KR101367467B1 - Appatatus and method for controlling btb static synchronous compensator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 정류기부 및 인버터부로 구성된 BTB(Back to Back) 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 제어 입력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값, 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상의 지령 값을 이용하여 상기 제어 입력의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 단계; 상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 제어 입력에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법이 제공된다.The present invention relates to a control device and a method of a BTB stationary reactive power compensation device. A method for controlling a control input input to a BTB (Back to Back) stationary reactive power compensator comprising a rectifier unit and an inverter unit, comprising: a command value of an active current of the rectifier unit, a command value of a reactive current of the rectifier unit, and an inverter unit The command value of the control input and the BTB stationary invalid using a command value of an active current, a command value of the reactive current of the inverter unit, and a command value of a DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator Calculating a command value for a state variable output from the power compensation device; Generating a feedback control signal using an error between the command value for the state variable and the state variable; And generating the control input by using the command value for the state variable, the command value for the control input, the error, and the feedback control signal. This is provided.
Description
본 발명의 실시예들은 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터단과 정류기단으로 구성된 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a control device and a control method of a stationary reactive power compensation device, and more particularly, to a control device and a control method of a stationary reactive power compensation device composed of an inverter stage and a rectifier stage.
정지형 무효전력 보상장치(STATCOM: Static Synchronous Compensator) 시스템은 컨버터의 무효 전류를 제어하여 송전 전력 계통의 전압을 보상하고 계통의 안정성을 높이는 장치이다. 기존의 SVC(Static Var Compensator)에 비해 더 빠른 응답, 안정성, 낮은 고조파, 작은 크기 등을 가진다는 장점이 있다. 특히 반도체 스위치를 이용한 전력전송시스템의 핵심인 이 설비는 전기 흐름을 능동적으로 제어함으로써 풍력이나 태양광 등 신 재생에너지 발전 시 기상상황에 따라 발전량이 급변하더라도 출력 전압을 일정하게 유지해 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 해준다.STATCOM (Static Synchronous Compensator) system controls the reactive current of the converter to compensate the voltage of the transmission power system and improve the system stability. Compared with the traditional static var compensator (SVC), it has the advantages of faster response, stability, lower harmonics and smaller size. In particular, this equipment, which is the core of the power transmission system using semiconductor switches, actively controls the flow of electricity, so that the output voltage remains constant even when power generation changes suddenly according to weather conditions during the generation of renewable energy such as wind and solar power. To make it possible.
하지만 정지형 무효전력 보상장치는 비선형 특성을 갖는 시스템으로서 모든 동작 점에서 빠르고 안정한 전압 조정을 보장하는 제어기를 설계하기가 쉽지 않다. 정지형 무효전력 보상장치 시스템을 위한 제어기 설계 방법 및 종류는 다음과 같다. However, the stationary reactive power compensation device is a nonlinear system, and it is not easy to design a controller that guarantees fast and stable voltage regulation at all operating points. Controller design method and type for stationary reactive power compensator system are as follows.
PI(Proportional-Integral) 제어기는 설계가 용이하기 때문에 산업 현장에서 널리 사용되었다. 하지만 고정된 PI 게인(gain)은 특정 동작점에서만 사용될 수 있고, 다른 동작 점에서는 불안정한 응답을 얻을 수 있는 단점이 존재한다. 이에 대해서는 M. M. Farsangi, Y. H. Song, and Y. Z. Sun, "Supplementary control design of SVC and STATCOM using optimal robust control," International Conference on DRPT, pp. 355-360, 2000 의 논문에 기재되어 있다.Proportional-Integral (PI) controllers have been widely used in industrial settings because of their ease of design. However, a fixed PI gain can be used only at a certain operating point, and there is a disadvantage that an unstable response can be obtained at another operating point. M. M. Farsangi, Y. H. Song, and Y. Z. Sun, "Supplementary control design of SVC and STATCOM using optimal robust control," International Conference on DRPT, pp. 355-360, 2000.
또한, 입출력 피드백 선형화(IOL: Input-Output Feedback Linearization) 을 이용한 비선형 제어기 설계 방법이 P. Petitclair, S. Bacha, and J. P. Ferrieux, "Optimized linearization via feedback control law for a STATCOM," in Industry Applications Conference Annual Meeting, vol.2, pp. 880-885, 1997의 논문에 기재되어 있다. 비선형 제어기 설계 기법은 구성이 복잡하며 내부 역동성(dynamics)의 안정성을 고려하지 않은 단점이 있다.In addition, a nonlinear controller design method using input-output feedback linearization (IOL) is described in P. Petitclair, S. Bacha, and JP Ferrieux, "Optimized linearization via feedback control law for a STATCOM," in Industry Applications Conference Annual Meeting, vol. 2, pp. 880-885, 1997. Nonlinear controller design techniques have the disadvantages of complex configuration and do not take into account the stability of internal dynamics.
