KR101309287B1 - Apparatus and method for a fault diagnosis of direct current terminal voltage sensor of grid connected power transformer and fault-tolerant control - Google Patents

Apparatus and method for a fault diagnosis of direct current terminal voltage sensor of grid connected power transformer and fault-tolerant control Download PDF

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Abstract

계통 연계형 전력 변환 장치내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위한 장치로서, 상기 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 직류단 전압 추정부; 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 고장 판단부; 및 상기 고장 판단부에서 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 상기 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하기 위해 상기 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하는 제어부를 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치가 제공된다.A device for performing fault diagnosis and fault tolerance control of a DC link voltage sensor provided in a grid-connected power converter, the DC link voltage estimating the DC link voltage from the q-axis command current and the q-axis current detected from the grid. Estimator; A failure determination unit comparing the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor and determining whether the DC terminal voltage sensor is broken; And a controller for outputting the estimated DC link voltage as a control voltage to the power converter in order to perform fault tolerance control for the power conversion, when the failure determination unit determines that the DC link voltage sensor is faulty. Provided are a DC link voltage sensor fault diagnosis and a fault tolerance control device of a grid-connected power converter including.

Description

계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR A FAULT DIAGNOSIS OF DIRECT CURRENT TERMINAL VOLTAGE SENSOR OF GRID CONNECTED POWER TRANSFORMER AND FAULT-TOLERANT CONTROL}Fault diagnosis and fault tolerance control device of DC link voltage sensor of grid-connected power converter and method thereof

본 발명은 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는 계통 연계형 전력 변환장치에서 변환된 2차원 전류(id, iq)를 이용해 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하여 모델링에 따른 계산량으로 인한 시간 지연을 현저하게 줄일 수 있는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for diagnosing a failure of a DC-link voltage sensor and a fault-tolerant control device of a grid-connected power converter, and more particularly, to a two-dimensional current (i d , i q ) converted from a grid-linked power converter. Fault Diagnosis and Fault Tolerance Control of DC-Stage Voltage Sensors of Power Converters Using DC-based Voltage Converters, which can significantly reduce the time delay due to the calculation amount according to modeling. An apparatus and a method thereof are provided.

최근 세계적으로 기후변화 협약과 에너지 자원의 고갈 문제가 대두되면서 태양 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 따라 태양 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 연구가 선진국을 중심으로 폭넓게 진행되고 있다.Recently, as the issue of climate change agreements and the depletion of energy resources are raised around the world, interest in solar energy is increasing. Accordingly, researches for efficiently using solar energy have been widely conducted in advanced countries.

특히 국내에서는 대체 에너지를 이용하여 발전된 전력을 상용계통에 공급할 수 있도록 하는 전기 사업법의 개정이 진행중에 있으며 이에 대한 연구가 진행되고 있다.In particular, in Korea, amendments to the Electricity Business Law, which allows the supply of electricity generated by using alternative energy to commercial systems, are in progress and research is being conducted.

이러한 태양광 에너지를 이용한 계통 연계형 발전 시스템은 여름철 첨두 부하시 기존 화력 발전소의 부담을 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.Grid-connected power generation system using the solar energy has the advantage of reducing the burden of the existing thermal power plant during peak load in summer.

국외에서 개발되어 사용되고 있는 계통 연계형 인버터의 종류는 크게 저주파(60Hz) 변압기를 사용하는 방식과 고주파 변압기를 사용하는 고주파 링크 방식, 그리고 절연 변압기가 없는 방식으로 구분된다. 과거에는 저주파 변압기 방식이 많이 사용되었으나 저주파 변압기 때문에 전체 시스템의 크기와 무게가 커지는 단점이 있어 최근에는 고주파 링크 방식이나 절연 변압기가 없는 방식이 많이 사용되고 있다. The types of grid-connected inverters that have been developed and used abroad are largely divided into a low frequency (60 Hz) transformer, a high frequency link using a high frequency transformer, and no isolation transformer. In the past, many low frequency transformers have been used. However, low frequency transformers have a disadvantage of increasing the size and weight of the entire system. Recently, high frequency link or no isolation transformers have been used.

고주파 링크 방식은 고주파 변압기를 사용하여 계통 라인과 전기적으로 절연되어 있으나 스위칭 소자의 수가 많고, 승압과 동시에 인버팅을 하기 때문에 회로의 최적화가 어렵고 고주파 변압기의 누설 인덕턴스로 인해 변압기 2차측 정류단에 심한 전압 링잉이 생기는 단점을 가지고 있다. The high frequency link method is electrically insulated from the system line by using a high frequency transformer, but because of the large number of switching elements and inverting at the same time, it is difficult to optimize the circuit and due to the leakage inductance of the high frequency transformer, The disadvantage is that voltage ringing occurs.

변압기 없는 방식은 태양 전지의 출력 전압이 계통 라인 전압의 첨값 보다 낮을 경우 승압을 위한 DC/DC 컨버터가 추가로 요구되는 단점이 있으나 최대 전력 추적제어나 시스템 설계의 최적화에 있어 고주파 링크 방식에 비해 유리하여 대용량 태양광 발전 시스템에 많이 사용되고 있다.The transformerless method requires additional DC / DC converters for boosting when the output voltage of the solar cell is lower than the peak value of the grid line voltage. It is widely used in large capacity solar power system.

