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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로의 실시예에 따른 동기 발전기 정지형 여자 시스템에 대한 구성을 보면 1 제어기 + 1 PCR(Phase Controlled Rectifier) 방식에 의해 발전기의 단자 전압을 제어하는 여자 시스템에 대한 구성이 나타나 있는데, 발전기에서 발생된 단자 전압은 이중화된 점호각 제어부에 의해 다시 발전기로 궤환되며 이러한 궤환 신호에 의해 발전기의 출력 전압이 일정하게 유지되는데, 점호각 제어부는 발전기의 출력 전압을 전압 강하시킨 후 자동 제어 설정값과 비교하는 비교기와, 필터 및 증폭기를 거쳐 다이리스터의 점호각을 제어하도록 구성되며, 수동/자동 절환 스위치에 의해 수동으로 설정된 경우는 수동 제어 설정값에 수동으로 동작한다.본 시스템 기술은 펄스폭 변조(PWM) 회로를 추종제어에 사용하여 톱니파 발생기의 주기를 자유로이 조절하여 추종시간의 선택 폭을 자유롭게 할 수 있으며, 카드의 교체 없이 주 제어부에 대한 부 제어부의 지연 시간을 수정할 수 있도록 하는 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 이중화 제어되는 발전기 여자 시스템 및 그 제어 방법이다.본 시스템 기술은 펄스폭 변조 방식으로 이중화 제어되는 발전기 여자 시스템은 이중화로 구성되어 상기 발전기의 단자 전압을 제어하기 위한 제어 신호를 자동 또는 수동으로 설정하여 출력하는 제어부와, 이중화된 제어부에서 출력되는 각각의 제어 신호를 펄스폭 변조 방식에 의해 일치시킨 후, 그 일치된 제어 신호를 상기 이중화된 제어부 각각의 자동 전압 기준 신호로 피드백시키는 펄스폭 변조(PWM) 회로를 포함하며, 그 시스템의 제어 방법은 이중화된 여자 시스템중 하나의 시스템에 의해 발전기의 단자 전압을 제어하는 동작 수행시, 이중화된 여자 시스템에서 각각 출력되는 단자 전압 제어 신호가 각 시스템의 자동 전압 기준 신호로 인가될 때 운용중인 여자 시스템으로 인가되는 자동 전압 기준 신호와 대기중인 여자 시스템으로 인가되는 자동 전압 기준 신호를 비교하여 차이가 있을 경우 펄스폭 변조 방식에 의해 운용중인 여자 시스템의 자동 전압 기준 신호와 대기중인 여자 시스템의 자동 전압 기준 신호를 일치시키도록 함으로써, 제어기의 추종(follow up)시간 변경이 용이하고 제어 방식이 간단하며 손쉽게 이용할 수 있다는 특징이 있다.
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- 2006-03-14
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일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지, 즉 연료속의 수소와 공기중의 산소를 전기화학반응을 시켜 전기를 발생시키는 고효율, 저공해의 발전장치이다. 용융탄산염 연료전지에서 소형의 스택(Stack)을 구성할 때에는 전해질 그린시트의 크기가 작고 적층수도 적다. 이때에는 굳이 연속식으로 제조할 필요가 없으며, 자체건조방식을 이용한 간헐식으로도 충분하다. 반면에, 스택규모가 커지면 다량의 전해질 그린시트가 필요하며, 이를 위해서는 연속식 제조방법이 사용된다. 연속으로 그린시트를 제작하기 위해서는 열풍건조방식을 채택하여야 하고, 그를 위해서는 적절한 용매계를 선택하는 것이 무엇보다도 중요한 것이다.본 기술의 연료 전지용은 메틸에틸케톤/에탄올계의 용매를 사용하여 열풍건조에 의해 연속적으로 전해질을 제조할 수 있어 대량생산이 가능한 용융탄산염 연료전지용 전해질연속 제조 방법이다.본 기술의 연료전지용 전해질 연속 제조 방법은 전해질재료분말에 메틸에틸케톤/에탄올(Methylethyl Ketone/Ethano)계의 용매, 바이더(Binder), 플래스티사이저(Plasticizer)등을 넣고 볼밀링(Ball-milling)과정을 거쳐 전해질슬러리를 제조하는 단계를 거치며, 전해질슬러러를 테잎캐스팅(Tape Casting)하면서 열풍건조시키는 단계를 거치고, 열풍건조된 전해질테잎을 연속적으로 건조하여 그린시트(Green Sheet)를 연속적으로 제작하는 단계를 거쳐 용융탄산염 연료전지를 생산한다. 이와같은 단계를 거쳐 생산된 연료전지는 메틸에틸케톤(Methylethyl Ketone)/에탄올(Ethanol)계의 용매를 사용하여 열풍건조에 의해 연속적으로 전해질을 제조할 수 있어 대량생산이 가능하고, 테잎캐스팅시 열풍건조를 행함으로써 생산속도를 증진시켜 생산성을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 매우 유독한 톨루엔을 사용하지 않으므로 환경보호에 일조할 수 있다.
