단상 인버터의 계통 연계

1. 2009 Capstone Design 단상 인버터의 계통 연계

2. 목차 1. 설계 제목 및 핵심기술 요약, 결과물 사진 2. 작품의 완성도 3. 일정 추진의 적정성과계획의 타당성 4. 시험 및 평가 절차 5. 장애요인 극복사례 6. 팀 공헌도 7. 주요한 현실적 제한 조건 반영 내용 8. 데모 시나리오 및 결과물 시연 9. 부록

3. 1. 설계 제목 및 핵심기술 요약 1.1 설계 제목 단상 인버터의 계통 연계 1.2 핵심 기술 및 주요 기능 - Zero-Crossing 방법 1.3 결과물사진 그림2. 결과물 사진 그림1. 인버터 전체 개념도 그림3. Zero-crossing 방법

4. 2. 작품의 완성도 • 제안서에서 계획한 계획대로 작품을 완성 • PLL을 사용하여 영점을 지날 때 위상과 전압을 맞추어주고, 전압을 센싱하여 주기적으로 위상과 전압을 맞춰주는 방식을 사용하였다. • 목표 성능 달성도 100%

5. 3. 일정 추진의 적정성과계획의 타당성

6. 4. 시험 및 평가 절차 4.1 주요 부분 동작시험 방법 4.1.2 인버터 세트(IGBT Switching Device) 및 포토커플러(Photo-coupler) 4.1.3 SC회로(Signal Conditioning Circuit) 4.1.1 DSP (Digital Signal Proccessor) 그림4. DSP board 그림5. 인버터 세트 그림6. SC 회로 4.1.4 LC필터(LC Filter) 4.1.5 승압용 복권 변압기(Transformer) 4.1.6 적산전력계 및 부하저항 그림7. LC필터 그림8. 승압용 복권 변압기 그림9. 전산전력계 및 부하저항

7. 4. 시험 및 평가 절차 4.2 완성 시스템의 성능시험 완성시스템은 부분별 회로들을 통합하는 작업이 필요하다. 전체 구동은 예상하지 못한 신호 즉, 노이즈를 최소화하고 부분별 회로간의 간섭으로 인한 오작동에 유의하여야 한다. 이를 확인하기 위하여 DSP를 이용하여 전체 시스템을 제어하고 예상되는 출력파형을 도출하였는지 오실로스코프를 이용하여 확인한다. 그림10. 완성 시스템

8. 4. 시험 및 평가 절차 제안서와크게 계획이 변경된 부분은 없으며, 더욱 자세히 표현이 가능해 짐 4.3 제안서와 비교 평가 그림12. 최종 회로 그림11. 제안서 회로도

9. 5. 장애요인 극복사례 회로와 전원(SMPS)사이에동판설치전선은 용도에 맞는 두께 설정 및 배선 5.1 노이즈 신호 그림14. 노이즈가 없는 SC 회로(녹: 입력, 파: 출력) 그림13. 노이즈가 생긴 SC 회로

10. 5. 장애요인 극복사례 포토 커플러의 구동 전원(15V)을각 소자 (총 4개) 마다 인가 5.2 포토 커플러의 전압강하 현상 그림15. PWM 출력 파형 그림16. 전압강하 현상을 극복한 출력 전압, 출력 전류 파형

11. 5. 장애요인 극복사례 프로그램의 소스 코드 변경(타이머 인터럽트 시간고려) 5.3 위상 지연 현상 그림18. 위상 지연을극복함 그림17. 위상이 지연된 모습

12. 6. 팀 공헌도 및 개인 임무 그림19. 개인별 순수 투입시간(%) 연홍민(210시간): 조장, H/W 실험(인버터 세트 실험, 주변회로 실험) 권순형(221시간) : S/W 제작 조영록(218시간) : 주변 회로 제작 및 실험 (주변회로 제작 및 증폭기 실험) 차용훈(205시간) : H/W 제작 및 구매

13. 7. 주요한 현실적 제한 조건 반영 내용 7.1 산업표준 제품 개발의 최종 목적을 상용전원(220V, 60Hz)과 일치시켜 산업표준을 만족하도록 설계하였다. 7.2 안전성 사람 또는 생물체가 내부 회로에 직접적인 영향을 받지 않도록 외형을 견고하게 제작하고 위험요소(커넥터, 스위치 등)의 절연을 유지하였다.

14. 8. 데모 시나리오 및 결과물에 대한 간단한 시연 8.1 시나리오

15. 8. 데모 시나리오 및 결과물에 대한 간단한 시연 8.2 한계점 인버터 입력단에 발전원(예: 태양광, 풍력, 배터리)를 이용하여 DC Link 전원을 입력하여야 하지만 예산과 개발 기간에 의해 이 부분을 생략하였다. 이에 따라 우리 조는 슬라이닥(Slidac)이라는 비절연 변압기를 이용하여 발전원을 모의하였다. 이것은 주파수(60Hz)는일정하지만 전압을 변경하여 전압의 크기를 조절할 수 있는 장점이 있다.

16. 8. 데모 시나리오 및 결과물에 대한 간단한 시연 8.2 DSP와 인버터 전압 및 전류 출력 파형 그림20. DSP와 인버터의 전압 및 전류 출력파형 C2 = 인버터 출력 전압 C3 = 계통전압 C4 = DSP 출력 전압 C1 = DSP 출력 전류

17. 9. 부록 9.1 예산 / 부품 사용 내역 KWIX와 병행하므로 캡스톤 설계 비용에 맞도록 10만원으로 계산.

18. 9. 부록 9.2 참고 문헌 - Sang-Joon Lee, Jun-Koo Kang, Seung-Ki Sul, “A new phase detecting method for power conversion systems considering distorted conditions in power system”, Industry Applications Conference, vol.4, pp.2167-2172, 1999 - Se Kyo Chung, “ A Phase Tracking System for Three Phase Utility Interface Inverters”, IEEE Trans. Vol.15, No.3, pp.431-438, 2000 - Rodriguez, p., Pou, J., Bergas, J., Candela, I., Burgos, R., Boroyevic, D., “Double Synchronous Reference Frame PLL for Power Converters Control”, Proc. Of PESC’05. pp.1415-1421, 2005. - M.Kamata, T.Shono,T.Saba, I, Sasase, S. Mori, “Third-order phase-locked loops using dual loops with improved stability”, IEEE Pacific Rim Conference, Volume 1, pp. 20-22, Aug.1997 - F.Blaabjerg and R. Teodorescu, M. Liserre, Adrian V. Timbus, “Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems”, IEEE Trans. On Industrial Electronics. Vol.53, no.5.2006. - 김형수, 최종우, “전차원 상태관측기를 이용한 3상 불평형 전원의 PLL성능 개선” 전력전자 학술대회 눈문집, pp.305-308,2007.7. - 김형수, 최종우, “정상분 전압 관측기를 이용한 불평형 3상 전원의 PLL” 전력전자 학회, 전력전자하괴논문지 전력전자 학회 논문지 제13권 제2호, pp.145-151,2008.4 - 송승호, 임지훈 “풍력 발전시스템의 계통연계를 위한 선진국 그리드 코드의 분석와 LVRT 기술조사” 풍력학회학술대회논문집, pp.93-97,2008.10. - 김재형, 지용혁, 원충연, 정용채, “개선된 DFT를 이용한 위상 추종 방법” 전력전자 학술대회 논문집 pp.91~93,2008.6.

19. 감사합니다!