KR101171370B1 - 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템 - Google Patents

컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101171370B1
KR101171370B1 KR1020110006016A KR20110006016A KR101171370B1 KR 101171370 B1 KR101171370 B1 KR 101171370B1 KR 1020110006016 A KR1020110006016 A KR 1020110006016A KR 20110006016 A KR20110006016 A KR 20110006016A KR 101171370 B1 KR101171370 B1 KR 101171370B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
harmonic
inverse
frequency
inverse harmonic
Prior art date
Application number
KR1020110006016A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120084581A (ko
Inventor
김찬기
김진영
문형배
김동희
심정운
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020110006016A priority Critical patent/KR101171370B1/ko
Publication of KR20120084581A publication Critical patent/KR20120084581A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101171370B1 publication Critical patent/KR101171370B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템에 관한 것이다. 본 실시 예에 따르면, HVDC 시스템의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서, 컨버터로부터 입력된 직류 전압의 푸리에 변환하여 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 출력하는 전압 검출부, 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 이용하여 직류 전압에 포함된 1차 고조파 신호 및 2차 고조파 신호를 검출하고, 검출된 1차 고조파 신호 및 2차 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하는 역 고조파 생성부, 삼각파 신호를 발생시키는 삼각파 발생부 및 삼각파 신호와 역 고조파 신호가 교차하는 지점에서 펄스를 출력하는 펄스 발생기를 포함하는 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템을 제공하는 데 있다.

Description

컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ＨＶＤＣ 시스템{CONVERTER CONTROLLING DEVICE AND HVDE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템에 관한 것이다.
초고압 직류송전(High Voltage Direct Current; HVDC)은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 HVDC 송전 방식은 교류 송전방식의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있는 송전 방식이다.
HVDC 시스템에 연계된 교류 계통에 2차 또는 3차 고조파 성분이 발생되면 HVDC 제어기와의 상호 작용으로 인하여 직류 성분에 1차, 2차, 4차 고조파 성분이 발생된다. 이와 반대로, 직류 성분에 60Hz의 기본주파 전압이 인가되면 교류 계통에는 직류 및 2차 고조파 성분이 검출된다. 교류 계통에 발생하는 2차 고조파, 3차 고조파 및 직류 성분은 컨버터의 정상적인 정류 작용을 방해하고, HVDC 시스템을 불안정하게 만드는 문제가 발생한다.
종래 HVDC 시스템은 고조파를 제거하기 위하여, 교류전원에서 출력되는 3상 교류 전압을 입력받아, 3상 교류 전압으로부터 3차 고조파 신호를 측정하여 이를 제어하는 방식을 사용하고 있다. 이러한 방식은 3상 교류 전압의 신호처리(예를 들면, 3/2상 변환)과정이 복잡하여 연산 시간이 길어지는 문제가 있으며, 3차 고조파만을 고려하여 2차 고조파 및 직류 성분은 고려되지 못해 여전히 HVDC 시스템의 고조파를 제거하지 못하고 있다.
본 발명은 1차 고조파, 2차 고조파 및 3차 고조파를 제거할 수 있는 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, HVDC 시스템의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서, 컨버터로부터 입력된 직류 전압의 푸리에 변환하여 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 출력하는 전압 검출부; 상기 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 이용하여 상기 직류 전압에 포함된 1차 고조파 신호 및 2차 고조파 신호를 검출하고, 검출된 상기 1차 고조파 신호 및 상기 2차 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하는 역 고조파 생성부; 삼각파 신호를 발생시키는 삼각파 발생부; 및 상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호가 교차하는 지점에서 펄스를 출력하는 펄스 발생기를 포함하는 컨버터 제어 장치를 제공할 수 있다.
상기 컨버터 제어 장치는 상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호를 비교하여 기준신호를 출력하는 기준신호 발생기를 더 포함할 수 있다.
상기 컨버터 제어 장치는 상기 삼각파 신호의 주파수를 보정하여 주파수 보정된 삼각파 신호를 출력하는 주파수 보정기를 더 포함할 수 있다.
