KR101424317B1 - Grid-connected inverter system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계통연계형 인버터 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 계통연계형 인버터 시스템은 계통에 공급될 근원적인 전력을 생성하는 전원부; 전원부에 의해 생성되어 인가되는 전압의 리플을 평활하여 DC 전압을 공급하는 직류 평활부; 직류 평활부를 거쳐 입력되는 DC 전압을 공급받아 PWM 전압(AC 전압)을 발생시켜 주는 스위칭부; 및 스위칭부에 의해 발생된 전압에 의한 전류를 계통으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 저감하는 LCL 필터부를 포함하고, LCL 필터부는 스위칭부로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 고조파 리플을 저감시키는 인버터의 출력단 인덕터와, 인버터 출력 전류의 고조파 리플을 저감시키는 필터 커패시터와, 계통으로 인가되는 전류의 고조파 리플을 저감시키는 계통측 인덕터와, LCL 필터부에서 발생하는 공진 현상을 억제하는 공진 억제부를 포함하며, 공진 억제부는 필터 커패시터에 병렬로 접속되며, 제동 저항과 인덕터의 병렬 회로에 커패시터가 직렬로 접속된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, LCL 필터부의 필터 커패시터의 전력 손실을 줄일 수 있고, LCL 필터부의 공진을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 LCL 필터를 채용한 계통연계형 인버터 시스템에서 안정적인 제어 응답 특성을 구현할 수 있다.The present invention relates to a grid interconnected inverter system. According to an aspect of the present invention, there is provided a grid-connected inverter system comprising: a power supply unit generating a fundamental power to be supplied to a system; A DC smoothing unit for smoothing a ripple of a voltage generated by the power supply unit to supply a DC voltage; A switching unit configured to receive a DC voltage input through the DC smoothing unit and generate a PWM voltage (AC voltage); And an LCL filter unit for reducing a harmonic component of a low frequency or a high frequency band generated when a current due to the voltage generated by the switching unit is applied to the system. The LCL filter unit includes a harmonic ripple generating unit A filter capacitor for reducing the harmonic ripple of the inverter output current; a system inductor for reducing the harmonic ripple of the current applied to the system; and a resonance suppressing circuit for suppressing a resonance phenomenon generated in the LCL filter portion And the resonance suppressing portion is connected in parallel to the filter capacitor, and the capacitor is connected in series to the parallel circuit of the braking resistor and the inductor.
According to the present invention, the power loss of the filter capacitor of the LCL filter unit can be reduced, and the resonance of the LCL filter unit can be reduced. Accordingly, stable control response characteristics can be realized in the grid-connected inverter system employing the LCL filter have.

Description

계통연계형 인버터 시스템{Grid-connected inverter system}{Grid-connected inverter system}

본 발명은 계통연계형 인버터 시스템에 관한 것으로서, 특히 LCL(인덕터-커패시터-인덕터) 필터부에 LCL에 의한 공진을 억제하고, 전력 손실을 저감할 수 있는 수단을 강구함으로써 안정적인 제어 응답 특성을 구현할 수 있는 계통연계형 인버터 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a grid-connected inverter system, and more particularly, to a LCL (inductor-capacitor-inductor) filter unit capable of suppressing resonance caused by LCL and capable of reducing power loss, To a grid-connected inverter system.

