OWC 파력발전용 전력변환장치의 빠른 동특성을 위한 모델 예측 전류 제어 기법에 관한 연구

Abstract

전력변환장치를 이용한 제어는 빠른 응답을 얻을 수 있기 때문에 최근에 연구가 많이 되고 있다. 하지만 기존에 파력발전용 전력변환장치 제어를 위한 비례적분제어(Proportional Integral control, PI-Control) 기반의 펄스폭변조기법(Pulse Width Modulation, PWM)은 입력 에너지가 수초단위로 변화하는 파랑에너지 특성상 빠른 과도 응답을 얻기가 어렵다. 매 샘플링 스텝마다 최적의 스위칭 상태를 사용하는 것이 아니라 기준 전압 벡터 인근에 위치한 다양한 스위칭 상태를 이용해서 제어하기 때문에 과도 상태가 발생 했을 때 기준 전류를 빠른 시간 안에 추종할 수 없게 한다. 그래서 본 논문에서는 파력발전용 전력변환장치의 모델을 이용한 전류예측제어(Model Predictive Current Control, MPCC)를 통해 빠른 동특성을 갖는 최적제어기법을 제안한다. 제안하는 방법은 전력변환장치의 모델을 통한 다음 스텝의 전류를 예측하고, 예측된 전류와 기준 전류를 이용해 비용 함수(Cost Function)을 구성한 다음 매 샘플링 스텝마다 최적의 스위칭 상태 하나를 선택한다. 기존의 방법처럼 매 샘플링 마다 다양한 스위칭 상태를 사용하는 것이 아닌 기준 전압 벡터와 가장 인접한 최적의 전압 벡터 즉 최적의 스위칭 상태 하나만 사용하기 때문에 빠른 과도 응답을 얻을 수 있다. 제안하는 방법의 제어기 성능을 검증하기 위해 PSIM을 이용해 시뮬레이션을 진행하였고, 기존의 PI기반의 PWM방법(PI-PWM)과 제안하는 방법을 정상상태와 다양한 과도상태 비교 분석을 통해 제안하는 방법의 성능을 입증한다.