상기 기준신호 발생기는 상기 삼각파 신호와 상기 주파수 보정된 삼각파 신호 및 상기 역 고조파 신호를 합성하여 상기 기준신호를 출력할 수 있다.
상기 컨버터 제어 장치는 상기 컨버터로부터 입력된 직류 전류와 설정된 기준 전류를 연산하여 전류차 신호를 출력하는 제1 연산부; 및 상기 전류차 신호의 오차를 보정하는 PI 제어기; 및 상기 기준신호 발생기에서 출력된 신호와 상기 PI 제어기에서 출력된 신호를 비교하여 상기 펄스 발생부에 출력하는 비교기를 더 포함할 수 있다.
상기 역 고조파 생성부는 상기 제1 주파수 신호와 상기 제1 위상을 입력 받아 1차 역 고조파 신호를 계산하는 1차 역 고조파 생성부; 및 상기 제2 주파수 신호와 상기 제2 위상을 입력 받아 2차 역 고조파 신호를 계산하는 2차 역 고조파 검출부를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 역 고조파 생성부는 상기 제1 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와, 상기 제1 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 1차 역 고조파 신호를 생성할 수 있다.
상기 2차 역 고조파 생성부는 상기 제2 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와, 상기 제2 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 2차 역 고조파 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 교류 전력을 생성하는 교류 전원; 상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전력을 직류로 변환하는 컨버터; 및 상기 컨버터에 점호 펄스를 공급하는 컨버터 제어 장치를 포함하되, 상기 컨버터 제어 장치는 상기 컨버터로부터 입력되는 직류 전압의 제1 고조파 신호 및 제2 고조파 신호를 추출하여 상기 제1 고조파 신호와 상기 제2 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하고, 입력된 삼각파 신호와 비교하여 상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호가 교차하는 지점에서 상기 점호 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템을 제공할 수 있다.
상기 HVDC 시스템은 상기 컨버터에서 출력되는 직류 전압을 상기 컨버터 제어 장치에 제공하는 전압 분배부를 더 포함할 수 있다.
상기 컨버터 제어 장치는 상기 전압 분배부에서 입력된 직류 전압에서 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 출력하는 전압 검출부; 상기 역 고조파 신호를 생성하는 역 고조파 생성부; 상기 삼각파 신호를 발생시키는 삼각파 발생부; 및 상기 점호 펄스를 출력하는 펄스 발생기를 더 포함할 수 있다.
상기 역 고조파 생성부는 상기 제1 주파수 신호와 상기 제1 위상을 입력 받아 1차 역 고조파 신호를 계산하는 1차 역 고조파 생성부; 및 상기 제2 주파수 신호와 상기 제2 위상을 입력 받아 2차 역 고조파 신호를 계산하는 2차 역 고조파 검출부를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 역 고조파 생성부는 상기 제1 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와, 상기 제1 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 상기 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 1차 역 고조파 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 교류 전원 측의 직류 바이어스와 3고조파를 동시에 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 직류 전류 및 직류 전류를 검출하므로 효율적이고 신호 연산 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 컨버터 제어 장치의 일 예를 도시한 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 보정 제어기의 일 실시 예를 도시한 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 역 고조파 생성부의 일 실시 예를 도시한 블록도.
도 5는 종래 컨버터 제어 장치에서 출력되는 점호 펄스의 생성방법을 예를 들어 도시한 파형도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터 제어 장치를 통해 점호 펄스를 생성하는 것을 도시한 파형도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 HVDC 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템은 교류 전원(30), 변압기(40), 컨버터(50), CT(60), 전압 분배기(70) 및 컨버터 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, HVDC 시스템은 교류전원(30)에서 생성된 3상 교류 전압을 변압기(40)에서 승압한 이후, 컨버터(50)를 이용하여 직류 전원으로 변환한다.
