KR100576693B1 - Device and method for controlling instaneous voltage of one-phase inverter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 단상 교류 전압을 검출할 때 발생되는 지연을 제거할 수 있는 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an instantaneous voltage control device and method of a single-phase inverter, and more particularly to an instantaneous voltage control device and method of the single-phase inverter that can eliminate the delay caused when detecting the single-phase AC voltage.
본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치는 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 미분시키는 미분기(10)와, 상기 미분기(10)를 통해 미분된 값을 제곱 연산하는 제 1 제곱 연산기(20)와, 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 제곱 연산하는 제 2 제곱 연산기(30)와, 상기 제 1 제곱 연산기(20)에서 연산된 값과 상기 제 2 제곱 연산기(30)에서 연산된 값을 합산하는 합산기(40)와, 상기 합산기(40)에서 합산된 값을 제곱근 연산하는 제곱근 연산기(50)와, 상기 제곱근 연산기(50)에서 제곱근 연산된 값과 기준 전압 VR을 비교하는 비교기(60)와, 상기 비교기(60)에서 비교된 값을 PI 제어하는 PI 제어기(70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The instantaneous voltage control device of a single phase inverter according to the present invention receives an AC voltage V S detected at an output terminal of a single phase inverter, and differentiates the differential 10 from the derivative and the derivative of the differentiated value through the differentiator 10. A first square calculator 20, a second square calculator 30 that receives an AC voltage V S detected at an output terminal of the single-phase inverter, and squares it, a value calculated by the first square calculator 20, and the first square calculator 20. An adder 40 for summing the values calculated by the square operator 30, a square root operator 50 for calculating the square root of the value calculated by the summer 40, and a square root operator in the square root operator 50; Comparator 60 for comparing the value and the reference voltage V R and a PI controller 70 for PI control the value compared in the comparator 60 is characterized in that it comprises a.
미분기, 제 1 제곱 연산기, 제 2 제곱 연산기, 합산기, 제곱근 연산기, 비교기, PI 제어기Differential, first square operator, second square operator, summer, square root operator, comparator, PI controller
Description
도 1은 종래의 단상 전압 제어 장치의 구성도를 도시한다.1 is a block diagram of a conventional single-phase voltage control device.
도 2는 도 1의 구성 중 RMS 연산기에 대한 1 주기의 v 값 파형을 도시한다.FIG. 2 shows the v value waveform of one period for the RMS operator in the configuration of FIG. 1.
도 3은 도 2의 v 값을 제곱한 파형을 도시한다.3 illustrates a waveform of squared v values of FIG. 2.
도 4는 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치의 구성도를 도시한다.4 is a block diagram of the instantaneous voltage control device of the single-phase inverter according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10; 미분기 20; 제 1 제곱 연산기10;
30; 제 2 제곱 연산기 40; 합산기30; Second
50; 제곱근 연산기 60; 비교기50;
70; PI 제어기70; PI controller
본 발명은 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 단상 교류 전압을 검출할 때 발생되는 지연을 제거할 수 있는 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an instantaneous voltage control device and method of a single-phase inverter, and more particularly to an instantaneous voltage control device and method of the single-phase inverter that can eliminate the delay caused when detecting the single-phase AC voltage.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 단상 전압 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional single phase voltage control device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 단상 전압 제어 장치의 구성도로서, 여기에 도시된 바와 같이, 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS을 평균 제곱하는 RMS(Root-Mean-Square) 연산기(1)와, 상기 RMS 연산기(1)에서 평균 제곱된 전압과 기준 전압 VR을 비교하는 비교기(2)와, 상기 비교기(2)에서 비교된 전압을 PI 제어하는 PI 제어기(3)를 포함한다.1 is a configuration diagram of a conventional single-phase voltage control device, as shown here, an RMS (Root-Mean-Square)
도 1에 도시된 종래의 단상 전압 제어 장치의 동작을 설명하면, 우선 교류 전압 VS가 RMS 연산기(1)에 입력된다. 이 때, 상기 RMS 연산기(1)는 상기 교류 전압 VS를 RMS 값으로 연산한다. 그 다음, 상기 비교기(2)는 상기 RMS 연산된 값과 기준 전압 VR을 비교한다. 이어서, 상기 PI 제어기(3)는 상기 비교기(2)에서 비교된 전압의 오차가 감소되도록 제어한다. 그 결과, 상기 장치의 출력 전압 VOUT이 출력된다.Referring to the operation of the conventional single-phase voltage control device shown in FIG. 1, first, the AC voltage V S is input to the
그리고, 종래의 RMS 연산기(1)는 다음과 같은 식으로 연산된다.In addition, the
---(1) ---(One)
여기서, V는 RMS 값을 나타낸다. 식 (1)은 RMS 값을 연산하기 위해 적어도 1 주기 이상이 지나야 연산될 수 있다(도 2 참조).Where V represents an RMS value. Equation (1) may be calculated after at least one cycle passes to calculate the RMS value (see FIG. 2).