계통연계형 인버터 시스템은 신재생 에너지원 또는 기타 다른 발전원으로부터 생성된 전압을 계통의 전압과 주파수 레벨에 맞추어서 계통으로 전류를 주입하는 시스템이다. 이와 같은 계통연계형 인버터 시스템은 계통의 일정 전압과 주파수를 맞추어 주기 위하여 PWM(pulse width modulation) 방식의 스위칭 기법을 많이 사용하는데, 이는 계통으로 주입되는 전류에 인버터 스위칭 주파수의 배수에 해당하는 고조파 리플(ripple)을 발생시킨다. 또한 계통과 연계되는 인버터의 출력단에는 계통 주파수의 배수에 해당하는 고조파 성분이 발생하게 된다. 이와 같이 PWM 방식을 사용하는 계통연계형 인버터 시스템에는 인버터의 PWM 출력에 의해 발생하는 스위칭 주파수의 고조파 성분과 계통에서 발생하는 계통 주파수의 고조파 성분의 리플이 발생한다. 이러한 고조파 성분은 계통에 영향을 주어 민감한 기기나 부하에 전원 장애를 일으키는 요인이 된다. 이런 요인을 저감하기 위해 인버터 출력단과 계통 사이에 전류의 리플을 저감하는 인덕터와 전압의 리플을 저감하는 커패시터를 채용하여 필터를 구성한다. 이러한 필터에는 대표적으로 아래의 3가지 방식이 있다.A grid-connected inverter system is a system that injects current into a system by adjusting the voltage generated from a renewable energy source or other power source to the voltage and frequency level of the system. In order to match a constant voltage and frequency of a system, such a grid-connected inverter system uses a PWM (Pulse Width Modulation) type switching technique. In this case, a harmonic ripple corresponding to a multiple of an inverter switching frequency thereby generating a ripple. Also, a harmonic component corresponding to a multiple of the system frequency is generated at the output terminal of the inverter connected to the system. In the grid-connected inverter system using the PWM method, ripple of the harmonic components of the switching frequency generated by the PWM output of the inverter and harmonics of the system frequency occurring in the system occurs. These harmonic components affect the system and cause a power failure to sensitive devices or loads. To reduce these factors, an inductor that reduces the ripple of the current between the inverter output stage and the system and a capacitor that reduces the voltage ripple are used to construct the filter. Typically, there are the following three types of filters.

1) 인덕터(L, Inductor) 구조의 필터 : 인덕터 구조의 필터는 인버터의 출력단과 계통 사이에 인덕터를 배치하는 구조이며, L 필터라고 칭한다. 인버터 출력의 하나의 상(phase)당 하나의 인덕터를 사용하여 구성이 단순하고, 인버터를 제어하는 피드백 신호를 얻기가 용이한 장점이 있다. 그러나, 인버터의 출력단에 발생한 고조파 성분의 전류 리플을 줄이기 위해서는 큰 용량의 인덕터가 필요하다.1) Filter of inductor (L, Inductor) structure: The filter of the inductor structure is a structure in which an inductor is arranged between the output terminal of the inverter and the system, and is called an L filter. There is an advantage in that the configuration is simple by using one inductor per one phase of the inverter output and it is easy to obtain a feedback signal for controlling the inverter. However, in order to reduce the current ripple of the harmonic component generated at the output terminal of the inverter, a large capacity inductor is required.

2) 인덕터-커패시터(LC) 구조의 필터 : 인덕터-커패시터 구조의 필터는 L필터와는 달리, 인버터의 출력단과 계통 사이에 인덕터를 직렬로 배치하고, 그 인덕터와 계통 사이에 커패시터를 병렬로 연결하는 구조로 LC 필터라 칭한다. 인버터의 출력에서 발생하는 PWM 신호는 LC 필터를 거쳐 계통으로 주입되는데, 이때 LC 필터는 2차 저역 통과 필터의 전달함수의 특성을 가지며, 인버터의 PWM 출력의 용량성 고조파의 리플 성분을 억제하는 역할을 한다. 또한, 계통과 부하를 병렬로 연결하는 계통연계형 시스템에서 독립운전 및 계통 연계운전의 상호 전환을 위해 LC 필터를 사용한다. 그러나, 이와 같은 LC 필터는 LC 공진 현상을 일으켜 공진 주파수 대역에서 고조파 리플을 증폭하며, 이에 따라 시스템을 불안정하게 하는 단점을 갖는다. 2) Filter with inductor-capacitor (LC) structure: Unlike the L filter, the filter with the inductor-capacitor structure has an inductor placed in series between the output terminal of the inverter and the system, and a capacitor is connected in parallel between the inductor and the system. Is referred to as an LC filter. The PWM signal generated from the output of the inverter is injected into the system via the LC filter. The LC filter has the characteristics of the transfer function of the second-order low-pass filter and suppresses the ripple component of the capacitive harmonic of the PWM output of the inverter . In addition, an LC filter is used for interconnection of independent operation and grid-connected operation in a grid-connected system in which the system and the load are connected in parallel. However, such an LC filter causes a LC resonance phenomenon to amplify the harmonic ripple in the resonance frequency band, thereby causing the system to become unstable.

