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초록·키워드
독립형 산업용 마이크로그리드에 적용되는 계통 형성형(GFM: Grid-Forming) 인버터는 스위칭 고조파 저감을 위해 LCL 필터를 채택하나, 부하 변동에 따른 계통 임피던스 변화와 대용량 전동기의 직입 기동(DOL: Direct-On-Line) 시 유발되는 인덕터의 자기 포화로 인해 공진 주파수 제어의 한계에 직면한다. 본 연구는 이러한 구조적 한계를 극복하기 위해 부하 변동 및 DOL 기동의 비선형적 특성을 포괄적으로 반영한 강건한 LCL 필터 설계 기법을 제안한다. 제안 방식은 실제 해상 플랜트 데이터를 기반으로 다섯 가지 극한의 운전 시나리오(초기 운전, 최대/최소 부하, 경부하 및 DOL 과도 기동)를 정의하고, 각 조건에서의 동적 계통 임피던스와 인덕터 비선형 감소 특성을 정량적으로 분석하여 공진 주파수가 허용 대역을 이탈하지 않도록 파라미터 마진을 최적화한다. MATLAB/Simulink 기반 검증 결과, 제안된 필터 설계는 극단적인 경부하 및 과도 기동 시나리오에서도 전압 전고조파왜형률(THD: Total Harmonic Distortion)을 1.25%로, 모든 개별 고조파를 1% 미만으로 억제하여 IEEE Std 519-2022 고조파 규제를 안정적으로 만족함을 확인하였으며 이는 극심한 부하 변동이 수반되는 독립형 마이크로그리드 환경의 전력 품질 및 계통 안정성 확보에 높은 실용적 가치를 제공한다.
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