도 2에 도시된 바와 같이, 1 주기의 파형이 제공된다면, 식 (1)에 있는 v2은 도 3과 같은 파형으로 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 2, if a waveform of one period is provided, v 2 in Equation (1) may be represented by a waveform as shown in FIG. 3.
RMS 연산은 식 (1)과 같이 v2을 적분하는 것이므로, 도 3에 도시된 바와 같이 v2의 면적을 구하는 것이고, 상기 면적에 주기를 나누게 되면 평균이 되므로 이 값이 RMS 값이 된다. 또한, 이러한 식으로 반복되는 파형이라면, 1/2 주기를 연산하더라도 반복되는 값은 동일하게 연산된다. 게다가, 더 신속한 연산을 필요로 해서 1/4 주기를 연산하더라도 그 값은 동일하게 연산된다.Since the RMS operation is to integrate v 2 as shown in Equation (1), it is to obtain the area of v 2 as shown in FIG. 3, and when the period is divided by the area, the mean becomes an RMS value. In addition, if the waveform is repeated in this manner, the repeated value is calculated in the same manner even if the half cycle is calculated. In addition, even if a quarter period is calculated because a faster operation is required, the value is the same.
1 주기에 대한 식 (1)은 다음과 같이 연산된다. 여기서, v는 연산상 편의를 위해 sinωt로 대체한다.Equation (1) for one period is calculated as follows. Where v is replaced by sinωt for operational convenience.
--- (2) --- (2)
식 (2)에 대한 연산 과정은 다음과 같다.The calculation process for equation (2) is as follows.
---(3) --- (3)
또한, 1/2 주기일 때의 RMS 값은 다음과 같이 연산된다.In addition, the RMS value at 1/2 cycle is calculated as follows.
--- (4) --- (4)
또한, 1/4 주기일 때의 RMS 값은 다음과 같이 연산된다.In addition, the RMS value at the quarter period is calculated as follows.
--- (5) --- (5)
따라서, 식 (3) 내지 식 (5)에서와 같이, 1 주기, 1/2 주기 및 1/4 주기일 때의 값이 동일하므로, RMS 값을 연산할 경우, 최소한 1/4 주기일 때의 값을 취해도 관계없다.Therefore, as in the formulas (3) to (5), since the values in one cycle, half cycle and quarter cycle are the same, when calculating the RMS value, You can take a value.