이에 입출력 피드백 선형회로에 비해 구성이 단순한 수동성 기반 제어기(PBC: passivity based controller)가 제안되었다. 이는 H.-C. Tsai, C.-C. Chu and S.-H. Lee, "Passivity-based nonlinear statcom controller design for improving transient stability of power systems,"in IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition, 2005, pp. 1-5.에 기재되어 있다.Therefore, a passivity based controller (PBC), which has a simpler configuration than an input / output feedback linear circuit, has been proposed. This is H.-C. Tsai, C.-C. Chu and S.-H. Lee, "Passivity-based nonlinear statcom controller design for improving transient stability of power systems," in IEEE / PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition, 2005, pp. It is described in 1-5.
상기 제안된 수동성 기반 제어기는 두 개의 전류의 내부 루프와 외부 루프로 구성되며, 내부 루프는 각각 D축 및 Q축 전류를 통제하고 외부 루프는 내부 DC bus 전압을 통제한다.The proposed passive-based controller consists of two current loops and an inner loop, the inner loop controls the D-axis and Q-axis currents, and the outer loop controls the inner DC bus voltage.
하지만 상기 제안된 수동성 기반 제어기(Passivity-based controller)는 펄스 폭 변조(PWM) 기술과 컨버터를 사용하여 유효전력과 무효전력을 제어하는 제1 타입의 정지형 무효전력 보상장치에만 적용 가능할 뿐, 인버터단과 정류기단으로 구성된 BTB(Back to Back, 이하 BTB) 정지형 무효전력 보상장치에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.However, the proposed passiveness-based controller is applicable only to the first type of stationary reactive power compensator for controlling active power and reactive power using a pulse width modulation (PWM) technique and a converter. There was a problem that is not applicable to the BTB (Back to Back, BTB) stationary reactive power compensation device composed of the rectifier stage.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 인버터단과 정류기단으로 구성된 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치 및 제어방법을 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a control device and a control method of a stationary reactive power compensation device composed of an inverter stage and a rectifier stage.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 정류기부 및 인버터부로 구성된 BTB(Back to Back) 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 제어 입력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값 및 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값과 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상의 지령 값을 이용하여 상기 제어 입력의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 단계; 상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 제어 입력에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, in the method for controlling the control input input to the BTB (Back to Back) stationary reactive power compensation device consisting of a rectifier unit and an inverter unit, At least one of a command value of a current, a command value of a reactive current of the rectifier unit, a command value of an effective current of the inverter unit, a command value of the reactive current of the inverter unit, and a command value of a DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator Calculating a command value of the control input and a command value for a state variable output from the BTB stationary reactive power compensator using the command value; Generating a feedback control signal using an error between the command value for the state variable and the state variable; And generating the control input by using the command value for the state variable, the command value for the control input, the error, and the feedback control signal. This is provided.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 정류기부 및 인버터부로 구성된 BTB(Back to Back) 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 제어 입력을 제어하는 제어장치에 있어서, 상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값 및 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값과 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 상기 제어 입력의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 지령 산출부; 상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 피드백 제어 신호 생성부; 및 상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 제어 입력에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 제어 입력 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, in the control device for controlling a control input input to the BTB (Back to Back) stationary reactive power compensation device consisting of a rectifier unit and an inverter unit, the command value of the effective current of the rectifier unit and the rectifier The control input using at least one of a command value of a negative reactive current, a command value of an active current of the inverter unit, a command value of the reactive current of the inverter unit, and a command value of a DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator. A command calculation unit for calculating a command value of the command value and a state variable output from the BTB stationary reactive power compensation device; A feedback control signal generator configured to generate a feedback control signal using an error between the command value for the state variable and the state variable; And a control input generator configured to generate the control input by using a command value for the state variable, a command value for the control input, the error, and the feedback control signal. A control device is provided.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 정류기부 및 인버터부로 구성된 BTB(Back to Back) 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 제어 입력을 제어하는 방법을 제공하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, 상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값 및 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값과 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 상기 제어 입력의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 단계; 상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 제어 입력에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 단계를 수행할 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling a control input input to a BTB stationary reactive power compensation device including a rectifier unit and an inverter unit. A program is tangibly embodied and can be read by a digital processing device, the recording medium comprising: a command value of the effective current of the rectifier unit, a command value of the reactive current of the rectifier unit, a command value of the effective current of the inverter unit, and the inverter A command value of the control input and a state variable output from the BTB stationary reactive power compensator using at least one of a command value of a negative reactive current and a command value of a DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator. Calculating a command value; Generating a feedback control signal using an error between the command value for the state variable and the state variable; And generating a control input by using the command value for the state variable, the command value for the control input, the error, and the feedback control signal.
본 발명에 따른 제어장치 및 제어방법은 정류기부의 모듈레이션 인덱스 및 위상각과 인버터부의 위상각을 제어 입력으로 사용하는 BTB 정지형 무효 전력 보상장치에 적용될 수 있다.The control device and control method according to the present invention can be applied to the BTB stationary reactive power compensation device using the modulation index and phase angle of the rectifier part and the phase angle of the inverter part as control inputs.
