슬라이딩 모드 제어기를 이용한 직류(DC)배전용 3상 AC/DC 컨버터 = Three phase AC/DC converter for DC distribution using sliding mode controller
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 메카트로닉스공학협동과정 2011. 8
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
DDC
621 판사항(22)
발행국(도시)
서울
형태사항
vii, 70 p. : 삽도 ; 30 cm.
일반주기명
지도교수: 원충연.
참고문헌 : p. 66-68.
DOI식별코드
소장기관
최근 전 세계적으로 당면하고 있는 화석 에너지의 고갈과 지구 온난화 문제 극복을 위한 온실가스 감축 노력은 한 국가의 문제가 아닌 전 세계적 문제이다.
신재생 에너지를 이용하는 직류 출력을 갖는 분산전원의 시스템의 증가로 인하여 직류 발전량이 증가함에 따라 빌딩 내 배전 시스템을 교류배전시스템으로 구성함에 따른 전력변환장치의 증가로 인해 에너지 변환손실을 최소화하기 위해서 직류(DC)배전 시스템의 관심이 증가하고 있다.
빌딩에 적용할 수 있는 분산전원으로는 태양광 발전, 연료전지 발전 등이 빌딩에 적용할 수 있다. 이들 분산전원의 출력은 직류출력이므로 현재의 시스템처럼 직류를 교류로 전력변환 없이 빌딩 내에 적용이 가능하다. 교류배전 시스템은 빌딩내 변압기를 통해 전력변환 후 부하에 공급하게 되고 부하에서는 교류전원을 다시 직류전원으로 전력변환을 통해 전자기기가 구동되고 있지만 직류배전시스템은 전력계통에서 빌딩내로 들어오는 전원과 분산전원의 출력과 연계하기가 쉽고 직류전원을 이용하는 전자기기는 전력변환 없이 사용할 수 있다.
직류(DC)배전을 빌딩에 적용하기 위해서는 계통 연계형 3상 AC/DC 컨버터가 필수적이다. 직류(DC)배전에서 필요한 컨버터는 역률을 1에 가깝게 제어할 수 있고 양방향 동작이 가능한 3상 PWM 컨버터와 양방향 컨버터를 직렬로 결합한 형태의 토폴로지를 선정하였다. 다양한 부하들이 상시 대용량의 AC/DC 컨버터에 연계되어 있어 기동시 안정적인 DC전압 확보가 필수적이다.
본 논문에서는 PI제어만으로는 외란에 대한 취약한 부분에 대해서 외부 파라미터 변화나 외란에 대한 강인한 성능을 가지는 슬라이딩 모드 제어기를 이용하여 3상 AC/DC 컨버터의 초기 기동 시 발생 할 수 있는 DC전압의 오버슈트를 저감한다. 슬라이딩 모드 제어기의 늦은 응답성에 대해서는 슬라이딩 모드 제어기와 PI제어기를 혼합한 형태의 개선된 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다.
제안한 알고리즘 타당성을 확인하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 증명하고 축소 모델을 제작하여 실험으로 타당성을 검증하였다.
Recntely, worldwide are facing problem of fossil energy depletion and global warming. the effort of greenhouse gas reduction to overcome this problem is became worldwide problem.
Distributed power system witch has DC output using renewable energy is increased. power conversion device is increased due to AC distribution system. therefore the interest of DC distribution is getting higher. distribution powers applied to building are classified photovoltaic generation system and fuel cell greneration system. these output of distribution power are DC output, DC output can be applied without power conversion as DC to AC.
In AC distribution system, the power is supplied after power conversion using transformer. And the AC power is converted to DC power in load. In DC distribution system, the link with distribution power and converted DC power from grid is easy. The electric device can be used without power conversion. The grid connected three phase AC/DC converter is essential to apply DC distribution for building.
The type of topology combined three phase PWM converter and bi-directional converter in series is chosen. it can be kept power-factor as 1 and operated ad bi-directional. Because the variable load is always connected to high power AC/DC converter. When the system operated, the stable DC-Link voltage secure is essential.
In this paper, the soft start method of three-phase AC/DC converter using impreved sliding mode controller is proposed. The controller has a strong performance which be keeping dynamic characteristics like PI controller when initial operation as well as be hving operation fluctuation of system parameters and load like sliding mode controller. The performance of the PI voltage controller and sliding mode voltage controller have been compared and the performance of the improved sliding mode controller has been verified with simulation and experiment.
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