KR101180811B1 - 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치 - Google Patents

통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치 Download PDF

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KR101180811B1
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신기엽
이재순
김용대
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주식회사이엔에스
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Abstract

본 발명은 48V 직류전원공급기의 축전지 전원을 AC전원으로 변환시켜 AC부하측으로 출력하는 인버터 모듈(100)을 하나 이상 병렬로 설치하여 운전하는 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전 제어장치에 있어서, 인버터의 스위칭 제어신호를 발생하는 출력전압 제어기와, P-Q 연산에 의해 유효전력 교류성분 성분에 유효전력 교류성분 드롭 계수를 곱하고, 이를 무부하시의 출력전압 각주파수 값에서 감산하여 기준제어신호의 각주파수를 생성하여 무부하시 출력 제어전압을 생성하며, 무효전력 성분에 무효전력 드롭계수를 곱하고, 이를 무부하시 기준출력 인덕턴스에서 감산하여 보상할 출력인덕턴스를 생성하고, 보상할 출력 인덕턴스에 의해 출력전류를 하이패스 필터링 한 후, 상기 무부하시 출력제어전압에서 상기 하이패스 필터링된 보상치를 감산하여 출력전압 제어기의 기준제어신호를 생성시켜 입력시키도록 함으로써, 인버터 출력 임피던스 성분을 조절하는 것과 같은 효과를 얻도록 하여 출력 안정도를 유지하면서 부하분담 오차를 줄이도록 한 것이다.

Description

통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치{Inverter Operation Apparatus of Uninterruptible Power Supply System for Telecommunication Application}
본 발명은 통신장치용 무정전 전원공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 운용중인 48VDC 무정전 전원공급시스템에 단상 인버터 모듈만 추가 증설하여 AC부하에 AC 전원을 공급하도록 하되, 가상 임피던스 제어부를 통해 출력 임피던스 성분을 조절하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 한 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치에 관한 것이다.
기존에는 정보통신설비가 주로 48V 직류전원을 사용하는 음성서비스의 경우가 대부분이었으므로 축전지에 의한 무정전 전원공급이 가능한 48V 직류전원공급기가 통신용 전원공급시스템의 대부분을 차지하였다.
그런데 최근 IT기술의 급속한 발전으로 음성과 데이터의 결합, 유/무선 통신의 통합 및 통신과 방송의 융합, 정보통신과 가전의 결합 등과 같이 급속도로 진행되는 정보통신 환경변화 및 정보통신기술 발전으로 DC전원을 사용하는 통신설비보다 AC전원을 사용하는 통신설비가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 새롭게 증설되는 AC부하에 대응하기 위하여 별도로 무정전전원공급기와 축전지를 추가 설치해야 하는 경우가 증가하고 있다.
도 1은 종래 48V 직류전원공급기에서 추가 증설된 AC부하를 위해 추가 설치하는 무정전전원공급기의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 48V 직류전원공급기(10)는 3상 전원을 AC/DC 정류기(11)로 입력받아 48V 직류전원으로 변환한 후, 축전지(12)를 충전시키고, 축전지(12)에 충전된 48V 직류전원을 DC 부하인 기존 통신장치로 공급하도록 구성된다. 이와 같이 종래 48V 직류전원공급기(10)에서 AC전원을 필요로 하는 신규 통신장치를 사용하기 위해서는 무정전전원공급기와 축전지를 추가 설치해야 한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 48V 직류전원공급기에 추가로 설치되는 전원설비로서, 3상 AC전원을 입력받아 AC전압을 DC전압으로 변환하는 AC/DC 정류기(21)와, AC/DC 정류기(21)에서 변환된 DC전원으로 충전시키는 축전지(22)와, DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 AC 부하측으로 공급하는 DC/AC 인버터(23)로 구성된 AC 부하용 무정전전원공급기(20)를 추가로 설치하게 된다.
이러한 경우, 향후 증설될 AC부하량을 고려하여 현재 필요한 적정 용량보다 큰 용량의 무정전전원공급기와 축전지 설치로 인해서 초기 설치비용이 더욱 증가하게 된다.