따라서, 본 발명에 따르면, 정류기부의 유효 전류와 무효 전류, 인버터부의 유효 전류와 직류 전압의 과도 응답 성능이 개선되어 시스템이 빠르게 안정될 수 있다.Therefore, according to the present invention, the transient response performance of the effective current and the reactive current of the rectifier unit, the effective current and the DC voltage of the inverter unit can be improved, and the system can be stabilized quickly.
또한, 수동성 기반 제어장치의 적용으로 폐 루프 시스템의 안정도를 보장할 수 있다. In addition, the application of passiveness-based controls can ensure the stability of the closed loop system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정지형 무효전력 보상장치의 제어장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 입력부에 입력되는 지령 값의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법에 대한 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서의 정류기부의 시간응답의 일례를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서의 인버터부의 시간응답의 일례를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a control device of a stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a command value input to a command input unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating the overall flow of the control method of the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example of the time response of the rectifier in the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an example of the time response of the inverter unit in the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
BTB 정지형 무효전력 보상장치는 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에 기반한 VSC(Voltage Source Converter, 이하 VSC) 타입의 정지형 무효전력 보상장치이다.The BTB stationary reactive power compensator is a VSC (Voltage Source Converter) type stationary reactive power compensator based on a high voltage direct current (HVDC) system.
VSC-HVDC 시스템은 무효 전력과 유효 전력을 독립적으로 컨트롤 하며, 직류 링크 전압의 극성 변화 없이 쌍 지향성(bi-directional)의 전력을 전송한다. VSC-HVDC 시스템의 안정성 및 유연성으로 인해 전력 생산 및 전력 마켓에서 중요한 역할을 하고 있다.The VSC-HVDC system independently controls reactive power and active power, and transmits bi-directional power without changing the polarity of the DC link voltage. The stability and flexibility of the VSC-HVDC system play an important role in the power generation and power markets.
종래의 VSC-HVDC 시스템은 정류기(rectifier)부와 인버터(inverter)부를 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 전략 또는 멀티 브리지 토폴리지(topology)를 채택하였다. 때문에 두 개의 스테이션은 대칭 변환 구성을 가지게 된다.Conventional VSC-HVDC systems adopt a pulse width modulation (PWM) control strategy or multi-bridge topology for the rectifier and inverter sections. The two stations therefore have symmetrical transformations.
BTB 정지형 무효전력 보상장치는 공통의 직류 링크를 공유하며 정류기부와 인버터부가 벡투벡(back-to-back)으로 서로 연결된 서로 다른 타입의 VSC로 구성된다.The BTB stationary reactive power compensation device consists of different types of VSCs that share a common direct current link and the rectifier part and the inverter part are connected back-to-back.
정류기부는 PWM을 이용한 컨버터를 이용하여 전력을 전송하기 위해 무효 전력과 유효 전력을 전력 추적 제어 모드로 운영한다. 인버터부는 직류 전압의 조절을 위해 멀티펄스(multipulse) 기법을 적용하는 컨버터를 운영한다.The rectifier unit operates reactive power and active power in a power tracking control mode to transfer power using a converter using PWM. The inverter unit operates a converter using a multipulse technique to adjust the DC voltage.
이와 달리 정류기부가 멀티펄스 기법이 적용되는 컨버터를 이용할 수 있으며, 이때 인버터부는 PWM을 이용한 컨버터를 이용할 수도 있을 것이다.Alternatively, the rectifier unit may use a converter to which the multipulse technique is applied, and the inverter unit may use a converter using PWM.
이러한 서로 다른 타입의 VSC로 이루어진 BTB 정지형 무효전력 보상장치는 적은 비용으로 작은 공간에 설치될 수 있으며 전력 손실이 낮은 장점이 있다. 멀티펄스 기법을 적용하는 VSC는 고조파 주파수를 가지지 않기 때문이다.The BTB stationary reactive power compensator consisting of these different types of VSCs can be installed in a small space at low cost and has low power loss. This is because the VSC using the multipulse technique does not have a harmonic frequency.