한편, 전력변환장치는 기존의 전기/전력 제어시스템만이 아니라 최근 환경문제로 인해 각광받고 있는 신재생에너지 발전시스템의 제어를 위한 필수적인 모듈이다. 그러나, 산업현장에서 직류단 커패시터에 걸리는 전압을 측정하기 위한 직류단 전압 센서의 고장이 종종 발생하여 시스템의 성능 및 안정성 문제와 경제적 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 직류단 전압센서의 고장진단을 통해 위의 문제를 최소화하고 유지보수의 편의성 증가를 위한 기법들이 필요하다.On the other hand, the power converter is an essential module for the control of not only the existing electric / power control system but also the renewable energy generation system that is in the spotlight due to the recent environmental problems. However, the failure of the DC terminal voltage sensor to measure the voltage applied to the DC terminal capacitor in the industrial field often occurs, which may cause performance and stability problems of the system and economic loss. Therefore, there is a need for techniques for minimizing the above problems and increasing the convenience of maintenance through fault diagnosis of the DC terminal voltage sensor.

종래의 경우 직류단 전압 센서의 고장진단에는 상전류 비교 방식과 모델 기반 방식이 사용되고 있다. 상전류 비교 방식은 고장 진단만 가능하고 모델 기반 방식은 고장 진단과 고장 허용 제어까지 가능하다. In the conventional case, a phase current comparison method and a model-based method are used to diagnose a DC voltage sensor. The phase current comparison method can only diagnose faults, and the model-based method can even diagnose faults and control fault tolerance.

상전류 비교 방식은 갑자기 전압 센서가 고장이 나서 잘못 감지된 전압값이 시스템에 쓰이면 예상치 못한 이상한 상전류가 출력된다. 이것을 다른 상과 비교해서 정해진 값보다 차이가 크게 되면 고장이라고 인식을 한다. 상전류 비교 방식은 간단하지만 고장 진단만 가능하며 직류단 전압을 가지고 비교하지 않기 때문에 정확히 직류단 전압 센서 고장이라고 판단하기 힘들다. In the phase current comparison method, when a voltage sensor suddenly fails and an incorrectly sensed voltage value is used in the system, an unexpected strange phase current is output. Compare this to other phases, and if the difference is larger than the specified value, it is recognized as a failure. The phase current comparison method is simple, but it is only possible to diagnose the failure, and it is difficult to judge the DC voltage sensor correctly because it does not compare with DC voltage.

한편, 모델 기반으로 비교할 경우는 정확한 시스템 모델링이 필요하다. 직접 직류단 전압을 추정해서 비교하기 때문에 상전류 비교보다 비교적 정확하지만 모델링에 따르는 계산량이 많고 그로 인해 시간 지연이 발생할 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, when comparing models based on accurate system modeling is required. Since direct DC link voltage is estimated and compared, it is relatively more accurate than phase current comparison, but there is a problem that a large amount of calculation is required according to modeling, and thus a time delay may occur.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 계통 연계형 전력 변환장치에서 변환된 2차원 전류(id, iq)를 이용해 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하여 모델링에 따른 계산량으로 인한 시간 지연을 현저하게 줄일 수 있는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention, by using the two-dimensional current (i d , i q ) transformed in the grid-connected power converter device to perform the diagnosis of the DC terminal voltage sensor of the power converter and the fault tolerance control according to modeling The present invention provides a device and method for diagnosing a fault in the DC link voltage sensor of a grid-connected power converter that can significantly reduce the time delay due to a calculation amount, and a method for controlling the fault.

본 발명의 일측면에 의하면, 계통 연계형 전력 변환 장치내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위한 장치로서, 상기 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 직류단 전압 추정부; 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 고장 판단부; 및 상기 고장 판단부에서 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 상기 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하기 위해 상기 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하는 제어부를 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a device for performing fault diagnosis and fault tolerance control of a DC-link voltage sensor provided in a grid-connected power converter, DC from the q-axis command current and q-axis current detected from the grid A DC stage voltage estimator for estimating the stage voltage; A failure determination unit comparing the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor and determining whether the DC terminal voltage sensor is broken; And a controller for outputting the estimated DC link voltage as a control voltage to the power converter in order to perform fault tolerance control for the power conversion, when the failure determination unit determines that the DC link voltage sensor is faulty. Provided are a DC link voltage sensor fault diagnosis and a fault tolerance control device of a grid-connected power converter including.

상기 직류단 전압 추정부는 상기 q축 지령 전류와 상기 q축 전류를 획득하기 위해 데드비트 전류 제어기를 이용할 수 있다. 데드비트 전류 제어기는 샘플링 주기의 끝에서 전류 오차를 영으로 만들도록 전압 벡터 지령을 선택하는 전류 제어기이다.The DC stage voltage estimator may use a deadbeat current controller to obtain the q-axis command current and the q-axis current. The deadbit current controller is a current controller that selects a voltage vector command to zero the current error at the end of the sampling period.

상기 직류단 전압 추정부는 비례 적분기를 이용하여 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정할 수 있다.The DC link voltage estimator may estimate the DC link voltage from the q-axis command current and the q-axis current using a proportional integrator.

상기 고장 판단부는 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단할 수 있다.The failure determination unit may compare the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor and determine that the DC terminal voltage sensor is out of order when the difference value is out of a set reference range.

상기 전력 변환 장치는 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 전압형 인버터일 수 있다.The power converter may be a voltage inverter of a grid-tied photovoltaic power generation system.

상기 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치는 상기 계통으로부터 3상 전류를 2상 전류로 축변환하여 상기 직류단 전압 추정부에 출력하는 전류 축변환부를 더 포함할 수 있다.The DC stage voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control apparatus of the grid-connected power converter further includes a current axis converting unit converting a 3-phase current into a 2-phase current from the grid and outputting the 3-phase current to the DC-link voltage estimating unit. Can be.