변압기(40)는 교류전원(30)에서 입력된 전압을 고압으로 변환한다. 이때, 변압기(40)는 Y-Y, Y-△, △-△ 결선 방식을 사용할 수 있다. 본 실시 예의 컨버터(50)는 Y-Y와 Y-△ 결선 방식이 조합된 방식을 예를 들어 설명하기로 한다.
변압기(40)는 6개의 출력단을 가지며, 각 출력단은 컨버터(50)의 사이리스터에 연결된다. 이때, 변압기(40)는 3상이 +와 -인 2개 쌍의 전압을 출력한다.
컨버터(50)는 변압기(40)에서 입력된 교류 전력을 고압 또는 초고압 직류 전력으로 변환하여 수용가측에 전송한다. 컨버터(50)는 사이리스터 밸브 조합으로 구현될 수 있다. 컨버터(50)는 정류기를 포함하며 브릿지 동작을 통해 직류 전압 및 전류 파형을 출력할 수 있다. 컨버터(50)는 사이리스터 밸브가 각 상별로 쌍으로 설치될 수 있다. 본 실시 예에서는 12개의 사이리스터 밸브를 설치될 수 있으며, 각 사이리스터는 컨버터 제어 장치(100)에서 입력된 점호 펄스를 통해 브리지 동작을 수행한다.
계기용 변류기(60)는 컨버터(50)에서 출력되는 직류 전류를 컨버터 제어 장치(100)에 제공한다.
전압 분배기(70)는 컨버터(50)에서 출력되는 직류 전압을 컨버터 제어 장치에 제공한다.
컨버터 제어 장치(100)는 컨버터(50)에 점호 펄스를 공급한다. 컨버터 제어 장치(100)는 전압 분배기(70)에서 입력된 직류 전압의 제1 고조파 신호 및 제2 고조파 신호를 추출하여 제1 고조파 신호와 제2 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하고, 역 고조파 신호를 삼각파 신호와 비교하여 점호 펄스를 생성한다. 컨버터 제어 장치(100)는 역고조파 신호와 삼각파 신호가 교차하는 지점에서 점호 펄스를 생성하여 미리 제1 고조파 신호와 제2 고조파 신호를 보상하므로 직류 전압을 안정화 시킬 수 있다.
컨버터 제어 장치에 대한 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 더 자세히 하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 HVDC 시스템에 도시된 컨버터 제어 장치의 일 실시 예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터 제어 장치(100)는 지령부(110), 제1 연산기(120), PI 제어기(130), 삼각파 발생기(140), 주파수 보정기(150), 보정 제어기(200), 기준신호 발생기(160), 비교기(170) 및 펄스 발생기(180)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 지령부(110)는 설정된 직류 전류를 출력한다. 설정된 직류 전류는 시스템 설계 시 계산된 값 또는 사용자로부터 설정된 값일 수 있다.
제1 연산기(120)는 설정된 직류 전류(Iorder)와 도 1에 도시된 계기용 변류기(60)에서 입력된 직류 전류(Idc)를 연산하여 전류 오차값을 출력한다. 제1 연산기(120)는 두 전류를 곱셈 연산하여 전류 오차값을 출력할 수 있다.
PI 제어기(130)는 전류 오차값을 보정하여 출력한다.
삼각파 발생기(140)는 설정된 주파수의 삼각파 신호를 생성하여 출력한다.
주파수 보정기(150)는 삼각파 발생기에서 출력된 삼각파 신호의 주파수를 보정하여 출력한다. 삼각파발생기에서 발생한 삼각파는 도 2에 도시된 바와 같이 sample and hold(S/H) 장치와 1/(1+sT)의 필터를 포함하는 주파수보정기(150)를 거치게 된다. sample and hold(S/H) 장치는 삼각파의 피크값을 샘플링하는 것으로서, 1/(1+sT)의 필터는 샘플링된 피크값을 T의 시정수를 갖는 저역통과필터에서 주기별 일정한 값이 되도록 보정하여 출력하게 된다.
