 분석 하였으며 효율 개선을 위하여 다상 (multi-phase) 인터리빙, 소프트 스위칭 기술 등이 사용되고 있으나 여기서는 하드 스위칭 상태만 다룬다. Ideal한 컨버터의 경우 단순히 Duty비와 동작 영역에 따라서 출력 상태가 결정 되며 입력전력과 출력전력은 동일하다. 그러나 손실이 있는 경우 입/출력 전력은 동일하지 않게 되고, Duty 역시 변화 한다. 따라서 각 손실 파라미터를 Ideal한 Duty로 가정하고 구할 경우 오차가 발생한다. 또한, 스위칭 소자의 on/off시 발생하는 스위칭 손실은 실험 측정값과 계산값의 차이가 크기 때문에 이 역시 오차의 원인이 된다. 본 논문에서는 각 손실 파라미터와 입/출력 전력을 Duty에 대한 다항식으로 표현 하였다. 고차 다항식의 근을 수치 해석적으로 구하여 손실을 고려한 Duty비를 찾아 낼 수 있다. 스위칭 손실의 경우 데이터 시트에 주어진 손실 그래프를 테스트 영역까지 1차 근사하여 사용함으로써 정확한 효율 측정이 가능 하도록 하였다.
이국선(Kook-Sun Lee),최익(Ick Choy),최주엽(Ju-Yeop Choi),안진웅(Jinung An),이동하(Dong-Ha Lee) 한국태양에너지학회 2009 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11월
It is important to know character about efficiency of converters before manufacturing it. Recently, various techniques are developed for solar array system. Converters can be used for control of solar array's condition. So, solar array with converter structures are very useful. If we want to measure converter's efficiency after manufacturing it. It's not difficult if we have measuring equipment. But we need to measure efficiency before realization converters for development of optimized efficiency and simulations. This research offers an efficiency calculation of single phase hard switching boost converter. And it is the most basic type of converters. In fact, it can be used techniques for getting higher efficiency like soft-switching and more. But the cost is an important issue in compact solar array system. One way to escape from the cost problem is finding optimized efficiency of basic types of convener.
태양광 발전시스템의 미스매치를 보상한 새로운 최대전력추종제어 알고리즘
심재휘(Shim Jae-Hwe),양승대(Yang Seung-Dae),정승환(Jung Seung-Hwan),이국선(Lee Kook-Sun),최익(Choi Ick),최주엽(Choi Ju-Yeop),이상철(Lee Sang-Cheol),이동하(Lee Dong-Ha) 전력전자학회 2011 전력전자학술대회 논문집 Vol.2011 No.7
태양광 발전 시스템에서 태양광 모듈은 일사량과 온도에 따라 출력특성이 변하고 비선형적인 특성을 지니고 있다. 따라서 최대전력 출력을 얻기 위해서는 컨버터에 의한 최대 전력점 추종제어가 필요하다. 특히 발전시스템에서 요구하는 전기적 특성을 맞추기 위해 다수의 태양모듈을 직병렬로 연결하여 구성하는데 있어서 그림자 혹은 일부 모듈이 정상작동하지 않아 미스매치 손실이 발생하게 된다. 본 연구에서는 미스매치 손실을 극복하는 최대전력점을 추종하는 제어알고리즘을 설계하였고 이를 시뮬레이션을 통해 검증하였다.