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일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지, 즉 연료속의 수소와 공기중의 산소를 전기화학반응을 시켜 전기를 발생시키는 고효율, 저공해의 발전장치이다. 이와 같은 연료전지는 전해질의 종류에 따라 분류되며, 그 중에서 용융탄산염 연료전지는 용융탄산염을 전해질로, 천연가스를 개질한 가스를 연료로, 공기를 산화재로 하고 있다. 이 용융탄산염 연료전지는 보통 2세대 연료전지라 불리며 650℃의 고온에서 동작하기 때문에 백금등의 고가의 촉매를 사용하지 않아도 되고 고온의 폐열을 이용할 수 있어 차세대 연료전지로 각광받고 있다. 본 기술의 용융탄산염 연료전지의 전극소성 방법 및 그 소성용 치구는 전극 소성치구의 배치, 온도조절 및, 분위기가스조성의 조절을 통하여 연료전지용 전극으로서의 충분한 조건 및 성능을 갖는 우수한 전극을 제조할 수 있다.본 기술의 용융탄산염 연료전지의 전극소성 방법 및 그 소성용치구는 전극을 덮개가 있는 소성용 치구에 안착수납한 후 소성로에 올려놓고, 3-50%정도의 수소가 혼합되며, 4-10%의 수증기가 포함된 수소와 질소의 혼합가스를 사용하여 가스저온부에서 폴리머분해를 촉진하기 위한 분위기를 형성하며, 소성에서 애노드는 전극을 상온에서 부터 300℃까지는 분당 3-6℃승온하고, 300-600℃영역에서는 1-3시간 유지하며, 이후 950℃까지는 분당 4-6℃승온하며, 950-1000℃영역에서는 30분간 유지한 다음 상온으로 냉각하며, 소정로의 캐소드는 분당 3-6℃의 승온속도로 300℃까지 승온한 다음, 300-500℃영역에서는 1-3시간 유지하고, 700℃까지는 분당 4-6℃ 승온하며, 700℃영역에서 30분간 유지한 다음 상온까지 냉각함으로써 각 구역별로 승온하는 시간 및 온도를 조절하며 폴리머를 완전분해하여 제거한 용융탄산염 연료전지의 전극소성 방법인 것이다.이와같은 방법은 전극소성치구의 배치, 온도조절 및, 분위기가스조성의 조절을 통하여 연료전지용 전극으로서의 충분한 조건 및 성능을 갖는 우수한 전극을 제조할 수 있으며,치구는 전극을 소성시 전극그린시트를 보호하고 적절한 조건을 유지케 함으로써 전극소성중의 안정성을 확보할 수 있어 좋은 품질의 전극을 생산할 수 있게 한다.
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일반적인 원자로 제어봉은 오스테나이트 스테인레스강으로된 두께 0.478mm의 관에 Ag-In-Cd 합금인 중성자 흡수체가 내장되어 있어 제어봉의 외부에 탐촉자를 설치하고 제어봉을 이동하여 신호를 취득해야만 한다. 따라서, 탐촉자를 고정하여 검사할 수 있는 검사대가 필요하다. 특히 원자로 노심의 반응도 제어 및 정지기능을 가진 제어봉집합체는 원자로 운전중 상부용기내 냉각재 유동에 의하여 원자로 내장물인 안내카드와 진동접촉으로 제어봉 피복관의 마모가발생할 수 있으며, 중성자 조사에 의한 균열발생으로 수명이 단축 될 수 있다.본 기술의 14×14 핵연료형 원자로 제어봉 와전류탐상검사대는 검사대의 부피를 최소화하여 사용후연료저장조의 신연료승강기에 장착할 수 있게 함으로써, 검사 및 탐촉자 교환, 보수시 연료승강기를 승,하강시켜 사용할 수 있어 검사소요시간을 단축하고, 검사자의 안전사고방지 및 방사선 피폭을 줄일 수 있게 된다.본 기술의 14×14 핵연료형 원자로 제어봉 와전류탐상검사대는 제어봉집합체가 최초 삽입되는 입구인 원통상의 제어봉 집합체 안내통이 구성되며, 제어봉집합체의 다수개의 제어봉이 각각 삽입되는 구멍인 제어봉삽입구멍이 형성된 제어봉집합체 안내판이 구성되고, 상하로 관통하는 구멍이 다수개가 형성되고 이 관통구멍에 안내깔대기가 조립되어 제어봉 삽입구멍를 형성하여 삽입되는 제어봉의 흔들림을 방지하는 검사대 안내깔대기 상부고정판이 구성되고, 상하로 관통하는 구멍인 다수개의 제어봉삽입구멍이 형성되고 각각에 와전류탐촉자가 설치된 탐촉자 고정판이 구성되고, 상하로 관통하는 구멍이 다수개가 형성되고 이 관통구멍에 안내깔대기가 조립되어 다수개의 삽입되는 제어봉의 흔들림을 방지하는 안내깔대기 하부 고정판이 구성되며, 제어봉의 하부 측이 안내 삽입되는 제어봉삽입구멍이 형성되고 맨 하층에 형성되는 것으로 검사대를 핵연료 승강기의 내측 벽면에 잠금삼각대를 밀착하여 검사대 전체를 고정시키는 잠금장치판으로 구성되고, 이들이 상하로 순차적으로 적층하여 고정볼트 및 잠금볼트로 결합시켜 구성되어, 다수개의 제어봉을 동시에 검사하도록 한 것이다.이와같은 구성으로 이루어진 14×14 핵연료형 원자로 제어봉 와전류탐상검사대는 제어봉 검사시 검사자의 안전사고를 방지하고 검사기간을 단축하여 검사자의 방사선 피폭을 감소시킴은 물론 작업공기를 단축하여 발전소 이용률을 크게 향상시킨다.
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일반적으로 고체산화물 연료전지는 단전지 양쪽 전극면으로의 원활한 반응가스의 흐름과 함께 분리판과의 전기적 접촉 그리고 두종의 반응 가스간의 기밀을 유지함으로써 치밀한 전해질층으로의 이온 전도현상을 유도하고 이로부터 전극층에서 일어나는 전기화학반응에 의해 발생하는 기전력을 발전에 이용하는 전지이다. 이중 제3세대 연료전지라고 할 수 있는 고체산화물 연료전지는 열화학적으로 안정한 금속산화물을 전해질로 이용하고 여기에 연료극과 공기극이 부착된 형태로써 H2 , CH4 , CH3 OH 등의 연료가스를 개질없이 사용할 수 있으며 산화제로써 공기 혹은 산소를 이용하는 고효율 저공해 발전방식이다.본 기술은 모서리 말단 4면 또는 대향하는 2면이 하향 절곡('∩'자)형으로 제작된 다공성의 연료(음)극(또는 공기(양)극) 지지체에 10∼50㎛ 두께의 치밀한 박막으로서 전해질을 피복하고 전해질이 피복된 상부에 다공성의 공기(양)극(또는 연료(음)극)을 피복한 것으로 3중막 또는 그 이상의 다중막으로 구성된 단전지이다.본 기술은 정방형인 단전지의 모서리 말단 4면 또는 대향하는 2면이 하향 절곡으로 구성되고, 다공성의 연료극 지지체에서 말단부분이 수직으로 하향 절곡되어 평판부의 상면 전체와 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 치밀한 전해질을 피복하고, 전해질이 피복된 상부에 다공성의 공기극을 피복한 단전지로서 3중막 또는 다중막으로 구성 되어 있다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 단전지의 모서리 말단을 하향으로 절곡시켜 스택적층시 분리판상 위에 유사한 형태의 포켓을 만들어 밀봉재를 충진함으로써 연료가스와 산화가스의 혼합을 방지하고 가스밀봉을 간편하게 하며 밀봉재가 충진된 포켓으로 인하여 스택의 승온 및 냉각중에 발생하는 단전지와 분리판사이의 열팽창률 차이를 해소할 수 있다.
