KR101435223B1 - 컨버터 회로를 동작시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컨버터 회로를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 상기 컨버터 회로는 복수의 제어가능한 전력 반도체 스위치가 제공되는 컨버터 유닛(1)을 포함하며, 교류 측면에서 컨버터 유닛(1)은 전기적 교류 네트워크(2)에 연결된다. 본 발명에 따르면, 제어가능한 전력 반도체 스위치들은 기준 전류들()에 의해 형성된 제어 신호(S)에 의해 제어된다. 간단하고 효율적인 방법으로 컨버터 회로를 동작시키기 위해, 기준 전류들()은 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도()로부터 형성된다. 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도()는 각각 위상 전류들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 위상 전류들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전류들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전류들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()로부터 형성된다.
컨버터, 박-클락 변환, 전력 반도체 스위치
Description
발명의 상세한 설명
기술 분야
본 발명은 전력 전자공학 분야에 관한 것이다. 본 발명은 독립항의 전문(preamble)에 따라 컨버터 회로를 동작시키는 방법으로부터 진행한다.
종래 기술
종래의 컨버터 회로들은 적어도 2개의 스위칭 전압 레벨을 스위칭하는 공지된 방법으로 연결되어 있는 다수의 구동가능한 전력 반도체 스위치를 갖는 컨버터 유닛을 포함한다. AC 전압부에서, 컨버터 유닛은 전기적 AC 전압 공급 시스템에 연결된다. 또한, 용량성 에너지 저장부가 컨버터 유닛에 연결되며, 일반적으로, 상기 저장부는 하나 이상의 커패시터에 의해 형성된다. 구동 디바이스는 컨버터 회로의 동작을 위해 제공되며, 상기 구동 디바이스는 컨버터 회로의 동작 동안 방법항에서 구동 신호에 의해 구동가능한 전력 반도체 스위치들을 구동시킨다. 통상적으로, 구동 신호는 기준 전압들로부터 형성되고, 여기서, 구동 신호의 형성을 위해 할당 유닛이 제공되며, 상기 할당 유닛은 기준 전압들에 대응하는 구동 신호 값들을 할당한다. 대응하는 기준 전압은, 컨버터 유닛의 관련된 위상 출력에서 컨버터 유닛에 의해 설정된 전압이며, 그 위상 출력에서 전기적 AC 전압 공급 시스템의 전압의 위상에 대응하는 전압들을 설정하도록, 통상적으로, 관련된 위상 전압에 대응한다. 이 경우에, 대칭적인 위상 전압이 존재하는지 비대칭적인 위상 전압이 존재하는지는 중요하지 않다. 예를 들어, 비대칭적인 위상 전압은 다른 위상 전압에 대해 위상 전압의 상이한 위상각에 존재하고/하거나, 다른 위상 전압에 대해 위상 전압의 상이한 진폭에 존재하고/하거나, 다른 위상 전압에 대해 상이한 주파수에 존재한다. 종래 기술에 따르면, 각각의 기준 전압은 이에 할당된 고정 변조 지수(modulation index) 및 고정 변조 각도로부터 형성된다. 따라서, 예를 들어, 3상 전압을 갖는 3-상 전기적 AC 전압 공급 시스템의 경우에, 3개의 기준 전압이 또한 필요하며, 따라서, 3개의 독립적인 고정 변조 지수 및 3개의 독립적인 고정 변조 각도가 또한 필요하고, 여기서, 통상적으로, 이들 고정 변조 지수 및 고정 변조 각도는 계산에 의해 형성되며, 이로써 막대한 계산 복잡도가 발생한다. 따라서, 컨버터 회로의 동작은 매우 복잡하고, 비효율적이며, 비용이 많이 들고, 장애(fault)에 취약하며, 이로써 컨버터 회로의 유용성이 크게 감소하며, 컨버터 회로의 유지 비용이 현저히 증가한다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 컨버터 회로가 매우 간단하고 효율적으로 동작될 수 있는 수단에 의해 컨버터 회로를 동작시키는 방법을 설명하는 것이다.
