불평형 전원 조건에서 MMC HVDC 시스템 전력제어를 고려한 순환전류 분석 및 제어

Abstract

본 논문은 불평형 전원 조건에서 고압직류송전 시스템에 적용되는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 순환전류 해석 및 제어 방법을 제안한다. 기존의 컨버터 시스템에서 순환전류 해석 방법은 DC측과 AC측 전력의 관계식으로부터 모델링 되었다. 하지만 모듈형 멀티레벨 컨버터는 구조적으로 DC-link 전압을 독립적으로 구성하는 단상 인버터가 병렬로 연결된 구조로, DC-link를 공유하는 기존 컨버터 시스템에서 적용되어온 전력 관계식으로부터 수학적 모델링 방법은 모듈형 멀티레벨 컨버터를 기반으로 한 HVDC 시스템 해석에는 정확한 해석 방법이 될 수 없다. 따라서 본 논문에서는 개선된 순환전류 모델링을 위해 모듈형 멀티레벨 컨버터 내부 상에 포함된 암 전력을 분석하고, 이를 기반으로 불평형 전원 조건에서 발생하게 되는 다양한 순환전류 성분을 정의한다. 이때 기존 전압형 컨버터 시스템에서 사용되고 있는 두 가지 전력 제어방법을 시스템에 적용하였을 시 나타나는 현상을 비교 및 해석한다. 시스템 운전 조건에 따라 제어해야 할 순환전류 성분을 분석 및 정의하고, 제안한 방법의 타당성은 PSIM 시뮬레이션을 이용하여 검증한다.