이하, 도 1을 참조하여 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 대해 보다 상세하게 살펴보도록 한다.Hereinafter, the BTB stationary reactive power compensation device will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 등가회로를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, BTB 정지형 무효전력 보상장치는 정류기부(101)와 인버터부(103)가 벡투벡으로 연결되어 있다. 여기서, 정류기부(101)와 인버터부는 물리적으로 매우 먼 거리에 떨어져 위치할 수도 있다.Referring to FIG. 1, in the BTB stationary reactive power compensation device, the
본 발명의 일 실시예에 따르면 정류기부(101)는 PWM 기법을 적용한 VSC이며, 인버터부(103)는 멀티펄스 기법을 이용한 VSC이다.According to an embodiment of the present invention, the
는 정류기부(101)와 인버터부(103)의 3상 phase-to-neutral bus 전압이며, 는 인버터의 교류 측 터미널의 전압, , 는 정류기부(101)와 인버터부(103)의 3상 전류의 흐름을 나타낸다. Is the three-phase phase-to-neutral bus voltage of the
정류기부(101)와 인버터부(103)는 인덕턴스 및와 각각 병렬로 연결되어 있으며, 각 인덕턴스는 실제 전력 변압기의 누설을 나타낸다.The
선로 손실인 와 는 정류기부(101)와 인버터부(103) 각각과 변압기 사이의 전도 손실을 의미한다. Track loss Wow Denotes conduction loss between each of the
는 직류 측 전압을 나타내며 과 는 정류기부(101)와 인버터부(103)와 관련된 직류측 전류를 나타낸다. 커패시터 C와 병렬로 연결되어 있는 저항 는 스위칭 손실을 나타낸다. Represents the DC side voltage and Denotes a direct current side current associated with the
정류기부(101)의 교류측 회로 벡터는 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The AC side circuit vector of the
[수학식 1] [ Equation 1 ]
여기서, , 는 정류기부(101)의 유효 전류 및 무효 전류를 의미한다. 및 는 제어 인자인 및 을 이용하여 하기의 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.here, , Denotes the effective current and the reactive current of the
[수학식 2] & Quot; (2 ) & quot ;
이하, 본 발명의 설명을 위해 정류기부(101)로 입력되는 제어 입력을 하기의 수학식 3과 같이 정의 하도록 한다.Hereinafter, a control input input to the
[수학식 3] & Quot; (3 ) & quot ;
이어서, 인버터부(103)의 교류측 회로 벡터는 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.Subsequently, the AC side circuit vector of the
[수학식 4] [ Equation 4 ]
여기서, 는 인버터부(103)의 유효전류, 는 인버터부(103)의 무효전류를 의미한다. 및 는 제어 인자인 및 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.here, Is the active current of the
[수학식 5] [ Equation 5 ]
이하, 본 발명의 설명을 위해 인버터부(103)로 입력되는 제어 입력을 하기의 수학식 6과 같이 정의 하도록 한다.Hereinafter, a control input input to the
[수학식 6] [ Equation 6 ]
AC 터미널에서의 순시 전력(instantaneous power)은 인터버부(103)의 DC 터미널에서의 값과 동일하며 하기의 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.Instantaneous power at the AC terminal is equal to the value at the DC terminal of the
[수학식 7] [ Equation 7 ]
도 1에 도시된 정류기부(101)와 인버터부(103)로 각각 구성된 2개의 VSC는 매우 무시할 수 있을 정도의 로드(load) 저항과 함께 직류 링크를 공유한다. 하지만 실제로는 저항을 고려할 정도로 긴 직류 링크 케이블을 통해 정류기부(101)와 인버터부(103)가 연결된다. 때문에 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 직류 측 회로 방정식은 하기의 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.The two VSCs each composed of the
[수학식 8] [ Equation 8 ]
따라서, d-q 프레임에 대한 상태 공간에서의 BTB 정지형 무효전력 보상장치 시스템의 수학적 평균 모델은 하기의 수학식 9과 같이 표현할 수 있다.Therefore, the mathematical mean model of the BTB stationary reactive power compensator system in the state space for the d-q frame may be expressed by Equation 9 below.
[수학식 9] & Quot; (9 ) & quot ;
제어장치(200)는 BTB 정지형 무효전력 보상장치 시스템의 고유의 물리적 구조와 자연적인 에너지 낭비를 고려하여 설계될 수 있다. Energy Shaping을 고려하지 않은 제어장치를 설계하는 경우 과도(transient) 상태에서 정지형 무효전력 보상장치에 과도한 제어 입력을 가함으로써 진동이 가진 될 수 있으며, 이러한 진동은 전력 품질을 떨어트리고, 전력 전송의 시간을 늦출 수 있기 때문이다.The
따라서, 정지형 무효전력 보상장치 시스템의 안정화를 위해 에너지 균형의 관점 또는 에너지의 낭비 속성의 관점에서 제어장치가 설계될 수 있으며 이를 위해 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 평균 모델을 하기의 수학식 10과 같이 Euler-Lagrange(EL) 모델로 표현할 수 있다. Therefore, the control device can be designed in terms of energy balance or energy waste to stabilize the stationary reactive power compensator system. For this purpose, an average model of the BTB stationary reactive power compensator is expressed as It can be expressed as Euler-Lagrange (EL) model.
[수학식 10] [ Equation 10 ]
여기서, 는 제어 입력, 는 시스템에서의 에너지 소모력, 는 에너지의 보존력, 는 에너지 획득량을 의미한다.here, Control input, Is the energy consumption of the system, Is the conservation of energy, Is the amount of energy gained.