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일반적으로 디젤발전기 배기소음저감을 위하여 흡음형을 가미한 리엑티브형 소음기로서 팽창형 또는 간섭형을 주로 사용하며, 평면파 해석기법을 사용하여 설계 제작되고 있으나, 팽창형의 경우 소음기 내부공간에 존재하는 공명특성에 의하여 저주파수 조화파 소음원에 대하여 효과적으로 대처할 수 없고, 간섭형의 경우 소음 저감 성능은 전자보다 우수하나 차압이 커져 디젤엔진의 성능에 영향을 줄 수 있었다.본 기술은 디젤발전기의 배기소음 저감을 위해 고차모드까지 고려하여 목적하는 넓은 주파수 대역에서 골이 없는 투과손실 성능을 갖도록 하며, 소음투과성능의 해석은 평면파 성능파악을 기본으로 여기에 고차모드를 고려하는 경계모드법에 의하여 소음기의 음장을 해석하여 소음을 저감하도록 하므로서 넓은 대역에서 최적의 소음저감능력을 갖도록한 것이다.본 기술은 소음기의 입구단과 출구단의 끝단이 팽창실 본체의 내부로 연장되게 설치되되, 팽창실 본체의 2, 3차 음향모드의 노드(Node,영점) 위치에 입구단과 출구단의 끝단이 위치되도록 설치 구성되며, 팽창실 본체에 연장되어 설치되는 입구단과 출구단의 연장길이는 전체 소음기 몸통인 팽창실 본체의 길이를 1로 할 때 이에 대한 입구단과 출구단의 길이비가 각각 0.18과 0.42[팽창실의 2, 3차의 음향모드의 영점의 위치로서 입구단과 출구단의 반경의 영향(보통 반경의 0.6∼0.65배)을 0.25 및 0.50에 서 고려한 결과로서반경에 따라 길이비가 약간씩 차이를 나타냄을 이루도록 하며, 팽창실 본체의 내부에는 흡음재가 부착 설치된 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은, 디젤발전기의 저 주파수의 넓은 범위에 걸쳐 분포하는 조화파 소음들의 저감을 위하여 소음기 내의 고차모드를 고려하여 400Hz이내 대역의 저주파수에 대한 소음저감을 위하여 경계모드기법에 의하여 길이비를 가지는 연장관형 소음기를 제안하므로서 소음저감(투과손실)을 얻을 수 있다.
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 연료전지는 전기화학 반응에 의해 반응물(수소와 산소)의 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전장치로서 환경 조화성이 우수하고 높은 발전효율이 기대되고 있다. 연료전지 중에서 용융탄산염 연료전지는 탄산염의 용융물을 전해질로 사용하여 작동온도가 650℃로 높기 때문에 전기화학 반응의 속도가 빨라 저온형 연료전지와는 달리 백금 등의 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 전기와 고온의 배열을 함께 이용할 경우 80% 이상의 열효율을 기대할 수 있어 석탄 가스화에 의한 복합 열병합 발전이 가능하다.본 기술은 위와같은 연료전지의 기술로서, 전해질판을 소정의 무게비에 의하여 여러 개로 나누어 어느 하나의 전해질판을 연료극에 맞닿게 적층함으로써, 전해질이 연료극의 기공내로 원활히 함침되게 하여 궁극적으로 성능 및 내구성을 향상시킨 기술이다.본 기술은 전해질판 및 매트릭스는 각각 소정의 무게비에 의해 적어도 두 개 이상으로 나뉘어 어느 하나의 전해질판은 연료극의 상부에 맞닿게 적층되고 그 상부에 이외의 전해질판 및 매트릭스가 교번으로 적층되며, 전체 전해질판의 무게는 전체 매트릭스 무게의 1.0~1.5배로 규정되고, 연료극의 두께는 하분리판의 전극부 깊이에서 연료극집전판의 두께를 차감한 값보다 0.05~0.1㎜ 상위하게 규정되며, 산소극의 두께는 상분리판의 깊이에서 상기 산소극집전판의 두께를 차감한 값보다 0.06~0.12㎜ 상위하게 규정된다.이와같은 기술로 이루어진 본 기술은 전해질판이 연료극에 맞닿게 적층되어 전해질이 연료극의 기공내로 원활히 함침되므로 성능 및 내구성이 향상되며, 연료극 및 산소극을 적절한 두께로 제조하여 그 접촉저항이 최소화되고, 매트릭스가 다층으로 적층되므로 가스 기밀성을 최대한 유지하여 단락의 우려가 최소화할 수 있다.
