풍력발전기용 최대전력점 추종제어기에 관한 연구

강주성 경남대학교 대학원 2006 국내석사

This thesis focus on MPPT because the energy market depending on a fossil fuel tend to change different ways. And compositive use of renewable energy(fuel cell and wind power, solar cell, etc.) is dispersion power systems which concern is increasing. In case of electric generation wind power system is easy to become turbulence. And the direction of the wind or wind velocity are changeable in several seconds, so role of MPPT that make the ultimate wind energy is important. Existing pich controller`s control method is complicated. So it needs power converter controller based on mechanical control method and it also has another problem that controlling is complicated. In this study I suggested that maximum power point tracking can be generated safely and control is simple as input changing by restricted input voltage ripple with a fixed rating using by MPPT controller. Moreover these are possible that maximum power is controlling by DC link voltage and composed with one cycle. Also follow up control can control maximum power possibly as variable wind velocity and a process can compose controller possibly. 현재 화석연료에만 의존하는 에너지 시장을 변화시키고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있는 가운데 신 재생에너지(연료전지, 풍력, 태양광 등)를 복합적으로 활용한 분산전원시스템에 관한 관심이 증가하고 있다. 풍력발전시스템의 경우 난류가 되기 쉽고, 풍향이나 풍속이 수십초의 간격으로 변화하기 때문에, 바람의 에너지를 최대한 이용하는 최대전력점 추종제어기의 역할이 가장 중요하다. 풍력발전기의 제어방법 중 기존 피치제어기가 갖고 있는 제어방법은 복잡하며 기계적인 제어방법으로 전력변환 장치가 필요하고 제어가 복잡한 문제점이 있다. 본 연구에서 제안된 최대전력점 추종제어기는 출력단 전압 리플을 일정값 이내로 제한하여 출력변동시 안정적 최대전력을 출력 할 수 있고 제어가 간단하다. 또한 직류링크전압으로 제어 가능하며 한 사이클로 구성이 가능하다. 그리고 가변 풍속시 추종제어가 가능하며 범용 프로세서로 제어기 구성이 가능 하였다.

