커플드-인덕터를 적용한 단극성 LVDC 배전 시스템용 양방향 DC/DC 컨버터에 대한 연구
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2019
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 에너지시스템공학협동과정 2019. 2
발행연도
2019
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
A study on Bi-directional DC/DC converter for unipolar LVDC distribution system with coupledinductor
형태사항
vii, 79 p. : 삽화(일부천연색), 표 ; 30 cm
일반주기명
지도교수: 원충연
참고문헌 : p. 75-77
UCI식별코드
I804:11040-000000150493
DOI식별코드
소장기관
최근 LED 조명 및 전기자동차 등 DC전원을 사용하는 디지털 부하가 급속히 증가하고 있다. 특히, 태양광발전이나 연료전지와 같은 신재생 에너지원의 수요가 점차 커지면서 직류 전력 시스템에 대한 필요성이 증가하고 있다. 다양한 신재생 에너지원과 에너지 저장장치를 효과적으로 활용하기 위해 시스템을 효율적으로 통합하고 운영하는 기술이 필요하다. 전력전자 기반의 직류 배전 시스템은 이러한 시스템의 통합이 용이하며 전체 시스템의 효율 향상이 가능하다. 이 때 직류 배전망에 구성되는 에너지 저장장치용 양방향 DC/DC 컨버터가 필수적이다.
에너지 저장장치에서 DC/DC 컨버터는 배터리의 충, 방전 동작을 위하여 양방향 전력 변환 장치가 필요하다. 기존에는 고승압 어플리케이션에 전류원 컨버터가 주로 적용되었다. 전류원 컨버터는 전압원 컨버터에 비하여 적은 권선비로 넓은 승압 범위를 가지는 장점을 갖는다. 제안하는 DC/DC 컨버터는 전류원으로 동작할 수 있도록 배터리단과 스위치 사이에 커플드-인덕터로 구성하여 고정 주파수 제어를 통해 광범위한 전류 및 배터리 전압에서 DC Bus 전압을 제어할 수 있다. DC Bus단은 스위치 4개로 구성하여 양방향 동작을 수행할 수 있도록 하였으며 시스템의 안정성을 확보하고 다양한 전력원과의 연계를 위하여 절연형 컨버터로 구성하였다.
직류 배전망에서 AC/DC 컨버터가 전압 제어를 수행하고 있다. 이 때 전압강하는 AC/DC 컨버터 작동 중에 부하 전류가 제한 될 때 발생한다. 설계된 컨버터는 직류배전용 최종전압 380[Vdc-bus]를 제어하며 잉여 전력 발생시 Boost동작을 통하여 계통 측으로 회생한다. 충전 모드의 경우 DC Bus 380[Vdc] 전압을 입력으로 하여 배터리 뱅크를 충전하는 장치로 사용된다. 따라서 양방향 DC/DC 컨버터는 배터리 충, 방전 모드를 수행하며 정전압, 정전류 제어를 통해 배터리를 충전한다.
본 논문에서의 커플드-인덕터를 적용한 단극성 LVDC 배전 시스템용 양방향 DC/DC 컨버터는 PSIM 시뮬레이션 및 실험 결과를 통하여 연구의 타당성을 검증하였다.
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