또한 각종 통신 서비스의 통합에 의해 AC 또는 DC 전원장비의 수요 불균형이 일어나고 운용체계가 복잡해지는 등 불필요하거나 중복투자 및 운용비용의 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 출원인은 기존의 48V 직류전원공급기에 인버터 모듈만을 추가설치하여 직류전원 공급기의 축전지 전원을 AC 전원으로 변환시켜 AC 부하에 전원을 공급하도록 하는 무정전 전원공급시스템을 제안하였고, 인버터 모듈은 AC 부하 용량에 따라 추가적으로 병렬로 증설할 수 있도록 하는 무정전 전원공급시스템을 제안하였다.
도 2는 단상 인버터 모듈을 이용한 무정전 전원공급시스템의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 기존의 48V 직류전원공급기(10)에서 축전지(12)의 전압을 AC전원으로 변환하여 AC부하측으로 출력하는 단상 인버터 모듈(100)을 추가 설치하여 구성된다.
상기와 같이 단상 인버터 모듈(100)을 추가 설치하는 경우 단상 인버터 모듈(100)은 독립적으로 스위칭 제어를 하도록 구성해야 한다.
도 3은 일반적인 인버터 제어기의 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 축전지(12)의 직류 전압을 입력받아 AC전원으로 변환하는 인버터(110)의 출력을 변압기(120)를 통해 AC 부하측으로 출력하는 인버터에 있어서, 상기 인버터(110)를 제어하기 위한 인버터 제어기로서 출력전압 제어기(130)가 구비된다.
상기 인버터 제어기(130)는, 출력전압의 지령치인 기준제어신호와 출력전압(Vout)을 비교하여 오차신호를 검출하는 출력전압 오차 검출기(131)와, 출력전압 오차 검출기(131)의 오차 신호에 의거하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압제어신호를 발생하는 전압제어기(132)와, 상기 전압 제어기(132)의 출력 전압제어신호의 전류와 출력전류(ILoad)를 비교하여 전류 오차를 검출하는 전휴 오차 검출기(133)와, 상기 전류 오차 검출기(133)의 전류 오차신호에 의거하여 출력전류를 제어하기 위한 전류 제어기(134)와, 상기 전류제어기(134)의 출력신호에 의거하여 상기 인버터(110)의 스위칭 소자의 스위칭 제어신호를 발생하는 펄스폭변조기(135)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 출력전압 제어기(130)는 일반적인 인버터 제어기로서 출력전압과 기준제어신호를 비교하여 오차를 검출하고 전압 오차신호에 의거하여 출력전압 제어신호를 발생하고, 전류 오차를 검출하여 전류제어신호를 발생시켜 펄스폭 제어신호를 발생하게 된다.
그런데, 일반적인 인버터 제어기 즉, 출력전압 제어기(130)에 출력주파수 제어로 유효전력 교류성분량을 제어하고, 출력전압크기 제어로 무효 전력량을 제어하는 일반 드룹 제어방법을 적용시, 출력 임피이던스에 의해서 부하분담 오차가 크게 영향을 받고 비선형 부하시에 부하분담 특성이 떨어지며 부하분담 오차를 작도록 제어기를 조정하면 출력전압안정도가 증가하는 단점을 가지고 있다.
따라서 우수한 인버터 병렬운전을 위해서는 부하분담 오차를 적게 하면서 우수한 출력전압안정도 특성을 갖고 비선형 부하시에도 부하분담 오차를 최소화시킬 필요성이 대두된다.