상기 계통 연계형 전력변한장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치는 상기 계통으로부터 3상 전압을 2상 전압으로 축변환하여 상기 직류단 전압 추정부에 출력하는 전압 축변환부를 더 포함할 수 있다.The DC link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the grid-associated power changer further includes a voltage axis converting unit converting a 3-phase voltage into a 2-phase voltage from the grid and outputting the 3-phase voltage to the DC link voltage estimating unit. Can be.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 계통 연계형 전력 변환 장치내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위한 방법으로서, 상기 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 단계; 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 단계; 및 판단 결과 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 상기 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하여 상기 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하는 단계를 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method for performing fault diagnosis and fault tolerance control of a DC-link voltage sensor provided in a grid-connected power conversion device, the method comprising a direct current from the q-axis command current and q-axis current detected from the grid Estimating a short voltage; Comparing the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor to determine whether the DC terminal voltage sensor is faulty; And outputting the estimated DC link voltage as a control voltage for the power conversion device and performing fault tolerance control for the power conversion when it is determined that the DC link voltage sensor is faulty. Provided are a method for diagnosing a fault in a DC-stage voltage sensor and a fault-tolerant control method of a power converter.

상기 직류단 전압 추정 단계는 상기 q축 지령 전류와 상기 q축 전류를 획득하기 위해 데드비트 전류 제어기를 이용할 수 있다. 데드비트 전류 제어기는 샘플링 주기의 끝에서 전류 오차를 영으로 만들도록 전압 벡터 지령을 선택하는 전류 제어기이다.The DC stage voltage estimating step may use a dead bit current controller to obtain the q-axis command current and the q-axis current. The deadbit current controller is a current controller that selects a voltage vector command to zero the current error at the end of the sampling period.

상기 직류단 전압 추정 단계는 비례 적분기를 이용하여 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정할 수 있다.The DC link voltage estimating step may estimate the DC link voltage from the q-axis command current and the q-axis current using a proportional integrator.

상기 고장 판단 단계는 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 직류단 전압 센서의 고장으로 판단할 수 있다.The failure determining step may be determined as a failure of the DC terminal voltage sensor when comparing the estimated DC terminal voltage and the measured value of the DC terminal voltage sensor when the difference value is out of the set reference range.

상기 전력 변환 장치는 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 전압형 인버터일 수 있다.The power converter may be a voltage inverter of a grid-tied photovoltaic power generation system.

상기 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법은 상기 직류단 전압 추정을 위해 상기 계통으로부터 3상 전류를 2상 전류로 축변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.The DC link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method of the grid-connected power converter may further include the step of converting a 3-phase current into a 2-phase current from the grid to estimate the DC link voltage.

상기 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법은 상기 직류단 전압 추정을 위해 상기 계통으로부터 3상 전압을 2상 전압으로 축변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.The DC link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method of the grid-connected power converter may further include the step of converting a 3-phase voltage from the grid into a 2-phase voltage to estimate the DC link voltage.

본 발명에 의하면, 계통연계형 태양광발전 시스템의 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 위해 2차원 전류는 3상 전류에서 축변환 과정을 통해 표현된다. 그리고 q축 지령 전류와 q축 전류를 가지고 직류단 전압이 추정된다. 추정된 전압값과 실제 전압값에 의해 직류단 전압 센서의 고장이 진단되고 고장이 검출되면 실제값을 추정값으로 대체하여 고장 허용 제어가 구현될 수 있다. According to the present invention, the two-dimensional current is expressed through the axis conversion process in the three-phase current for fault diagnosis and fault tolerance control of the DC-link voltage sensor of the grid-connected photovoltaic system. DC voltage is estimated with q-axis command current and q-axis current. If the fault of the DC voltage sensor is diagnosed by the estimated voltage value and the actual voltage value, and the fault is detected, the fault tolerance control may be implemented by replacing the actual value with the estimated value.

이에 따라, 계통연계형 태양광발전 시스템의 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 복잡한 수학적 모델링 필요없이 비례 적분 제어기를 통한 추정값으로 고장 진단 및 고장 허용 제어를 구현함으로써, 종래의 모델링에 따른 계산량으로 인한 시간 지연을 현저하게 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.Accordingly, the fault diagnosis and fault tolerance control of the DC-link voltage sensor of the grid-connected photovoltaic power generation system are implemented by estimating the fault diagnosis and fault tolerance with an estimated value through a proportional integral controller without complicated mathematical modeling. It can provide the effect of significantly reducing the time delay caused by the calculation amount.

아울러, 본 발명에 의하면, 직류단 전압 센서의 고장을 판별하여 유지보수 비용절감이 되고 즉시 시스템을 정지시키지 않아도 되는 고장 허용 제어로 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to determine the failure of the DC-stage voltage sensor to reduce the maintenance cost and to improve reliability and stability with a fault-tolerant control that does not require a system stop immediately.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단 및 고장 허용 제어부를 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압단 추정부의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서의 고장 진단을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서의 고장 허용 제어를 설명하기 위한 시뮬레이션 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 변화에 따른 추종값을 보여주는 시뮬레이션 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 태양전지 등가회로의 I-V, P-V 특성 곡선 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고장 허용 제어시 MPPT 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a view illustrating a DC terminal voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a fault diagnosis and a fault tolerance control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a voltage stage estimator according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a DC-stage voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for diagnosing a fault and controlling a fault tolerance of a DC terminal voltage sensor of a grid-connected power converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of simulation results for explaining fault diagnosis of a DC terminal voltage sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a simulation graph for explaining fault tolerance control of a DC terminal voltage sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a simulation graph illustrating a tracking value according to a change in a DC voltage according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing IV and PV characteristic curves of a solar cell equivalent circuit for simulation according to an embodiment of the present invention. FIG.
10 is a graph illustrating MPPT control during fault tolerance control according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view illustrating a DC terminal voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치를 포함하는 시스템은 계통(Grid)에 연결되는 전압형 인버터(10), 위상 동기 루프부(20), 전류 축변환부(30), 전압 축변환부(40), 고장 진단 및 고장 허용 제어부(50), SVPWM(60)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a system including a DC terminal voltage sensor fault diagnosis and a fault tolerance control apparatus according to an embodiment includes a voltage inverter 10 connected to a grid, a phase locked loop 20, and a current. It may be configured to include an axis conversion unit 30, voltage axis conversion unit 40, fault diagnosis and fault tolerance control unit 50, SVPWM (60).