수학식 9를 수학식 10의 EL 모델로 변환하여 표현하면 하기의 수학식 11과 같다.Equation 9 is converted into an EL model of Equation 10 and expressed as Equation 11 below.
[수학식 11] [ Equation 11 ]
여기서, 전압 벡터를 리드하는 인버터부(103)의 전압 벡터 에 의한 위상각 는 매우 작기 때문에 수식의 간소화를 위해 로 가정할 수 있다.Where voltage vector Voltage vector of the
따라서, 본 발명에서는 정류기부(101) 및 인버터부(103)에 입력되는 제어 입력을 하기의 수학식 12와 같이 정의할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the control inputs input to the
[수학식 12] [ Equation 12 ]
,는 정류기부(101)에 입력되는 제어 입력, 는 인버터부(103)에 입력되는 제어 입력을 의미한다. , Is a control input input to the
이에 따라 수학식 11을 하기의 수학식 13와 같이 표현할 수 있다.Accordingly, Equation 11 may be expressed as Equation 13 below.
[수학식 13]
& Quot; (13 ) & quot ;
BTB 정지형 무효전력 보상장치의 평균 모델을 Euler-Lagrange(EL) 모델로 표현하는 경우 후술할 리아프노프 함수 후보(Lyapunov function candidate)의 시간에 대한 미분 값이 음의 값을 가지는 경우 시스템이 안정하다고 할 수 있다. When the average model of the BTB stationary reactive power compensator is represented by the Euler-Lagrange (EL) model, the system is stable when the derivative of the Lyapunov function candidate has a negative value with respect to time. can do.
이하, 정류기부(101)의 무효 전류 및 유효전류의 지령 값을 추종하고, 직류 전압의 값을 일정하게 유지시키시도록 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 입력되는 제어 입력 신호를 제어하는 제어장치에 대해 상기에서 설명한 수식들을 이용하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a control device for controlling a control input signal input to the BTB stationary reactive power compensator which follows the command value of the reactive current and the active current of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치 시스템을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a BTB stationary reactive power compensation system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 정지형 무효전력 보상장치 시스템은 제어장치(200), BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)를 포함하며 제어장치(200)는 지령 입력부(201), 지령 산출부(203), 피드백 제어 신호 생성부(205) 및 제어 입력 생성부(207)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the stationary reactive power compensator system includes a
지령 입력부(201)는 사용자로부터 정류기부(101)의 유효 전류 및 무효 전류의 지령 값을 입력 받는다. 또한, 사용자로부터 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압의 지령 값, 인버터부(103)의 유효 전류 및 무효 전류의 지령 값 중 어느 하나의 지령 값을 입력 받는다. 즉, 총 세 가지의 상태변수의 지령 값을 입력 받을 수 있다. 여기서 유효 전류 및 무효전류의 지령 값이란 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에서 출력될 사용자가 원하는 유효 전류 및 무효 전류의 값을 의미한다.The
인버터부(103)의 유효 전류, 무효 전류의 지령 값 및 직류 전압의 지령 값 중 어느 하나의 지령 값만을 입력 받는 이유는 어느 하나의 지령 값을 가지고 나머지 지령 값을 산출할 수 있기 때문이다.The reason for receiving only one of the command values of the effective current, the reactive current command value, and the DC voltage command value of the
예를 들어, 인버터부(103)의 유효 전류의 지령 값을 입력 받는 경우 인버터부(103)의 무효 전류의 지령 값 및 직류 전압이 지령 값은 수학식 13을 통해 산출할 수 있다. For example, when the command value of the effective current of the
지령 산출부(203)는 지령 입력부(201)에 입력된 세가지 상태변수의 지령 값을 이용하여 제어 입력의 지령 값 및 상태 변수에 대한 지령 값을 산출한다. 여기서 상태변수는 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압, 정류기부(10)의 출력에서 측정되는 무효 전류 및 유효 전류, 인버터부(103)의 출력에서 측정되는 무효 전류 및 유효 전류를 의미하며 지령 산출부(203)는 수학식 13을 이용하여 제어 입력의 지령 값 및 상태 변수에 대한 지령 값을 산출할 수 있다.The