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 연료전지의 단위셀은, 전기화학 반응이 일어나는 연료극 및 산소극과, 연료가스와 산화제가스를 해당 전극으로 공급하기 위한 유로를 형성하는 분리판과, 해당 전극에서 발생된 전하를 포집하는 집전판과, 두 전극 사이에서 이온만 이동시키는 역할을 하는 전해질판과, 전해질이 함침될 수 있는 다공성 구조로 되어 용융된 탄산염을 흡수하여 수용하는 매트릭스로 구성되어 있다.본 기술은 파이버를 첨가하고 테이프 캐스팅법으로 매트릭스를 제조하면 테이프 캐스팅 방향에 따라 그린 시트에 존재하는 파이버도 방향성을 가지는 것에 착안하여, 각 매트릭스를 적층할 때에 파이버가 서로 수직이 되게 적층함으로써 내구성이 향상되도록 한 것이다.본 기술의 적층방법을 보면, 주성분에 파이버(fiber)를 첨가하고 테이프 캐스팅(tape casting)법으로 다수의 매트릭스를 제조하여 파이버가 방향성을 가지며, 매트릭스는 크기3mm의 산화알루미늄 파이버이고, 감마-리튬 알루미네이트(γ-LiAlO2 ), 산화알루미늄(Al 2 O3 ) = 9 : 1 중량비로 조성되는 산화 알루미늄 파이버의 방향이 서로 수직하게 반복하여 적층하는 방벙으로 이루어진다.이와같은 방법으로 이루어진 본 기술은 여러 장의 매트릭스를 파이버가 서로 수직이 되게 적층함으로써 매트릭스의 내구성이 향상을 높여주고 있다.
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 연료전지 중에서 MCFC는 탄산염의 용융물을 전해질로 사용하여 작동온도가 650℃로 높기 때문에 전기화학 반응의 속도가 빨라 저온형 연료전지와는 달리 백금 등의 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 전기와 고온의 배열을 함께 이용할 경우 80% 이상의 열효율을 기대할 수 있어 석탄 가스화에 의한 복합 열병합 발전이 가능하다. MCFC의 단위셀은, 전기화학 반응이 일어나는 연료극(anode) 및 산소극(cathode)과, 연료가스와 산화제가스를 해당전극으로 공급하기 위한 유로를 형성하는 분리판과, 해당 전극에서 발생된 전하를 포집하는 집전판과, 두 전극 사이에서 이온만 이동시키는 역할을 하는 전해질판과, 전해질이 함침될 수 있는 다공성 구조로 되어 용융된 탄산염을 흡수하여 수용하는 매트릭스로 이루어진다. 분리판은 연료가스와 산화제가스의 기밀을 유지하도록 하는 가스기밀부와, 연료극과 산소극을 장착하는 전극부와, 연료가스를 전극부로 분배하는 분배구로 구성되며, 그 재질은 스테인리스 스틸 316L 또는 310L을 이용하는 것이 보통이다.본 기술은 분리판을 탄소 또는 스테인리스 재질의 압착판 사이에 끼워 적층한 상태로 열처리하여 압착판의 하중에 의해 분리판의 열변형이 복구되도록 하는 것이다.본 기술은 분리판을 적어도 분리판과 동일한 넓이를 가지는 탄소 또는 스테인리스 재질의 압착판 사이에 밀착되게 끼워 적층한 상태로 열처리로내에 장입시켜 열처리하며, 압착판의 두께는 5∼10㎜로 규정하고, 적층된 분리판 및 압착판을 탄소 또는 스테인리스 재질의 두께가 1∼5㎜인 덮개로 덮은 상태로 열처리하는 방법이다.이와같은 방법으로 열처리한 본 기술은 분리판을 탄소 또는 스테인리스 재질의 압착판 사이에 끼워 적층하고 탄소 또는 스테인리스 재질의 덮개로 덮은 상태로 열처리함으로써, 압착판의 하중에 의해 분리판의 열변형이 복구되며 덮개에 의해 온도 구배가 감소하여 내식 코팅층의 과산화 및 벗겨짐 현상이 방지할 수 있다.
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- 2006-03-14
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 연료전지 중에서 용융탄산염 연료전지는 탄산염의 용융물을 전해질로 사용하여 작동온도가 650℃로 높기 때문에 전기화학 반응의 속도가 빨라 저온형 연료전지와는 달리 백금 등의 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 전기와 고온의 배열을 함께 이용할 경우 80% 이상의 열효율을 기대할 수 있어 석탄 가스화에 의한 복합 열병합 발전이 가능하다. 이러한 용융탄산염 연료전지의 단위셀(unit cell)은, 전기화학 반응이 일어나는 연료극(anode) 및 산소극(cathode), 연료가스와 산화제가스의 유로를 형성하는 분리판, 전하를 포집하는 집전판과, 적층의 편의를 위해 시트의 형태로 제작되는 전해질판, 용융된 탄산염을 수용하는 매트릭스로 구성되며, 연료극으로 연료가스를 공급하고 산소극으로는 산화제 가스를 공급하면 각각의 전극에서 전기화학반응이 발생하여 직류전력이 얻어진다. 이때 전지전체에서는 수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 반응이 일어난다.이때, 단위셀의 전압은 정격방전시에 약 0.8V로 낮기 때문에 실제 발전에서는 기본 구성셀인 단위셀을 다수 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 증가시켜 고출력화를 달성하게 된다. 이렇게 단위셀을 여러 단 적층한 것을 스택(stack)이라 한다.본 기술은 압력용기의 외부로 로드 셀을 배치하여 지지바를 통해 전달되는 상판의 가압력을 감지하여 스택 유니트에 가하여지는 압축력을 측정하도록 함으로써, 개방형은 물론이고 폐쇄형에 적용되더라도 로드 셀이 오동작 또는 파손되지 않도록한 것이다.본 기술의 로드 셀를 압력용기외부에 설치되어 실린더브래킷에 고정되며, 지지바를 통해전달되는 상판의 가압력을 감지하여 스택유니트에 가하여지는 압축력을 측정하며, 실린더브래킷에는 지지바가 유통 가능한 통공이 형성되고, 로드 셀은 축방향의 중공을 가지며, 지지바는 통공 및 중공을 통과하여 그 선단에서 상판에 체결되는 너트가 결합된 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 스택 유니트에 가하여지는 압축력을 측정하는 로드 셀이 압력용기의 외부에 배치되어 내부의 고온 조건에 의해 오동작 또는 파손되지 않으므로 안정적인 동작을 할 수 있다.