전압형 인버터(10)는 계통에 연결된 전력 변환장치이다. 전압형 인버터(10)에는 커패시터 소자를 포함하고 있으며, 커패시터 소자의 양단에 걸리는 직류 전압을 측정하는 직류단 전압 센서가 구비되어 있다. 전압형 인버터(10)는 고장 진단 및 고장 허용 제어부(50)로부의 제어신호에 따라 전력 변환을 수행한다.The voltage inverter 10 is a power converter connected to the grid. The voltage inverter 10 includes a capacitor element, and is provided with a DC terminal voltage sensor for measuring a DC voltage across both ends of the capacitor element. The voltage inverter 10 performs power conversion in accordance with a fault diagnosis and a control signal from the fault tolerance control unit 50.

위상 동기 루프부(20)는 3상 전압간의 위상 동기를 수행하기 위한 루프 회로이다. 전류 축변환부(30)는 3상 전류를 2상 전류로 축변환을 수행한다. 전압 축변환부(40)는 3상 전압을 2상 전압으로 축변환을 수행한다.The phase locked loop unit 20 is a loop circuit for performing phase synchronization between three phase voltages. The current axis converting unit 30 performs the axis conversion of the three-phase current to a two-phase current. The voltage conversion unit 40 performs the axis conversion of the three-phase voltage to a two-phase voltage.

고장 진단 및 고장 허용 제어부(50)는 계통(Grid)으로부터 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 진단하고, 고장 발생시 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하는 고장 허용 제어를 수행한다.The fault diagnosis and fault tolerance control unit 50 compares the DC terminal voltage estimated from the grid with the measured value of the DC terminal voltage sensor, diagnoses whether the DC terminal voltage sensor is faulty, and checks the estimated DC terminal voltage when the fault occurs. Fault tolerance control is performed by outputting a control voltage to the power converter.

SVPWM(60)는 고장 진단 및 고장 허용 제어부(50)의 제어신호를 스위칭하는 것으로 스위치부로서, 여기에서는 SVPWM으로 설명되었지만 본 발명은 이에 제한되지 않고 PWM이 사용될 수 도 있다.The SVPWM 60 is a switch unit that switches the control signals of the fault diagnosis and fault tolerance control unit 50. Here, the SVPWM 60 is described as SVPWM, but the present invention is not limited thereto, and PWM may be used.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단 및 고장 허용 제어부를 설명하기 위한 구성 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a fault diagnosis and a fault tolerance control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 고장 진단 및 고장 허용 제어부(50)는 데드비트 전류 제어부(51), 직류단 전압 추정부(52), 고장 판단부(53), 및 제어부(54)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the fault diagnosis and fault tolerance controller 50 may include a dead bit current controller 51, a DC link voltage estimator 52, a failure determiner 53, and a controller 54. Can be.

데드비트 전류 제어부(51)는 샘플링 주기의 끝에서 전류 오차를 영으로 만들도록 전압 벡터 지령을 선택하는 전류 제어기이다. 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단 및 고장 허용 제어를 위해서는 매우 빠른 동특성을 가진 제어기가 요구되기 때문에 데드비트 전류제어기를 사용한다.The deadbeat current control section 51 is a current controller that selects a voltage vector command to zero the current error at the end of the sampling period. In order to diagnose a fault and tolerate fault control according to an exemplary embodiment of the present invention, a dead bit current controller is used because a controller having very fast dynamic characteristics is required.

직류단 전압 추정부(52)는 계통(Grid)으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정한다.The DC stage voltage estimator 52 estimates the DC stage voltage from the q-axis command current and the q-axis current sensed by the grid.

고장 판단부(53)는 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단한다. 고장 판단부(53)는 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 직류단 전압 센서의 고장으로 판단할 수 있다.The failure determining unit 53 compares the estimated DC terminal voltage with the measured value of the DC terminal voltage sensor to determine whether the DC terminal voltage sensor is faulty. The failure determining unit 53 may compare the estimated DC terminal voltage with the measured value of the DC terminal voltage sensor and determine that the DC terminal voltage sensor is out of order when the difference value is out of the set reference range.

제어부(54)는 고장 판단부(53)에서 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 전압형 인버터(10)에 대한 고장 허용 제어를 수행하기 위해 추정된 직류단 전압을 전압형 인버터(10)에 제어 전압으로 출력한다.When the failure determination unit 53 determines that the DC terminal voltage sensor is faulty, the control unit 54 converts the estimated DC terminal voltage to perform the fault tolerance control for the voltage inverter 10. To the control voltage.

데드비트 전류 제어부(51)의 동작을 설명하도록 한다.The operation of the dead bit current controller 51 will be described.