본 발명은 이와 같은 통신용 전원공급시스템에서 기존 운용중인 48V 직류 전원공급기에 모듈화된 48V 단상 인버터만을 추가 설치하여 AC 부하에 대응하도록 하는 무정전 전원 공급시스템의 인버터 모듈에 있어서, 인버터 출력 임피던스 성분을 조절하는 것과 같은 효과를 사용하여 선형부하 또는 비선형 부하시 출력전압 안정도를 유지하면서도 부하분담 오차를 최소화할 수 있도록 한 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 48V 직류전원공급기의 축전지 전원을 AC전원으로 변환시켜 AC부하측으로 출력하는 인버터 모듈(100)을 하나 이상 병렬로 설치하여 운전하는 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전 제어기에 있어서,
기준제어신호와 인버터의 출력전압(VOUT[V]) 및 출력전류(ILoad[A])의 오차에 따른 전압 및 전류 제어값을 생성하여 펄스폭변조신호를 생성하여 인버터의 스위칭 소자를 제어하는 출력전압 제어기와;
인버터의 출력전압(VOUT) 및 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac[kW])과 무효전력(Q[kvar])을 연산하고, 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 계수를 곱하고, 이를 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준제어신호의 각주파수(ω*)를 생성한 후, 기준제어신호의 각주파수에 의거하여 무부하시 출력 기준전압(V*[V])을 발생하고, 무효전력(Q)에 대해서 기준 출력 인덕턴스(LD *[H])와의 오차를 연산하여 보상할 출력 인덕턴스(LD[H])를 산출한 후 상기 출력전류(ILoad)를 보상하고, 보상된 출력전류(ILoad)에 의거하여 상기 무부하시 출력기준전압(V*)을 보상하여 상기 출력전압제어기로 보상된 기준제어신호(Vrefcosθ)를 출력하는 병렬운전 제어기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 출력전압 제어기는,
상기 병렬운전 제어기의 기준제어신호(Vrefcosθ)와 상기 인버터 출력전압(VOUT)의 오차를 검출하는 출력전압 오차 검출기와,
상기 출력전압 오차 검출기의 출력전압 오차신호에 의거하여 출력전압 제어신호를 생성하는 출력전압 제어기와,
상기 출력전압 제어기의 출력전압 제어신호와 상기 출력전류(ILoad)의 오차를 검출하는 출력전류 오차 검출기와,
상기 출력전류 오차 검출기의 출력전류 오차신호에 의거하여 출력전류 제어신호를 생성하는 출력전류 제어기와,
상기 출력전류 제어기의 출력전류 제어신호에 의거하여 상기 인버터의 스위칭 소자의 스위칭 제어신호를 펄스폭 변조제어신호로 발생시키는 펄스폭 변조기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 병렬운전 제어기는,
상기 인버터 출력전압(VOUT)과 상기 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac)과 무효 전력(Q)을 연산하는 P-Q 연산기와,
상기 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 드롭 계수(m[(rad/sec)/W])를 곱하는 유효전력 교류성분 드롭 계수부와,
상기 유효전력 교류성분 드롭 계수부의 유효전력 교류성분 드롭 계수(m)를 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준 제어신호의 각주파수(ω*= ωo - mPac[rad/sec])를 생성하는 각주파수 연산부와,
상기 각주파수 연산부의 기준제어신호 각주파수(ω*)에 의거하여 무부하시 출력기준전압(V*)을 발생하는 기준제어신호 발생기와,
상기 P-Q 연산기의 무효전력(Q) 신호에 무효전력 조정계수(kL[H/var])를 곱하고 미리 설정된 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하고, 상기 출력전류(ILoad)에 상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD)을 보상하여 임피던스 제어신호를 발생하는 가상 출력 임피던스 제어부와,
상기 기준제어신호 발생기의 무부하시 출력 기준전압(V*[V])에서 상기 가상 출력 임피던스 제어부의 임피던스 보상된 출력 값을 감산하여 상기 출력전압 제어기의 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 임피던스 보상부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 가상출력 임피던스 제어부는,
상기 P-Q 연산기의 무효전력(Q) 신호를 입력받아 무효전력 조정용 계수kL[H/Var])를 곱하는 무효전력 조정용 계수부와,
상기 무효전력 조정용 계수부의 출력신호(kLQ)와 미리 설정되어 있는 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하는 보상할 출력 인덕턴스 발생부와,
상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)에 의거하여 상기 출력전류(ILoad)를 하이패스 필터링하여 상기 임피던스 보상부로 출력하는 하이패스필터(HPF)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 인버터 모듈을 병렬 연결하여 설치하는 경우 각 인버터 모듈의 동기를 제어하기 위하여 메인 콘트롤러로부터 동기신호를 입력받는 동기신호 수신부와,
상기 동기신호 수신부의 동기신호에 의거하여 상기 임피던스 보상부의 출력신호를 동기시켜 상기 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 위상동기부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명은 기존의 48V 직류전원공급기에 본 발명의 48V 단상 인버터 모듈만을 추가 설치하여 인버터 모듈을 병렬 운전할 때에 인버터 출력 임피던스 성분을 조절하는 것과 같은 효과를 사용하여 선형부하 또는 비선형 부하시 출력전압 안정도를 유지하면서도 부하분담 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 48V 직류전원공급기에 추가 증설된 AC부하를 위해 추가 설치하는 무정전전원공급기의 구성도.
