이 논문은 GFM 인버터의 특성을 전통적인 그리드 팔로잉 인버터와 비교하여 개요를 제시하였으며, 최근의 GFM 인버터 기술 혁신을 강조하며, 다양한 시나리오에서 그리드 상호작용 작업을 위한 GFM 인버터의 이점과 기회를 요약하였다.
1. GFM 인버터의 기능
GFM 인버터는 일반적으로 전력 그리드와 다양한 GFM 기능을 통해 전압과 주파수를 조절하는 전압 소스로 설계된다. 다른 GFM 기능들도 개발되어 있으며, 예를 들어 자기 동기화 기능, 조정된 제어 기능, 원활한 모드 전환 기능, 그리고 블랙 스타트 기능 등이 있다. 자기 동기화 기능은 DC 링크 전압 제어와 드롭 제어 기능을 통합하여 두 단계 DER 기반 인버터에 대해 제안되었다. 조정된 제어 기능은 불균형 그리드 상태에서 인버터 작동을 지원하기 위해 개발되었다. 원활한 모드 전환 기능은 마이크로그리드가 그리드 연결 및 섬 운영 사이에서 유연하게 작동할 수 있도록 한다. 블랙 스타트 기능은 실질적인 고려 사항을 포함하여 정전 이벤트 후 전력 그리드 복구를 제공한다. 이러한 기능들을 구현함으로써 GFM 인버터는 다양한 운영 조건 하에서 그리드 조절을 수행하고 그리드 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
2. GFM 인버터와 전통적인 GFL 인버터의 차이점
GFL 인버터는 주로 전력 변환을 수행하도록 설계되어, 정상적인 그리드 한도 내에서 고품질 전력을 그리드에 공급하며, 이를 초과하면 GFL 인버터는 분리되어야 한다. 반면, GFM 인버터는 유틸리티 그리드에 전력을 공급할 뿐만 아니라, 직접 전압, 주파수, 관성 지원을 제공하고, 그리드 연결 및 섬 운영 모두에서 원활한 모드 전환을 지원하는 등의 더 많은 지원 기능을 갖추고 있다.
3. 최근의 GFM 기술 혁신 분석
집합적인 블랙 스타트 구성은 단일 인버터의 완전 기능 구성보다 여러 작은 GFM 인버터를 쌓음으로써 저렴한 시스템 비용으로 인버터 중복성을 개선했다. 그러나 이러한 병렬 GFM 인버터 간의 부하 공유 및 동기화, 드롭 제어, VSG 등을 통해 가능해진 것들은 실제 구현을 위한 주요 관심사가 되었다. 이러한 DER 또는 BESS 기반 GFM 인버터들이 초기 전압을 제공한 후, 특정 복구 전략에 따라 다른 부하, DER 기반 인버터, 발전기가 마이크로그리드에 재연결될 수 있으며, 이로써 마이크로그리드는 정전 이벤트 후 정상 운영을 재개할 수 있다.
4. 결론 및 잠재적인 GFM 기술 발전을 위한 권장 사항
아직 GFM 인버터의 응용을 확장하고 현대 전력 시스템의 그리드 운영을 지원하기 위해서는 더 많은 연구 및 개발 노력이 필요하다. 특히 대규모 상호 연결 시스템(예: 대륙 규모의 전력 시스템)에 대한 GFM 인버터의 기여를 위해 더 유망한 기술이 필요하다. 다양한 GFM 인버터를 대규모 전기 그리드에 통합함으로써, 전체 시스템 역학, 안정성, 그리고 시스템의 실패 모드가 영향을 받을 수 있으므로, 이러한 GFM 인버터를 위한 고급 GFM 기능과 상호 연결 기술(예: 조정된 제어 기능, 블랙 스타트 기능 등)에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 또한 GFM 인버터의 성능을 검증하기 위해 그리드 컨팅전시와 엔드투엔드 시스템 성능을 고려한 더 많은 파일럿 프로젝트가 필요하다.
출처: IEEE Xplore
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