도 1에서 전압 방정식을 세우면 식 (1)과 같이 표현될 수 있다.When the voltage equation is established in FIG. 1, it may be expressed as Equation (1).

Figure 112012008051809-pat00001
식 (1)
Figure 112012008051809-pat00001
Formula (1)

연속시간 전압방정식을 이산시간 전압방정식으로 변환시키기 위해 전류값을 식 (2), (3)와 같이 근사화시킨다. In order to convert the continuous-time voltage equation into a discrete-time voltage equation, the current value is approximated as shown in equations (2) and (3).

Figure 112012008051809-pat00002
식(2)
Figure 112012008051809-pat00002
Equation (2)

Figure 112012008051809-pat00003
식(3)
Figure 112012008051809-pat00003
Equation (3)

식 (2), (3)를 식 (1)에 대입하여 이산시간 전압방정식으로 표현하면, 식 (4)으로 표현할 수 있다. If equation (2) and (3) are substituted into equation (1) and expressed as a discrete time voltage equation, it can be expressed as equation (4).

Figure 112012008051809-pat00004
식 (4)
Figure 112012008051809-pat00004
Equation (4)

식 (4)에서 데드비트 제어를 수행하기 위해 식 (5)와 같이 다음 상태 실제값을 현재 상태 지령값과 일치시킨다. In order to perform the dead bit control in Eq.

Figure 112012008051809-pat00005
식(5)
Figure 112012008051809-pat00005
Equation (5)

식 (5)를 식 (4)에 대입시키면 식 (6)과 같다.Substituting equation (5) into equation (4) is the same as in equation (6).

Figure 112012008051809-pat00006
식 (6)
Figure 112012008051809-pat00006
Equation (6)

여기서, 지령값을 더 정확하게 추종하기 위해 식 (7)과 같은 적분 제어기를 추가한다. Here, an integration controller such as equation (7) is added to follow the command value more accurately.

Figure 112012008051809-pat00007
식 (7)
Figure 112012008051809-pat00007
Equation (7)

완성된 식은 식 (8)과 같이 표현될 수 있다. The completed equation can be expressed as Equation (8).

Figure 112012008051809-pat00008
식(8)
Figure 112012008051809-pat00008
Equation (8)

식 (8)을 블록도로 표현하면 도 4에 도시된 기능 블록도로 구현할 수 있다.If Equation (8) is expressed as a block diagram, the functional block diagram shown in FIG. 4 may be implemented.

직류단 전압 추정부(52)의 동작에 대하여 설명하도록 한다.The operation of the DC-stage voltage estimator 52 will be described.

직류단 전압 센서리스 제어 기법을 적용하기 위해

Figure 112012008051809-pat00009
와 비례적분 제어기
Figure 112012008051809-pat00010
을 넣어서 식 (9)과 같은 비선형 방정식으로 표현할 수 있다.To apply DC-stage voltage sensorless control technique
Figure 112012008051809-pat00009
And proportional integral controller
Figure 112012008051809-pat00010
Can be expressed as a nonlinear equation such as (9).

Figure 112012008051809-pat00011
식 (9)
Figure 112012008051809-pat00011
Equation (9)

식 (8)을 식 (9)에 대입하여 간단하게 정리하면 식 (10)과 같이 표현될 수 있다. Simply substituting Eq. (8) into Eq. (9) can be expressed as Eq. (10).

Figure 112012008051809-pat00012
식 (10)
Figure 112012008051809-pat00012
Equation (10)

q축을 유효성분으로 설정했기 때문에

Figure 112012008051809-pat00013
을 기준으로 q축 성분만 식으로 정리하면 식 (11)와 같이 표현될 수 있다.Because we set the q axis as the active ingredient
Figure 112012008051809-pat00013
If only the q-axis component can be summarized as an expression, it can be expressed as Equation (11).

Figure 112012008051809-pat00014
식(11)
Figure 112012008051809-pat00014
Equation (11)

이 식은 추정값이

Figure 112012008051809-pat00015
에 대한 함수로 나타낼 수 있다는 것을 의미하며 비례적분 제어기 출력이 0이라면 추정값과 실제값이 같다는 것을 의미한다. 이런 관계에서 데드비트 제어를 적용하면 도 3과 같이 제안된 직류단 전압 추정 비례적분 제어기와 식 (12)로 정리된다.This equation gives an estimate
Figure 112012008051809-pat00015
It can be expressed as a function of. If the proportional integral controller output is 0, it means that the estimated value and the actual value are the same. Applying the dead bit control in this relationship is summarized by the proposed DC stage voltage estimation proportional integral controller and equation (12) as shown in FIG.

Figure 112012008051809-pat00016
식 (12)
Figure 112012008051809-pat00016
Equation (12)

고장 판단부(53) 및 제어부(54)에서 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하는 것을 설명하도록 한다.The failure determination unit 53 and the control unit 54 will be described to perform the DC terminal voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control.

고장 판단부(53)는 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 전압 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다. 고장을 판단하기 위한 오차율 계산식은 식 (13)과 같이 표현될 수 있다.The failure determination unit 53 may compare the estimated DC terminal voltage with the measured value of the DC terminal voltage sensor to determine whether the voltage sensor is faulty. The error rate calculation formula for determining the failure may be expressed as in Equation (13).