철도신호설비 시스템 신뢰도 향상을 위한 외부 이상전압 방지대책 연구

김주완 세명대학교 대학원 2021 국내석사

Railways are a means of transportation that can safely transport a large number of people and a large amount of logistics at the same time and at a faster time than other means of transportation, and have a very great advantage as an eco-friendly means of transportation. On the other hand, the disadvantage is that the movement route is limited to the track, and the braking distance is very long when the obstacle is encountered or the emergency stop is required due to the occurrence of the exception. In order to operate at a regular time, stop the correct position, and shorten the operation time, it is necessary to control the precise control. Signal control facilities are organically linked to various facilities such as electronic interlocking devices, orbit circuit devices, blockers, and power supply devices, so trains can not operate on time even if any problem occurs. As the times go by, signal control facilities are rapidly changing, and most of the facilities are becoming electronic and communication systems are changing into optical communication. As signal control facilities are advanced, maintenance manpower is decreasing, but it is vulnerable to abnormal voltage flowing from the outside such as lightning (straight lightning or guided mine), tram line return current, ground fault current, etc., and various efforts are needed to solve this problem. Therefore, the present invention is to study a method to minimize the case where signal equipment is not normally operated by external abnormal voltage and to effectively protect external inflow abnormal voltage for stable signal equipment operation. The characteristics of the surge protector (SPD) used in each part of the grounding system and signaling equipment, which are currently used in the railway, are compared and analyzed to identify the advantages and disadvantages and prepare short-term and mid- to long-term improvement plans. By combining the improvement plan that can obtain the best effect through grasping the advantages and disadvantages of each facility with the facility, we will establish the direction of practical effect expectation and mid- and long-term improvement plan. 요 약 철도는 타 교통수단에 비해 많은 수의 사람과 많은 양의 물류를 동시에 그리고 보다 더 정시간에 빠르게 안전하게 운송할 수 있는 교통수단이며, 무엇보다 친환경적인 교통수단으로써 매우 큰 장점을 가지고 있다 할 수 있다. 반면, 이동경로가 선로에 한정 되어 있다는 점, 장애물을 만나거나 이례사항 발생으로 긴급으로 정차가 필요한 경우 제동거리가 매우 길다는 점이 단점이라 할 수 있다. 정시간 운행, 정확위치의 정차, 운행시격의 단축을 위해서는 무엇보다도 정교한 제어가 필요한데 이 역할을 하는 것이 바로 신호제어설비이다. 신호제어설비에는 전자연동장치, 궤도회로장치, 폐색장치, 전원장치 등 여러 가지 설비들이 유기적으로 연계되어 있어 어느 하나에 문제가 생기더라도 열차는 정시 운행이 불가하게 된다. 시대가 흐를수록 신호제어설비 급격하게 변화되고 있으며, 현재에는 대부분 설비들이 전자화되어 가며, 통신 시스템도 광통신으로 변모하고 있다. 이와 같이 신호제어설비들이 첨단화 된 만큼, 유지보수 인력이 줄어드는 반면, 낙뢰(직격뢰 또는 유도뢰)나 전차선 귀선전류, 지락전류 등 외부에서 유입되는 이상전압에 취약해 이를 해결하기 위한 다양한 노력이 필요하다 할 수 있다. 본 연구는 외부 이상전압에 의해 신호설비가 정상동작을 하지 못하는 경우를 최소화하고 보다 안정적인 신호설비 운영을 위하여 외부유입 이상전압을 효과적으로 보호하는 방법에 대해 연구하고자 한다. 현재 철도에서 주로 사용되고 있는 접지시스템과 신호설비의 각 부분에 사용하고 있는 서지보호기(SPD)의 동작 특성을 비교분석하여 장ㆍ단점을 파악하고 단기적 및 중장기적 개선방안을 마련 한다. 각 설비의 장, 단점 파악을 통해 최상의 효과를 얻을 수 있는 개선방안을 시설물에 접목하여 신호설비 시스템 신뢰도 향상의 실질적인 효과를 얻고자 한다.

Claw-pole을 갖는 PM형 스테핑 모터의 동특성 시뮬레이션

안지현 동양대학교 대학원 2005 국내석사

최근 디지털 카메라나 캠코더, 각종 ODD 및 FDD의 헤드 구동용 등과 같은 다양한 전자정보기기에 위치 결정용 스테핑 모터가 널리 쓰이고 있다. 하지만 PM(Permanent Magnet)형 스테핑 모터는 구조적으로 3차원의 자기적 경로를 가짐으로써 2차원으로 해석하기가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 3차원 유한요소법을 이용하여 외경 6mm인 claw-pole을 갖는 PM형 스테핑 모터의 정특성 해석을 하고, 정특성 해석 결과를 이용하여 역기전력 상수, 인덕턴스, 디텐트 토크와 같은 모터의 파라미터 값들을 구하였다. 구해진 파라미터 값들을 MATLAB SIMULINK에 적용하여 스테핑 모터의 동특성을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션에서는 전류와 토크, 위치 특성을 알 수 있었다. 시뮬레이션 한 결과와 실제 제작되어진 모터의 성능을 비교하기 위해 마이크로 프로세서를 이용하여 구동 드라이버를 만들어 실험하였다. 각 주파수에 따른 상 전류 파형 특성을 시뮬레이션과 비교하여 해석의 타당성을 증명하였다. This paper simulates dynamic characteristics of a permanent magnet type stepping motor with claw-poles. The dynamic characteristics, like the static characteristics, are important and must be taken into account in putting a stepping motor in a system. First, we analyzes static characteristics of a stepping motor using three-dimensional finite element method. The outer diameter of the stepping motor to be analyzed is approximately 6mm. In this paper we analyzes only 2 poles of the stepping motor, which has 10 magnetic poles made up of Nd-Fe-B material, using periodic boundary condition. The dynamic characteristics simulate using MATLAB SIMULINK for motor's parameters to solve 3-D finite element method. Static and dynamic characteristic calculate using Maxwell 3D and MATLAB SIMULINK. The parameter can be got holding torque and detent torque, inductance to solve static characteristic. Therefore we apply parameters to the MATLAB SIMULINK. And we make an experiment of motor drive circuit. This paper compare simulation results with experiment results.

