슈퍼커패시터를 이용한 에너지저장 시스템용 3kW급 양방향 DC/DC 컨버터

Abstract

최근 신재생에너지의 보급이 확대됨에 따라 마이크로그리드의 연구가 활발히 진행되고 있다. 마이크로그리드 시스템에서 사용되는 신재생 에너지원으로는 태양광, 풍력, 연료전지 등이 있다. 하지만 태양광 및 풍력은 환경에 따라 전력공급에 변동이 있으며 연료전지는 안정적인 전력공급은 가능하지만 전원 특성상 부하급변시 초기의 짧은 시간동안 정상적인 전력공급이 불가능하다. 따라서 마이크로그리드 시스템 운용 중 부하가 급변할시 전력공급이 불안정하여 그리드의 전력품질이 저하되는 요인이 된다. 이와 같은 전력공급의 불안정을 해결하기 위해서 응답특성이 매우 빠른 슈퍼커패시터를 이용한 에너지 저장장치에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 논문에서는 마이크로그리드 운용시 전력품질을 높이고 안정적인 전력공급을 위한 슈퍼커패시터 에너지 충·방전용 3kW급 양방향 DC/DC 컨버터와 제어 방법을 다루고자 한다. 본 논문에서는 연료전지의 전원특성을 보상하기에 적합한 양방향 풀브리지 DC-DC 컨버터를 사용하여 모드별 동작 특성을 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 부하 급변 시 응답 특성이 양호한 제어기를 설계한다. 그리고 부하 급변에 대한 시뮬레이션을 통해 제안한 방식의 타당성을 입증하고자 한다.