컨버터 회로를 동작시키는 발명에 따른 방법에서, 컨버터 회로는 다수의 구동가능한 전력 반도체 스위치를 갖는 컨버터 유닛을 가지며, 컨버터 유닛은 AC 전압부에서 전기적 AC 전압 공급 시스템에 연결되며, 구동가능한 전력 반도체 스위치들은 기준 전압들로부터 형성된 구동 신호에 의해 구동된다. 본 발명에 따르면, 기준 전압들은 주기적 변조 지수(modulation index) 및 주기적 변조 각도로부터 형성되며, 여기서, 주기적 변조 지수 및 주기적 변조 각도는 각각의 경우에 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환(Park-Clarke transformation)의 d 컴포넌트, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트, 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트, 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트로부터 형성된다. 기준 전압은 특히 단일의 주기적 변조 지수 및 특히 단일의 주기적 변조 각도로부터 간단히 형성되며, 주기적 변조 지수 및 주기적 변조 각도는 각각의 경우에 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트, 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트, 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트로부터 형성된다는 사실로 인해, 기준 전압들을 형성하는데 단지 매우 낮은 계산 복잡도가 요구된다. 따라서, 컨버터 회로는 본 발명에 따른 방법에 의해 특히 간단하고 효율적으로 동작될 수 있으며, 또한, 이 경우에, 낮은 장애 취약성, 및 낮은 유지 비용과 관련된 컨버터 회로의 높은 이용가능성이 달성될 수 있다.
본 발명의 이들 및 이 밖의 목적, 이점, 및 특징들은 도면과 결합하여 본 발명의 바람직한 실시형태들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 동작되는 컨버터 회로의 일 실시형태를 도시한다.
도면에 사용된 도면 부호 및 이들의 의미는 도면 부호 리스트에 요약되어 있다. 원칙적으로, 도면에서 동일한 부분들에는 동일한 도면 부호들이 제공된다. 설명한 실시형태는 예로서 이해되어야 하며, 제한적인 효과를 갖는 것은 아니다.
발명의 실시형태
도 1에는 컨버터 회로의 통상적인 실시형태가 도시되어 있다. 컨버터 회로는 적어도 2개의 스위칭 전압 레벨을 스위칭하는 컨버터 유닛(1)을 포함한다. AC 전압부에서, 컨버터 유닛(1)은 전기적 AC 전압 공급 시스템(2)에 연결된다. 또한, 용량성 에너지 저장부(3)는 컨버터 유닛(1)에 연결되며, 통상적으로, 상기 저장부는 하나 이상의 커패시터에 의해 형성되어 있다. 구동 디바이스(4)는 컨버터 회로의 동작을 위해 제공되며, 상기 구동 디바이스는 컨버터 회로의 동작 동안 방법항에서 구동 신호(S)에 의해 구동가능한 전력 반도체 스위치들을 구동시킨다. 통상적으로, 구동 신호(S)는 기준 전압들()로부터 형성되며, 여기서, 구동 신호(S)를 형성하기 위해 할당 유닛(6)이 제공되며, 상기 할당 유닛은 기준 전압들()에 대응하는 구동 신호 값들을 할당한다.
이러한 컨버터 회로를 동작시키는 본 발명에 따른 방법의 경우, 기준 전압들()은 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도()로부터 형성된다. 따라서, 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도() 모두는 특히 시간()의 함수이며, 따라서, 시간-종속적이다. 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도()는 각각의 경우에 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()로부터 형성된다. 기준 전압들()은 특히 단일인 경우의 주기적 변조 지수() 및 특히 단일인 경우의 주기적 변조 각도()로부터 단순히 형성되며, 주기적 변조 지수() 및 주기적 변조 각도()는 각각의 경우에 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()로부터 형성된다는 사실로 인해, 기준 전압들()을 형성하는데 유리하게 단지 매우 낮은 계산 복잡도가 요구된다. 따라서, 컨버터 회로는 본 발명에 따른 방법에 의해 매우 간단하고 효율적으로 동작될 수 있으며, 또한, 이 경우에, 낮은 장애 취약성, 및 낮은 유지 비용과 관련된 컨버터 회로의 높은 이용가능성이 달성될 수 있다. 종래 기술과 비교해 보면, 예를 들어, 3-상 전기적 AC 전압 공급 시스템의 경우에, 3개의 독립적인 고정 변조 지수 및 3개의 독립적인 고정 변조 각도를 형성할 필요가 더 이상 없으며, 단지 1개의 주기적 변조 지수() 및 1개의 주기적 변조 각도()가 필요할 뿐이다.