보정 제어기(200)는 전압 분배기(70)에서 입력된 직류 전압(Idc)에 포함된 1차 고조파 성분과 2차 고조파 성분을 분리하고, 이를 역 고조파 신호로 변환하여 출력한다. 보정 제어기(200)는 제1 주파수를 가지는 1차 고조파 성분과 제2 주파수를 가지는 2차 고조파 성분을 각각 분리하고, 분리된 1차 고조파 성분 및 2차 고조파 성분을 기준전압과 비교하여 1차 역 고조파 신호와 2차 역 고조파 신호를 각각 추출한다. 보정 제어기(200)는 추출된 1차 역 고조파 신호와 2차 역 고조파 신호를 합성하여 출력한다. 보정 제어기(200)에 대한 설명은 추후 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 하기로 한다.
기준신호 발생기(160)는 삼각파 신호, 주파수 보정된 삼각파 신호 및 역 고조파 신호를 합성하여 기준신호를 생성한다. 기준신호 발생기(160)는 기준신호를 비교기(170)에 출력한다. 도 2에 도시된 내용과 같이, 도 2에서 윗부분으로 연결된 삼각파는 기준신호발생기((160)에서 "－" 로 합성하게 되고, 주파수 보정기(150)에서 나오는 신호는 "＋" 로 합성하게 되는데, 이를 합성하게 되면 주기별 일정한 값을 가지는 주파수 보정기의 출력값에서 삼각파를 빼는 연산을 하게 되어 결국 삼각파가 일정한 값 아래 반전된 삼각파 주파수 형태의 신호가 나오게 된다. 상기 반전된 삼각파 주파수 신호는 기준신호발생기(60)에서 보정제어기(200)에서 출력되는 역고조파신호와 합성하게 되는데, 상기 반전된 삼각파 신호와 역고조파신호를 통상적인 신호파를 전달주파수에 실어 변조하는 주파수의 변조 방법과 같이 합성하게 되면 도 6에 도시된 상부측 삼각파의 형태와 같은 파형이 된다.
비교기(170)는 PI 제어기(130)에서 입력된 신호와 기준신호 발생기(160)에서 입력된 신호를 비교하여 비교 결과를 펄스 발생기(180)에 출력한다.
펄스 발생기(180)는 비교기(170)에서 입력되는 신호를 이용하여 점호 펄스를 출력한다. 이때, 점호 펄스는 1차 고조파 성분과 2차 고조파 성분이 반영된 역 고조파 신호가 포함된 전압 신호와 삼각파 신호 또는 기준신호가 교차하는 지점에서 점호 펄스가 출력되도록 할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 보정 제어기의 일 실시 예를 도시한 블록도이고,도 4는 도 3에 도시된 역 고조파 생성부의 일 실시 예를 도시한 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 보정 제어기(200)는 검출부(220) 및 역 고조파 생성부(230)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 검출부(220)는 전압 분배기(70)에서 입력된 직류 전압을 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 1차 고조파 성분(Vd_ac1), 제1 위상(θ1), 2차 고조파 성분(Vd_ac2) 및 제2 위상(θ2)을 출력한다. 검출부(220)는 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 기술적 구성 요소이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
역 고조파 생성부(230)는 상술한 1차 고조파 성분(Vd_ac1), 제1 위상(θ1), 2차 고조파 성분(Vd_ac2) 및 제2 위상(θ2)을 이용하여, 역 고조파 신호를 생성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 역 고조파 생성부(230)는 1차 역 고조파 생성부(300) 및 2차 역 고조파 생성부(400) 및 신호 합성부(240)를 포함할 수 있다.
1차 역 고조파 생성부(300)는 실수부 처리를 위한 가산부(310), PI 제어부(320), 곱셈기(330)와 허수부 처리를 위한 가산부(340), PI 제어부(350), 곱셈기(360)를 포함할 수 있다. 또한, 1차 역 고조파 생성부(300)는 실수부와 허수부에서 처리된 신호들을 합성하는 합성기(370)를 포함할 수 있다.
