분산전원을 위한 4-레그 인버터의 상 개별제어
Phase-Individual Control of a Four-Leg Inverter for Distributed Power Systems
- 주제(키워드) Inverter
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이교범
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034876
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 분산전원 시스템에서의 4-레그 3상 인버터를 위한 상 개별 제어 기법(Individual-Phase Control, IPC)을 제안한다. 3상 시스템에서 전압과 전류는 좌표 변환을 통해 영상분(Zero-sequence), 정상분(Positive-sequence), 역상분(Negative- sequence)으로 구분된다. 일반적으로 사용되는 3-레그 인버터는 중성점(Neutral) 전압을 독립적으로 조정할 수 없어 영상분 제어가 불가능하다. 이로 인해 단상 또는 불평형 부하 연결 시 발생하는 상전압 불평형에 효과적으로 대응하기 어렵다. 분산전원에서는 선로의 임피던스로 인한 연계점(Point of Common Coupling, PCC) 전압 강하 현상과 선형 및 비선형 부하 모델에 의해 인버터의 출력 전압이 왜곡된다. 따라서 중성점 전압을 독립적으로 제어할 수 있는 4-레그 인버터는 상 개별 제어 기법을 적용하여, 극심한 상 불평형 조건에서도 출력 전압 및 전류의 왜형률(Total Harmonic Distortion, THD)을 개선하고 연계점 전압을 안정적으로 유지할 수 있다. 단상 제어 기법인 상 개별 제어에서 좌표 변환을 위해 전역 통과 필터(All Pass Filter, APF)를 사용할 경우, 가상의 β축에 지연된 고조파 성분이 포함되어 동기 좌표계 d축과 q축에 불필요한 고조파 성분이 추가된다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 연계점 전압 불평형이 발생할 경우, 무효전력 제어 기법인 Volt-VAR 제어를 각 상에 개별적으로 적용함으로써 불평형을 저감하고 계통 전압의 안정성을 확보할 수 있다. 또한 비선형 및 불평형 부하 조건에서도 안정적인 출력 전압을 유지하기 위해, 상 개별 공진 제어 기법과 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF)를 추가로 적용하여 전압 왜형률을 효과적으로 저감하는 고조파 보상 상 개별 제어(Harmonic Compensated Phase-Individual Control, HCIPC) 기법을 제안한다. 제안하는 4-레그 3상 인버터 기반 상 개별 제어 기법의 유효성은 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해 검증한다.
more목차
제 1 장 서론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 4
제 2 장 분산전원을 위한 인버터 5
2.1 분산전원의 개요 5
2.2 연계점 전압 및 3 상 불평형의 개요 7
2.3 3-레그 인버터 12
2.4 4-레그 인버터 18
2.4.1 3 상 4 선식 구조 및 모델링 18
2.4.2 스위칭 동작 19
2.5 4-레그 인버터의 전력제어 기법 27
2.5.1 전압변조 기법 27
2.5.2 3 상 통합 제어 29
2.5.3 3 상 개별 제어 31
제 3 장 분산전원에서의 연계점 전압 제어 36
3.1 연계점 전압의 변동 36
3.2 Volt-VAR 제어 38
3.3 3 상 개별제어를 통한 연계점 전압의 안정화 40
3.4 시뮬레이션 결과 44
제 4 장 분산전원에서의 불평형 제어 53
4.1 독립운전에서의 3 상 개별제어 53
4.2 고조파 보상 55
4.3 시뮬레이션 수행 및 결과 분석 67
4.4 시험 결과 분석 75
제 5 장 결론 78
제 6 장 참고문헌 79
Abstract 85