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- 2006-03-14
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 단위셀의 정격방전전압은 약 0.8V로 낮기 때문에 실제 발전에서는 기본 구성인 단위셀을 다수 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 증가시켜 고출력화를 달성하게 된다. 이렇게 단위셀을 여러 단 적층한 것을 스택(stack)이라 부른다. 스택 운전시 생산되는 전력을 외부로 인출하기 위한 기존 기술에 따른 전력 인출 구조물이 설치된 용융탄산염연료전지 스택의 구성을 보면, 전력 인출 구조물은, 분리판의 길이방향 양쪽에 단면이 원형인 두 개의 인출기가 접합된 구조로 이루어지며, 인출기는 각각 그 선단부가 분리판내로 삽입되어 주위가 용접된 접합부를 가진 구성으로 이루어진다.본 기술은 횡단면이 사각형인 판형의 구조로 된 인출기가 분리판에 접합되어 스택 운전시 생성되는 전력을 외부로 인출하도록 한 용융탄산염 연료전지의 전력 인출 구조물을 제공함으로써, 인출기와 분리판과의 접촉저항을 최소화시킬 수 있다.본 기술은 분리판에 인출기가 접합되어 스택 운전시 생산되는 전력을 외부로 인출하는 용융탄산염 연료전지의 전력 인출 구조물이 구성되며, 인출기는 횡단면이 사각형인 판형의 구조를 가지면서 적어도 4개 이상의 짝수개이며, 그 선단부가 분리판의 매니폴드 방향에 균등한 간격으로 배치 결합되고, 인출기의 선단부와 분리판은 상호 나사결합된 구성이며, 인출기는 선단부 이후에 분리판의 상 또는 하방향으로의 절곡부로 된 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 횡단면이 사각형인 판형의 구조로 된 인출기가 분리판에 접합되어 스택 운전시 생성되는 전력을 외부로 인출함으로써, 인출기와 분리판과의 접촉저항이 최소화되며, 분리판이 열변형으로부터 보호되고, 전극부의 크기와는 상관없이 균일한 동작특성이 나타나게 된다.
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일반적으로 용융탄산염 연료전지는, 연료극(anode)으로 연료가스를 공급하고 산소극(cathode)으로 산화제가스를 공급하면 연료극에서 수소와 탄산이온이 반응하여 물과 탄산가스로 변하면서 전자가 발생되며, 산소극에서 탄산가스와 산소가 전자 2개와 반응하여 탄산이온으로 변화된다. 이때 전지전체에서는 수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 반응이다. 탄산염 전해질은 상온에서는 고체였다가 전지의 온도가 490℃가 되면 용융되기 시작하여 액체로 변하며, 전해질은 두전극 사이에 형성된 매트릭스의 미세 기공에 함침되어 연료극 및 산소극에서 발생되는 전기화학 반응에 참가함으로써 이온 전도를 일으키는 역할을 하는 것이다. 이와 같은 전기화학 반응에 의해 직류전력이 얻어지는데, 단위셀의 전압은 정격방전시에 약 0.8V로 낮기 때문에 실제 발전에서는 단위셀을 다수 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 증가시켜 고출력화를 달성하게 된다. 이때 단위셀을 여러 단으로 적층한 것을 스택이라고 부른다.본 기술은 니켈-크롬 연료극의 제조과정중 소결단계에서 탄소분말을 장입하여 가스 중에 불순물로 포함된 산소 또는 수증기를 제거함으로써, 연료극 크롬의 산화를 방해하여 니켈 입자내로 고용시켜 합금을 이루게 하며, 이로서 연료극의 강도 및 내크립성을 향상시켜 궁극적으로는 연료전지의 수명을 연장할 수 있는 방법이다.본 기술은 2-3㎛의 평균입자크기를 갖는 니켈 분말과 5㎛의 평균입자크기를 갖는 크롬분말을 85wt.% : 15wt.% 내지 95wt.%, 5wt.%의 무게비로 혼합하는 단계와, 혼합물에 용매를 혼합하는 단계, 용매가 포함된 혼합물을 볼밀링하여 니켈-크롬 슬러리를 만드는 단계, 슬러리를 테이프 캐스팅 및 건조하여 그린 시트를 만드는 단계, 연속소결로 내에 탄소 분말을 장입하면서 그린 시트를 900~1100℃ 온도의 환원 분위기로 1~2시간 동안 소결하는 단계를 거치는 용융탄산염 연료전지의 연료극 제조방법인 것이다.이와같은 단계로 거친 용융탄산염 연료전지의 연료극 제조방법은, 니켈-크롬 연료극의 제조과정 중 소결단계에서 탄소분말을 장입하여 가스 중에 불순물로 포함된 산소 또는 수증기를 제거함으로써, 연료극 크롬의 산화를 방해하여 대분분의 크롬이 니켈 입자내로 고용되어 합금을 이루며, 이로서 연료극의 강도 및 내크립성이 향상되고, 궁극적으로는 연료전지의 수명이 연장할 수 있다.
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- 한국전력공사
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- 2006-03-14
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일반적으로 연료극 제조방법은 니켈 연료극에 리튬 알루민산염(LiAlO 2 )을 물리적 또는 화학적인 방법으로 분산시키는 것이다. 그러나 이 방법은 애노드에 분산된 리튬 알루민산염 입자들이 금속입자 표면에만 한정되어 존재하고 니켈 금속입자내의 디스로케이션(dislocation)이동을 방지하는 사이트(site)로서 작용하지 못하기 때문에 효과적이지 못하다. 다양한 산화물 입자들(Al2 O3 , ZrO2 , TiO2 , SrTiO 3 , MgO 등)의 분산시키는 방법 또한 니켈 금속입자내로 산화물 입자가 분산되지 않고 표면에만 존재하여 효과적이지 못하고 있다.본 기술은 니켈-크롬 연료극을 제조할때에 크롬 분말 표면에 니켈을 무전해 도금함으로써, 연료극 크롬의 산화를 방지하여 니켈과의 소결을 촉진시켜 연료극의 강도 및 내크립성을 향상시키며, 궁극적으로는 연료전지의 수명을 연장시킬 수 있다.본 기술은 2-8㎛의 평균입자를 가지는 크롬 분말 표면에 니켈을 0.2~0.8㎛의 두께로 무전해 무전해 도금하는 단계와, 2-3㎛의 평균입자크기를 가지는 니켈분말과 이 니켈 도금된 크롬분말을 85wt.%, 15wt.% 내지 95wt.% : 5wt.%의 무게비로 혼합하는 단계, 혼합물에 용매를 혼합하는 단계, 용매가 포함된 혼합물을 볼밀링하여 니켈-크롬 슬러리를 만드는 단계 및, 그린 시트를 연속소결로에서 소정 온도의 환원분위기로 소정 시간동안 소결하는 단계를 거치면서 용융탄산염 연료전지의 연료극 제조하는 방법이다.이와같은 제조방법으로 이루어진 본 기술은, 니켈-크롬 연료극을 제조할 때에 크롬 분말 표면에 니켈을 무전해 도금함으로써, 연료극크롬의 산화가 방지되어 대분분의 크롬이 니켈 입자내로 고용되어 합금을 이루며, 이로서 연료극의 강도 및 내크립성이 향상되고, 궁극적으로는 연료전지의 수명이 연장시킬 수 있는 것이다.
