주문형 전력기기의 전력 계통 연계와 초기 동작 안정성 확보를 위한 위상 동기화율의 정량화 연구 = A Study on Quantification of Phase Synchronization for Grid-connected Power System of Custom Power Devices and Securing Initial Operation Stability

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 주문형 전력기기의 전력 계통 연계와 초기 동작 안정성 확보를 위하여 위상 동기화의 위상 동기화의 정량화 방안을 제시한다. DQ 변환과 PI제어기를 사용한 위상 동기화(Phase Locked Loop : PLL) 알고리즘을 사용하는 주문형 전력기기에 있어 동기화의 정도를 정량적으로 제공할 수 있는 동기화율 방안을 제시한다.
동기화의 정도를 정량적으로 표현하기 위하여 위상 동기화를 정량적으로 표현할 수 있는 변수들을 분석하였으며 동기화율로 사용하기에 적합한 변수들을 채택해 재정량화를 수식적으로 도출하였다. 모의실험을 통하여 동기화율의 적합성을 검증한 결과 단독적인 변수로 동기화율을 표현하는 것보다 다양한 변수들을 활용하여 동기화율을 표현하는 것이 정확성과 안정성 면에서 저하되지 않는 결과를 보였으며 정상상태에서도 그 안정성이 보장될 수 있다고 판단하였다. 이에 따라 계통에 연계되는 주문형 전력기기에 적용하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.
이러한 다양한 변수들을 활용한 동기화율 정량화 방안은 DQ 변환과 PI 제어기를 사용한 PLL을 사용하는 PCS 등의 인버터에 활용되어 인버터를 동작시키고 모니터링 하는 사용자에게 동기화의 정도를 정량적으로 제공하여 시스템의 구동 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 논문의 목적 및 구성 3
• 제 2 장. DQ변환과 PI 제어기를 적용한 PLL의 이론 5
• 2.1 PLL의 이해를 위한 DQ 변환 이론 7
• 2.1.1 3상 전압의 clarke 변환 7
• 2.1.2 3상 전압의 park 변환 10
• 2.1.3 3상 전압의 DQ 변환 11
• 2.2 PLL의 이해를 위한 PI 제어기의 분석 13
• 제 3 장. 위상 동기화율 표현을 위한 PLL의 분석 15
• 3.1 DQ 변환과 PI 제어기 사용시의 PLL 특성 분석 16
• 3.2 벡터합() 평가 방식을 이용한 동기화율 표현 분석 19
• 3.3 영전압() 평가 방식을 통한 동기화율 표현 분석 21
• 3.4 각가속도() 평가 방식을 이용한 동기화율 표현 분석 23
• 3.5 제안하는 평균화() 평가 방식을 이용한 위상 동기화율 표현 분석 26
• 제 4 장. 제안하는 위상 동기화율의 검증 및 분석 30
• 4.1 3상 전원만을 활용하였을 때의 위상 동기화율 검증 30
• 4.1.1 모의실험에 사용된 회로도 및 조건 30
• 4.1.2 고정 주파수에서 제안하는 위상 동기화율의 검증 및 분석 31
• 4.1.3 변화하는 주파수에서 제안하는 위상 동기화율의 검증 및 분석 35
• 4.2 위상 동기화율이 적용된 하이브리드 능동전력필터의 초기 동작 성능 검증 37
• 4.2.1 모의실험에 사용된 회로도 및 조건 37
• 4.2.2 벡터합() 평가 방식을 사용하였을 때의 결과 및 분석 39
• 4.2.3 영전압() 평가 방식을 사용하였을 때의 결과 및 분석 41
• 4.2.4 각가속도() 평가 방식을 사용하였을 때의 결과 및 분석 43
• 4.2.5 평균화() 평가 방식을 사용하였을 때의 결과 및 분석 44
• 제 5 장. 결 론 47
• 참고문헌 48
• ABSTRACT 50