3) 인덕터-커패시터-인덕터(LCL)구조의 필터 : 인덕터-커패시터-인덕터(LCL) 구조의 필터는 3차 저역 통과 필터와 같은 특성을 갖고, L 필터와 LC 필터에 비하여 낮은 인덕터 용량으로 필터의 크기를 줄이며, 인버터 출력의 고조파 성분을 더욱 저감하는 기능을 발휘한다. 그러나 LCL 필터는 LC 필터와 같이 인덕터-커패시터 구조에 의해 LC 공진이 발생하여 공진 주파수 대역에서의 출력 특성이 불안정하다는 단점이 있다. 또한, LCL 필터의 파라미터 선정 과정에 전류의 리플, 필터의 크기, 스위칭 리플의 감쇄율, 필터 커패시터에 흡수되는 무효전력의 비중 등과 같은 많은 제약 사항을 고려해야 하는 단점이 있다. 3) Filter of Inductor-Capacitor-Inductor (LCL) Structure: The filter of the inductor-capacitor-inductor (LCL) structure has the same characteristics as the third-order low-pass filter. Reducing the size and further reducing the harmonic content of the inverter output. However, the LCL filter is disadvantageous in that the LC resonance occurs due to the inductor-capacitor structure like the LC filter, and the output characteristic in the resonant frequency band is unstable. In addition, there are disadvantages in the parameter selection process of the LCL filter, such as the current ripple, the size of the filter, the attenuation ratio of the switching ripple, and the weight of the reactive power absorbed by the filter capacitor.

도 1은 LCL 필터를 채용한 종래 계통연계형 인버터 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 1 is a schematic view showing a configuration of a conventional grid-connected inverter system using an LCL filter.

도 1을 참조하면, 종래 계통연계형 인버터 시스템(100)은 전원부(101), 직류 평활부(102), 스위칭부(103) 및 LCL 필터부(104)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, a conventional grid interconnected inverter system 100 includes a power supply unit 101, a DC smoothing unit 102, a switching unit 103, and an LCL filter unit 104.

상기 전원부(101)는 전력을 생성하는 부분으로서, 태양광 발전, 연료전지 발전과 같은 신재생 에너지원으로부터 DC 전원을 제공하고, 풍력 발전과 같은 소스원에서는 AC 전원을 인가받아 정류된 DC 전원을 제공한다. The power source unit 101 generates DC power from a renewable energy source such as photovoltaic power generation or fuel cell power generation and supplies AC power to a rectified DC power source at a source such as wind power generation to provide.

상기 직류 평활부(102)는 평활 콘덴서로 구성되며, 상기 전원부(101)로부터 인가된 전원의 리플을 평활하여 DC 전원을 공급해준다. The DC smoothing unit 102 is composed of a smoothing capacitor and smoothes the ripple of the power source applied from the power source unit 101 to supply DC power.

상기 스위칭부(103)는 다수의 스위칭 소자(예컨대, 각각 IGBT와 다이오드의 조합으로 이루어진 6개의 스위칭 소자)로 구성되며, PWM 발생 신호로부터 스위칭 소자를 이용하여 PWM 전압을 발생시켜 준다. The switching unit 103 includes a plurality of switching elements (for example, six switching elements each composed of an IGBT and a diode), and generates a PWM voltage using a switching element from the PWM generation signal.