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일반적으로 연료전지는 전기화학 반응이 일어나는 애노드와, 캐소드 전해질인 용융탄산염을 흡수하여 수용하는 전해질 매트릭스와, 애노드 및 캐소드에서 발생하는 전기를 집적하고 반응가스를 전극으로 원활하게 전달해주는 역할을 하는 전류집전체와, 반응가스의 유·출입 및 전기의 흐름을 연결시켜주는 분리판으로 구성된다. 애노드 물질로는 니켈-크롬(Ni-Cr) 또는 니켈-알루미늄-구리(Ni-Al-Cu)를 사용하며, 캐소드 물질로는 산화니켈(NiO)을 사용한다. 애노드 전류집전체는 애노드 분위기에서 부식에 안정한 인코넬을 사용하며, 캐소드 전류집전체는 스테인리스 스틸 316L을 사용하고, 분리판의 재질은 스테인리스 스틸 316L 또는 310L을 이용하는 것이 보통이다. 전해질 매트릭스는 리튬 알루미네이트를 사용하며, 전해질은 대략 500℃미만의 저온에서 용융되는 탄산염의 혼합물로서 가장 널리 사용되는 조성은 몰비로 62% 리튬 카보네이트-38% 포타슘 카보네이트(K2 CO3 ) 혼합물이다.본 기술은 니켈 분말을 주성분으로 하고 알루미늄 분말과 구리 분말을 첨가물질로 하여 용융탄산염 연료전지의 애노드를 제조하고, 알루미늄 분말과 구리 분말의 첨가량 및 평균입자크기를 적절히 규정하여 고온 운전시의 두께수축율이 최소화 되게 하여 내크립성이 향상되는 기술이다.본 기술은 전기화학 반응이 일어나는 애노드 및 캐소드와, 전해질인 용융탄산염을 흡수하여 수용하는 전해질 매트릭스와, 반응가스의 유·출입 및 전기의 흐름을 연결시켜주는 분리판을 포함하며, 애노드는 니켈 분말을 주성분으로 하고 알루미늄 분말과 구리 분말을 첨가물질로 제조된 용융탄산염 연료전지의 애노드로 구성되며, 니켈 분말에 대한 알루미늄 분말과 구리 분말의 첨가량은 각각 무게비로 1~5%로 규정되면서 알루미늄 분말과 구리 분말의 평균입자크기는 각각 0.1~5㎛, 니켈 분말의 평균입자크기는 1~15㎛으로 규정한 용융탄산염 연료전지의 애노드인 것이다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은, 용융탄산염 연료전지의 애노드를 니켈 분말을 주성분으로 하고 알루미늄 분말과 구리 분말을 첨가물질로 하여 제조하며, 알루미늄 분말과 구리 분말의 첨가량 및 평균입자크기가 적절히 규정되어 고온운전시의 두께수축율이 최소화되며 내크립성이 향상된다.
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연료가스의 수소와 탄산이온이 반응하여 물과 탄산가스로 변하면서 전자가 발생되는 연료극과, 산화제가스의 탄산가스와 산소가 전자 2개와 반응하여 탄산이온으로 변하는 산소극과, 연료전지 몸체를 지지하며 연료가스와 산화제가스가 격리되어 연료극과 산소극으로 공급되는 가스의 유로를 형성하는 상분리판 및 하분리판과, 연료극을 지지하며 연료극에서 발생된 전하를 포집하는 연료극집전판과, 산소극을 지지하며 산소극에서 발생된 전하를 포집하는 산소극집전판과, 전해질을 흡수·수용하여 이온의 이동통로를 제공하는 매트릭스로 구성된다.본 기술은 단위셀의 제조과정에서 산소극 및 매트릭스의 기공 속에 전해질을 미리 함침시켜 제작함으로써 스택 적층 작업의 용이성이 향상되고 전극과 매트릭스와의 접촉 저항이 감소하게 한 기술이다.본 기술은 수소의 산화가 일어나는 연료극과, 산소의 환원이 일어나는 산소극과, 연료극과 산소극과의 사이에 위치하여 이온의 이동통로를 제공하는 매트릭스를 포함하며, 성형 및 소결 단계를 거쳐 상기 연료극 및 산소극을 만드는 과정, 주성분에 전해질을 혼합한 후 성형 과정을 거쳐 매트릭스를 만드는 과정, 연료극과 산소극 및 매트릭스를 적층하여 단위셀을 만드는 과정을 거치면서 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침하는 방법기술인것이다.이와같은 과정을 거친 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침방법으로 제작된 연료전지는 전해질판이 없는 구조이므로 스택 적층 시에 전해질판의 수축에 의한 높이 감소를 감안할 필요가 없어 그 작업이 매우 용이하며, 기존 기술에서 전해질판이 녹을 때에 발생되던 접촉 저항의 증가현상은 완전히 방지되고, 전해질판이 수축될 때에 열충격에 의해 매트릭스가 깨질 우려도 감소 시켰다.