Figure 112012008051809-pat00017
식 (13)
Figure 112012008051809-pat00017
Equation (13)

고장 판단부(53)는 식 (13)로부터 계산된 오차율과 미리 설정된 전압 오차 범위 값(K)과 비교하여 식 (14)와 같이 전압 센서 고장 여부를 판단한다. 즉, 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 전압 오차 범위(K)를 벗어나는 경우, 직류단 전압 센서의 고장으로 판단할 수 있다.The failure determining unit 53 compares the error rate calculated from Equation (13) with a preset voltage error range value K to determine whether the voltage sensor has failed as in Equation (14). That is, when the difference value is out of the set voltage error range K by comparing the estimated DC terminal voltage and the measured value of the DC terminal voltage sensor, it may be determined as a failure of the DC terminal voltage sensor.

Figure 112012008051809-pat00018
식(14)
Figure 112012008051809-pat00018
Formula (14)

제어부(54)는 고장 판단부(53)에 의해 직류단 전압 센서의 고장이 진단되는 경우,

Figure 112012008051809-pat00019
Figure 112012008051809-pat00020
값을 대입하여 고장 허용 제어를 구현할 수 있다. 즉, 직류단 전압 센서의 측정값 대신에 추정된 직류단 전압을 전압형 인버터(10)에 대한 제어 전압으로 출력하여 고장 허용 제어를 구현할 수 있다.When the failure of the DC terminal voltage sensor is diagnosed by the failure determination unit 53, the controller 54
Figure 112012008051809-pat00019
on
Figure 112012008051809-pat00020
You can implement fault tolerance control by assigning values. That is, the fault-tolerant control may be implemented by outputting the estimated DC terminal voltage as a control voltage for the voltage inverter 10 instead of the measured value of the DC terminal voltage sensor.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a method for diagnosing a fault and controlling a fault tolerance of a DC terminal voltage sensor of a grid-connected power converter according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전압형 인버터(10)내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위하여 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 단계(S10)가 수행된다.Referring to FIG. 5, a step of estimating a DC stage voltage from the q-axis command current and the q-axis current sensed by the system in order to perform fault diagnosis and fault tolerance control of the DC terminal voltage sensor included in the voltage inverter 10 is performed. (S10) is performed.

직류단 전압 추정 단계(S10)에서 직류단 전압 추정부(52)는 계통(Grid)으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정한다. 이를 위해, 매우 빠른 동특성을 가진 제어기가 요구되기 때문에 데드비트 전류제어부(51)가 사용된다. 데드비트 전류 제어부(51)는 샘플링 주기의 끝에서 전류 오차를 영으로 만들도록 전압 벡터 지령을 선택한다.In the DC stage voltage estimation step S10, the DC stage voltage estimator 52 estimates the DC stage voltage from the q-axis command current and the q-axis current detected from the grid. For this purpose, the deadbit current control unit 51 is used because a controller with very fast dynamic characteristics is required. The dead bit current control section 51 selects the voltage vector command to zero the current error at the end of the sampling period.

직류단 전압 추정부(52)는 비례 적분기를 이용하여 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정할 수 있다.The DC stage voltage estimator 52 may estimate the DC stage voltage from the q-axis command current and the q-axis current using a proportional integrator.

이후, 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 단계(S20)가 수행된다.Thereafter, comparing the estimated DC terminal voltage with the measured value of the DC terminal voltage sensor, determining whether the DC terminal voltage sensor is broken or not (S20) is performed.

고장 판단 단계(S20)에서 고장 판단부(53)는 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단한다.In the failure determination step (S20), the failure determination unit 53 compares the estimated DC terminal voltage and the measured value of the DC terminal voltage sensor to determine whether the DC terminal voltage sensor is faulty.

고장 판단부(53)는 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 직류단 전압 센서의 고장으로 판단한다.The failure determining unit 53 compares the estimated DC terminal voltage with the measured value of the DC terminal voltage sensor and determines that the DC terminal voltage sensor is out of order when the difference value is out of the set reference range.

판단 결과 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 추정된 직류단 전압을 전압형 인버터(10)에 대한 제어 전압으로 출력하여 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하는 단계(S30)가 수행된다.If it is determined that the DC terminal voltage sensor is faulty, a step (S30) of performing the fault tolerance control for power conversion by outputting the estimated DC terminal voltage as a control voltage for the voltage inverter 10 is performed.

제어 단계(S30)에서 제어부(54)는 고장 판단부(53)에서 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 전압형 인버터(10)에 대한 고장 허용 제어를 수행하기 위해 추정된 직류단 전압을 전압형 인버터(10)에 제어 전압으로 출력한다.In the control step (S30), when the control unit 54 determines that the failure of the DC terminal voltage sensor is determined by the failure determination unit 53, the control unit 54 receives the estimated DC terminal voltage to perform the fault tolerance control for the voltage inverter 10. Output to the voltage inverter 10 as a control voltage.

이에 따라, SVPWM(60)는 제어부(54)의 제어 전압을 스위칭하여 전압형 인버터(10)에 출력하며, 전압형 인버터(10)는 그에 따라 전력 변환을 수행할 수 있다.Accordingly, the SVPWM 60 switches the control voltage of the controller 54 and outputs the voltage to the voltage inverter 10, and the voltage inverter 10 may perform power conversion accordingly.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서의 고장 진단을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과 그래프이다. 6 is a graph of simulation results for explaining fault diagnosis of a DC terminal voltage sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 직류단 전압센서의 고장 진단에 대한 파형이다. 1.2초에 직류단 전압 센서가 고장이 나서 직류단 전압이 추정값보다 작은 것을 볼 수 있다. 오차율은

