초전도 자기에너지 저장장치용 전력변환기에 관한 연구

Abstract

에너지 저장 기술은 전력의 품질 및 공급에 있어서 안정성을 높이기 위한 중요한 기술이다. 그 중 초전도 자기에너지 저장 기술은 특정 조건에서 전기 저항이 Zero의 특징을 가지는 초전도 물질을 이용하여 코일의 형태로 저장 장치를 만들어 전류를 흐르게 하여 자기에너지를 저장하는 기술로, 시스템 응답시간이 빨라 충/방전에 용이하고 효율이 좋다. 이러한 초전도 자기에너지 저장 장치의 전력변환기를 고전압 대전류에 용이한 사이리스터 브리지를 이용하여 AC-DC 정류기로써의 충전모드, DC-AC 인버터로써의 방전모드, 충전된 에너지를 저장하고 있는 영구전류모드의 세 가지 작동 모드에서 Psim 시뮬레이션을 진행하였다. 출력전압을 피드백 받아 사용자가 원하는 기준전압에 대하여 사이리스터 점호각이 자동으로 변하는 폐루프 제어 시스템을 구현하였다. 또한, 입력전류 및 출력전압의 고조파 왜율을 감소하기 위하여 6-pulse, 12-pulse에 대해 각각 시뮬레이션 하였다. 무효전력을 감소하기 위한 비대칭 제어의 두 가지 방식에 대해 비교 분석하고 용도에 따라 어떤 제어방법을 사용해야 적합한지 판단하였다.|Energy storage technology is one the most important technology to

improve stability and quality in the electric power distribution system.

Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) technology is using

superconducting material, which has zero electric resistance under a certain

condition. SMES stores electric energy in the form of magnetic flux using

superconducting coil. This system has fast response time and easy to charge

or discharge electric energy and also has high conversion efficiency. Using

thyristor bridge as power converter which has high voltage and current

capacity, power converter for superconducting magnetic energy storage

system has three operating mode, those are charging energy mode of

'AC-DC rectifier', discharging energy mode of 'DC-AC inverter' and

permanent current mode. With Psim simulation of these three operation

mode. thyristor bridge power converter is proved to be a suitable SMES

converter option. And also, simulation for SMES closed loop operation is

carried out and obtained good result. For the purpose of reducing reactive

power in charging and discharging the coil, asymmetric control analysis is

carried out both inside one bridge and two bridge with different control

angle. From these simulation result, asymmetric control method in two

different bridges would be the best option for the SMES power converter

operation rather than inside asymmetric control in one bridge.