선형동기전동기의 섹션전환을 위한 저크저감 알고리즘

이나리 건국대학교 대학원 2014 국내석사

본 논문은 섹션전환 알고리즘(Section Change Algorithm)의 필요성과 기존 섹션전환 알고리즘을 비교하고 더 나은 섹션전환 알고리즘을 제안 하였다. 이를 검증하기 위하여 컴퓨터 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하였고 동역학 프로그램 ADAMS로 안정성을 확인 하였다. 본 논문의 타겟인 LSM (Linear Synchronous Motor) 소형(Small) 시험장치에 가장 적용하기 적합한 기존의 섹션전환 방식은 Three Step법이었다. Three Step법은 3개의 급전케이블, 6개의 전력변환장치(Power Conversion)를 이용한다. 이 섹션전환방식을 이용하면 섹션전환 할 때 궤도에 흐르는 전류가 일정하지만 추력의 변화가 있어서 저크의 변동이 생긴다. 여기서, 저크란 가속도의 미분 값을 의미하여 철도차량에서는 승차감을 나타내는 지표로 사용된다. 이 논문은 그것을 극복하기 위하여 Three Step법이 가진 저크(Jerk)를 감소시킬 수 있는 새로운 방식을 제안하였다. 세 개의 섹션에서 변동되는 역기전력(back EMF)값을 확인한 후 섹션의 구조로 인해 물리적으로 감소될 수 밖에 없는 추력을 섹션이 바뀌는 구간의 반대편 레일에 전류를 2배를 넣어 전기적 방식으로 극복하였다. 이로 인하여 기계적인 문제가 없는 지 동역학 프로그램으로 확인한 결과 크게 변동이 없이 안전하였다 This thesis compared the necessity of section change algorithm with existing section change algorithm and came up with better section change algorithm. A computer program was used for simulation in order to test this, and stability was confirmed by a dynamics program ADAMS. The existing section change method that suited for applying to small LSM (Linear Synchronous Motor) testing device or the target of this thesis was three step method. The three step method uses 3 feeder cables and 6 power conversation. Although the electric current that flows on the track remains consistent when changing the section by using this section change method, Jerk fluctuates due to the change of force. Here, what Jerk means is the differential value of acceleration and it may be used as an index that represents ride comfort of railroad car. In order to overcome it, this thesis suggested a new method that can diminish the Jerk of the three step method. It was overcome electrically by putting electric current in the rail on the other side of the track where section changes for the force that should diminish physically by the structure of the section after checking the back EMF that changes in the three sections. As a result of checking whether there is any mechanical problem by a dynamics program, it turned out to be safe without huge change.