Figure 112012008051809-pat00021
이 된다. 오차 범위 K와 비교하면
Figure 112012008051809-pat00022
가 되어 고장으로 판단한다. 도 5에서 고장신호의 레벨값이 0에서 1로 바뀌어 직류단 전압센서에서 고장이 발생되었음을 알 수 있다. Referring to Figure 6, it is a waveform for the failure diagnosis of the DC terminal voltage sensor. At 1.2 seconds, the DC link voltage sensor fails and you can see that the DC link voltage is less than the estimated value. Error rate
Figure 112012008051809-pat00021
. Compared with the error range K
Figure 112012008051809-pat00022
It is judged to be a failure. In FIG. 5, it can be seen that a failure occurs in the DC voltage sensor because the level value of the failure signal is changed from 0 to 1. FIG.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 센서의 고장 허용 제어를 설명하기 위한 시뮬레이션 그래프이다.7 is a simulation graph for explaining fault tolerance control of a DC terminal voltage sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 직류단 전압센서의 고장 허용 제어에 대한 파형을 볼 수 있다. 1.2초에 전압센서 고장 진단 후

Figure 112012008051809-pat00023
Figure 112012008051809-pat00024
값을 대입하여 고장 허용 제어를 구현하였다. 고장 허용 제어된
Figure 112012008051809-pat00025
는 약 5㎳의 정착 시간 이후에 정상적인 값을 나타냈다.Referring to Figure 7, it can be seen the waveform of the fault-tolerant control of the DC terminal voltage sensor. After 1.2 seconds fault diagnosis
Figure 112012008051809-pat00023
on
Figure 112012008051809-pat00024
The fault tolerance control was implemented by assigning a value. Fault Tolerant Controlled
Figure 112012008051809-pat00025
The normal value was obtained after a settling time of about 5 ms.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 직류단 전압 변화에 따른 추종값을 보여주는 시뮬레이션 그래프이다.8 is a simulation graph illustrating a tracking value according to a change in a DC voltage according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 직류단 전압 변화에 따른 추정값에 대한 파형을 보여준다. 직류단 전압을 잘 추종하는지 보기 위해 2.5초에서 지령전압을 600V에서 700V로 변화를 주었다. 실제 직류단 전압이 변화함에 따라 약 40㎳의 정착 시간 후 직류단 전압 추정값이 실제 전압값을 잘 추종하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the waveform of the estimated value according to the change in the DC voltage is shown. The command voltage was changed from 600V to 700V in 2.5 seconds to see if the DC link voltage is well followed. As the actual DC link voltage changes, it can be confirmed that the estimated DC link voltage closely follows the actual voltage value after a settling time of about 40 mA.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 태양전지 등가회로의 I-V, P-V 특성 곡선 그래프이다. 9 is a graph showing I-V and P-V characteristics curves of a solar cell equivalent circuit for simulation according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 전압에 따른 태양전지의 최대 전력점을 확인할 수 있다. 즉, 전압이 257V일 때 최대 전력인 6366W임을 알 수 있다. 따라서, 최대 전력점에서의 전류는 24.77A가 된다.Referring to FIG. 9, the maximum power point of the solar cell according to the voltage may be checked. That is, it can be seen that the maximum power is 6366W when the voltage is 257V. Thus, the current at the maximum power point is 24.77 A.

태양전지의 특성상 다양한 환경조건에서 출력이 달라질 수 있으므로 각 조건에 알맞은 최대 출력을 추종하기 위한 최대 출력점 추종(MPPT) 제어를 해야 한다. Due to the characteristics of the solar cell, the output may vary in various environmental conditions, so it is necessary to control the maximum output point tracking (MPPT) to follow the maximum output for each condition.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고장 허용 제어시 MPPT 제어를 설명하기 위한 그래프이다. 10 is a graph illustrating MPPT control during fault tolerance control according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 태양광발전 시스템의 전력, 전류, 전압을 볼 수 있다. 즉, 도 10의 그래프에서도 전압이 257.515V이고, 전류가 24.7422A 일 때 최대 전력 6124.89W임을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터 도 9에서 보여진 최대 전력점과 일치하는 파라미터가 나옴을 확인할 수 있다. 이를 통해 고장 허용 제어시에도 문제없이 MPPT 제어를 수행할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 10, it can be seen the power, current, voltage of the photovoltaic system. That is, it can be seen from the graph of FIG. 10 that the maximum power is 6124.89W when the voltage is 257.515V and the current is 24.7422A. From these results, it can be seen that a parameter coinciding with the maximum power point shown in FIG. 9 is shown. Through this, it can be seen that MPPT control can be performed without any trouble even in fault-tolerant control.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

10 : 전압형 인버터 20 : 위상 동기 루프부
30 : 전류 축변환부 40 : 전압 축변환부
50 : 고장 진단 및 고장 허용 제어부
51 : 데드비트 전류 제어부 52 : 직류단 전압 추정부
53 : 고장 판단부 54 : 제어부
60 : SVPWM
10: voltage inverter 20: phase locked loop portion
30: current axis conversion unit 40: voltage axis conversion unit
50: fault diagnosis and fault tolerance control unit
51: dead bit current control unit 52: DC terminal voltage estimation unit
53: failure determination unit 54: control unit
60: SVPWM

Claims (14)

