태양광과 엔진발전기로 구성된 교류 연계형 DC 마이크로그리드의 동작특성 분석 = Operation Analysis of AC Grid-tied DC Microgrid with Photovoltaic and Engine Generator

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper describes the development of hardware simulator for the operation analysis of DC microgrid. The hardware simulator for DC microgrid consists of distributed power sources such as a gas engine generation, solar power, and energy storages such as a supercapacitor and battery. The main controller which performs a role of energy management and state monitoring is connected with the local controller in each source and storage through ethernet-based communication link. The developed hardware simulator can be utilized to analyze the performance DC microgrid with practical manner.

국문 초록 (Abstract)

마이크로그리드는 분산전원과 부하를 결합하는 전력망을 AC로 하느냐 DC로 하느냐에 따라 AC 마이크로그리드와 DC 마이크로그리드로 구분할 수 있다. 현재 미국, 유럽, 일본 등 선진 각국에서 수행되고 있는 마이크로그리드에 관한 대부분의 연구가 AC 마이크로그리드에 관한 것이다. AC 마이크로그리드는 기존의 배전망을 그대로 활용하는 장점을 가지고 있으나, 교류계통의 단점인 동기화, 안정도, 무효전력소모의 문제가 내재되어 있다. 또한 각 전원이 별도의 2단 전력변환기를 필요로 하여 비용이 높고, 보호나 감시도 다소 복잡한 단점을 갖는다. 반면에 DC 마이크로그리드는 분산전원이 발생하는 전력을 모두 직류로 변환하여 통합한 후 배전망의 한 점에서 인버터를 통해 연계하는 방식이다. 따라서 AC 마이크로그리드와는 달리 동기화, 안정도, 무효전력소모의 문제가 없고, 하나의 인버터로 배전망과 연계하여 비용이 낮고, 보호나 감시도 용이한 장점을 갖는다.
본 논문에서는 교류 전력망 연계 DC 마이크로그리드의 동작분석에 대하여 기술하고 있다. 시뮬레이터는 분산전원으로 가스 엔진 발전기, 태양광 발전과 에너지저장으로 슈퍼커패시터, 배터리로 구성되어 있다. 에너지 관리 시스템이 탑재된 중앙 제어기에 의하여 상태 모니터링과 에너지 관리가 이루어지며 이더넷을 기반의 통신을 통하여 각 분산전원과 에너지저장의 하위 제어기와 연계된다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 실 상황을 고려한 DC 마이크로그리드의 성능 분석에 활용될 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 i
• 국문초록 ii
• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 DC 마이크로그리드의 구성 및 제어 2
• 2.1 DC 마이크로그리드의 구성 2
• 2.2 DC 마이크로그리드의 기본 설계 3
• 2.3 DC 마이크로그리드의 제어 5
• 제 3 장 분산전원 모델링 및 계통연계 기술 17
• 3.1 태양광발전 17
• 3.2 가스엔진발전 28
• 3.3 Battery 35
• 3.4 Super Capacitor 45
• 제 4 장 DC 마이크로그리드의 시뮬레이션 48
• 4.1 분산전원 및 에너지저장 계통연계 48
• 4.2 DC 마이크로그리드 통합 시뮬레이션 59
• 제 5 장 DC 마이크로그리드 하드웨어 설계 및 실험 65
• 5.1 하드웨어 구성요소 65
• 5.2 분산전원 및 에너지저장 컨버터 제작 66
• 5.3 하드웨어 실험결과 71
• 제 6 장 결 론 81
• 참고문헌 82
• Abstract 83