강의노트 소규모 직류/교류 마이크로그리드

개요

• 가정과 사무실의 경우 비교적 소규모이면서 컴퓨터와 같은 IT 기기와 조명등과 같은 교류 부하가 섞여 있다.
• 이것은 현재 부분적으로만 사실이다. 왜냐하면, LED 조명의 급속한 확산으로 조명부하도 더 이상 교류 부하로 보기 힘든 실정이기 때문이다.
• 이러한 경우 직류를 주로 공급하는 형태와 교류를 주로 공급하는 형태의 2가지 토폴로지를 생각할 수 있다.

기존의 교류전력 공급 방식

기존의 방식은 그림처럼 변전실을 통하여 수용가 모선으로 교류 전원이 공급된다. 수용가에 존재하는 직류 부하는 자체적으로 교류를 직류로 변환한 다음, 자신에 맞는 전압 레벨로 변환하여 사용한다.

기존의 교류 공급 방식에서의 직류 부하의 사용 형태

직류 부하는 각각 교류를 직류로 변환하는 컨버터를 내장하고 이를 통하여 직류로 변환한 다음 부하에 필요한 직류 전압을 형성하여 사용한다.

직류와 교류 혼합 공급 방식

교류를 주로 공급하는 형태

• 정류기를 변전실 안에 두지 않고 개폐기에 설치하는 방법
• 이 방법은 연결된 케이블을 통해 3상 AC 사용을 허용함으로써 케이블의 전류를 줄이고 전압 강하도 줄일 수 있다.
• 게다가 AC 부하를 인버터 없이도 직접적으로 쉽게 AC 공급 단에 연결할 수 있다.
• 이 연결을 위해서는 두개의 개폐기와 두 세트의 모선이 필요하다. 하나는 AC 부하를, 다른 하나는 DC 부하를 위한 것이다.

직류를 주로 공급하는 형태

• 수용가의 변전실에 교류를 직류로 변환하는 변환기를 설치한다.
• 이 경우 수용가의 모선은 직류 모선이 되며, 이곳에서 적당한 전압의 직류가 공급된다.
• 이 방식은 주요한 대다수의 부하가 직류 부하이고, 일부분이 교류 부하일 경우 적당한 방식이다.
• 중요한 것은 여기서 설정된 기본 가정이 교류 부하의 수가 직류 부하의 수보다 현저히 적다는 것이다.
• 현재 AC와 DC 케이블이 모두 공존하는 현재에선 이 방법이 가장 좋은 방법일 수 있다.

직류를 주로 공급하는 형태에서의 부하의 사용 형태

• 직류 부하는 교류를 직류로 변환하는 과정이 생략되므로 변환 단수가 줄어 효율이 증가된다.
• 부하가 원하는 직류 전압으로 변환하는 과정만이 필요하다.
• 반면에 교류 부하는 직류를 교류로 변환하는 과정이 필요하다.
• 이 방식의 효과는 교류 부하의 비중이 전체 부하 중에서 어느 정도인가에 따라 달라진다.
• 현재 생산되고 있는 부하들의 상당수가 교류 전력 공급 방식을 염두에 두고 제작되어 교류를 받아들여 직류로 변환하는 과정을 거치므로, 이 방식의 장점을 활용하기 힘들다는 문제가 있다.
• 이는 정책적 지원을 활용하여 적극 직류 공급 방식용 기기를 보급할 수 있도록 함으로써 해결될 수 있을 것으로 생각된다.