도 2는 단상 인버터 모듈을 이용한 통신용 무정전 전원공급시스템 구성도.
도 3은 일반적인 인버터 제어기의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 병렬 운전 제어기를 포함하는 단상 인버터 모듈 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 단상 인버터 모듈의 병렬 운전을 위한 다른 실시 예를 보인 구성도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 인버터 모듈의 병렬운전 제어기를 포함하는 단상 인버터 모듈 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이,
48V 직류전원공급기의 축전지 전원을 AC전원으로 변환시켜 AC부하측으로 출력하는 인버터 모듈(100)을 하나 이상 병렬로 설치하여 운전하는 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전 제어기에 있어서,
기준제어신호와 인버터(110)의 출력전압(VOUT[V]) 및 출력전류(ILoad[A])의 오차에 따른 전압 및 전류 제어값을 생성하여 펄스폭변조신호를 생성하여 인버터(110)의 스위칭 소자를 제어하는 출력전압 제어기(130)와;
인버터(110)의 출력전압(VOUT) 및 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac[kW])과 무효전력(Q[kvar])을 연산하고, 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 계수를 곱하고, 이를 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준제어신호의 각주파수(ω*)를 생성한 후, 기준제어신호의 각주파수에 의거하여 무부하시 출력 기준전압(V*[V])을 발생하고, 무효전력(Q)에 대해서 기준 출력 인덕턴스(LD *[H])와의 오차를 연산하여 보상할 출력 인덕턴스(LD[H])를 산출한 후 상기 출력전류(ILoad)를 보상하고, 보상된 출력전류(ILoad)에 의거하여 상기 무부하시 출력기준전압(V*)을 보상하여 상기 출력전압제어기(130)로 보상된 기준제어신호(Vrefcosθ)를 출력하는 병렬운전 제어기(140)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 출력전압 제어기(130)는,
상기 병렬운전 제어기(140)의 기준제어신호(Vrefcosθ)와 상기 인버터 출력전압(VOUT)의 오차를 검출하는 출력전압 오차 검출기(131)와,
상기 출력전압 오차 검출기(131)의 출력전압 오차신호에 의거하여 출력전압 제어신호를 생성하는 출력전압 제어기(132)와,
상기 출력전압 제어기(132)의 출력전압 제어신호와 상기 출력전류(ILoad)의 오차를 검출하는 출력전류 오차 검출기(133)와,
상기 출력전류 오차 검출기(133)의 출력전류 오차신호에 의거하여 출력전류 제어신호를 생성하는 출력전류 제어기(134)와,
상기 출력전류 제어기(134)의 출력전류 제어신호에 의거하여 상기 인버터(110)의 스위칭 소자의 스위칭 제어신호를 펄스폭 변조제어신호로 발생시키는 펄스폭 변조기(135)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 병렬운전 제어기(140)는,
상기 인버터 출력전압(VOUT)과 상기 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac)과 무효 전력(Q)을 연산하는 P-Q 연산기(141)와,
상기 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 드롭 계수(m[(rad/sec)/W])를 곱하는 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)와,
상기 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)의 출력을 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준 제어신호의 각주파수(ω*= ωo - mPac[rad/sec])를 생성하는 각주파수 연산부(143)와,
상기 각주파수 연산부(143)의 기준제어신호 각주파수(ω*)에 의거하여 무부하시 출력기준전압(V*)을 발생하는 기준제어신호 발생기(144)와,