상기 LCL 필터부(104)는 인버터 출력단의 전류를 계통(109)으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 저감시키는 역할을 한다. The LCL filter unit 104 serves to reduce a harmonic component of a low frequency or high frequency band generated when a current of an inverter output terminal is applied to the system 109. [

여기서, 이와 같은 LCL 필터부(104)는 상기 스위칭부(103)로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 스위칭 주파수의 배수에 해당하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 역할을 하는 인버터의 출력단 인덕터(105)와, 인버터 출력 전류의 스위칭 주파수의 배수에 해당하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 역할을 하는 필터 커패시터(106)와, 계통(109)으로 인가되는 전류의 기본 주파수의 배수에 해당하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 역할을 하는 계통측 인덕터(107)와, LCL 필터부(104)에서 발생하는 공진 현상을 억제하는 공진 억제부(108)를 포함한다.The LCL filter unit 104 includes an output stage inductor 105 for reducing ripples of harmonic components corresponding to a multiple of the switching frequency generated from the PWM voltage generated from the switching unit 103, A filter capacitor 106 for reducing the ripple of the harmonic component corresponding to a multiple of the switching frequency of the inverter output current and a filter capacitor 106 for reducing ripple of the harmonic component corresponding to a multiple of the fundamental frequency of the current applied to the system 109 And a resonance suppression unit 108 for suppressing a resonance phenomenon occurring in the LCL filter unit 104. The resonance suppression unit 108 includes a resonance suppression unit 108,

도 2는 도 1의 종래 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, LCL 필터부의 공진 억제부의 내부 회로 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing an internal circuit configuration of a resonance suppression unit of an LCL filter unit in the conventional grid interconnected inverter system of FIG. 1; FIG.

도 2를 참조하면, 종래 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 LCL 필터부(104)의 공진 억제부(108)는 (A)와 같이 제동 저항(201)을 상기 필터 커패시터 (106)에 직렬로 연결한 구조로 구성되거나, (B)와 같이 제동 저항(201)과 인덕터 (202)의 병렬 조합회로를 상기 필터 커패시터(106)에 직렬로 연결한 구조로 구성되거나, (C)와 같이 인덕터(202)와 커패시터(203)의 LC 직렬 공진회로에 직렬 저항 (201)을 병렬로 연결한 조합회로를 상기 필터 커패시터(106)에 직렬로 연결한 구조로 구성된다.2, in the conventional grid-connected inverter system, the resonance suppressing unit 108 of the LCL filter unit 104 includes a braking resistor 201 connected in series to the filter capacitor 106, as shown in (A) A structure in which a parallel combination circuit of the braking resistor 201 and the inductor 202 is connected in series to the filter capacitor 106 as shown in (B) or an inductor And a series resistor 201 connected in parallel to an LC series resonance circuit of the capacitor 203 and the filter capacitor 106 is connected in series to the filter capacitor 106.

이상과 같은 종래 LCL 필터부(104)의 공진 억제 기술은 전술한 바와 같이, 필터 커패시터(106)에 직렬로 공진 억제부(108)를 부가하는 구조이다. 따라서, (A)와 같이 제동 저항(201)을 사용하는 경우, 제동 저항(201)에서 전력 손실을 야기하여 계통연계형 인버터 시스템의 효율을 저하시킬 수 있다. The resonance suppression technique of the conventional LCL filter unit 104 as described above is a structure in which the resonance suppression unit 108 is added in series to the filter capacitor 106 as described above. Therefore, when the braking resistor 201 is used as shown in (A), the power loss in the braking resistor 201 can be caused to lower the efficiency of the grid interconnected inverter system.

이상과 같은 제동 저항(201)의 사용으로 발생하는 전력 손실을 줄이기 위한 것이 상기 (B) 및 (C)의 회로구성이다. It is the circuit configuration of (B) and (C) to reduce the power loss caused by the use of the braking resistor 201 as described above.