계통 연계형 전력 변환 장치내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위한 장치로서,
상기 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 직류단 전압 추정부;
상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 고장 판단부; 및
상기 고장 판단부에서 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 상기 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하기 위해 상기 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하는 제어부를 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
An apparatus for performing fault diagnosis and fault tolerance control of a DC link voltage sensor provided in a grid-connected power converter.
A DC stage voltage estimator for estimating a DC stage voltage from the q-axis command current and the q-axis current sensed by the system;
A failure determination unit comparing the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor and determining whether the DC terminal voltage sensor is broken; And
And a controller for outputting the estimated DC link voltage as a control voltage for the power converter in order to perform fault tolerance control for the power conversion when the failure determination unit determines that the DC link voltage sensor is faulty. Fault diagnosis and fault tolerance control device of DC link voltage sensor of grid-connected power converter.
청구항 1에 있어서,
상기 직류단 전압 추정부는 상기 q축 지령 전류와 상기 q축 전류를 획득하기 위해 데드비트 전류 제어기를 이용하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
And the DC terminal voltage estimator uses a deadbeat current controller to obtain the q-axis command current and the q-axis current.
청구항 1에 있어서,
상기 직류단 전압 추정부는 비례 적분기를 이용하여 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
The DC link voltage estimator uses a proportional integrator to estimate the DC link voltage from the q-axis command current and the q-axis current, the DC-link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the grid-connected power converter.
청구항 1에 있어서,
상기 고장 판단부는 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
The failure determining unit compares the estimated DC terminal voltage and the measured value of the DC terminal voltage sensor, and determines that the DC terminal voltage sensor is a failure when the difference value is out of a set reference range. DC link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the device.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 변환 장치는 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 전압형 인버터인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
The power converter is a DC-type voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the grid-connected power converter, characterized in that the voltage-type inverter of the grid-connected photovoltaic power generation system.
청구항 1에 있어서,
상기 계통으로부터 3상 전류를 2상 전류로 축변환하여 상기 직류단 전압 추정부에 출력하는 전류 축변환부를 더 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
DC-axis voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the grid-linked power conversion device further comprises a current-axis conversion unit for converting the three-phase current from the grid into a two-phase current to output to the DC terminal voltage estimator.
청구항 1에 있어서,
상기 계통으로부터 3상 전압을 2상 전압으로 축변환하여 상기 직류단 전압 추정부에 출력하는 전압 축변환부를 더 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 장치.
The method according to claim 1,
DC-axis voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control device of the grid-connected power conversion device further comprises a voltage axis conversion unit for converting the three-phase voltage from the grid to a two-phase voltage to output the DC-link voltage estimator.
계통 연계형 전력 변환 장치내에 구비된 직류단 전압 센서의 고장 진단 및 고장 허용 제어를 수행하기 위한 방법으로서,
상기 계통으로부터 감지된 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 단계;
상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 직류단 전압 센서의 고장여부를 판단하는 단계; 및
판단 결과 상기 직류단 전압 센서의 고장으로 판단되는 경우, 상기 추정된 직류단 전압을 상기 전력 변환 장치에 대한 제어 전압으로 출력하여 상기 전력 변환에 대한 고장 허용 제어를 수행하는 단계를 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
A method for performing fault diagnosis and fault tolerance control of a DC link voltage sensor provided in a grid-connected power converter,
Estimating a DC terminal voltage from the q-axis command current and the q-axis current sensed by the system;
Comparing the estimated DC terminal voltage with a measured value of the DC terminal voltage sensor to determine whether the DC terminal voltage sensor is faulty; And
If it is determined that the DC link voltage sensor is faulty, outputting the estimated DC link voltage as a control voltage for the power converter and performing fault tolerance control for the power conversion. Diagnosis and fault tolerance control method of DC link voltage sensor of power converter.
청구항 8에 있어서,
상기 직류단 전압 추정 단계는 상기 q축 지령 전류와 상기 q축 전류를 획득하기 위해 데드비트 전류 제어기를 이용하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
In the step of estimating the DC-stage voltage, the DC-stage voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method of the grid-connected power converter, characterized in that for using the dead-bit current controller to obtain the q-axis command current and the q-axis current.
청구항 8에 있어서,
상기 직류단 전압 추정 단계는 비례 적분기를 이용하여 q축 지령 전류와 q축 전류로부터 직류단 전압을 추정하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
In the step of estimating the DC-stage voltage, the DC-stage voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method of the system-linked power converter, characterized in that for estimating the DC voltage from the q-axis command current and the q-axis current using a proportional integrator.
청구항 8에 있어서,
상기 고장 판단 단계는 상기 추정된 직류단 전압과 직류단 전압 센서의 측정값을 비교하여 차이값이 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 직류단 전압 센서의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
The failure determination step is a grid-connected power converter, characterized in that the comparison of the estimated DC terminal voltage and the measured value of the DC terminal voltage sensor to determine the failure of the DC terminal voltage sensor when the difference value is out of the set reference range. DC link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method.
청구항 8에 있어서,
상기 전력 변환 장치는 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 전압형 인버터인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
The power converter is a voltage inverter of the grid-connected photovoltaic power generation system DC-link voltage sensor fault diagnosis and fault tolerance control method of the grid-linked power converter.
청구항 8에 있어서,
상기 직류단 전압 추정을 위해 상기 계통으로부터 3상 전류를 2상 전류로 축변환하는 단계를 더 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
A method for diagnosing and allowing fault control of a DC terminal voltage sensor of a grid-connected power converter further comprising the step of converting a 3-phase current into a 2-phase current from the system to estimate the DC terminal voltage.
청구항 8에 있어서,
상기 직류단 전압 추정을 위해 상기 계통으로부터 3상 전압을 2상 전압으로 축변환하는 단계를 더 포함하는 계통 연계형 전력변환장치의 직류단 전압 센서 고장 진단 및 고장 허용 제어 방법.
The method according to claim 8,
A method for diagnosing and allowing fault control of a DC link voltage sensor of a grid-connected power converter further comprising the step of converting a 3-phase voltage into a 2-phase voltage from the grid to estimate the DC link voltage.
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