상기 P-Q 연산기(141)의 무효전력(Q) 신호에 무효전력 조정계수(KL[H/var])를 곱하고 미리 설정된 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하고, 상기 출력전류(ILoad)에 상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD)을 보상하여 임피던스 제어신호를 발생하는 가상 출력 임피던스 제어부(150)와,
상기 기준제어신호 발생기(144)의 무부하시 출력 기준전압(V*[V])에서 상기 가상 출력 임피던스 제어부(150)의 임피던스 보상된 출력 값을 감산하여 상기 출력전압 제어기(130)의 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 임피던스 보상부(145)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 가상출력 임피던스 제어부(150)는,
상기 P-Q 연산기(141)의 무효전력(Q) 신호를 입력받아 무효전력 조정용 계수kL[H/Var])를 곱하는 무효전력 조정용 계수부(151)와,
상기 무효전력 조정용 계수부(151)의 출력신호(kLQ)와 미리 설정되어 있는 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하는 보상할 출력 인덕턴스 발생부(152)와,
상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + kLQ)에 의거하여 상기 출력전류(ILoad)를 하이패스 필터링하여 상기 임피던스 보상부(145)로 출력하는 하이패스필터(HPF)(153)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 인버터 모듈(100)을 병렬 연결하여 설치하는 경우 각 인버터 모듈(100)의 동기를 제어하기 위하여 메인 콘트롤러(도시않됨)로부터 동기신호를 입력받는 동기신호 수신부(160)와,
상기 동기신호 수신부(160)의 동기신호에 의거하여 상기 임피던스 보상부(145)의 출력신호를 동기시켜 상기 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 위상동기부(146)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은, 기존의 48V 직류전원공급기에 인버터 모듈(100) 만을 추가적으로 연결 설치하여 AC 부하에 대응할 수 있도록 하는 무정전 전원공급시스템이 구성된다. 이는 인버터 모듈을 필요에 따라 추가 증설하여 AC 부하량에 쉽게 대응할 수 있으면서도, 기존의 48V 직류전압공급기의 축전지를 그대로 이용하기 때문에 저비용으로 AC 부하용 무정전 전원공급 시스템 설비를 증설 할 수 있는 것이다.
그런데, 인버터 모듈(100)을 기본의 드룹 제어방식을 적용하여 병렬 운전하는 경우 출력 임피이던스에 따라서 부하분담 오차가 크게 영향을 받으며 비선형 부하시 부하분담 오차가 증가함으로 부하분담오차를 줄이기 위해서는 출력전압안정도를 크게 허용해야 한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자, 개선된 병렬운전제어기(140)를 더 포함시켜 구성한 것이다.
병렬 운전 제어기(140)는, P-Q 연산기(141)에서 인버터(110)의 출력전압(VOUT) 및 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac[kW])과 무효전력(Q[kvar])을 연산한다. 유효전력 교류성분(Pac) 성분은 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)에 입력되어 유효전력 교류성분 드롭 계수(m[(rad/sec)/W])에 곱해진다. 여기서 유효전력 교류성분 계수는 실험적으로 구해진 상수이다.
이어서, 각주파수 연산부(143)는, 상기 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)의 출력을 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준 제어신호의 각주파수(ω*= ωo - mPac[rad/sec])를 생성한다. 상기 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo)도 실험적으로 미리 구해서 설정된 각주파수 값이다.
기준제어신호 발생기(144)는, 상기 각주파수 연산부(143)의 기준제어신호 각주파수(ω*)에 의거하여 무부하시 출력기준전압(V*)을 발생한다.
한편, 상기 P-Q 연산기(141)의 무효전력(Q) 신호는 가상 출력 임피던스 제어부(150)로 입력되고, 가상 출력 임피던스 제어부(150)는 무효전력(Q)에 의해 보상할 출력 인덕턴스 값을 생성하여 출력전류(ILoad)를 필터링한다.
