표제지

목차

국문요약 13

1. 서론 17

1.1. 연구 배경 17

1.2. 기대 효과 19

1.3. 논문의 구성 21

2. 동기화 절차 및 조건 23

3. 기존 측정 기법의 신호처리 루트를 통합한 동기 파라미터 측정 알고리즘 26

3.1. 시간 영역 기반의 동기 파라미터 측정 알고리즘 26

(1) 전압 크기 26

(2) 주파수 31

(3) 위상각 36

3.2. 주파수 영역 기반의 동기 파라미터 측정 알고리즘 42

(1) 전압 크기 42

(2) 주파수 48

(3) 위상각 55

3.3. TEO를 이용한 동기 파라미터 측정 알고리즘 60

(1) 전압 크기 61

(2) 주파수 66

(3) 위상각 71

3.4. 측정 알고리즘 성능 비교 79

(1) 전압 크기 79

(2) 주파수 82

(3) 위상각 85

(4) 측정 알고리즘 비교결과 분석 88

4. 전압 포락선 정보를 이용한 동기 검정 알고리즘 개발 89

4.1. 전압 신호의 순시치 차 90

(1) 전압 크기만 다른 경우 90

(2) 주파수만 다른 경우 91

(3) 위상각만 다른 경우 94

(4) 주파수와 위상각이 다른 경우 96

4.2. 전압 포락선 97

4.2.1. 힐버트 변환을 이용한 포락선 추출 99

4.2.2. 포락선을 이용한 동기화 여부 확인 100

5. 발전기 시스템 추정을 통한 제어신호 최적화 알고리즘 개발 108

5.1. 발전기 시스템 추정 알고리즘 개발 110

5.1.1. 이산시간 영역에서의 시정수 추정방법 개발 112

5.1.2. 발전기 특성시험 데이터를 사용한 검증 114

5.2. 제어 펄스 최적화를 통한 동기투입시간 단축 방법 개발 118

(1) 펄스 폭 최적화 118

(2) 펄스 간격 최적화 124

(3) 제어 방법 성능 비교 127

6. 결론 130

참고문헌 132

ABSTRACT 139

표 1. 발전원별 운전특성 18

표 2. 발전원별 이용률 18

표 3. 동기화 조건 24

표 4. RMS 계산 모의시험 조건 27

표 5. RMS 모의 신호의 파라미터 1 28

표 6. RMS 계산 오차율 29

표 7. RMS 모의 신호의 파라미터 2 29

표 8. 주파수 모의 신호의 파라미터 1 32

표 9. 주파수 계산 오차율 34

표 10. 주파수 모의 신호의 파라미터 2 34

표 11. 위상차 모의 신호의 파라미터 1 38

표 12. 위상차 계산 오차율 39

표 13. 위상차 모의 신호의 파라미터 2 40

표 14. RMS 계산 모의시험 조건 44

표 15. RMS 모의 신호의 파라미터 1 44

표 16. RMS 계산 오차율 46

표 17. RMS 모의 신호의 파라미터 2 46

표 18. 주파수 모의 신호의 파라미터 1 52

표 19. 주파수 계산 오차율 53

표 20. 주파수 모의 신호의 파라미터 2 53

표 21. 위상차 모의 신호의 파라미터 1 56

표 22. 위상차 계산 오차율 57

표 23. 위상차 모의 신호의 파라미터 2 58

표 24. RMS 계산 모의시험 조건 62

표 25. RMS 모의 신호의 파라미터 1 62

표 26. RMS 계산 오차율 64

표 27. RMS 모의 신호의 파라미터 2 64

표 28. 주파수 모의 신호의 파라미터 1 67

표 29. 주파수 계산 오차율 69

표 30. 주파수 모의 신호의 파라미터 2 69

표 31. 위상차 모의 신호의 파라미터 1 75

표 32. 위상차 계산 오차율 76

표 33. 위상차 모의 신호의 파라미터 2 77

표 34. 전압 크기 계산결과의 오차율 비교 79

표 35. 주파수 계산결과의 오차율 비교 82

표 36. 위상차 계산결과의 오차율 비교 85

표 37. 각 측정방법의 특징 88

표 38. 전압 신호의 파라미터 97

표 39. 동기화 조건 100

표 40. 동기화 기준치에 부합하는 신호의 파라미터 104

표 41. t＝0.1초에서의 시뮬레이션 결과 106

표 42. 여자시스템 제어기 설정 옵션 118

표 43. 펄스 폭에 따른 전압 출력변화량 122

표 44. 펄스 폭에 따른 정상상태 도달시간 124

표 45. 각 제어 방법에 따라 소요된 제어시간 128

그림 1. 논문의 구성 22

그림 2. 구분구적법 27

그림 3. 신호 1, 신호 2의 파형 28

그림 4. 신호 1, 신호 2의 RMS 계산결과 29

그림 5. 크기가 선형으로 증가하는 신호 30

그림 6. 크기가 선형으로 증가하는 신호의 RMS 계산결과 30

그림 7. IEC 61000-4-30 주파수 측정 방법 31

그림 8. 신호 1, 신호 2의 파형 33

그림 9. 신호 1, 신호 2의 주파수 계산결과 33

그림 10. 주파수가 선형으로 증가하는 신호 34

