그리드 포밍(GFM) 연구개발 가속화.
그리드 포밍(GFM)
애플리케이션 패키지
그리드 포밍 인버터 개발 및 검증을 위한 통합 연구개발 플랫폼.
그리드 형성 애플리케이션 패키지(GFM APP)란 무엇인가요?
GFM APP는 그리드 포밍 인버터 연구 개발 및 제품 개발에 필요한 모든 구성 요소를 통합한 완벽한 개발 플랫폼입니다.:
PE-Expert4 컨트롤러, 인버터, 배터리 시뮬레이션 전원 공급 장치, 절연 변압기 및 사전 구성된 제어 소프트웨어가 포함되어 있습니다.
전력 전자공학 R&D 분야에서 검증된 실적을 보유한 PE-Expert4를 사용합니다.
드룹 제어, 관성 드룹 제어, 가상 동기... 등 GFM에 필요한 기능을 위한 프로그램이 포함되어 있습니다.
이 시스템은 전력 전자 분야 연구 개발에서 검증된 실적을 보유한 PE-Expert4를 사용합니다.
드룹 제어, 관성 드룹 제어, 가상 동기 발전기 제어, GFL 제어 등 GFM에 필요한 기능을 위한 프로그램은 전용 GFM APP 제어 소프트웨어로 구현되었습니다.
전용 GFM 앱 프로그램이 사전 설치되어 있어 제어 소프트웨어를 처음부터 개발할 필요가 없습니다.
실시간 파라미터 튜닝을 통해 반송파 주파수 및 제어 이득과 같은 시스템 동작은 물론, 유효 전력 제어 및 기타 기능에 미치는 영향을 즉시 평가할 수 있습니다.
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GFM 연구개발 프로세스
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신속한 검증 및 테스트를 위해 필요한 제어 매개변수만 수정하면 신속한 작동 검증을 수행할 수 있어 개발 기간을 단축하는 데 도움이 됩니다.
GFM 앱 시스템 구성 예시
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이중 계통 연계 인버터를 사용한 구성 예시.
표준 구성은 인버터 1대를 사용합니다. (최대 3대의 인버터를 사용할 수 있습니다.)
POINT 그리드 시뮬레이션용 전원 공급 장치를 이용할 수 있습니다
일본의 전력망은 매우 안정적이기 때문에, 실제 전력 시스템에서 GFM 제어 성능을 평가하는 데 필요한 주파수 및 전압 변동과 장애 상황을 재현하기 어렵습니다.
이러한 이유로 GFM 앱은 과도 장애 및 불안정한 전력망 상태를 의도적으로 재현할 수 있는 그리드 시뮬레이션 전원 공급 장치(Myway Plus에서 제공)를 활용한 검증 기능도 제공합니다.
※ 시스템에 아날로그 전원 공급 장치를 사용할 경우, 시스템 구성(빨간 점선)은 필수 사항이 아니지만, GFM APP의 표준 구성품으로 포함되어 있습니다.
제어 소프트웨어 구현
제어 컨트롤러 "PE-Expert4"란 무엇인가요?
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GFM 앱에 사용된 제어 시스템은 PE-Expert4 컨트롤러와 PE-ViewX 통합 개발 환경으로 구성되어 있으며, 두 제품 모두 전력 전자 산업 분야의 수많은 연구 개발 응용 분야에서 검증된 실적을 보유하고 있습니다.
고성능 DSP를 탑재하여 기본적인 시스템 제어에 활용할 수 있습니다.
사전 구성된 제어 소프트웨어를 신속하게 사용자 정의할 수 있어 개발 효율이 향상됩니다. ※ GFM 앱 전용 프로그램을 기반으로 코드를 추가하거나 수정할 수 있기 때문입니다.
※ 제어 프로그램을 처음부터 새로 작성하는 것도 가능합니다.
POINT
AC 출력 과전류 및 과전압 감지는 인버터 측의 하드웨어 설정을 통해 수행되며, 이 경우 비상 정지가 작동합니다. 계통 측의 이상은 소프트웨어를 통해 감지되며(활성화/비활성화 전환 가능), 정지 신호가 출력되어 시스템의 안전한 작동을 보장합니다.
실물 하드웨어 검증 및 제어 튜닝
드룹 제어 및 VSG 제어 시뮬레이션.
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시스템 주파수의 계단 변화를 적용하여 유효 전력 응답을 평가하고 유효 전력 출력을 확인할 수 있습니다. 제어 검증 후에는 필요에 따라 매개변수를 쉽게 조정할 수 있습니다.
유효 전력 출력은 드룹 제어에 따라 변화합니다.
주파수가 떨어질 때:
- 전력망에 전력 부족이 발생하면 인버터는 유효 전력 출력을 증가시킵니다.
- 전력망에 전력 과잉이 발생하면 인버터는 유효 전력 출력을 감소시킵니다.
과도 현상 발생 시 가상 관성 응답 거동을 검증합니다.
- 주파수가 변하는 순간 발생하는 큰 전력 변동(과도 응답)이 올바르게 구현되었습니다.
GFM 앱 제어 소프트웨어 포함
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GFM 관련 제품 및 연구 개발에 활용할 수 있는 4가지 유형의 제어 프로그램을 준비했습니다.
각 제어 방식에 대한 설명이 포함되어 있어, 이해를 깊이 하면서 검증 작업을 진행할 수 있습니다.
GFM(Grid-Forming)과 GFL(Grid-Following)의 비교 설명
GFM은 재생에너지 시대에 전력망을 안정화하는 데 유망한 기술입니다.
GFL은 구현이 간편하다는 이유로 여전히 널리 사용되고 있지만, 가상 관성(virtual inertia)도 GFL을 통해 구현할 수 있습니다.
여기에서는 GFM과 GFL에 대해 다시 한번 비교 설명을 제공합니다.
이 제품은 GFL 제어 작동 여부도 확인할 수 있습니다.
시스템 관성 감소와 관련된 과제를 이해하고 GFM 및 GFL의 적용 목표와 평가 지표를 명확히 함으로써, 연구 개발 속도를 높일 수 있습니다.
GFM 앱이 활용되는 R&D 적용 사례.
전력망을 지원하는 전원으로 활용되는 전기차 충전소.
재생에너지의 보급이 확대됨에 따라, 전력망을 지탱하는 구조적 동기화 기능을 갖춘 GFM은 향후 필수적인 기술이 될 것으로 전망됩니다.
GFM 기능을 갖춘 전기차 충전기가 널리 보급된다면, 전기차 충전소는 단순한 전력 소비 시설에서 벗어나 전력망 안정성을 적극적으로 지원하는 분산형 에너지 자원으로 진화할 것입니다. 자율적인 전압·주파수 제어 및 VSG 제어 기술 덕분에, 향후 독립 운전 및 블랙스타트(black-start) 기능도 가능해질 것입니다.
또한 GFM은 대규모 재생에너지 도입 과정에서 전력망 안정화에 기여할 뿐만 아니라, 재난 발생 시 전력 공급을 유지하고 조정하는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다.
*실질적인 도입을 위한 제도화나 의무화 조치는 아직 결정되지 않았으나, 재생에너지의 가치 창출을 높이기 위한 연구 개발이 진행 중이다.
“대용량 시뮬레이션 시스템” 제안서
GFM 앱을 통해 검증된 바와 같이, 당사는 대규모 그리드 테스트를 수행하고자 하는 고객을 위해 실제 하드웨어 테스트 환경에 근접한 대용량 시뮬레이션도 지원합니다.
사양 목록
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