와 같은 계산에 의해, 특히 구동 디바이스(4)에서 형성되며, 여기서, 는 용량성 에너지 저장부(3)에서의 전압이며, 이고, 은 전기적 AC 전압 공급 시스템(2)의 공칭 주파수(nominal frequency)이며, 일반적인 전기적 상호연결 AC 전압 그리드의 경우에는 = 50Hz이고, 전기적 레일로드(railroad) AC 전압 그리드의 경우에는 = 16·2/3Hz이다. 위상각()를 결정하는 경우, 구동 디바이스(4)는 위상 록 루프(phase locked loop)를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 특히, 컨버터 유닛(1)은 비대칭적 위상 전압들()이 존재하는 경우에도 위상 전압들()을 따르며, 즉, 기준 전압들()은 위상 전압들()에 대응한다. 박-클락 기준 시스템(dq 기준 시스템)에서, 기준 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트() 및 기준 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()는,
와 같은 결과를 얻는다.
와 같은 결과를 얻는다.
바람직하게, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()는 각각의 경우에 위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트() 및 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()로부터 형성된다. 이러한 형성은 특히 구동 디바이스(4)에서 이루어지 고, 특히,
와 같은 계산에 의하며, 여기서, 는 지속 시간()만큼 지연된 위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트()이며, 는 지속 시간()만큼 지연된 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()이다. 바람직하게, 지속 시간()은 의 크기 자리수(order of magnitude)에 의해 선택된다.
완결을 위해, 특히 비대칭적인 위상 전압들()의 경우에, 이들 비대칭적인 위상 전압들()은 위상 전압들의 포지티브 시퀀스(; 포지티브 기준 시스템) 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스(; 네거티브 기준 시스템)로 분해되는 것이 언급되어야 하며, 일반적으로 이들은,
와 같은 결과를 얻는다.
와 같은 결과를 얻는다.
위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트() 및 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()는, 특히 구동 디바이스(4)에서, 특히 계산에 의해 결정된 위상 전압들()로부터 형성되고, 여기서, 그 다음, 위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트() 및 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()는 전술한 바와 같이 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()를 형성하는데 사용된다.
이러한 접합(juncture)에서, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스()는 포지티브 기준 시스템에서 포지티브 좌표 및 각속도()를 가지며, 위상 전압들의 네거티브 시퀀스()는 네거티브 기준 시스템에서 네거티브 좌표 및 각속도()를 갖는다. 위상 전압들의 포지티브 시퀀스() 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스()의 경우, 포지티브 기준 시스템에서의 전체 위상 전압()은 위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트() 및 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()에 의해,
바람직하게는, 기준 전압들()의 형성, 주기적 변조 지수()의 형성, 및 주기적 변조 각도 ()의 형성이 계속적으로 이루어지며, 이로써, 기준 전압들()의 최신값, 주기적 변조 지수()의 최신값, 및 주기적 변조 각도()의 최신값이 항상 존재하게 된다. 바람직하게는, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트()의 형성, 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()의 형성, 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트()의 형성, 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()의 형성 또한, 계속적으로 이루어진다. 또한, AC 전압 공급 시스템(2)의 위상 전압들()의 결정은 최신값들로 계산하는 것이 항상 가능하도록 계속적으로 이루어진다. 또한, 이와 같이, 바람직하게는 위상 전압의 박-클락 변환의 d 컴포넌트()의 형성 및 위상 전압의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()의 형성이 계속적으로 이루어진다.
도면 부호 리스트
1 컨버터 유닛 2 전기적 AC 전압 공급 시스템
3 용량성 에너지 저장부 4 구동 디바이스
5 계산 유닛 6 할당 유닛
Claims (6)
- 기준 전압들()로부터 형성되는 구동 신호(S)에 의해 구동되는 다수의 구동가능한 전력 반도체 스위치를 가지며, AC 전압측에서 전기적 AC 전압 공급 시스템(2)에 연결되는 컨버터 유닛(1)을 갖는 컨버터 회로를 동작시키는 방법으로서,상기 주기적 변조 지수() 및 상기 주기적 변조 각도()는 각각의 경우에 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환(Park-Clarke transformation)의 d 컴포넌트(), 위상 전압들의 포지티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트(), 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 d 컴포넌트(), 및 위상 전압들의 네거티브 시퀀스의 박-클락 변환의 q 컴포넌트()로부터 형성되는 것을 특징으로 하고,
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