(B)는 제동 저항(201)에 병렬로 인덕터(202)를 배치함으로써 저역 통과 필터와 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 기본 주파수와 저주파 성분은 인덕터(202)로 흘러 들어가고, 스위칭 리플과 기타 다른 고주파 전류는 제동 저항(201)으로 흘러들어 간다. 이와 같은 (B)는 (A)에 비해 공진 억제의 효과는 다소 나아지나 여전히 제동 저항(201)에서의 전력 손실을 야기한다. (B) has the same effect as that of the low-pass filter by arranging the inductor 202 in parallel with the braking resistor 201. [ That is, the fundamental frequency and the low-frequency component flow into the inductor 202, and the switching ripple and other high-frequency current flow into the braking resistor 201. (B) shows a somewhat better resonance suppression effect than (A), but still causes power loss in the braking resistor 201. [

(C)는 LC 공진 회로를 제동 저항(201)에 병렬로 접속한 구조로서, 제동 저항 (201)으로 흘러들어가는 전류를 감소시키기 위해 LC 공진 회로로 스위칭 리플 전류를 흐르게 한다. 이와 같은 (C)는 LC 공진 회로의 존재 때문에 좋은 필터링을 구현할 수 있지만, 이로 인해 또 다른 공진 문제를 야기할 수 있다.
(C) has a structure in which an LC resonance circuit is connected in parallel to a braking resistor 201, and a switching ripple current flows in an LC resonance circuit in order to reduce the current flowing into the braking resistor 201. (C) can achieve good filtering due to the presence of an LC resonance circuit, but this can cause another resonance problem.

본 발명은 이상과 같은 종래 계통연계형 인버터 시스템에서의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, LCL(인덕터-커패시터-인덕터) 필터부에 LCL에 의한 공진을 억제하고, 필터 커패시터의 전력 손실을 저감할 수 있는 수단을 강구함으로써 안정적인 제어 응답 특성을 구현할 수 있는 계통연계형 인버터 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the problems in the conventional grid interconnected inverter system as described above, and it is an object of the present invention to suppress resonance by the LCL in the LCL (inductor-capacitor-inductor) filter unit and to reduce power loss of the filter capacitor And to provide a grid-connected inverter system capable of realizing stable control response characteristics.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a grid interconnected inverter system,

계통에 공급될 근원적인 전력을 생성하는 전원부; A power supply for generating a fundamental power to be supplied to the system;

상기 전원부에 의해 생성되어 인가되는 전압의 리플을 평활하여 DC 전압을 공급하는 직류 평활부;A DC smoothing unit for smoothing a ripple of a voltage generated and supplied by the power supply unit to supply a DC voltage;

상기 직류 평활부를 거쳐 입력되는 DC 전압을 공급받아 PWM 전압(AC 전압)을 발생시켜 주는 스위칭부; 및A switching unit for receiving a DC voltage inputted through the DC smoothing unit and generating a PWM voltage (AC voltage); And

상기 스위칭부에 의해 발생된 전압에 의한 전류를 계통으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 저감하는 LCL 필터부를 포함하고, And an LCL filter unit for reducing a harmonic component of a low frequency or high frequency band generated when a current due to the voltage generated by the switching unit is applied to the system,

상기 LCL 필터부는 상기 스위칭부로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 인버터의 출력단 인덕터와, 인버터 출력 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 필터 커패시터와, 상기 계통으로 인가되는 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 계통측 인덕터와, LCL 필터부에서 발생하는 공진 현상을 억제하는 공진 억제부를 포함하며,The LCL filter unit includes an output stage inductor for reducing ripple of harmonic components generated from the PWM voltage generated from the switching unit, a filter capacitor for reducing ripples of harmonic components of the inverter output current, A system side inductor for reducing ripple of a harmonic component and a resonance suppressing part for suppressing a resonance phenomenon generated in the LCL filter part,

상기 공진 억제부는 상기 필터 커패시터에 병렬로 접속되는 점에 그 특징이 있다.And the resonance suppression unit is connected to the filter capacitor in parallel.

