A Study on the Development of a Variable Speed Diesel Generator for DC Distribution

직류배전용 가변속 디젤발전기 개발에 관한 연구

In this study, research and a demonstration for applying DC distribution systems to ships as an environmental and energy conservation solution in domestic and foreign countries were actively carried out. In order to apply a generator to a DC distribution system, a variable speed engine was used. Both engine speed and fuel consumption were reduced. In this paper, a DC generator for DC distribution was constructed using a diesel generator, a generator controller, a governor, and an AVR. A system configuration method for a generator, power quality test, and the power characteristics of a variable speed generator were analyzed. The voltage (250 - 440 VAC) and frequency (34 - 60 Hz) of the variable speed generator were set to 60 - 100 % of the rated value, and the engine was set to operate from 1100 - 1800 rpm. It was confirmed that the voltage, current, and frequency of the generator output fluctuated in a stable manner according to the power amount when changing the engine speed of the generator according to the load variation.

본 연구에서는 국내외적으로 환경문제 및 에너지절감의 일환으로 직류배전시스템을 선박에 적용하려는 연구 및 실증이 활발히 수행되고 있으며, 발전기를 직류배전시스템에 적용하기 위해서는 가변속 엔진을 적용하여 저부하 영역에서 발전기의 엔진 회전수를 줄여 연료소모량을 절감할 수 있는 방안이 제시되고 있다. 본 논문에서는 기존의 디젤발전기를 이용하여 발전기 컨트롤러, 가버너, AVR을 이용하여 직류배전용 가변속발전기를 구성하였으며, 발전기의 시스템 구성 방법, 가변속 발전에 따른 전력품질 시험(전압 및 주파수 변동특성, 부하변동 특성)을 통해 가변속 발전기의 전력특성을 분석 하였다. 가변속 발전기의 전압(250 ~ 440 VAC) 및 주파수(34 ~ 60 Hz)는 정격의 60 ~ 100 %로 구성하였으며, 엔진은 1100 ~ 1800 rpm 범위에서 운전되도록 설정 하였다. 부하변동에 따라 발전기의 엔진속도를 변경시켜서 발전기 출력의 전압, 전류, 주파수가 전력량에 따라 안정적으로 변동되는 것을 확인하였다.