상술한 바와 같이, 종래의 RMS 연산기(1)는 적어도 1/4 주기 또는 1/2 주기 정도의 지연이 발생한다. 이러한 지연으로 인하여 교류 전압 VS에 이상이 발생하였을 경우, 1/4 내지 1/2 주기까지는 정상적으로 인식하게 된다.As described above, the
그러나, 1/4 내지 1/2 주기까지는 비교기(2)의 오차가 0으로 되어 PI 제어기(3)는 더 이상 동작하지 않게 되고, 이 주기가 지났을 경우에는 오히려 이전 결과값으로 인해 오차가 더 커지고 PI 제어기(3)의 출력값이 안정 상태에 도달될 때까지 다소 많은 시간이 지연되는 문제점이 있었다.However, from 1/4 to 1/2 cycle, the error of the
따라서, 본 발명의 목적은 미분기와 다른 연산기에 의해 순시 단상 전압의 크기만을 검출함으로써 단상 교류 전압 검출시 발생되는 지연을 제거할 수 있는 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an instantaneous voltage control device and method for a single-phase inverter that can eliminate the delay caused when detecting the single-phase AC voltage by detecting only the magnitude of the instantaneous single-phase voltage by a differentiator and another calculator.
본 발명의 다른 목적은 상기 지연을 제거하여 효과적으로 순시 전압을 제어할 수 있는 인상 인버터의 순시 전압 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide an instantaneous voltage control apparatus and method for an pulling inverter capable of effectively controlling the instantaneous voltage by removing the delay.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치는 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 미분시키는 미분기와, 상기 미분기를 통해 미분된 값을 제곱 연산하는 제 1 제곱 연산기와, 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 제곱 연산하는 제 2 제곱 연산기와, 상기 제 1 제곱 연산기에서 연산된 값과 상기 제 2 제곱 연산기에서 연산된 값을 합산하는 합산기와, 상기 합산기에서 합산된 값을 제곱근 연산하는 제곱근 연산기와, 상기 제곱근 연산기에서 제곱근 연산된 값과 기준 전압 VR을 비교하는 비교기와, 상기 비교기에서 비교된 값을 PI 제어하는 PI 제어기를 포함하는 것에 특징이 있다.The instantaneous voltage control device for a single-phase inverter according to the present invention for achieving the above object is a derivative that receives the AC voltage V S detected at the output terminal of the single-phase inverter and differentiates it, and the square calculation of the differential value through the differentiator; A squared operator, a second squared operator that receives the AC voltage V S detected at the output of the single-phase inverter, and squares it; a value calculated by the first squared operator and a value calculated by the second squared operator An adder, a square root calculator for calculating the square root of the value summed by the summer calculator, a comparator for comparing the square root calculated value in the square root calculator with a reference voltage V R , and a PI controller for PI controlling the value compared in the comparator It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 방법은 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 미분시키는 단계와, 상기 미분시키는 단계를 통해 미분된 값을 제곱 연산하는 제 1 제곱 연산 단계와, 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 제곱 연산하는 제 2 제곱 연산 단계와, 상기 제 1 제곱 연산단계에서 연산된 값과 상기 제 2 제곱 연산단계에서 연산된 값을 합산하는 단계와, 상기 합산된 값을 제곱근 연산하는 단계와, 상기 제곱근 연산된 값과 기준 전압 VR을 비교하는 단계와, 상기 비교단계에서 비교된 값을 PI 제어하는 단계를 포함하는 것에 특징이 있다.In addition, the instantaneous voltage control method of the single-phase inverter according to the present invention receives the AC voltage V S detected at the output terminal of the single-phase inverter and differentiates it, the first square to square the differential value through the differentiating step A second square operation step of receiving an AC voltage V S detected at an output terminal of the single-phase inverter, and performing a square operation on the step; and a value calculated in the first square operation step and a value calculated in the second square operation step. Summing, calculating a square root of the summed value, comparing the square root calculated value with a reference voltage V R , and PI controlling the value compared in the comparing step. There is this.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
도 4는 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치의 구성도를 도시한다.4 is a block diagram of the instantaneous voltage control device of the single-phase inverter according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치는 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 미분시키는 미분기(10)와, 상기 미분기(10)를 통해 미분된 값을 제곱 연산하는 제 1 제곱 연산기(20)와, 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS를 입력받아 이를 제곱 연산하는 제 2 제곱 연산기(30)와, 상기 제 1 제곱 연산기(20)에서 연산된 값과 상기 제 2 제곱 연산기(30)에서 연산된 값을 합산하는 합산기(40)와, 상기 합산기(40)에서 합산된 값을 제곱근 연산하는 제곱근 연산기(50)와, 상기 제곱근 연산기(50)에서 제곱근 연산된 값과 기준 전압 VR을 비교하는 비교기(60)와, 상기 비교기(60)에서 비교된 값을 PI 제어하는 PI 제어기(70)를 포함하는 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 4, the instantaneous voltage control device of a single phase inverter according to the present invention receives an AC voltage V S detected at an output terminal of a single phase inverter and differentiates it through a
우선, 단상 인버터의 출력단(도시되지 않음)에서 검출된 교류 전압 VS를 다음과 같이 가정한다.First, the AC voltage V S detected at the output terminal (not shown) of the single phase inverter is assumed as follows.