여기서, 상기 공진 억제부는 제동 저항과 인덕터의 병렬 회로에 커패시터가 직렬로 접속된 구조로 구성된다.
Here, the resonance suppressing unit is configured such that a capacitor is connected in series to a parallel circuit of a braking resistor and an inductor.

이와 같은 본 발명에 의하면, LCL 필터부의 LCL에 의한 공진 현상을 억제할 수 있는 공진 억제부를 LCL 필터부의 필터 커패시터에 병렬로 접속함으로써 필터 커패시터의 전력 손실을 줄일 수 있고, 공진 억제부가 제동 저항과 인덕터의 병렬 회로와 직렬로 연결된 커패시터의 조합회로로 구성되어 있어 LCL 필터부의 공진을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 LCL 필터를 채용한 계통연계형 인버터 시스템에서 안정적인 제어 응답 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, power loss of the filter capacitor can be reduced by connecting the resonance suppressing unit capable of suppressing the resonance phenomenon by the LCL of the LCL filter unit to the filter capacitor of the LCL filter unit in parallel, and the resonance suppressing unit, And a series circuit of capacitors connected in series to reduce the resonance of the LCL filter portion. Accordingly, it is possible to realize a stable control response characteristic in the grid-connected inverter system employing the LCL filter.

도 1은 LCL 필터를 채용한 종래 계통연계형 인버터 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1의 종래 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, LCL 필터부의 공진 억제부의 내부 회로 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면,
도 4는 도 3의 본 발명의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, LCL 필터부의 공진 억제부의 내부 회로 구성을 보여주는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a conventional grid interconnected inverter system adopting an LCL filter; FIG.
Fig. 2 is a diagram showing an internal circuit configuration of a resonance suppression unit of an LCL filter unit in the conventional grid interconnected inverter system of Fig. 1; Fig.
3 is a view schematically showing a configuration of a grid interconnected inverter system according to the present invention,
4 is a diagram showing an internal circuit configuration of a resonance suppression unit of an LCL filter unit in the grid interconnected inverter system of the present invention shown in Fig. 3;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a schematic view illustrating a configuration of a grid-connected inverter system according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템(300)은 전원부(301), 직류 평활부(302), 스위칭부(303) 및 LCL 필터부(304)를 포함한다.3, the grid interconnected inverter system 300 includes a power supply unit 301, a DC smoothing unit 302, a switching unit 303, and an LCL filter unit 304.

상기 전원부(301)는 계통(309)에 공급될 근원적인 전력을 생성한다. The power supply unit 301 generates a fundamental electric power to be supplied to the system 309.

상기 직류 평활부(302)는 상기 전원부(301)에 의해 생성되어 인가되는 전압의 리플을 평활하여 DC 전압을 공급한다.The DC smoothing unit 302 smoothes the ripple of a voltage generated and supplied by the power supply unit 301 to supply a DC voltage.

상기 스위칭부(303)는 상기 직류 평활부(302)를 거쳐 입력되는 DC 전압을 공급받아 PWM 전압(AC 전압)을 발생시켜 준다.The switching unit 303 receives the DC voltage input through the DC smoothing unit 302 and generates a PWM voltage (AC voltage).

상기 LCL 필터부(304)는 상기 스위칭부(303)에 의해 발생된 전압에 의한 전류를 계통(309)으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 저감하는 역할을 한다.The LCL filter unit 304 reduces a harmonic component of a low frequency or a high frequency band generated when a current due to a voltage generated by the switching unit 303 is applied to the system 309. [

여기서, 상기 LCL 필터부(304)는 상기 스위칭부(303)로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 인버터의 출력단 인덕터(305)와, 인버터 출력 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 필터 커패시터(306)와, 상기 계통(309)으로 인가되는 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 계통측 인덕터 (307)와, LCL 필터부(304)에서 발생하는 공진 현상을 억제하는 공진 억제부(308)를 포함한다.The LCL filter unit 304 includes an output stage inductor 305 for reducing the ripple of the harmonic component generated from the PWM voltage generated from the switching unit 303 and a ripple reducing unit 305 for reducing the ripple of the harmonic component of the inverter output current A system side inductor 307 for reducing the ripple of harmonic components of the current applied to the system 309 and a resonance suppressing circuit 307 for suppressing a resonance phenomenon generated in the LCL filter 304 (308).