그림 11. 주파수가 선형으로 증가하는 신호의 주파수 계산결과 35

그림 12. 두 신호의 Zero-crossing Point 비교 36

그림 13. Zero-crossing Point Detection 37

그림 14. 신호 1, 신호 2의 파형 38

그림 15. 신호 1, 신호 2의 위상차 계산결과 39

그림 16. 위상차가 회전하는 신호 40

그림 17. 위상차가 회전하는 신호의 위상차 계산결과 41

그림 18. 신호 1, 신호 2의 파형 45

그림 19. 신호 1, 신호 2의 RMS 계산결과 45

그림 20. 크기가 선형으로 증가하는 신호 46

그림 21. 크기가 선형으로 증가하는 신호의 RMS 계산결과 47

그림 22. 60Hz 기본주파수 전압에 대한 FFT 결과 48

그림 23. 58Hz 기본주파수 전압에 대한 FFT 결과 49

그림 24. 샘플링 데이터의 FFT 크기 50

그림 25. 신호 1, 신호 2의 파형 52

그림 26. 신호 1, 신호 2의 주파수 계산결과 53

그림 27. 주파수가 선형으로 증가하는 신호 54

그림 28. 주파수가 선형으로 증가하는 신호의 주파수 계산결과 54

그림 29. 신호 1, 신호 2의 파형 56

그림 30. 신호 1, 신호 2의 위상차 계산결과 57

그림 31. 위상차가 회전하는 신호 58

그림 32. 위상차가 회전하는 신호의 위상차 계산결과 59

그림 33. 신호 1, 신호 2의 파형 63

그림 34. 신호 1, 신호 2의 RMS 계산결과 63

그림 35. 크기가 선형으로 증가하는 신호 64

그림 36. 크기가 선형으로 증가하는 신호의 RMS 계산결과 65

그림 37. 신호 1, 신호 2의 파형 68

그림 38. 신호 1, 신호 2의 주파수 계산결과 68

그림 39. 주파수가 선형으로 증가하는 신호 69

그림 40. 주파수가 선형으로 증가하는 신호의 주파수 계산결과 70

그림 41. 신호 1, 신호 2의 파형 75

그림 42. 신호 1, 신호 2의 위상차 계산결과 76

그림 43. 위상차가 회전하는 신호 77

그림 44. 위상차가 회전하는 신호의 위상차 계산결과 78

그림 45. 전압 크기 계산결과 비교(정상상태) 80

그림 46. 전압 크기 계산결과 비교(선형 증가) 81

그림 47. 주파수 계산결과 비교(정상상태) 83

그림 48. 주파수 계산결과 비교(선형 증가) 84

그림 49. 위상차 계산결과 비교(정상상태) 86

그림 50. 위상차 계산결과 비교(회전) 87

그림 51. 동기화 장비의 알고리즘 이중화 유무에 따른 결과 89

그림 52. 크기가 다른 두 전압 신호 90

그림 53. 크기가 다른 두 전압 신호의 차 91

그림 54. 주파수가 다른 두 전압 신호 92

그림 55. 주파수가 다른 두 전압 신호의 차[37] (a) 15초간의 전체파형 (b) 초반 1초 구간을 확대한 모습 93

그림 56. 초기 위상이 다른 두 전압 신호 95

그림 57. 초기 위상이 다른 두 전압 신호의 차 95

그림 58. 주파수와 위상이 다른 두 신호 98

그림 59. 주파수와 위상이 다른 두 신호의 차와 포락선 98

그림 60. 포락선을 이용한 동기 검정 알고리즘의 절차 103

그림 61. 동기화 기준치에 부합하는 두 신호의 차와 포락선 104

그림 62. 식 53을 이용하여 그린 기준치 신호의 포락선 105

그림 63. 크기, 주파수, 위상이 다른 두 신호의 차와 포락선 107

그림 64. 제어공학에서의 피드백 제어 108

그림 65. 자동동기화장치의 제어 신호 109

그림 66. 자동동기화장치의 제어 방법 109

그림 67. 1차 시스템의 단위 계단 응답 결과 111

그림 68. 이산시간 영역에서의 1차 시스템 응답 112

그림 69. 해상도 및 샘플링 속도가 낮은 경우의 시스템 응답 114

그림 70. A 발전소의 발전기 ST#1에서 취득한 제어 신호 115

그림 71. 제어 신호 ST#1-1에 대한 전압 응답 115

그림 72. 제어 신호 ST#1-2에 대한 전압 응답 116

그림 73. ST#1-1에 대한 전압 응답의 시정수 추정 결과 116

그림 74. ST#1-2에 대한 전압 응답의 시정수 추정 결과 117

그림 75. 시험환경 구성도 119

그림 76. Raise 펄스의 폭에 따른 전압 응답 120

그림 77. Lower 펄스의 폭에 따른 전압 응답 121

그림 78. Raise 신호의 펄스 폭과 출력변화량의 선형회귀 123

그림 79. Lower 신호의 펄스 폭과 출력변화량의 선형회귀 123

그림 80. Raise 신호의 펄스 폭과 정정시간의 선형회귀 결과 125

그림 81. Lower 신호의 펄스 폭과 정정시간의 선형회귀 결과 125

그림 82. 선형결합을 이용한 최적 펄스 제어 방법 126