Core Concepts
MVDC 선박 마이크로그리드의 전압을 안정적으로 유지하고 다양한 에너지 자원 간 효율적인 전력 공유를 달성하기 위한 경제적 비선형 모델 예측 제어 기법을 제안한다.
Abstract
이 논문은 MVDC 선박 마이크로그리드의 전압 복원 및 전력 공유를 위한 새로운 제어 전략을 제안한다.
주요 내용은 다음과 같다:
비선형 모델 예측 제어(NMPC) 기반의 전압 제어 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘은 펄스 전력 부하(PPL)와 일정 전력 부하(CPL)에 대응하여 전압을 안정적으로 유지하고 전력 관리를 수행한다.
복잡한 드룹 제어 알고리즘을 NMPC에 통합하여 고주파 PPL 수요는 슈퍼커패시터로, 정상 상태 CPL 수요는 발전기와 배터리로 공유하도록 하였다.
MVDC 선박 마이크로그리드의 저차원 모델을 가상 용량성 및 저항성 드룹 제어기와 결합하여 전압 복원 및 전력 균형을 달성하였다.
전력 정격과 경제성 간의 절충을 제공하는 최적 제어 문제 수식화를 제시하였다.
PPL의 지속 시간과 크기 변화에 따른 전압 안정화 성능을 평가하고, 드룹 제어 기반 전력 관리와 비교하여 제안된 제어기의 강건성과 신뢰성을 검증하였다.
Stats
전압 복원 오차(MAPE)는 기존 드룹 제어 대비 1.67%에서 0.02%로 개선되었다.
전력 출력 안정화 시간은 기존 드룹 제어 대비 4배 빨랐다.
경제적 NMPC 제어 기법은 기존 방식 대비 15% 비용 절감 효과를 보였다.
Quotes
"MVDC 선박 전력 시스템에서 전압 변동과 전력 품질 저하 문제가 발생하므로, 이를 효과적으로 관리할 수 있는 최적 제어 접근법이 필수적이다."
"제안된 NMPC 기반 제어 프레임워크는 제약 조건을 처리하고 시스템 출력의 미리보기를 제공하여 MVDC 전력 시스템의 특성에 맞춤형 최적 제어 접근법을 제공한다."
"경제적 NMPC 기법은 전력 정격과 경제성 간의 절충을 제공하여 15% 비용 절감 효과를 달성하였다."