관측기를 이용한 유도전동기 극 저속 제어에 관한 연구

정주영 세명대학교 대학원 2021 국내석사

Abstract The purpose of this paper is to present the effects capabe of being obtained the electric braking technology through the miniaturized traction system using the 1C1M-mode. For the present paper, a miniature traction system using a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) was used to design and fabricate a device with inertia load. A motor was controlled using an individual 1C1M method in an ultra-low speed region to induce electric braking of an electric train to stoppage. A resolver interface circuit was designed for control of a motor in an ultra-low speed region in the miniature traction system used for the experiment, and a speed observer was designed to estimate the position of the detected rotor for an accurate measurement of speed in an ultra-low speed range. An AC grid-connected converter was used to absorb regenerated power and maintain a constant voltage. As a controller of a power converter, DSP microcontroller developed exclusively for control of a motor was used, and an integrated power converter was developed to control both a converter and an inverter with a single controller. Through repeated experiment on the miniature model, the present study was able to identify what benefits could be gained from the application of an electric braking technology. 요약 본 논문에서는 1C1M방식을 적용한 축소모형 견인시스템에 대한 반복적인 실험을 통해 전기제동기술의 적용으로 얻을 수 있는 효과를 제시하고자 한다. 본 논문을 위해 영구자석형 동기전동기를 사용한 축소모형 견인시스템을 관성부하를 갖는 장치로 설계 제작하여 구축하였고, 전동차의 정차까지 전기제동을 위한 극 저속 운전에서 개별 제어법인 1C1M 방식을 적용하여 전동기를 제어하였다. 실험에 사용된 축소모형 견인시스템의 극 저속 운전에서 전동기 제어를 위해 레졸바 인터페이스 회로를 설계하고, 검출된 회전자의 위치를 추정하는 속도관측기를 설계하여 극 저속에서 정밀한 속도를 추정하였다. 또한 회생전력을 흡수하고 정전압을 유지하기 위해 교류계통 연계형 컨버터를 사용하였다. 전력변환기를 구동하는 제어기는 전동기 제어전용으로 개발되어진 DSP 마이크로컨트롤러를 사용하였으며, 일체형의 전력변환기를 개발하여 1개의 제어기로 컨버터 및 인버터를 제어하였다. 축소모형에 대한 반복적인 실험으로 전기제동기술의 적용으로 얻을 수 있는 효과를 제시하였다.

에너지변환 응용을 위한 소프트 스위칭 PWM DC-DC 전력변환기에 대한 연구 : Study on Soft Switching PWM DC-DC Power Conditioning Converters for Energy Conversion Applications

케리파테히 경남대학교 대학원 2007 국내석사

전력 평형/불평형 제어를 이용한 MPPT 제어기에 관한 연구

강태경 경남대학교 대학원 2005 국내석사

An existent method is needed an expensive processor such as DSP that calculated to change the measure power of a using current and voltage sensor at the once. In this paper, that go advantage that compare P&O (Pertur-bation and Observation), various control method of IncCond (Incremental Conductance) algorithm etc.. that is applied to most solar PV systems and is cost-effect and, proposed MPPT controller that do based on electric current control roof error system that can solve problem that hard to apply control technique also been applied to two stages power conversion system in existing to one stage power conversion system such as battery charge system. Proposed Control algorithm composes one stage power conversion system that use PIC that is microprocessor of a low-cost as controller, proved that operating at maximum power point through an experiment and simulation result. 기존의 MPPT 알고리즘들은 전류, 전압센서를 사용하여 측정된 전력을 연산하기 위해 DSP와 같은 고가의 프로세서가 필요로 한다. 본 논문에서는 대부분의 태양광 시스템에 적용되어지는 P&O (Pertur -bation and Observation), IncCond(Incremental Conductance)알고리즘 등의 다양한 제어방법 비교해서 비용절감이라는 이점을 가진며,. 또한 기존에 2단 전력변환 시스템에 적용되어진 제어기법을 배터리 충전 시스템과 같은 1단 전력변환 시스템에 적용하기 어렵다는 문제를 해결할 수 있는 전류제어 루프에러 시스템을 기초로 한 MPPT 제어기를 제안 하였다. 제안된 제어 알고리즘은 제어기로서 저가의 마이크로프로세서인 PIC를 이용한 1단 전력변환 회로를 구성하여 실험과 시뮬레이션의 결과를 통하여 최대전력점에서 동작함을 입증하였다.