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일반적으로 심야전력 시간이 되면 무조건 축열을 시작하여 사용자에 의해 수동으로 축열 조절기에 설정된 열량만큼을 축열재에 저장한다. 이 때 축열 조절기는 축열식 심야전력기기 몸체의 단열재 부분에 부착되어 축열부의 온도에 따라 발열체, 즉 히터에 공급되는 축열전원을 단속한다.본 기술은 심야시간동안 축열을 하는 대신 축열식 난방기기가 설치된 장소 및 사용자 습관에 따른 다음날의 건축물 구조체의 난방부하를 정확하게 식별, 예측하여 다음날에 필요한 난방 부하량을 심야시간대에 축열, 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 심야전력을 사용하는 것이다.본 기술은 현재의 외기온도를 감지하는 외기온도 감지부, 현재의 축열온도를 감지하는 축열온도 감지부, 매 시간별로 심야 전력시간과 난방 시간을 구분하여 설정하는 시간 설정부, 시간 설정부로부터 설정된 심야 전력시간동안 해당 시간에 상기 외기온도 감지부로부터 감지된 외기온도에 해당되는 다음날 난방 시간의 평균 외기온도를, 과거 일정 기간 일정 시간대 별로 평균하여 작성된 온도데이터 베이스로부터 예측하는 외기온도 예측부, 시간 설정부로부터 설정된 난방 시간동안 상기 축열온도 감지부로부터 감지된 축열온도, 외기온도 감지부로부터 감지된 해당 난방 공간의 외기온도, 건축물의 재질 및 면적, 사용자의 이용 패턴 등에 따른 난방 부하를 결정하는 연결 강도를 학습시킨 신경 회로망을 사용하여, 시간 설정부로부터 설정된 심야 전력시간동안 외기온도 예측부로부터 예측된 다음날 난방 시간의 평균 외기온도에 따른 난방 부하량을 예측하는 난방부하 예측부, 시간 설정부로부터 설정된 심야 전력시간동안 상기 난방부하 예측부로부터 예측된 난방 부하량을 상기 축열온도 감지부로부터 감지된 축열온도의 시간당 평균 상승값으로 나누어진 시간동안 심야 전력을 공급하여 축열하도록 하는 축열시간 조정부로 이루어진 구성인 것이다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 심야 전력을 이용하는 축열식 난방 기기의 난방 부하량 예측 제어기 및 그 방법에 의해 건축물 구조체의 난방 부하를 식별 및 예측할 수 있고 축열식 난방 기기의 축열 시작 시간을 조정하여 축열식난방기기를 적정온도로 제어함으로써 축열식 난방기기의 설치장소에 따른 건축물 구조체의 난방부하를 정확히 학습, 식별하여 다음날 난방에 필요한 최적의 열량만을 심야전력을 사용하여 축열할 수 있게된다.
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로 주상변압기는 고압(22000V)의 송전선로로부터 전력을 공급받아 변압하여 일반 사용전압(220V)의 선로로 공급하는 장치로서 통상 3상 전원을 변압하기 위하여 3개의 변압기가 설치된다. 특고압선로의 A상, B상, C상 선로를 각각 A상, B상, C상 변압기의 1차측에 결선하고, 각 상 변압기의 2차측출력을 저압선로의 각 상에 결선하며, 3개의 변압기의 N상을 공통 N상 선로로 결선하여 저압선로의 N상 선로에 연결하여 구성된다. 본 기술은 단상 고장시 해당되는 단상에 대해서만 단상 변압기 차량을 이용하여 바이패스선로(우회로)를 구성하여 교체할 수 있도록 한 무정전 변압기 교체를 위한 변압기 결선방식인 것이다.본 기술은 특고압선로의 각상이 각각 3개의 주상변압기의 1차측에 결선되고, 그 주상 변압기의 2차측 인하선이 저압선로의 각상에 개별 접속되며, 주상변압기의 각 N상 중성선이 개별적으로 저압선로의 N상 중성선에 결선된 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 단상 고장시 단상 무정전 변압차량을 이용할 수 있고, 활선 및 인하선 포설이 간단해지고, 위험요소가 제거되어 안전한 작업이 가능해지며, 작업시간 및 인건비 절감할 수 있으며, 또한, 제3고조파의 영향을 제거할 수 있어서 수용가의 부하보호에도 더욱 효과적이며, 대형 변압기(150KVA 이상)의 무정전 교체도 간단한 교체로 이룰수 있다.
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- 한국전력공사
- 등록일
- 2006-03-14
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
일반적으로, 직류전원을 사용하기 위해서 통신용 전원장치, 컴퓨터 전원장치 등의 전력변환장치는 상용 교류전원을 정류기로 걸러내어 사용한다. 이러한 경우에 저EMI, 고 전류밀도의 왜곡이 작은 전력변환장치를 이용하여 역률을 개선시키는 고역률 직렬공진형 정류기에 대한 것이 본 기술이다. 이러한 고역률 직렬공진형 정류기는 다음과 같은 구성요소로 이뤄진다. 제1정류수단은 교류전원을 정류하고, 극성 변환수단은 공진주파수별로 제1정류수단에서 발생하는 출력신호의 극성을 바꾼다. 또한, 절연 변압수단은 극성 변환수단에서 발생하는 출력 값을 변압하고, 공진 탱크는 절연 변압수단에서 발생하는 출력 값을 공진시킨다.기존의 교류전원 정류기인 다이오드 브리지로 구성된 피크-정류회로는 높은 전류왜곡으로 인하여 통신기기나 주변장치에 심각한 전파장애를 일으키고 잡음을 발생시키며, 교류 전원 측의 전력공급 능력이 저하된다. 이러한 문제점을 개선한 펄스폭 변조 방식(PWM)의 승압형 컨버터가 있으나, PWM 승압형 컨버터는 승압 초퍼 스위치가 스위칭할 경우 해당 소자에서 일어나는 손실, 즉 그 양단의 전압이나 전류 중 전류의 값이 왜곡되어 스위칭 주파수의 한계가 생기고 전자파 잡음과 소자 스트레스의 값이 높게 생겨난다. 그러나 본 기술의 고역률 직렬공진형 정류기는 교류전원을 정류하고 공진주파수에 따라 출력신호의 극성 변환하며, 출력을 변압하거나 공진시키는 기능을 가진다. 이러한 본 기술의 회로를 사용하여 통신용 전원장치나 컴퓨터 전원장치에서 높은 역률을 얻을 수 있고, 또한 고역률 직렬공진형 정류기는 공진현상을 이용한 스위칭 소자에 흐르는 전류의 값이 ‘0’ 일 때 스위칭하는 공진형 방식이 높은 전력밀도를 발생시키며, 스위칭 손실이 작기 때문에 높은 주파수에서도 동작이 가능하다.
