지능형전력변환실험실 ( IPCL ) Intelligent Power Conversion...

지능형전력변환실험실 (IPCL)IntelligentPowerConversionLaboratory 1


제 1 장 서론제 1 장 서론


1-1 전력처리 시스템과 전력변환1-1 전력처리 시스템과 전력변환

§ 모든 에너지원의 30%는 전기에너지 발생에 사용§ 전기 에너지 장점:

- 자연 에너지원으로부터 쉽게 변환- 원거리 수송, 분배, 제어가 용이 (저장의 어려움)- 발생, 운송 및 소비의 과정에서 무공해


전력처리시스템의 모델전력처리시스템의 모델

§ 일반적인 전력처리 시스템 : 변압기의 한계


신호처리와 전력처리신호처리와 전력처리


효율과 구성요소의 선정효율과 구성요소의 선정


예 제 1-1 예 제 1-1


전력전자공학의 개요전력전자공학의 개요


전력전자공학의 구성영역(관련학문)전력전자공학의 구성영역(관련학문)

전력반도체소자의 물성과 특성,스위치모드 전력변환기의 회로구성전기기기전력계통제어이론마이크로프로세서컴퓨터응용아날로그/디지털 회로설계신호처리이론센서응용


스위치 : 전력전자공학의 기본소자스위치 : 전력전자공학의 기본소자


스위치의 전력처리 능력스위치의 전력처리 능력

SCR: Silicon Controlled Rectifier,GE (1958) à Thyristor

GTO : Gate Turn-off ThyristorBJT: Bipolar Junction TransistorMOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor IGBT: Insulated Gate Bipolar TransistorMCT: MOS Controlled Thyristor


전력반도체 스위치전력반도체 스위치


전력전자시스템의 구성과 기능전력전자시스템의 구성과 기능

전력계통전동기RLC 부하IT 기기자동차, 기차, 배, 비행기

한전 계통신재생에너지배터리


1-3 전력변환 방식의 기초1-3 전력변환 방식의 기초


전력의 변환방식전력의 변환방식


전력의 변환 방식전력의 변환 방식

Cyclo-converterMatrix converter

DC/AC + Energy storage + AC/DCRectifier Capacitor Bank Inverter

§ Energy storage element 의 역할- 입력 AC 정보 제거 (상수, 전압크기, 주파수, 위상)- 새로운 AC 출력성분 생성을 위한 DC 전력 저장- 입력/ 출력 전력의 평균전력 balance (balance in average)


전력의 흐름과 출력의 유형전력의 흐름과 출력의 유형

다이오드 정류기배터리 충전기 (Battery Charger)DC-DC 컨버터



위상제어정류기 : 회생제동 기능을 갖는 직류전동기 구동시스템



인버터: 회생제동 기능을 갖는 교류전동기 구동시스템에 응용되는 인버터무정전 전원장치 (UPS : Uninterruptible Power Supply)


1-4 전력전자공학의 응용분야1-4 전력전자공학의 응용분야

고주파 고효율 변환기, 평판형 마이크로 인덕터 및 변압기, 독립된 AC or DC 급전 시스템x-by -wire



VVVF : Variable Voltage Variable FrequencyCVCF : Constant Voltage Constant Frequency

지하철 전력변환기교류 단상 25kV, 직류 1.5kV지상 전력공급시스템 : 대전력 AC-DC 컨버터견인전동기 (Traction): 1~2 MVA VVVF보조전원시스템: 110 ~ 200kVA CVCF



전기자동차 (EV: Electric Vehicle)연료전지 자동차 (FCV: Fuel Cell Vehicle)하이브리드 자동차배터리 충전기

상하이 Magnetic Levitation Train (Maglev)2004년부터 상용운전최고속도 431km/h푸동국제공항~롱양루역 33km를 7분20초에 운행

자기부상열차 전기자동차



ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor) : 150 만 kW 핵융합발전원자력발전소: 100만 kW

KSTAR초전도 전자석 구동용 직류전원장치 (수십 kA : SCR or GTO)전자석 구동용 펄스 직류전원장치



고압직류송진 (HVDC: High Voltage DC Transmission)무효전력이나 표피효과에 의한손실이 없어 송전효율이 매우높다절연내압을 낮춤안정도가 높음단락전류가 적어 다른 주파수교류계통간의 연결 가능유도장해가 작음장거리 송전, 지중 송전, 해저송전

1997년: 해남 – 제주총길이 : 101 km송전용량: 150MW 2회선 총300MW송전전압 : +/- 180kV



§ 전력저장- SMES (Superconducting Magnet Energy Storage)- Flywheel- Battery



§ 신재생 에너지용 전력변환기- 풍력- 태양광 발전- 연료전지- 소수력, 조력



해상풍력

2013년 위도 해상 100MW급, 2019년 2.5GW급 해상풍력 단지

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