유도전동기 속도제어를 위한 벡터제어 적용에 관한 연구

신효찬 세명대학교 대학원 2021 국내석사

Abstract In these days, the vector control application induction motor system is used to industrial spot and the application filed is various. For most of those vector control methods, the control performance in high speed range is good, but it is difficult to obtain satisfactory result in low speed region. Flux information is necessary for high-performance vector control in induction motor control. The proposed method utilize the combination of the voltage model based on stator equivalent model and the current model based on rotor equivalent model, which enables stable estimation of rotor flux. And it also emphasizes the improvement of the control characteristics in low speed region where established schemes have many problems. The overall system consisted of speed controller with the Anti-windup PI controller, current controller, flux controller. And 2DOF is applied to induction moor in order to supply these weak points of PI speed control method in this paper. 2DOF can get the torque characteristic of short response time as well as stable and prompt speed adjustment by separate control for speed response and load torque response. To prove the propriety of this paper, the various simulations carried out adequacy and stability using Matlab/Simulink, and at the same time real system is made, so it is proved. As the results of embodying the system, the robust system is realized. 요 약 본 논문에서는 전 속도 영역에서 안정적인 자속추정이 가능한 유도전동기 자속추정방법을 제안 하였다. 제안된 방법은 전압, 전류, 속도 등의 정보를 통하여 자속각을 연산하는 유도전동기 직접벡터제어방식을 이용하였다. 유도전동기 벡터제어에 있어서 자속정보는 필수적이기 때문에 정확한 자속을 추정하기 위한 방법으로 저속영역에서는 전류모델 자속 추정기를, 고속영역에서는 전압모델 자속 추정기를 각각 이용함으로써 전 속도영역에서 정확한 자속을 추정할 수 있었다. 또한 기본적인 속도, 전류, 자속제어기는 PI제어기를 이용하였으며, 각각의 적분에 의한 오차를 보상하기 위하여 Anti-windup PI 제어기를 추가하였다. 제시한 제어기의 타당성을 알아보고자 Matlab / simulink를 이용하여 전류모델, 전압모델 자속 추정기를 설계하여 정확한 자속추정이 이루어짐을 확인하였으며, 유도 전동기 벡터제어 시 간접벡터와 직접벡터방식의 파라미터 영향에 따른 분석을 통해 보다 정밀한 제어가 이루어짐을 확인하였다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 분석하여 제시한 알고리즘의 타당성을 입증하였다.

L-C 공진 스위칭 전원회로를 이용한 에어컨 역률 향상에 관한 연구

장우신 경남대학교 대학원 2003 국내석사

새로운 액티브 스너버를 이용한 PWM DC-DC 컨버터의 整流過程 損失低減에 관한 硏究

조만철 경남대학교 대학원 2008 국내석사

일반적인 PWM 컨버터에서 발생되는 스위치 스트레스와 스위칭 손실 및 EMI의 증가 등의 문제점을 해결하기 위해서 본 연구에서는 공진 에너지 회생율을 최대화 하여 새로운 액티브 스너버 PWM 컨버터를 제시하였다. 시도한 액티브 스너버 PWM 컨버터는 기존 컨버터에 보조스위치와 공진 커패시터, 다이오드를 추가하여 모든 스위칭 조건에서 턴-온/오프시 발생하는 스위칭 손실을 최소화 하였으며, 다이오드와 저항을 삽입하여 스너버 다이오드에 발생하는 역회복 전류를 흡수하여 고조파 성분을 저감하였다. 그리고 공진 커패시터와 인덕터를 적절하게 배열하여 보조 스위치에서 발생되는 첨두 전류를 감소시켰으며, 정격부하에서 기존의 PWM 컨버터 보다 약 2.5[%] 정도 효율이 상승하는 효과를 실험을 통하여 증명하였다. In this study, a new soft switched active snubber is presented, to achieve zero current turn-on and zero voltage turn-off for the active switches as well as the soft switching for the passive switches, with low commutation loss and minimum voltage and current stresses. The proposed converter that new soft switching active snubber circuit is added, the resonance energy return to life rate doing maximum whole efficiency increase. The proposed converter adds auxiliary switch and resonance inductor, resonance capacitor, two diodes to existing converter. All switch elements play turn-on/turn-off under soft switching condition and minimized switching losses. The total efficiency was increased about 2.5[%] to compare with general converter. These results proved through simulations and an experiment.