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- (주)케이티
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- 2006-03-14
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전기·전자 > 기타 전력전자 기술
본 기술은 이중화로 구성된 A/B-Side에 대한 파워 절체 시험을 위한 PBA 파워팩을 A/B-Side내에 장착하여 자동으로 파워 온/오프(ON/OFF)가 가능해 파워 절체가 이루어 질 수 있도록 한 전자 교환기의 이중화 파워 절체 시험 장치에 관한 것이다. 본 기술의 장치는 파워 절체 시험을 위해 자동으로 파워 공급을 온/오프 할 수 있도록 설계된 파워팩을 만들어 이중화로 구성된 PBA의 파워를 동시에 오프시켰다가 온시키는 방법과 이중화로 구성된 PBA를 선택적으로 한 개씩 오프시키는 두가지의 파워 절체 시험이 편리하게 됨에 따라 시험 시간이 단축되고, 시험방법의 능률을 향상 시킬 수 있다.일반적으로 고 신뢰성을 요구하는 전전자 교환기는 메인 프로세서 및 주변 프로세서와 같이 중요한 부분은 이중화로 구성되고 구성된 PBA는 파워팩에 의해 동작하게 된다. 전원 공급에 필요한 파워팩도 이중화로 구성되어 있는데 액티브로 동작하는 A-Side나 스탠바이로 동작하는 B-Side의 전원을 시험자인 운용자가 직접 파워 스위치부를 오프(Off)해야 하고, 시험 항목의 결과를 모니터하는 장치가 원거리에 있거나 파워 절체 시험을 해야 할 장치가 많이 있을 때 운용자로서는 매우 불편하게 시험을 해야 한다는 문제점이 있다. 그러나 본 기술의 장치는 이중화로 구성된 파워 절체 시험을 위해 파워팩을 자동으로 파워 공급이 온/오프 되도록 설계하여 만들어진 것으로 이중화로 구성된 PBA의 파워를 동시에 오프시켰다가 온시키는 방법과 선택적으로 한 개씩 오프시키는 두가지의 파워 절체 시험이 용이하도록 하여 시험 시간이 단축되고, 시험방법의 능률을 향상 시킬 수 있다. 본 기술의 장치는 이중화로 구성된 PBA 보드를 구분하는 것으로, 액티브 상태인지 스탠바이 상태인지를 알 수 있게 표시하는 표시부와 액티브 상태로 동작하는 파워팩에서 전원 상태의 오프를 하기 위한 시간을 세팅하라는 명령을 전달하는 시간 조절부, 시간 조절부로부터 타임 세팅에 따른 명령을 전달받고 언제 파워를 절체할 것인지를 디스플레이하는 시간 표시부와 이중화로 구성된 PBA 보드를 동시에 파워 절체할 경우 릴레이 동작을 "0"으로 하고 이중화로 구성된 PBA 보드중 한면의 PBA 보드만 파워 절체할 경우 릴레이 동작을 "1"로 스위칭하는 조절 스위치부로 구성되고 조절 스위치부의 스위칭에 의해 PBA 보드를 동시에 파워를 절체하는것과 PBA 보드중 한면의 PBA 보드만 파워를 절체할것인지를 선택 한 후 파워 절체 시험을 하기 위해 시작 버튼을 누르는 시작 버튼부를 갖는 특징이 있다.
- 보유기관
- (주)케이티
- 등록일
- 2006-03-14
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일반기술
전기·전자 > 기타 전력전자 기술
본 기술은 유도전동기의 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 유도전동기의 전류 비레적분(proportional integral)제어방법에 관한 것이다. 전류제어 명령에 의해 유도전동기를 제어하는 비례적분(IP) 제어방법에있어서, 전류편차를 산출하는 단계; 상기 전류편차의 부호가 한 단계전의 전류편차 값과 부호가 반전되는가를 확인하는 단계; 상기 전류편차의 부호 반전이 확인되면 전류편차 누적치의 값을 소거하는 단계; 상기 전류편차의 부호 반전이 되지 않으면 전류편차 누적치의 값에 전류편차를 가산하는 단계; 상기 전류편차 누적치를 보정한 후에 전류제어 비례상수에 누적치를 곱하여 전류제어를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다속도명령과 유도전동기로부터의 속도궤환신호를 유입하여 소정의 전류를 출력하는 속도제어기와, 상기 전류와 후단에 설치된 인버터로부터의 귀한전류와의 전류편차를 비례적분(PI)한 값을 상기 인버터로 출력하는 전류제어기를 갖춘 유도전동기 제어장치의 비례적분 제어방법에 있어서, 상기 전류편차를 산출하는 단계; 상기 전류편차의 부호가 한 단계전 전류편차의 부호와 비교하여 반전되었는가를 확인하는 단계; 상기 전류편차의 부호 반전이 확인되면 전류편차 누적치의 값을 소거하는 단계; 상기 전류편차의 부호 반전이 되지 않으면 전류편차 누적치의 값에 전류편차를 가산하는 단계; 상기 보정된 전류편차 누적치에 전류제어 비례상수를 곱하여 전류제어를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 유도 전동기의 비례적분(PI)제어방법.
- 보유기관
- (주)피앤아이비
- 등록일
- 2006-03-15
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