VSC-HVDC IGBT 이중 임계치 보호
전압원 컨버터 기반 고전압 직류(VSC-HVDC) 송전 시스템의 컨버터 밸브 서브모듈에서 발생하는 다양한 단락 조건에 따른 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 단락 전류 변화 및 보호 요구사항 차이를 해결하기 위해 이중 임계치 등급형 불포화 보호 전략을 제안한다. 이는 저인덕턴스 단락 시 빠른 보호를 제공하는 고임계치 채널과 고인덕턴스 단락 시 서서히 증가하는 과전류를 식별하는 저임계치 채널로 구성된다. 고임계치 채널은 독립적으로 설정된 검출 회로 파라미터와 단축된 블랭킹 시간을 활용하여 신속한 보호를 제공한다. 저임계치 채널은 소자 출력 특성에서 결정된 트립 레벨을 사용하며, 지정된 시간 동안 검출 전압이 이 레벨 이상을 유지해야 과전류를 인식한다. 검출 전압의 1차 동적 모델을 수립하여 검출 임계치, 응답 시간 상수 및 확인 지연 간의 조정 제약 조건을 도출했다. 기존 고임계치 보호, 최적화된 고임계치 보호, 저임계치 보호의 세 가지 구성에 대해 실험을 수행했다. 최적화된 고임계치 보호는 기존 방식 대비 보호 동작 시간을 약 47% 단축시켰다. 또한, 저임계치 보호는 서서히 증가하는 과전류 조건에서 효과적으로 고장을 제거함을 확인했다. 본 연구에서 제안하는 이중 임계치 등급형 불포화 보호 전략은 VSC-HVDC 시스템의 IGBT를 다양한 단락 조건으로부터 더욱 효과적으로 보호하여 시스템의 신뢰성과 안정성을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대된다.