열차 무효전력제어를 통한 급전계통 전압안정도 향상

김용호(Ronny Yongho Kim),김백(Baik Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

동일 급전구간 내에서 열차의 동시다중 기동 상황 또는 연장 급전이 시행되는 경우에는 운행 차량들이 역률 1.0 의 양호한 부하특성을 갖는 경우라 할 지라도 계통의 무효전력 손실이 급격히 증가하게 되며 이에 따라 전압안정도가 저하되고, 심각한 경우에는 전압붕괴의 가능성도 발생하게 된다. 본 논문에서는 진상 및 지상역률 대에서 가변적으로 역률을 제어할 수 있는 PWM컨버터 차량을 대상으로 전역최적화 문제의 해를 통하여 개별 열차의 최적무효전력 보상량을 구하고, 조류계산 자코비안의 특이치를 이용하여 이 결과가 급전선로의 전압안정도 향상에 미치는 영향을 연구하였다. 표본계통 시뮬레이션 결과, 상당한 수준의 전압안정도 향상을 이룰 수 있음을 알 수 있었다. In case of extended feeding or simultaneous multi starts within the same feeding system, even though the trains in service have favorable load characteristics of p.f. 1.0, the reactive power loss of the feeder becomes great and this makes the voltage stability worse or in the most severe case leads to the voltage collapse eventually. In this paper, the optimal reactive power compensation of each PWM train, which has the controllability of p.f. over both leading and lagging region, has been studied through the solution of global optimization problem of the feeding section. In addition, by using the singular values of load flow’s Jacobian, the effects of the optimization to the improvement of voltage stability have been studied. The results from the simulation to the sample system show that the voltage stability of the system has been improved to the considerable revel.

PWM 컨버터 차량의 역률 제어를 통한 급전선로의 무효전력 보상

김용호(Ronny Yongho Kim),김백(Baik Kim) 한국철도학회 2014 한국철도학회논문집 Vol.17 No.3

급전선로 손실 최소화를 위한 PWM컨버터 차량의 무효전력 제어

김용호(Ronny Yongho Kim),김백(Baik Kim) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

PWM컨버터 차량은 전압벡터제어방식에 의해 부하역률 1.0에 가까운 운전이 가능하므로 기존의 위상제어 차량에 비해 우수한 부하특성을 나타내나 이 경우에도 급전구간 내의 운전밀도가 높거나 연장급전 구간에서는 선로손실의 증가 및 전압강하 현상이 심각한 수준으로 나타날 수 있다. 본 논문은 PWM컨버터 차량의 역률을 1.0으로 고정하여 운행하는 대신 차량의 운전 조건에 따라 가변적으로 최적 제어함으로써 급전선로의 손실을 최소화 하고 전압 프로파일을 개선하는 방법을 기술하였다. 제시된 방법은 급전구간 내에 운행중인 전체 차량을 대상으로 최대 경사법에 의해 선로손실이 최소화되는 무효전력 보상량을 결정하게 되며, 이 방법을 표본 계통에 대해 시뮬레이션 한 결과 전압 프로파일도 상당한 수준으로 개선됨을 알 수 있었다. PWM converter trains exhibit excellent load characteristics in comparison with the conventional phase controlled trains since they can be operated at near unity power factor by using the voltage vector control. However, in case of high track density or extended feeding, here as elsewhere, the line loss and the voltage drop can appear significantly. Instead of operating the trains at the fixed unity power factor, this paper suggests the continuous control of the power factors of each train according to the varying load conditions to minimize the line loss and improve the voltage drop optimally. The proposed method utilizes the steepest descent algorithm targeting all the cars in a feeding section to set the optimal reactive power compensation that minimize the line losses. The results from the simulation to the sample system show that the voltage drop also can be improved.

차량 역률조정용 PWM컨버터의 가선전압 안정성 검토

김용호(Ronny Yongho Kim),김백(Baik Kim) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

PWM컨버터 차량은 변조지수와 상차각의 조정을 통하여 연속적으로 지상 및 진상영역대에서의 운전이 가능하며 이를 이용하여 전기차량 자체를 이동형 무효전력 보상장치로 활용할 수 있다. 본 논문에서는 급전계통에서 요구되는 유효전력 및 무효전력 보상량을 제어기가 추종함에 있어 가선 전압의 변동에 따른 안정성을 시뮬레이션을 통하여 검토하였으며 가선전압의 변동 범위 내에서 안정성에 문제가 없음을 알 수 있었다. PWM converter trains can be operated continuously either in the leading P.F. region or in the lagging P.F. region by controlling the modulation index and the power angle. By this property, the electric vehicle itself can be exploited as a kind of movable reactive power compensator. In this paper, the stability of PWM controller according to the variation of line voltage has been studied through simulations as the controller follows the required active demand and reactive compensation. The simulation results show that the controller holds stable within the limit of the voltage variation.