또한, 상기 공진 억제부(308)는 상기 필터 커패시터(306)에 병렬로 접속되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제동 저항(403)과 인덕터(402)의 병렬 회로에 커패시터(401)가 직렬로 접속된 구조로 구성된다.4, the capacitor 401 is connected in parallel to the parallel circuit of the braking resistor 403 and the inductor 402. The resonance suppressing unit 308 is connected in parallel to the filter capacitor 306, As shown in FIG.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.Hereinafter, the operation of the grid-connected inverter system according to the present invention having the above-described configuration will be briefly described.

전원부(301)에 의해 생성된 전력이 공급되면, 직류 평활부(302)는 상기 전원부(301)에 의해 생성되어 인가되는 전압의 리플을 평활하여 DC 전원을 공급한다. 그러면, 스위칭부(303)는 상기 직류 평활부(302)를 거쳐 입력되는 DC 전원을 공급받아 PWM 전압(AC 전압)을 발생시켜 준다. 그리고, LCL 필터부(304)는 상기 스위칭부(303)에 의해 발생된 전압에 의한 전류를 계통(309)으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 인덕터(305)(307)와 커패시터(306)에 의해 완화 또는 흡수함으로써 저감시킨다. 즉, 상기 LCL 필터부(304)의 인버터의 출력단 인덕터(305)는 상기 스위칭부(303)로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 고조파 성분의 리플을 저감시키고, 필터 커패시터(306)는 인버터 출력 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키며, 계통측 인덕터(307)는 상기 계통(309)으로 인가되는 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시킨다. 또한, 공진 억제부(308)는 LCL 필터부(304)에서 발생하는 공진을 억제한다. 즉, 병렬 접속 관계의 공진 억제부(308)의 인덕터(402)와 제동 저항(403)은 저역 통과 필터와 같은 역할을 수행하여 기본 주파수와 저주파 성분은 인덕터(402)로 흘러들어가고, 스위칭 리플과 기타 다른 고주파 전류는 제동 저항(403)으로 흘러들어 감으로써 공진을 억제하게 된다. 또한, 이와 같은 공진 억제부(308)가 필터 커패시터(306)에 병렬로 접속되어 있어 종래 계통연계형 인버터의 직렬 연결 구조에 비해 필터 커패시터의 전력 손실을 줄일 수 있게 된다.When the power generated by the power supply unit 301 is supplied, the DC smoothing unit 302 smoothes the ripple of the voltage generated by the power supply unit 301 and supplies DC power. Then, the switching unit 303 receives the DC power input through the DC smoothing unit 302 and generates a PWM voltage (AC voltage). The LCL filter unit 304 converts harmonic components of a low frequency or high frequency band generated when a current due to the voltage generated by the switching unit 303 is applied to the system 309 into inductors 305 and 307 And is reduced by absorbing or absorbing by the capacitor 306. That is, the output stage inductor 305 of the inverter of the LCL filter unit 304 reduces the ripple of harmonic components generated from the PWM voltage generated from the switching unit 303, and the filter capacitor 306 reduces the ripple of the inverter output current And the systematic inductor 307 reduces the ripple of the harmonic component of the current applied to the system 309. In addition, Further, the resonance suppressing unit 308 suppresses the resonance generated in the LCL filter unit 304. [ In other words, the inductor 402 and the braking resistor 403 of the resonance suppression unit 308 of the parallel connection relationship perform the same function as the low-pass filter so that the fundamental frequency and the low-frequency component flow into the inductor 402, Other high-frequency currents flow into the braking resistor 403 to suppress resonance. In addition, since the resonance suppressing unit 308 is connected in parallel to the filter capacitor 306, the power loss of the filter capacitor can be reduced as compared with the series connection structure of the conventional grid-connected inverter.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 계통연계형 인버터 시스템은 LCL (인덕터-커패시터-인덕터) 필터부의 LCL에 의한 공진 현상을 억제할 수 있는 공진 억제부를 LCL 필터부의 필터 커패시터에 병렬로 접속함으로써 필터 커패시터의 전력 손실을 줄일 수 있고, 공진 억제부가 제동 저항과 인덕터의 병렬 회로와 직렬로 연결된 커패시터의 조합회로로 구성되어 있어 LCL 필터부의 공진을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 LCL 필터를 채용한 계통연계형 인버터 시스템에서 안정적인 제어 응답 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the grid interconnected inverter system according to the present invention, the resonance suppressing unit capable of suppressing the resonance phenomenon by the LCL of the LCL (inductor-capacitor-inductor) filter unit is connected in parallel to the filter capacitor of the LCL filter unit, The power loss of the capacitor can be reduced and the resonance suppression section is constituted by the combination circuit of the parallel circuit of the braking resistor and the inductor and the capacitor connected in series so that the resonance of the LCL filter section can be reduced. Type inverter system, it is possible to realize a stable control response characteristic.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

