전력변환 시스템 안정성 분석을 위한 Thyristor 정류기 EMT·RMS 모델링 혁신

초록

본 논문은 고전력 Thyristor 정류기의 기존 RMS(평균값) 모델을 재검토하고, dq‑영역에서 극좌표 형태의 비선형 상태공간 EMT(전자기과도) 모델을 제안한다. 제안 모델은 PLL 동역학, 공통화(커뮤테이션) 과정, 스위칭 지연을 모두 포함하며, 필요 시 수치 선형화를 통해 작은 신호 분석이 가능하다. 모델 정확성을 상세 스위칭 시뮬레이션과 비교 검증하고, IEEE‑39버스 시스템에 수소 전해조(Thyristor 정류기 인터페이스), 동기발전기, 그리드‑포밍 컨버터를 포함한 대규모 사례에 적용해 고유값 기반 안정성 평가를 수행한다.

상세 분석

논문은 먼저 전통적인 RMS 기반 Thyristor 정류기 모델이 전압·전류를 기본 주파수의 위상량(phasor)으로 단순화함으로써 계산 효율성을 확보하지만, 공통화 각(µ) 변동, PLL 동역학, 비대칭 전압 등 고속 현상을 무시한다는 근본적인 한계를 지적한다. 기존 연구들(예: