부하변동에 따른 HESS 하프 브리지 컨버터의 출력특성 개선에 관한 연구
A study on improvement of output characteristics of HESS half-bridge converter for load variations
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초록
본 논문에서는 슈퍼 커패시터를 갖는 하이브리드 에너지저장시스템(HESS, Hybrid Energy Storage System)의 하프브리지 컨버터를 이용한 출력측 부하변동에 따른 운전 특성을 개선하기 위한 제어기법을 제안한다. 일반적으로 리튬이온 배터리 기반의 에너지저장시스템의 출력측 전력제어를 위해서는 부하와 연동된 직류단의 전력정보가 필요하고 이를위해 전압과 전류 정보가 반드시 필요하다. 하지만, 리튬이온 배터리 기반의 에너지저장시스템은 출력측 전력제어 시 출력측 부하가 변동하게 되면 리튬이온 배터리의 느린 응답성으로 인해 실제전력과 지령전력과의 오차를 발생한다. 이러한 운전특성을 개선하기 위해서 슈퍼 커패시터를 갖는 에너지저장시스템을 출력측 직류단에 병렬로 연결하여 부하 변동에 따른 응답성을 개선하고자 한다. 본 논문에서는 전류 제어 지령에 저역통과필터를 적용하여 슈퍼 커패시터의 초기충전 시 발생하는 돌입전류를 제한하고 부하에 따른 출력특성 개선하기 위한 기법을 제안하고 실험을 통해 타당성과 유효성을 검증하였다.
Abstract
This paper proposes a control algorithm to improve the power control operation characteristics according to the load variation using the HESS (Hybrid Energy Storage System) half-bridge converter with super-capacitor. Generally, in order to control the power of the output side of an energy storage system based on a lithium-ion battery, the information of the voltage and current of the DC-link is required. However, the energy storage system based on the lithium-ion battery causes the error between the actual power and the command power due to the slow response of the lithium-ion battery when the output side load is changed. As a result, an energy storage system including a super-capacitor is connected in parallel to the DC-link to improve the responsiveness to the load. In this paper, a low-pass filter is applied to the current control command to limit the inrush current generated during initial charging of the super-capacitor and to improve the output characteristics according to the load. And the validity and effectiveness of the proposed algorithm are verified through the experiments.
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