가상 출력 임피던스 제어부(150)는, 무효전력 조정 계수부(151)에서 P-Q 연산부(141)의 무효전력(Q)에 미리 설정해 둔 무효전력 조정계수(KL[H/var])를 곱한다. 무효전력 조정 계수부(151)의 출력은 보상할 출력 인덕턴스 발생부(152)에 입력되어 미리 설정되어 있는 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)으로 출력한다. 하이패스 필터(153)는 상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)에 의거하여 상기 출력전류(ILoad)를 하이패스 필터링하여 상기 임피던스 보상부(145)로 출력한다.
상기 가상 출력 임피던스 제어부(150)의 출력신호는 임피던스 보상부(145)에 입력되고, 임피던스 보상부(145)는, 상기 기준제어신호 발생기(144)의 무부하시 출력 기준전압(V*[V])에서 상기 가상 출력 임피던스 제어부(150)의 임피던스 보상된 출력 값을 감산하여 상기 출력전압 제어기(130)의 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하게 된다.
따라서, 본 발명의 가상 출력 임피던스 제어부(150)는, 무효전력(Q) 값에 의거하여 보상할 출력 인덕턴스 값을 생성하고, 생성된 출력 인덕던스 값에 의거하여 출력전류를 하이패스 필터링 하고, 이를 임피던스 보상부(145)에서 상기 기준제어신호 발생기(144)의 무부하시 출력 기준전압(V*[V])에서 상기 가상 출력 임피던스 제어부(150)의 임피던스 보상된 출력 값을 감산하여 상기 출력전압 제어기(130)의 기준제어신호(Vrefcosθ)를 생성하여 출력전압 제어기(130)로 입력시킴으로써, 출력 임피던스 성분을 조절하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
결국 각각의 인버터 모듈별로, 출력전류 즉, 부하전류를 가상 출력 임피던스 제어부에서 필터링하여 조절함으로써, 부하변동에 대응하여 기준제어신호가 조절되어 인버터가 제어되므로, 선형부하 또는 비선형 부하시 출력전압 안정도를 유지하면서 부하분담 오차를 최소화할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 인버터 모듈(100)을 병렬 연결하여 설치하는 경우 각 인버터 모듈(100)의 동기를 제어하기 위하여 메인 콘트롤러(도시안됨)로부터 동기신호를 생성하여 각 인버터 모듈(100)로 동기신호를 전송하게 되고, 인버터 모듈(100)은 동기신호 수신부(160)에서 동기신호를 수신받아 상기 임피던스 보상부(145)에서 출력되는 기준제어신호(Vrefcosθ)에 곱해줌으로써, 주파수 동기를 맞추게 된다. 그러므로, 복수의 인버터 모듈(100)을 병렬 연결하는 경우에도 복수의 인버터 모듈(100)들의 동기를 일치시켜 운전 제어를 할 수 있게 되는 것이다.
10 : 48V 직류전원공급기 11 : AC/DC 정류기
12 : 축전지 100 : 단상 인버터 모듈
110 : 양방향 단상 인버터 120 : 변압기
130 : 출력전압 제어기 131 : 출력전압 오차 검출부
132 : 전압 제어기 133 : 출력전류 오차 검출부
134 : 전류 제어기 135 : 펄스폭 변조기
140 : 병렬운전 제어기 141 : P-Q 연산기
142 : 유효전력 교류성분 드롭 계수부 143 : 각주파수 연산부
144 : 기준제어신호 발생기 145 : 임피던스 보상부
146 : 동기신호 보상부 150 : 가상 출력 임피던스 제어부
151 : 무효전력 드롭 계수부 152 : 보상할 출력 임피던스 연산부
153 : 하이패스 필터 160 : 동기신호 수신부

Claims (4)

  1. 48V 직류전원공급기의 축전지 전원을 AC전원으로 변환시켜 AC부하측으로 출력하는 인버터 모듈(100)을 하나 이상 병렬로 설치하여 운전하는 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전 제어장치에 있어서,
    기준제어신호와 인버터(110)의 출력전압(VOUT[V]) 및 출력전류(ILoad[A])의 오차에 따른 전압 및 전류 제어값을 생성하여 펄스폭변조신호를 생성하여 인버터(110)의 스위칭 소자를 제어하는 출력전압 제어기(130)와;
    인버터(110)의 출력전압(VOUT) 및 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac[kW])과 무효전력(Q[kvar])을 연산하고, 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 계수를 곱하고, 이를 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준제어신호의 각주파수(ω*)를 생성한 후, 기준제어신호의 각주파수(ω*)에 의거하여 무부하시 출력 기준전압(V*[V])을 발생하고, 무효전력(Q)에 대해서 기준 출력 인덕턴스(LD *[H])와의 오차를 연산하여 보상할 출력 인덕턴스(LD[H])를 산출한 후 상기 출력전류(ILoad)를 보상하고, 보상된 출력전류(ILoad)에 의거하여 상기 무부하시 출력기준전압(V*)을 보상하여 상기 출력전압제어기(130)로 보상된 기준제어신호(Vrefcosθ)를 출력하는 병렬운전 제어기(140)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 병렬운전 제어기(140)는,