무선 랜 기반 V2X 통신에서의 보조 수신기를 활용한 동작에 따른 영향

홍한슬 ( Hanseul Hong ),김용호 ( Ronny Yongho Kim ) 한국항행학회 2018 韓國航行學會論文誌 Vol.22 No.4

자율주행을 현실화하기 위해 각국에서는 관련 통신 표준을 기반으로 시스템을 구성하고 있으며, 그 중 무선랜 표준을 제정하는 IEEE에서는 IEEE 802.11p와 WAVE 계열 표준을 제정하여 차량 통신용 무선 통신을 지원하고 있다. 최근 저전력 동작이 부각됨에 따라 보조 수신기를 활용하는 표준인 IEEE 802.11ba이 진행 중이며, 그 사용 예시에는 V2P 동작을 포함하고 있다. 이 때, V2X 통신에 사용되는 무선 랜 표준인 IEEE 802.11p가 IEEE 802.11ba와 같이 사용 될 경우, 기존 IEEE 802.11ba에서의 추가적인 wake-up frame의 전송으로 인해 채널 용량이 지나치게 낮아져 지연 시간 요구사항을 맞추지 못할 수 있다. 본 논문에서는 차량용 무선랜 표준인 IEEE 802.11p 및 WAVE가 최근 개발되고 있는 저전력 표준인 IEEE 802.11ba 표준과 결합될 때의 시스템 구성 방법을 제시하고 성능 분석과 고찰을 통해 미래 자율주행 통신에서 IEEE 802.11ba를 이용한 저전력 V2P 동작을 효과적으로 사용하기 위한 고려사항 및 개선 방안을 제시하고자 한다. To realize the self-driving technology, there have been various system designs based on the related V2X standards, especially the IEEE 802.11p and WAVE standard supporting the WLAN V2X communication. On the other hand, the new standard IEEE 802.11ba defining supplementary wake-up radio operation is now under standardization targeting the low power operation, and it includes the V2P operation in use cases. However, if IEEE 802.11ba is used with the IEEE 802.11ba for V2X operation, the additional transmission procedure of wake-up frame in IEEE 802.11ba may cause the congestion problem and fails to meet the delay requirement. In this paper, the system structure of the combination of IEEE 802.11ba with the 802.11p is studied. In addition, based on the analysis and simulation, the considerations and improvements for effective low-power V2P communication in future self-driving technology using IEEE 802.11ba are proposed.

무선랜 기반 차세대 V2X 통신 철도 적용 방안

문주성(Juseong Moon),김용호(Ronny Yongho Kim) 한국철도학회 2019 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.11

미래 IEEE 802.11 LRLP 통신을 위한 효율적인 다중 사용자 자원할당 기법

안우진 ( Woo Jin Ahn ),김용호 ( Ronny Yongho Kim ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.3

무선랜의 가능한 미래 통신 표준으로 진행 중인 IEEE 802.11 LRLP는 사물 인터넷 (IoT) 네트워크 표준을 목표로, 드론을 포함한 사물 통신 단말들의 장거리 (long range) 통신과 저전력 동작 (low power)을 지원한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 LRLP 환경에서 다수의 단말들의 다중 사용자 상향 통신을 위한 자원 할당 기법을 제안한다. IEEE 802.11ax의 OFDMA 임의 접근 (random access)에 기반한 제안하는 기법에서는, AP (access point)가 성공적으로 전송받은 데이터의 크기를 기반으로 다음 차수의 임의 접근 유도를 위한 자원의 크기를 적응적으로 결정하여, 접속 단말이 최적의 크기의 자원을 선택하여 접속할 수 있도록 한다. 본 논문의 시뮬레이션 결과에 따르면 제안하는 기법은 종래의 임의 접근 기반 통신 기술의 시스템 처리율(throughput)을 크게 향상시키는 것으로 나타났다. As a possible standardization of wireless local area network (WLAN), IEEE 802.11 LRLP is under discussion in order to support long range and low power (LRLP) communication for internet of things (IoT) including drones and many other IoT devices. In this paper, an efficient adaptive resource unit allocation scheme for uplink multiuser transmission in IEEE 802.11 LRLP networks is proposed. In the proposed scheme, which adopts OFDMA random access based transmission scheme of IEEE 802.11ax, in order to enhance the efficiency of the slotted OFDMA random access, access point (AP) traces the history of the sizes of successfully transmitted uplink data, and adjusts the sizes of resource units for the next uplink multiuser transmission adaptively. Our simulation results corroborate that the proposed scheme significantly improves the system throughput.