이때, 수학식 13을 이용하여 산출된 제어 입력 대한 지령 값은 (, , )로 표현할 수 있다. 또한, 상태변수에 대한 지령 값은 정류기부(101)의 유효 전류에 대한 지령 값 , 정류기부(101)무효 전류에 대한 지령 값 , 직류 전압에 대한 지령 값 , 인버터부(103)의 유효 전류에 대한 지령 값 및 인버터부(103)의 무효 전류에 대한 지령 값 로 표현할 수 있다.At this time, the command value for the control input calculated using Equation 13 is ( , , ). In addition, the command value for the state variable is the command value for the effective current of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 입력부에 입력되는 지령 값의 일례를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a command value input to a command input unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 지령 입력부(201)는 사용자로부터 정류기부(101)의 유효 전류에 대한 초기 지령 값 , 무효 전류에 대한 초기 지령 값 및 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압에 대한 초기 지령 값 , 인버터부(103)의 유효 전류에 대한 초기 지령 값 및 무효 전류에 대한 초기 지령 값 중 적어도 하나 이상의 초기 지령 값을 입력 받으며, 정류기부(101)의 유효 전류에 대한 최종 지령 값 , 무효 전류에 대한 최종 지령 값 및 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압에 대한 최종 지령 값 , 인버터부(103)의 유효 전류에 대한 최종 지령 값 및 무효 전류에 대한 최종 지령 값 중 적어도 하나 이상의 최종 지령 값을 입력 받는다. Referring to FIG. 3, the
또한, 초기 지령 값으로부터 최종 지령 값으로 변하는 시간 를 입력 받을 수 있다. 여기서 초기 지령 값은 현재의 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에서 출력되는 상태변수의 값일 수 있다.Also, the time that changes from the initial command value to the final command value Can be input. Here, the initial command value may be a value of a state variable output from the current BTB stationary reactive
지령 입력부(201)에 최종 지령 값이 바로 입력되는 것이 아닌 도 3과 같이 지령 입력부(201)에 시간 동안 초기 지령 값으로부터 최종 지령 값이 순차적으로 입력되는 경우 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에서 출력되는 상태변수 값들이 부드럽고 안정적으로 최종 지령 값에 일치될 수 있다.The last command value is not directly input to the
이어서, 피드백 제어 신호 생성부(205)는 상태 변수에 대한 지령 값과 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에서 출력되는 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성한다.Subsequently, the feedback
제어 입력 생성부(207)는 수동성 기반 제어기로서 제어 입력에 대한 지령 값, 상태 변수에 대한 지령 값, 오차 및 피드백 제어 신호를 이용하여 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 입력되는 제어 입력을 생성한다.The
이하, 지령 산출부(203)에서 제어 입력에 대한 지령 값 및 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 방법, 피드백 제어 신호 생성부(205)에서 피드백 제어 신호를 생성하는 방법 및 제어 입력 생성부(207)에서 제어 입력을 생성하는 방법에 대해 보다 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the
지령 산출부(203)에서 제어 입력에 대한 지령 값 및 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 경우 desired dynamics는 하기의 수학식 14와 같이 표현할 수 있다.When the
[수학식 14]. [ Equation 14 ].
여기서, 는 desired dynamics, 는 상태 변수에 대한 지령 값을 의미하며 는 제어 입력에 대한 지령 값을 의미한다.here, Is the desired dynamics, Means command value for status variable Means the command value for the control input.
또한, error dynamics는 수학식 14에서 수학식 10을 뺌으로써 하기의 수학식 15와 같이 표현할 수 있다.In addition, the error dynamics can be expressed by Equation 15 below by subtracting Equation 10 from Equation 14.
[수학식 15] & Quot; (15 ) & quot ;
여기서, 는 error dynamics, 는 오차를 의미한다.here, Error dynamics, Means error.
이때, 리아프노프 함수 후보(Lyapunov function candidate)를 하기의 수학식 16으로 표현할 수 있다. In this case, the Lyapunov function candidate may be expressed by Equation 16 below.
[수학식 16] & Quot; (16 ) & quot ;
이어서, 수학식 16의 도함수를 수학식 17과 같이 표현할 수 있다.Subsequently, the derivative of Equation 16 may be expressed as Equation 17.
[수학식 17] & Quot; (17 ) & quot ;
수학식 10에서 이므로의 첫 번째 텀인 는 음의 값을 가진다. 두 번째 텀인 는 하기의 수학식 18과 같이 다시 표현할 수 있다.In Equation (10) Because of Is the first term of Has a negative value. Second term, Can be expressed again as in Equation 18 below.
[수학식 18] & Quot; (18 ) & quot ;
BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)의 시스템을 안정화 하기 위한 제어 입력을 산출하기 위해서는 값이 음의 값을 가져야 한다. To calculate the control input for stabilizing the system of the BTB stationary reactive
만약 제어 입력을 하기의 수학식 19와 같이 표현하는 경우 피드백 제어 신호,,가 양의 값을 가질 때 가 음의 값을 가지게 된다.If the control input is expressed as Equation 19 below, the feedback control signal , , Has a positive value Will have a negative value.
