비대칭 AC 고장에 대한 오프쇼어 MMC 그리드의 이벤트 트리거 비선형 제어

핵심 개념

이벤트 트리거 제어 전략을 통해 오프쇼어 AC 고장 발생 시 시스템 안정성을 신속하게 복원할 수 있다.

초록

이 논문은 오프쇼어 AC 고장, 특히 비대칭 고장에 대한 MMC-HVDC 시스템의 안정화 방안을 제안한다. 고장 발생 시 부정 순서 전류 제어를 통해 시스템을 새로운 정상 상태로 안정화하는 이벤트 트리거 제어 전략을 소개한다. 선형 PI 제어기와 비선형 STSMC 제어기를 비교하여, STSMC 제어기가 더 빠른 수렴 속도를 보여 MMC 컨버터의 비선형 동특성에 더 적합함을 입증한다. 시뮬레이션을 통해 다양한 비대칭 AC 고장 시나리오에서 제안된 전략의 유효성을 검증한다.

통계

고장 발생 시 부정 순서 전류가 크게 증가한다.
고장 발생 후 PI 제어기 적용 시 시스템이 불안정한 상태로 유지된다.
STSMC 제어기 적용 시 PI 제어기에 비해 더 빠른 시간 내에 새로운 정상 상태에 도달한다.

인용구

"이벤트 트리거 제어 전략을 통해 오프쇼어 AC 고장 발생 시 시스템 안정성을 신속하게 복원할 수 있다."
"STSMC 제어기가 MMC 컨버터의 비선형 동특성에 더 적합하며, PI 제어기에 비해 더 빠른 수렴 속도를 보인다."

핵심 통찰 요약

Event-Triggered Non-Linear Control of Offshore MMC Grids for Asymmetrical AC Faults

by Naaj... 게시일 arxiv.org 09-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.16743.pdf

더 깊은 질문

오프쇼어 AC 고장 시 부정 순서 전류를 완전히 제거하는 것이 최선의 전략인가?

오프쇼어 AC 고장 시 부정 순서 전류를 완전히 제거하는 것은 최선의 전략이 아닐 수 있습니다. 비대칭 고장 상황에서는 부정 순서 전류가 발생하여 시스템의 안정성을 저해할 수 있지만, 이를 완전히 제거하는 것은 오히려 시스템의 다른 측면에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 부정 순서 전류를 완전히 제거하면 전력 변환기에서 과도한 전류가 발생할 수 있으며, 이는 고장 감지 및 보호 시스템의 성능을 저하시킬 수 있습니다. 따라서, 부정 순서 전류를 적절히 조절하고 관리하는 것이 중요하며, 이를 통해 시스템의 안정성을 유지하면서도 보호 시스템의 기능을 극대화할 수 있습니다. 연구에서는 부정 순서 전류를 억제하는 대신, 이를 제어하여 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 방법이 제안되고 있습니다.

비대칭 고장 상황에서 보호 시스템의 성능 향상을 위한 방안은 무엇이 있을까?

비대칭 고장 상황에서 보호 시스템의 성능을 향상시키기 위한 방안으로는 다음과 같은 방법들이 있습니다. 첫째, 부정 순서 전류를 적극적으로 관리하는 제어 전략을 도입하는 것입니다. 예를 들어, 부정 순서 전류를 억제하거나 적절히 주입하여 고장 감지 능력을 향상시키는 방법이 있습니다. 둘째, 고장 발생 시 시스템의 동적 반응을 개선하기 위해 비선형 제어 기법을 활용하는 것입니다. 연구에서는 Super-Twisted Sliding Mode Control (STSMC)와 같은 비선형 제어 기법이 제안되어, 고장 후 시스템의 빠른 복구를 가능하게 합니다. 셋째, 고장 감지 알고리즘을 개선하여 고장 발생 시 신속하게 대응할 수 있도록 하는 것입니다. 이를 통해 보호 시스템의 신뢰성을 높이고, 고장 발생 시 시스템의 안정성을 유지할 수 있습니다.

MMC-HVDC 시스템의 안정성 향상을 위해 다른 제어 기법들은 어떻게 활용될 수 있을까?

MMC-HVDC 시스템의 안정성을 향상시키기 위해 다양한 제어 기법들이 활용될 수 있습니다. 첫째, Model Predictive Control (MPC)와 같은 예측 기반 제어 기법을 통해 시스템의 동적 특성을 고려한 최적의 제어 신호를 생성할 수 있습니다. 둘째, Back-Stepping Control (BSC)과 같은 비선형 제어 기법을 통해 시스템의 비선형성을 효과적으로 처리하고, 안정성을 높일 수 있습니다. 셋째, Sliding Mode Control (SMC) 기법을 활용하여 시스템의 불확실성에 대한 강인성을 확보할 수 있습니다. 특히, STSMC는 SMC의 장점을 유지하면서도 채터링 문제를 해결하여 시스템의 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이러한 다양한 제어 기법들은 MMC-HVDC 시스템의 전반적인 안정성을 높이고, 고장 발생 시 신속한 복구를 가능하게 하는 데 기여할 수 있습니다.