친환경 저전압 선박의 직류 배전을 위한 가상 자속 직접 전력 제어
Virtual flux DPC for DC power distribution of eco-friendly low voltage ship
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초록
본 연구에서는 시뮬링크 환경 내 직류 배전을 적용하는 친환경 선박에 대한 가상 자속 기반 직접 전력 제어(DPC) 시스템 구현을 제시합니다. 제안된 시스템은 직류 버스 전압과 발전기의 순시 전력을 조절합니다. 발전기의 전기 부하는 세 가지(낮음, 중간, 높음)로 구분하고, ±10% 부하 변동을 부여합니다. 이러한 조건에서 직류 버스 전압 및 전류, 순시 유효 및 무효 전력, 발전기의 전압 및 전류의 특성을 분석합니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 부하 변동에도 불구하고 직류 버스 전압과 순시 유효 및 무효 전력은 목푯값에 안정적으로 잘 조절됩니다. 또한 발전기의 전압과 전류는 일관되게 사인파를 유지하고 위상이 일치합니다. 이러한 결과는 제안된 가상 자속 기반 직접 전력 제어 전략의 효과를 검증하여 해상 선박의 직류 배전 적용에 적합함을 보여줍니다.
Abstract
This study presents the implementation of a direct power control (DPC) system based on virtual flux for an eco-friendly ship utilizing a low voltage DC distribution within a Simulink environment. The proposed system regulates the DC bus voltage and the instantaneous power of the generator. The electrical load of the generator is classified into three levels (low, medium, and high) and subjected to ±10% variations. Under these conditions, the characteristics of the DC bus voltage and current, instantaneous active and reactive power as well as the voltage and current of the generator, are thoroughly analyzed. The simulation results indicate that the DC bus voltage and instantaneous active and reactive power remain stable and well-regulated at their set-points despite load fluctuations. Furthermore, the voltage and current of the generator, consistently maintain sinusoidal waveforms and remain in phase. These findings validate the effectiveness of the proposed virtual flux-based direct power control strategy, demonstrating its suitability for DC distribution applications in maritime vessels.