비행체 무선 센서망을 위한 무선랜 OFDMA 임의접근 기반 통신

안우진 ( Woo Jin Ahn ),김용호 ( Ronny Yongho Kim ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.3

본 논문에서는 IEEE 802.11ax에서 제안하는 임의 접근 기술을 이용한 무선랜 기반 센서 네트워크의 접속 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 상향 데이터를 가지고 있는 예비 접속 단말들에 대하여 접속, 대기, 포기의 세 구간으로 나누어진 정수 단위의OFDMA BackOFF counter (OBO)를 임의로 선택하게 하여 센서 단말의 실질적인 접속을 제어할 수 있다. 제안하는 기법은 비행기등과 같이 다수의 센서와 연결이 필요한 센서 네트워크에 효과적으로 사용할 수 있다. 제안하는 방법을 사용하면, 기체내의 센서들은 본 논문에서 제안한 차등 OBO 매개변수를 사용한 접속 방법에 따라 접속을 시도하여 접속 용량을 초과하는 수의 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한 본 논문은 제안하는 기법에서 최적의 효율을 얻기 위한 관련 파라미터들에 대한 수학적 분석을 함께 제공한다. 본 논문의 분석 결과에 따르면 제안하는 기법을 통해 다수의 센서들의 접속이 최적의 효율에 가깝게 관리되었다. In this paper a novel access scheme for uplink multiuser transmission based on IEEE 802.11ax random access in in-aircraft wireless sensor networks is proposed. The proposed scheme provides an efficient access control mechanism with three divisions of OFDMA backoff counter (OBO): access, deferring, dropping, which controls the number of potential uplink transmission stations. The proposed scheme can be used efficiently in in-aircraft wireless sensor network where a large number of sensors need to be supported. By using the proposed scheme, since in-aircraft sensors attempt channel access using the proposed differentiated OBO parameters, the number of stations exceeds the access capacity can be efficiently controlled. This paper also provides the mathematical analysis of the proposed scheme, regarding the optimal parameters. According to the performance analysis, the proposed scheme is able to efficiently control the access behavior of wireless sensors in the network.

교류 전철 급전선로에서 단락전류 계산법에 대한 재 고찰

정광우(Kwangwoo Chung),김용호(Ronny Yongho Kim),이희성(Heesung Lee),김백(Baik Kim) 한국철도학회 2018 한국철도학회논문집 Vol.21 No.9

차세대 V2X 시스템과 그 전송 거리 분석

안진수 ( Jinsoo Ahn ),김백 ( Baik Kim ),김용호 ( Ronny Yongho Kim ) 한국항행학회 2019 韓國航行學會論文誌 Vol.23 No.1

본 논문에서는 최신 커넥티드 카 기술에 적용되는 IEEE 802.11p 표준에 기반한 현세대 및 차세대 V2X (vehicle to anything) 시스템에 대해 분석하고 차세대 V2X 시스템에 적용될 수 있는 채널 접근 기술을 제시한다. 제안하는 기법은 차세대 무선랜 표준의 직교 주파수 분할 다중 사용자 전송 환경에서의 다중 사용자 전송 기법을 차용하여 IEEE 802.11p 기반 차세대 표준에 적용하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서는 기존 IEEE 802.11p 표준 기반 시스템과 제안하는 시스템 간의 그 전송 거리 및 지리적 네트워크 면적 성능을 측정함으로써 제안하는 기법에 의해 해당 요소들이 어느 정도 개선될 수 있는지를 보이며, 이를 통해 얻어낸 본 연구의 실험 결과는 제안하는 기법들이 기존 V2X 표준 및 시스템의 성능을 개선시키는 데에 매우 적합함을 보인다. 또한, 본 논문은 제안하는 기법을 포함한 차세대 V2X 채널 접근 기법에 대한 분석 방법과 실험 결과를 함께 제공한다. In this paper, a novel channel access scheme for the next-generation vehicle to anything (V2X) system based on IEEE 802.11p standard which is applied to recent connected car technologies is suggested and analyzed. The proposed scheme proposes a channel access method utilizing OFDMA multi-user transmission for IEEE 802.11p based system. In this paper, the authors examine geographical distance and network area performance of IEEE 802.11p system and the proposed scheme. Results of this research show that the proposed scheme is quite suitable for improving conventional V2X standards and systems. This paper also provides mathematical analysis and simulation results of the conventional IEEE 802.11p system and the proposed scheme.