먼저, 1차 역 고조파 생성부(300)의 실수부는 기본주파 신호(Vd_ac1)에 cosθ1을 곱해 스칼라량으로 바꾼 후 가산부(310)에서 기본신호(0)와 기본주파 신호(Vd_ac1)와의 가감을 위해 반전되며, 이 값이 PI 제어기(320)에 입력된다. PI 제어기(320)는 직류 전압에 포함된 기본주파 신호를 상쇄하기 위한 역고조파 신호를 발생시키기 위한 게인을 적용한 후 출력 값에 곱셈기(330)를 통해 cosωt를 곱하여 기본주파 성분을 상쇄시키는 신호를 생성한다.
1차 역 고조파 생성부(300)의 허수부는 기본주파 신호(Vd_ac1)에 sinθ1을 곱해 스칼라량으로 바꾼 후 가산부(340)에서 기본신호(0)와 기본주파 신호(Vd_ac1)와의 가감을 위해 반전되며, 이 값이 PI 제어기(350)에 입력된다. PI 제어기(350)는 직류 전압에 포함된 기본주파 신호를 상쇄하기 위한 역고조파 신호를 발생시키기 위한 게인을 적용한 후 출력 값에 곱셈기(360)를 통해 sinωt를 곱하여 기본주파 성분을 상쇄시키는 신호를 생성한다.
합성기(370)는 실수부와 허수부에서 생성된 신호를 합성하여 제1 역고조파 신호(f1(t))를 출력한다.
2차 역 고조파 생성부(400)의 실수부는 기본주파 신호(Vd_ac2)에 cosθ2을 곱해 스칼라량으로 바꾼 후 가산부(410)에서 기본신호(0)와 기본주파 신호(Vd_ac2)와의 가감을 위해 반전되며, 이 값이 PI 제어기(420)에 입력된다. PI 제어기(420)는 직류 전압에 포함된 기본주파 신호를 상쇄하기 위한 역고조파 신호를 발생시키기 위한 게인을 적용한 후 출력 값에 곱셈기(430)를 통해 cos2ωt를 곱하여 기본주파 성분을 상쇄시키는 신호를 생성한다.
2차 역 고조파 생성부(400)의 허수부는 기본주파 신호(Vd_ac2)에 sinθ2을 곱해 스칼라량으로 바꾼 후 가산부(440)에서 기본신호(0)와 기본주파 신호(Vd_ac2)와의 가감을 위해 반전되며, 이 값이 PI 제어기(450)에 입력된다. PI 제어기(450)는 직류 전압에 포함된 기본주파 신호를 상쇄하기 위한 역고조파 신호를 발생시키기 위한 게인을 적용한 후 출력 값에 곱셈기(460)를 통해 sin2ωt를 곱하여 기본주파 성분을 상쇄시키는 신호를 생성한다.
합성기(470)는 실수부와 허수부에서 생성된 신호를 합성하여 제2 역 고조파 신호(f2(t))를 출력한다.
신호 합성부(240)는 1차 역 고조파 신호(f1(t))와 2차 역고조파 신호(f2(t))를 합성하고 이를 기준신호 발생부(160)에 제공한다.
도 5는 종래 컨버터 제어 장치에서 출력되는 점호 펄스의 생성방법을 예를 들어 도시한 파형도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터 제어 장치를 통해 점호 펄스를 생성하는 것을 도시한 파형도이다.
도 5 에서 볼 수 있듯이 종래 컨버터 제어 장치는 기본 직류 전압 신호와 삼각파 신호를 이용하여 기본 직류 전압 신호과 삼각파 신호가 교차하는 지점에서 점호 펄스를 출력한다. 이에 따라, 고조파 성분이 반영되지 않은 기본 직류 전압 신호를 일정한 주파수의 삼각파 신호를 이용하므로 점호 펄스의 간격이 동일하다.
