변압기의 기생 커패시터를 고려한 하이브리드 변압기의 소신호 모델링과 제어기 영향 분석

Abstract

본 논문에서는 하이브리드 변압기의 안정적인 동작을 위해 변압기의 기생 커패시터 성분을 고려한 소신호 모델링을 제안하고, 주파수 해석에 근거한 제어기를 설계하여 그 성능을 분석하고자 한다. 기존 계통에서는 DVR, UPQC와 같은 전력 변환 장치를 기반으로 전력 품질 유지를 하고 있다. 이러한 장치들은 큰 전력을 다루므로 높은 정격전압의 전력 스위치가 요구되어 낮은 신뢰성 및 경제성을 가진다. 이를 극복하기 위하여 기존의 변압기에 일부의 전력만 제어하여 다양한 기능을 구현할 수 있는 하이브리드 변압기가 연구되고 있다. 기존 하이브리드 변압기의 소신호 모델은 누설 인덕턴스 성분과 도선 저항만을 고려하여 기생 커패시터 성분에 의한 동특성을 반영하지 못하고 전체 전력 변환 시스템의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 하이브리드 변압기의 정확한 동특성을 반영하기 위해 변압기의 기생 커패시터를 고려하여 소신호 모델링을 유도하고 이를 기반으로 제어기 설계 및 모델의 정확성을 회로 시뮬레이션을 통해 검증하였다.