    상기 인버터 출력전압(VOUT)과 상기 출력전류(ILoad)를 입력받아 유효전력 교류성분(Pac)과 무효 전력(Q)을 연산하는 P-Q 연산기(141)와,
    상기 유효전력 교류성분(Pac)에 유효전력 교류성분 드롭 계수(m[(rad/sec)/W])를 곱하는 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)와,
    상기 유효전력 교류성분 드롭 계수부(142)의 출력을 무부하시 출력전압의 각주파수(ωo[rad/sec])에서 감산하여 기준 제어신호의 각주파수(ω*= ωo - mPac[rad/sec])를 생성하는 각주파수 연산부(143)와,
    상기 각주파수 연산부(143)의 기준제어신호 각주파수(ω*)에 의거하여 무부하시 출력기준전압(V*)을 발생하는 기준제어신호 발생기(144)와,
    상기 P-Q 연산기(141)의 무효전력(Q) 신호에 무효전력 조정계수(KL[H/var])를 곱하고 미리 설정된 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하고, 상기 출력전류(ILoad)에 상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD)을 보상하여 임피던스 제어신호를 발생하는 가상 출력 임피던스 제어부(150)와,
    상기 기준제어신호 발생기(144)의 무부하시 출력 기준전압(V*[V])에서 상기 가상 출력 임피던스 제어부(150)의 임피던스 보상된 출력 값을 감산하여 상기 출력전압 제어기(130)의 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 임피던스 보상부(145)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가상출력 임피던스 제어부(150)는,
    상기 P-Q 연산기(141)의 무효전력(Q) 신호를 입력받아 무효전력 조정용 계수kL[H/Var])를 곱하는 무효전력 조정용 계수부(151)와,
    상기 무효전력 조정용 계수부(151)의 출력신호(kLQ)와 미리 설정되어 있는 기준출력 인덕턴스(LD*)를 더하여 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)을 발생하는 보상할 출력 인덕턴스 발생부(152)와,
    상기 보상할 출력 인덕턴스 값(LD = LD* + KLQ)에 의거하여 상기 출력전류(ILoad)를 하이패스 필터링하여 상기 임피던스 보상부(145)로 출력하는 하이패스필터(HPF)(153)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 무정전 전원공급시스템의 메인 콘트롤러로부터 동기신호를 입력받는 동기신호 수신부(160)와,
    상기 동기신호 수신부(160)의 동기신호에 의거하여 상기 임피던스 보상부(145)의 출력신호를 동기시켜 상기 기준제어신호(Vrefcosθ)로 출력하는 위상동기부(146)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신용 무정전 전원공급시스템의 인버터 운전제어장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337227A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 深圳市斯康达电子有限公司 一种逆变器并联环流的抑制方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060238031A1 (en) 2005-04-26 2006-10-26 Wilfred Frey DC and AC uninterruptible power supply

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060238031A1 (en) 2005-04-26 2006-10-26 Wilfred Frey DC and AC uninterruptible power supply

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337227A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 深圳市斯康达电子有限公司 一种逆变器并联环流的抑制方法及装置
CN114337227B (zh) * 2022-01-06 2023-09-05 深圳市斯康达电子有限公司 一种逆变器并联环流的抑制方法及装置

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