101,301...전원부 102,302...직류 평활부
103,303...스위칭부 104,304...LCL 필터부
108,308...공진 억제부 109,309...계통101,301 ... power supply unit 102,302 ... DC smoothing unit
103, 303 ... Switching parts 104, 304 ... LCL filter part
108, 308 ... resonance suppression units 109, 309 ... system

Claims (2)

계통에 공급될 근원적인 전력을 생성하는 전원부;
상기 전원부에 의해 생성되어 인가되는 전압의 리플을 평활하여 DC 전압을 공급하는 직류 평활부;
상기 직류 평활부를 거쳐 입력되는 DC 전압을 공급받아 PWM 전압(AC 전압)을 발생시켜 주는 스위칭부; 및
상기 스위칭부에 의해 발생된 전압에 의한 전류를 계통으로 인가할 때 발생하는 저주파 또는 고주파 대역의 고조파 성분을 저감하는 LCL 필터부를 포함하고,
상기 LCL 필터부는 상기 스위칭부로부터 발생된 PWM 전압에서 발생하는 고조파 성분의 리플을 저감시키는 인버터의 출력단 인덕터와, 인버터 출력 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 필터 커패시터와, 상기 계통으로 인가되는 전류의 고조파 성분의 리플을 저감시키는 계통측 인덕터와, LCL 필터부에서 발생하는 공진 현상을 억제하는 공진 억제부를 포함하며,
상기 공진 억제부는 상기 필터 커패시터에 병렬로 접속되며, 제동 저항과 인덕터의 병렬 회로에 커패시터가 직렬로 접속된 구조로 구성되는 계통연계형 인버터 시스템.A power supply for generating a fundamental power to be supplied to the system;
A DC smoothing unit for smoothing a ripple of a voltage generated and supplied by the power supply unit to supply a DC voltage;
A switching unit for receiving a DC voltage inputted through the DC smoothing unit and generating a PWM voltage (AC voltage); And
And an LCL filter unit for reducing a harmonic component of a low frequency or high frequency band generated when a current due to the voltage generated by the switching unit is applied to the system,
The LCL filter unit includes an output stage inductor for reducing ripple of harmonic components generated from the PWM voltage generated from the switching unit, a filter capacitor for reducing ripples of harmonic components of the inverter output current, A system side inductor for reducing ripple of a harmonic component and a resonance suppressing part for suppressing a resonance phenomenon generated in the LCL filter part,
Wherein the resonance suppression unit is connected in parallel to the filter capacitor and the capacitor is connected in series to the parallel circuit of the braking resistor and the inductor. 삭제delete
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