[수학식 19] & Quot; (19 ) & quot ;
여기서, 은 정류기부(101)에 입력되는 모듈레이션(modulation) 인덱스 제어 입력, 은 정류기부(101)에 입력되는 위상각 제어 입력, 는 인버터부(103)에 입력되는 위상각 제어 입력을 의미한다.here, Is a modulation index control input to the
즉, 가 음의 값을 가지는 경우 Lyapunov의 정리에 의해 정지형 무효전력 보상장치(210) 시스템의 평형 점이 안정하다 판단할 수 있다.In other words, In the case of having a negative value, it can be determined that the equilibrium point of the stationary
피드백 제어 신호 생성부(205)는 가중치 가 고려된 제곱 오차의 합을 이용하여 모든 상태 변수의 시간 응답을 고려하는 피드백 제어 신호를 생성할 수 있으며 이는 하기의 수학식 20과 같이 표현할 수 있다.The feedback
[수학식 20] & Quot; (20 ) & quot ;
따라서, 제어 입력 생성부(207)는 가 음의 값을 가지도록 상기에서 구한 제어 입력 지령 값(), 상태 변수 지령 값(), 오차 () 및 모든 상태의 시간 응답을 고려하는 피드백 제어 신호()를 고려하여 실제 제어 입력()를 생성할 수 있다.Therefore, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법에 대한 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating the overall flow of the control method of the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 단계(S400)에서는 정류기부(101)의 유효 전류의 지령 값, 정류기부(101)의 무효 전류의 지령 값 및 인버터부(103)의 유효 전류의 지령 값, 인버터부(103)의 무효 전류의 지령 값 및 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 어느 하나의 지령 값을 입력 받는다. Referring to FIG. 4, in step S400, the command value of the effective current of the
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 복수의 지령 값은 초기 지령 값 및 및 최종 지령 값을 포함할 수 있으며, 단계(S400)은 초기 지령 값으로부터 최종 지령 값까지 변하는 동안의 시간 간격을 더 입력 받을 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the plurality of command values may include an initial command value and a final command value, and step S400 may further receive a time interval during the change from the initial command value to the final command value. It may be.
이어서, 단계(S410)에서는 단계(S400)에서 입력 받은 복수의 지령 값들을 이용하여 제어 입력에 대한 지령 값 및 상태 변수에 대한 지령 값을 산출한다. Subsequently, in step S410, a command value for a control input and a command value for a state variable are calculated using the plurality of command values input in step S400.
여기서, 상태 변수는 정류기부(101)에서 출력되는 유효 전류 및 무효 전류, BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에 인가되는 직류 전압, 인버터부(103)에서 출력되는 유효 전류 및 무효 전류 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Here, the state variable is at least one of the active current and the reactive current output from the
단계(S420)에서는 단계(S410)에서 산출된 상태 변수에 대한 지령 값과 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)에서 출력되는 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성한다.In step S420, a feedback control signal is generated using an error between the command value for the state variable calculated in step S410 and the state variable output from the BTB stationary
마지막으로 단계(S430)에서는 제어 입력에 대한 지령 값, 상태 변수에 대한 지령 값, 오차 및 피드백 제어 신호를 이용하여 제어 입력을 산출한다.Finally, in step S430, the control input is calculated using the command value for the control input, the command value for the state variable, the error, and the feedback control signal.
지금까지 본 발명에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치(210)의 제어방법의 실시 예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 2 내지 도 3에서 설명한 제어장치(200)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용이 가능하다. 이에 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.So far, embodiments of the control method of the BTB stationary reactive
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서의 정류기부의 시간응답의 일례를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of the time response of the rectifier in the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
도 5(a)는 정류기부(101)의 유효 전류의 시간 응답, 도 5(b)는 정류기부(101)의 무효 전류의 시간 응답, 도 5(c)는 정류기부(101)의 위상각 제어 입력의 시간 응답, 도 5(d)는 정류기부(101)의 모듈레이션 인덱스 제어 입력의 시간응답을 각각 도시한 도면이다.5 (a) is a time response of the effective current of the
도 5를 참조하면, 정류기부(101)의 유효 전류 및 무효 전류는 레퍼런스 유효 전류 및 무효 전류로 진동 없이 settling 됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the active current and the reactive current of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서의 인버터부의 시간응답의 일례를 도시한 도면이다.6 is a view showing an example of the time response of the inverter unit in the BTB stationary reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention.
