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수퍼 커패시터의 고장진단을 위한 파라미터의 측정기법과 순시전압강하 보상장치에의 응용사례
손진근,Shon, Jin-Geun 한국ITS학회 2009 한국ITS학회논문지 Vol.8 No.6
본 논문에서는 순시전압강하 보상장치 등의 전력변환시스템에 사용되는 수퍼 커패시터(또는 전기이중층콘덴서; EDLC)의 고장진단을 위한 파라미터의 측정기법에 관한 연구를 수행하였다. 직류 에너지의 저장을 위한 기존의 장치에는 납축전지 또는 전해 커패시터를 사용하여 왔으나 환경문제 및 에너지밀도의 측면에서 불리하여 최근에는 수퍼 커패시터의 사용이 주목을 받고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 수퍼 커패시터의 내부 특성 및 고장 마모 등을 분석하기 위한 커패시터의 등가직렬저항(ESR) 및 정전용량을 측정하는 기법을 제시하여 고장진단의 주요한 데이터에 활용이 가능토록 하였으며, 또한 수퍼 커패시터를 적용한 순간전압강하에 대한 응용 실험을 수행하여 그 결과를 함께 제시하였다. Recently, the super capacitor(EDLC) which has drawn attention as a new energy storage element has a lot of advantage such as no maintenance, long lifetime and quick charge/discharge characteristics with large current. The objective of this paper is propose a parameter measurement method to detect the changes in equivalent series resistor (ESR) and the capacitance value of a super capacitor in order to analysis the internal characteristic and worn-out state of a super capacitor. For proposed method, only the capacitor voltage measurement using simple analog switch is required. In addition, experimental results of voltage sag compensation system in order to compensate the input voltage drop during short-term power interruption adopted super capacitor are presented.
비선형부하에 대한 전해 커패시터의 특성 해석과 커패시턴스 용량 추정 알고리즘
손진근,Shon, Jin-Geun 한국ITS학회 2009 한국ITS학회논문지 Vol.8 No.6
DC/DC 컨버터 등의 전력변환장치와 같은 비선형부하에 대해 알루미늄 전해 커패시터는 에너지의 일시적 저장이나 전압 평활용으로 많이 사용되고 있다. 그러나 전해 커패시터는 사용 시간이 늘어나면서 온도 상승 및 전해액(electrolyte)의 증발 등으로 인하여 고장이 매우 빈번하게 나타난다. 따라서 본 논문에서는 이러한 사고에 대한 고장모드를 분류하고 이를 진단하기 위한 사전 단계로 전해 커패시터의 주파수 변화에 따른 특성 해석과 이를 바탕으로 한 커패시턴스 용량 추정 알고리즘을 제안하였다. 기본파에 해당하는 저주파의 주파수 분석 결과에 따른 모의 실험의 결과는 제안한 알고리즘의 타당성을 입증하였다. Due to the large capacity and low cost, electrolytic capacitors with of energy storage and voltage regulation are used for almost all types of non-linear load as the DC/DC converter. Electrolytic capacitor, which is the most of the time affected by the aging effect, plays very important role for the power converter system quality and reliability. Therefore, this paper proposes a new method to detect the changes the capacitance value of an electrolytic capacitor in order to analyze the internal characteristic and worn-out state of an electrolytic capacitor. Simulation results by frequency analysis show the validity of the proposed capacitance estimation algorithm.
개선된 계측 및 스위칭 기법을 이용한 정전류조정 인버터 시스템
孫珍劤(Jin-Geun Shon),徐一東(Il-Dong Seo),田喜鐘(Hee-Jong Jeon) 대한전기학회 2007 전기학회논문지 P Vol.56 No.4
As development of industry is accelerated, most electricity load system requires power supply that could be high precision and effective control. Among supply and control unit of suitable power supply in these load characteristic, inverter systems of constant current regulate is used widely control of lighting & beaconing of aerodromes and electric heating system. Therefore, in this paper proposed a inverter systems of constant current regulate that using improved measurement and switching techniques. Proposed measure techniques that used moving average method of instantaneous r.m.s. for measuring current sensing improved response and precision. Also, in this paper proposed improved high effectiveness switching techniques that get high efficiency of inverter by the double-carrier modulation. Results of an experiment proved effect of proposed system.