이에 반하여, 도 6에 도시된 파형도를 살펴보면, 전압 파형에 직류 전류 신호에 1차 역 고조파 신호와 2차 역 고조파 신호가 반영되어 있으므로, 삼각파 신호와 1차 역 고조파 신호와 2차 역 고조파 신호가 반영된 전압 신호가 교차하는 지점이 일정하지 않다. 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터 제어 장치는1차 고조파와 2차 고조파에 대한 점호 펄스 출력 오차를 미리 반영하여 점호 펄스를 출력할 수 있다. 이에 따라, 컨버터에서 출력되는 직류 전압의 1차, 2차 3차 고조파가 제거되어 직류 전압 안정성이 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
30: 교류 전원
40: 변압기
50: 컨버터
60: 계기용 변류기
70: 전압 분배기
100: 컨버터 제어 장치
110: 지령부
120: 제1 연산기
130: PI 제어기
140: 삼각파 발생기
150: 주파수 보정기
160: 기준신호 발생기
170: 비교기
180: 펄스 발생기
200: 보정 제어기
220: 검출부
230: 역 고조파 생성부
240: 신호 합성부
300: 1차 역 고조파 생성부
400: 2차 역 고조파 생성부

Claims (13)

  1. HVDC 시스템의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서,
    컨버터로부터 입력된 직류 전압의 푸리에 변환하여 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 출력하는 전압 검출부;
    상기 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 이용하여 상기 직류 전압에 포함된 1차 고조파 신호 및 2차 고조파 신호를 검출하고, 검출된 상기 1차 고조파 신호 및 상기 2차 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하는 역 고조파 생성부;
    삼각파 신호를 발생시키는 삼각파 발생부; 및
    상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호가 교차하는 지점에서 펄스를 출력하는 펄스 발생기를 포함하는 컨버터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호를 이용하여 기준신호를 출력하는 기준신호 발생기를 더 포함하는 컨버터 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 삼각파 신호의 주파수를 보정하여 주파수 보정된 삼각파 신호를 출력하는 주파수 보정기를 더 포함하는 컨버터 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준신호 발생기는
    상기 삼각파 신호와 상기 주파수 보정된 삼각파 신호 및 상기 역 고조파 신호를 합성하여 상기 기준신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 컨버터 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버터로부터 입력된 직류 전류와 설정된 기준 전류를 연산하여 전류차 신호를 출력하는 제1 연산부; 및
    상기 전류차 신호의 오차를 보정하는 PI 제어기; 및
    상기 기준신호 발생기에서 출력된 신호와 상기 PI 제어기에서 출력된 신호를 비교하여 상기 펄스 발생기에 출력하는 비교기를 더 포함하는 컨버터 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 역 고조파 생성부는
    상기 제1 주파수 신호와 상기 제1 위상을 입력 받아 1차 역 고조파 신호를 계산하는 1차 역 고조파 생성부; 및
    상기 제2 주파수 신호와 상기 제2 위상을 입력 받아 2차 역 고조파 신호를 계산하는 2차 역 고조파 검출부를 더 포함하는 컨버터 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차 역 고조파 생성부는
    상기 제1 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와,
    상기 제1 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 1차 역 고조파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 컨버터 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 2차 역 고조파 생성부는
    상기 제2 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와,
    상기 제2 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 2차 역 고조파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 컨버터 제어 장치.
  9. 교류 전력을 생성하는 교류 전원;
    상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전력을 직류로 변환하는 컨버터; 및
    상기 컨버터에 점호 펄스를 공급하는 컨버터 제어 장치를 포함하되,
    상기 컨버터 제어 장치는
    상기 컨버터로부터 입력되는 직류 전압의 제1 고조파 신호 및 제2 고조파 신호를 추출하여 상기 제1 고조파 신호와 상기 제2 고조파 신호가 포함된 역 고조파 신호를 생성하고, 입력된 삼각파 신호와 비교하여 상기 삼각파 신호와 상기 역 고조파 신호가 교차하는 지점에서 상기 점호 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컨버터에서 출력되는 직류 전압을 상기 컨버터 제어 장치에 제공하는 전압 분배부를 더 포함하는 HVDC 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어 장치는
    상기 전압 분배부에서 입력된 직류 전압에서 제1 주파수 신호, 제2 주파수 신호, 제1 위상 및 제2 위상을 출력하는 전압 검출부;
    상기 역 고조파 신호를 생성하는 역 고조파 생성부;
    상기 삼각파 신호를 발생시키는 삼각파 발생부; 및
    상기 점호 펄스를 출력하는 펄스 발생기를 더 포함하는 HVDC 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 역 고조파 생성부는
    상기 제1 주파수 신호와 상기 제1 위상을 입력 받아 1차 역 고조파 신호를 계산하는 1차 역 고조파 생성부; 및
    상기 제2 주파수 신호와 상기 제2 위상을 입력 받아 2차 역 고조파 신호를 계산하는 2차 역 고조파 검출부를 더 포함하는 HVDC 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1차 역 고조파 생성부는
    상기 제1 주파수 신호의 실수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, cosωt를 곱한 신호와,
    상기 제1 주파수 신호의 허수부와 기준신호를 비교하여 오차를 검출하고, 검출된 오차를 보정한 후, sinωt를 곱한 신호를 가산하여 상기 1차 역 고조파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 HVDC 시스템.