--- (6) --- (6)
이 때, 상기 교류 전압 VS가 미분기(10)에 의해 연산되면 다음과 같다. 여기 서, 상기 미분기(10)는 단상 인버터의 출력단에서 검출된 교류 전압 VS과의 위상차를 90도로 생성하는 기능을 한다.At this time, the AC voltage V S is calculated by the
--- (7) --- (7)
그 다음, 상기 미분된 값이 제 1 제곱 연산기(20)에 의해 연산되면 다음과 같다.Then, the differential value is calculated by the first
--- (8) --- (8)
여기서, V1은 제 1 제곱 연산기(20)에서 연산된 값을 나타낸다.Here, V1 represents a value calculated by the first
또한, 상기 교류 전압 VS가 제 2 제곱 연산기(30)에 의해 연산되면 다음과 같다.In addition, when the AC voltage V S is calculated by the second
--- (9) --- (9)
여기서, V2는 제 2 제곱 연산기(30)에서 연산된 값을 나타낸다.Here, V2 represents a value calculated by the second
식 (8) 및 식 (9)의 값이 합산기(40)에 의해 연산되면 다음과 같다.If the values of equations (8) and (9) are calculated by
---(10) --- (10)
여기서, V3는 합산기(40)에서 합산된 값을 나타낸다.Here, V3 represents a value summed up in the
이어서, 상기 합산기(40)에서 연산된 값은 제곱값이므로 이 값을 제곱근 연산기(50)를 통해 연산되면 다음과 같다.Subsequently, since the value calculated by the
--- (11) --- (11)
여기서, V4는 제곱근 연산기(50)에서 연산된 값을 나타낸다.Here, V4 represents a value calculated by the
따라서, 식 (11)에서와 같이, 상기 제곱근 연산기(50)를 통한 값은 교류 전압의 크기만을 취한 결과가 된다. 그리고, 이 값은 위상과 상관없이 순시적으로 계산되는 값이므로 이 값과 기준 전압 VR이 비교기(60)에 의해 비교된다. Therefore, as in Equation (11), the value through the
그 다음, 상기 PI 제어기(70)는 상기 비교기(60)에서 비교된 값으로 오차를 제어하면 지연없이 순시적으로 전압을 제어할 수 있다.Then, the
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부 도면에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above can be variously substituted, modified, and changed within the scope without departing from the spirit of the present invention for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and thus the present invention is limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It doesn't happen.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 단상 인버터의 순시 전압 제어 장치는 미분기와 다른 연산기에 의해 순시 단상 전압의 크기만을 검출함으로써 단상 교류 전압의 검출시 발생되는 지연을 제거할 수 있고, 이러한 지연을 제거하여 효과적으로 순시 전압을 제어할 수 있는 효과가 있다.The instantaneous voltage control device of the single phase inverter according to the present invention as described above can eliminate the delay generated when detecting the single phase AC voltage by detecting only the magnitude of the instantaneous single phase voltage by a differentiator and a different operator, There is an effect that can effectively control the instantaneous voltage.
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