수퍼커패시터를 이용한 상시가동형 순시전압강하 보상시스템의 개발
손진근(Jin-Geun Shon) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 P Vol.58 No.2
This paper deal with development of on-line type voltage sag compensation system using supercapacitor EDLC to solve the voltage sag problems which are considered to be dominant disturbances affecting the power quality. With the wide use of semiconductor devices in electrical equipment, modern-type loads are becoming increasingly sensitive to the voltage sags and the disturbances prove to be costly to industries. Supercapacitor EDLC is employed to compensate dynamically for the voltage sag of system with sensitive loads. This capacitor has higher energy density than the electrolytic capacitor. Also, this capacitor has a lot of advantage such as no maintenance, longer life cycle and faster charge-discharge time than the battery system. Therefore, in this paper, the energy design scheme of supercapacitor and the configuration technique of on-line type voltage sag compensation systems are newly introduced. According to the results of experimental of prototype 5[kVA] system, it is verified that the developed system has effectiveness of voltage sag compensation by using a supercapacitor EDLC.
손진근(Jin-Geun Shon),추순남(Soon-Nam Chu),이원식(Won-Sik Lee),나채동(Chae-Dong Na) 전력전자학회 2006 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
본 논문에서는 DVR 시스템 구성을 위한 환경친화적 EDLC (전기이중층콘덴서)의 특성해석에 관한 연구를 수행하였다. 순시적인 전압 새그 발생시 급속 충ㆍ방전 및 에너지 밀도를 고려한다면 기존 전해캐패시터 보다는 EDLC의 채용이 적당하다. EDLC를 채용한 DVR시스템에서 EDLC의 등가직렬저항 및 정전용량 등은 DVR 인버터의 부하 용량 결정에 따른 보상시간을 결정하므로 이의 내부 특성을 해석할 수 있어야만 한다. 따라서 본 연구에서는 EDLC의 내부 파라미터 추출기법 및 구동 부의 DC/DC 컨버터에 관한 해석을 수행하고 EDLC를 채용한 DVR의 구성에 따른 실험결과를 제시한다.
전력변환장치에서의 DC 출력 필터 커패시터의 온라인 고장 검출기법
손진근(Jin-Geun Shon) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 P Vol.58 No.4
Electrolytic capacitors are used in variety of equipments as smoothening element of the power converters because it has high capacitance for its size and low price. Electrolytic capacitors, which is most of the time affected by aging effect, plays a very important role for the power electronics system quality and reliability. Therefore it is important to estimate the parameter of an electrolytic capacitor to predict the failure. This objective of this paper is to propose a new method to detect the rise of equivalent series resistor(ESR) in order to realize the online failure prediction of electrolytic capacitor for DC output filter of power converter. The ESR of electrolytic capacitor estimated from RMS result of filtered waveform(BPF) of the ripple capacitor voltage/current. Therefore, the preposed online failure prediction method has the merits of easy ESR computation and circuit simplicity. Simulation and experimental results are shown to verify the performance of the proposed on-line method.
DSP를 적용한 전력용 DC 평활 커패시터의 이더넷 원격 고장진단시스템 개발
손진근(Jin-Geun Shon) 대한전기학회 2011 전기학회논문지 P Vol.60 No.2
Electrolytic power capacitors today form essential components for virtually any power electronic system such as DC/DC converter or UPS. Frequently, electrolytic capacitors for DC link voltage smoothing are the key components which determine the life cycle of the whole unit and often are responsible for converter breakdown failures. In this paper, ethernet-based remote diagnosis system for DC voltage smoothing capacitor using DSP control board is developed. To estimate the status of the capacitor, the equivalent series resistor(ESR) of the component has to be determined. The ESR detection scheme is based on the determination of the capacitor ripple power losses calculated (Tom DC link voltage/current measurement. Experimental results show the veridity and reliability of the proposed ethernet-based remote on-line capacitor diagnosis system.