KR1020110006016A 2011-01-20 2011-01-20 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템 KR101171370B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110006016A KR101171370B1 (ko) 2011-01-20 2011-01-20 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110006016A KR101171370B1 (ko) 2011-01-20 2011-01-20 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120084581A KR20120084581A (ko) 2012-07-30
KR101171370B1 true KR101171370B1 (ko) 2012-08-10

Family

ID=46715467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110006016A KR101171370B1 (ko) 2011-01-20 2011-01-20 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101171370B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160025070A (ko) * 2014-08-25 2016-03-08 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 시스템의 고조파 제거 장치 및 그 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102563995B1 (ko) * 2016-09-23 2023-08-07 한국전력공사 Hvdc 고조파 제거 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010130788A (ja) 2008-11-27 2010-06-10 Toshiba Corp 電力変換装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010130788A (ja) 2008-11-27 2010-06-10 Toshiba Corp 電力変換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160025070A (ko) * 2014-08-25 2016-03-08 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 시스템의 고조파 제거 장치 및 그 방법
KR102220587B1 (ko) 2014-08-25 2021-03-02 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 시스템의 고조파 제거 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120084581A (ko) 2012-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK2991218T3 (en) Resonance suppressor device
Raisz et al. Power control of virtual oscillator controlled inverters in grid-connected mode
JP5500141B2 (ja) 電力変換装置
US7643317B2 (en) Power converting device and method for controlling the same
US10516330B2 (en) Power converting device for controlling current based on oscillation component of voltage amplitude, and current control method based on oscillation component of voltage amplitude
US20110128054A1 (en) Phase lock loop with tracking filter for synchronizing an electric grid
KR101096137B1 (ko) Ｈｖｄｃ 시스템의 점호 신호 발생 장치 및 방법
AU2012317885A1 (en) Power converter control method
EP3012951B1 (en) Resonance suppression device
JPWO2007119855A1 (ja) 電力変換装置およびその制御方法
KR101171370B1 (ko) 컨버터 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템
KR20140017057A (ko) 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 방법 및 시스템
JP6776695B2 (ja) 電力変換装置
US20030218441A1 (en) DC offset compensator
US20160336750A1 (en) A controller for a voltage source converter
CN108054763B (zh) 一种电能质量综合管理的确定方法及系统
TW201918000A (zh) 應用於三相直交流轉換器之電壓平衡控制方法及裝置
KR100685135B1 (ko) 계통 연계형 인버터의 전류 제어기
KR100990225B1 (ko) 올 아이지비티 유피에스 시스템 및 그 제어방법
KR101451008B1 (ko) 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체
JP2005003530A (ja) 位相検出器
JP5238358B2 (ja) 交流電力測定装置、交流電力測定方法、及び単相交直変換装置
JP5464704B2 (ja) 交流信号の位相検出方法
KR100620760B1 (ko) 가상 2상을 이용한 계통전압 위상 검출장치
KR20150049003A (ko) 인버터 출력전압의 위상보상장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150715

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170717

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 8