초전도 에너지 저장 장치용 3상 사이리스터 브리지의 비대칭 제어에 관한 연구 = A Study on the asymmetric control of 3-phase thyristor bridge for SMES

국문 초록 (Abstract)

일반적으로 3상 사이리스터 브리지 회로는 AC-DC 변환장치, 대형 모터의 가역속도 조정, 에너지 저장 장치 등 전압, 전류 제어의 여러 분야에서 사용되고 있다. 에너지 저장 장치에서는 현재까지 개발된 여러 가지 대용량 에너지 저장 장치들 중 초전도 에너지 저장 장치 (Superconducting Magnet Energy Storage, SMES)는 상대적으로 에너지 저장용량이 크고 응답속도가 빨라서 오랜 시간동안 잦은 충·방전이 요구되는 시스템에 적용하기에 적합하고 사이리스터 브리지를 대칭 제어하는 대신에 비대칭 제어를 하면 상대적으로 평균 출력전압은 감소하지만 유효전력을 최대화하면서 무효전력을 최소화하여 역률을 증가시킬 수 있다. 따라서 SMES용 3상 사이리스터 브리지 회로에서 사이리스터가 점호되는 각을 대칭 또는 비대칭 제어함으로써 특징을 분석하였고 에너지를 SMES에 저장하고 회생 시에는 저장된 에너지를 입력 전원 측에 공급하게 된다.
본 논문에서는 SMES에 에너지를 저장하기 위한 전력변환기인 3상 사이리스터에서 비대칭 제어를 함으로써 무효전력을 최소화 시켜 역률을 증가시킬 수 있는 방법에 대하여 연구하였다.

KEY WORD: 초전도 에너지 저장 장치(Superconducting Magnet Energy Storage, SMES), 3상 사이리스터 브리지, 대칭 제어, 비대칭 제어

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, in general three-phase thyristor bridge circuits are used in various fields of voltage and current control such as AC-DC converter, reversible speed adjustment of large motors, and energy storage devices. Among the various energy storage devices developed so far, superconducting energy storage devices have a relatively large energy storage capacity and high response speed, which is suitable for a system requiring frequent charge and discharge of a long time. In the SMES three-phase thyristor bridge circuit, energy is stored in the SMES by symmetrical or asymmetrical control of the alpha angles at which thyristors are turned on, and reverse voltage is generated during regeneration period in which to regenerate energy is supplied on the power supply side. This paper describes the control characteristics of power converters for SMES
In this paper, we have studied a method to increase the power factor by minimizing reactive power by asymmetric control in a 3-phase thyristor, which is a power converter for storing energy in SMES.

KEY WORD: Superconducting Magnet Energy Storage (SMES), 3-phase thyristor bridge, Symmetrical control, Asymmetrical control

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 ⅰ
• 그림 및 표 목차 ⅱ
• Abstract ⅴ
• 제 1 장 서 론 01
• 제 2 장 이 론 03
• 2.1 초전도 에너지 저장 시스템(SMES) 03
• 2.2 사이리스터 브리지 제어 05
• 2.2.1 대칭 제어 (Symmetry control) 10
• 2.2.2 비대칭 제어 (Asymmetry control) 15
• 2.3 제어에 따른 출력전압 및 출력전류 23
• 2.4 사이리스터 브리지의 비대칭 제어 동작 특성 26
• 2.4.1 전류의 겹침과 전환각 27
• 2.4.2 동시전환과 전환실패 30
• 2.5 역률 및 고조파 44
• 제 3 장 초전도 에너지 저장 장치용 전력변환기 47
• 3.1 초전도 에너지 저장 장치용 전력변환기 47
• 3.2 회로 구성 48
• 3.3 시뮬레이션 및 실험 51
• 3.3.1 컨버터 모드 (Converter mode) 52
• 3.3.2 인버터 모드 (Inverter mode) 55
• 3.4 결과 및 고찰 58
• 제 4 장 결 론 59
• 참 고 문 헌 60