도 6(a)는 인버터부(103)의 유효 전류의 시간 응답, 도 6(b)는 인버터부(103)의 무효 전류의 시간 응답, 도 6(c) 직류 전압의 시간 응답, 도 6(d)는 인버터부(103)의 위상각 제어 입력의 시간응답을 각각 도시한 도면이다.6 (a) is a time response of the effective current of the
도 6을 참조하면, 인버터부(103)의 유효 전류, 무효 전류 및 인가되는 직류 전압은 레퍼런스 유효 전류, 무효 전류 및 직류 전압으로 적은 진동과 함께 빠르게 settling 됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the effective current, the reactive current, and the applied DC voltage of the
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 BTB 정지형 무효전력 보상장치 시스템은 정류기부(101)의 유효 전류와 무효 전류, 인버터부(103)의 유효 전류와 직류 전압의 과도 응답 성능이 개선되어 시스템이 빠르게 안정될 수 있다.Therefore, in the BTB stationary reactive power compensator system according to the embodiment of the present invention, the transient response performance of the effective current and the reactive current of the
또한. PI, PID 등의 선형 제어기와 비교하여 외부 요인 변화에 강인하며 정류기부(101)의 모듈레이션 인덱스 및 위상각과 인버터부(103)의 위상각을 제어 입력으로 사용하는 BTB 정지형 무효 전력 보상장치에 적용됨으로써 포텐셜(potential) 에너지를 고려하는 제어장치의 설계가 가능하다.Also. Compared to linear controllers such as PI and PID, it is applied to the BTB stationary reactive power compensator which uses the modulation index and phase angle of the
또한, 수동성 기반 제어장치의 적용으로 폐 루프 시스템의 안정도를 보장할 수 있다. In addition, the application of passiveness-based controls can ensure the stability of the closed loop system.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Examples of program instructions, such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory and the like, can be executed by a computer using an interpreter or the like, as well as machine code, Includes a high-level language code. The hardware devices described above may be configured to operate as at least one software module to perform operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
101: 정류기부 103: 인버터부
200: 제어장치 201: 지령 입력부
203: 지령 산출부 205: 피드백 제어 신호 생성부
207: 제어 입력 생성부
210: BTB 정지형 무효전력 보상장치101: rectifier section 103: inverter section
200: controller 201: command input unit
203: command calculator 205: feedback control signal generator
207: control input generator
210: BTB static reactive power compensation device
Claims (14)
상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값 및 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값과 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상의 지령 값을 이용하여 상기 제어 입력의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에서 출력되는 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 단계;
상기 상태 변수에 대한 지령 값과 상기 상태 변수 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 상태 변수에 대한 지령 값, 상기 제어 입력에 대한 지령 값, 상기 오차 및 상기 피드백 제어 신호를 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.In the method for controlling a control input input to the BTB (Back to Back) stationary reactive power compensation device consisting of a rectifier unit and an inverter unit,
The command value of the effective current of the rectifier part, the command value of the reactive current of the rectifier part, the command value of the active current of the inverter part, the command value of the reactive current of the inverter part, and the command of the DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator Calculating a command value for the command value of the control input and a state variable output from the BTB stationary reactive power compensation device using at least one command value among the values;
Generating a feedback control signal using an error between the command value for the state variable and the state variable; And
And generating the control input by using the command value for the state variable, the command value for the control input, the error, and the feedback control signal.
상기 상태 변수는 상기 정류기부에서 출력되는 유효 전류 및 무효 전류와 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압, 상기 인버터부에서 출력되는 유효 전류 및 무효 전류 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The state variable may include at least one of an active current and a reactive current output from the rectifier unit, a DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator, an active current and an reactive current output from the inverter unit, and the like. Control method of BTB stationary reactive power compensation device.
상기 정류기부의 유효 전류의 지령 값, 상기 정류기부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 인버터부의 유효 전류의 지령 값, 상기 인버터부의 무효 전류의 지령 값 및 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치에 인가되는 직류 전압의 지령 값 중 적어도 하나 이상을 입력 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The command value of the effective current of the rectifier part, the command value of the reactive current of the rectifier part, the command value of the active current of the inverter part, the command value of the reactive current of the inverter part, and the command of the DC voltage applied to the BTB stationary reactive power compensator The control method of the BTB stationary reactive power compensation device further comprising the step of receiving at least one of the values.
상기 복수의 지령 값은 초기 지령 값 및 최종 지령 값을 포함하며,
상기 지령 값을 입력 받는 단계는 상기 초기 지령 값으로부터 상기 최종 지령 값으로 변하는 동안의 시간 간격을 더 입력 받는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 3,
The plurality of command values include an initial command value and a final command value,
And receiving the command value further inputs a time interval during the change from the initial command value to the final command value.
상기 지령 값을 산출하는 단계는 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 평균 모델을 이용하여 상기 제어 입력에 대한 지령 값 및 상기 상태 변수에 대한 지령 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The calculating of the command value may include calculating a command value for the control input and a command value for the state variable using an average model of the BTB stationary reactive power compensation device. Control method.
상기 피드백 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 오차의 제곱 값을 이용하여 상기 피드백 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The generating of the feedback control signal may include generating the feedback control signal using a squared value of the error.
상기 제어 입력을 생성하는 단계는 상기 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 Euler-Lagrange(EL) 모델을 이용하여 상기 제어 입력을 생성하는 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The generating of the control input may include generating the control input using an Euler-Lagrange (EL) model of the BTB stationary reactive power compensation device.
상기 정류기부는 PWM(Pulse width Modulation) 기법을 이용한 전압 소스 컨버터(Voltage Source Converter)이며, 상기 인버터부는 멀티펄스(multipulse) 기법을 이용한 전압 소스 컨버터인 것을 특징으로 하는 BTB 정지형 무효전력 보상장치의 제어방법.The method of claim 1,
The rectifier part is a voltage source converter using a pulse width modulation (PWM) technique, and the inverter part is a voltage source converter using a multipulse technique. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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