KR101451008B1 - 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체 - Google Patents

계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체 Download PDF

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KR101451008B1
KR101451008B1 KR1020130025217A KR20130025217A KR101451008B1 KR 101451008 B1 KR101451008 B1 KR 101451008B1 KR 1020130025217 A KR1020130025217 A KR 1020130025217A KR 20130025217 A KR20130025217 A KR 20130025217A KR 101451008 B1 KR101451008 B1 KR 101451008B1
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Abstract

본 발명은 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치는, 계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 d-q 변환부와; 상기 d-q 변환부로부터 상기 계통 d축 전압 측정치와 상기 계통 q축 전압 측정치를 입력받아, 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 옵저버부와; 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 위상각 오차 산출부와; 상기 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 최종 주파수를 출력하는 비례적분 제어부와; 상기 최종 주파수를 입력받아 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출하는 최종 추정 위상각 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체{CONTROLLER, CONTROLLING METHOD, AND RECORDING MEDIUM FOR GRID SYNCHRONIZATION}
본 발명은 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법 및 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치, 제어방법 및 기록매체에 관한 것이다.
전력전자의 발전과 함께 에너지원으로부터 3상의 계통으로 에너지를 전송하는 계통 연계 전력 변환기도 널리 사용되고 있다.
예를 들어 태양광 발전기나 풍력 발전기와 같은 친환경 발전기가 도입되어, 그 친환경 발전기에 의해 생성되는 에너지가 국가에서 운영하는(예를 들어 대한민국의 한국전력에서 운영하는) 전력 전송 계통에 공급될 수 있는 것이다.
전력 전달 과정에서 PCC(Point of Common Coupling)에서의 계통 전압의 위상(Phase) 각도를 추정하는 것은 굉장히 중요하다.
이런 계통 동기화를 위해 보통 PLL(Phase Locked Loop) 알고리즘이 사용되게 된다. 그러나 계통의 상태가 항상 이상적이지 않고, 계통 전압은 불균형 하거나 고조파 왜곡이 포함될 가능성이 있고, 따라서 왜곡된 계통 전압 하에서도 계통 전압 위상의 각도를 정확하게 추정하는 것이 중요한데, 종래의 단순한 PLL 알고리즘만으로는 이러한 비 이상적이고 고조파 왜곡이 많이 포함되며 계통 전압 역시 상당히 불균형한 상태의 계통 전압의 위상을 신속하고 정확하게 추정하지 못하고 있는 실정이다.
공개특허 10-2009-0100704
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 계통 전압이 불안정하고 고조파 왜곡이 상당부분 포함된 경우에도 계통 위상을 신속하고 정확하게 추종할 수 있는 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치는, 계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 d-q 변환부와; 상기 d-q 변환부로부터 상기 계통 d축 전압 측정치와 상기 계통 q축 전압 측정치를 입력받아, 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 옵저버부와; 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 위상각 오차 산출부와; 상기 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 최종 주파수를 출력하는 비례적분 제어부와; 상기 최종 주파수를 입력받아 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출하는 최종 추정 위상각 산출부를 포함하여 구성된다.
또, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법은, 계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 단계와; 상기 산출된 상기 계통 d축 전압 측정치와 상기 계통 q축 전압 측정치에 대하여 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 단계와; 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 단계와; 상기 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 비례적분 처리한 후 최종 주파수를 산출하는 단계와; 상기 산출된 최종 주파수를 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 계통 전압이 불안정하고 고조파 왜곡이 상당부분 발생한 경우에도 안정화된 계통 위상을 신속하고 정확하게 추종할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 동기화 제어 장치의 기능 블록도이고,
도 2는
Figure 112013020594806-pat00001
와
Figure 112013020594806-pat00002
의 특정 값에 따른
Figure 112013020594806-pat00003
및
Figure 112013020594806-pat00004
의 특성 곡선이고,
도 3은 도 1에 대한 구체적인 제어 블록의 일 예이고,
도 4는 도 3의 옵저버부의 구체적인 제어 블록의 일 예이고,
도 5는 사고 시 계통 전압 변화의 일 예이고,
도 6은 도 5의 왜곡된 계통 전압이 인가되고 있는 상태에서 본 발명 및 종래의 기술에 따른 효과를 비교하고 있는 그래프이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 동기화 제어 장치의 전체적인 제어 흐름도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계통 동기화 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 d-q 변환부(110), 옵저버부(120), 위상각 오차 산출부(130), 비례적분 제어부(140), 최종 추정 위상각 산출부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
d-q 변환부(110)는 계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 기능을 수행한다.
여기서 d-q 변환은 일종의 좌표 변환에 해당하는 것으로서 3상 전력 또는 3상 교류 전동기의 해석 시에 널리 이용되는 방식이다.
예를 들어 3상 교류 전동기는 3상의 전압, 전류가 인가되며, 이 3상인 a,b,c 상 변수들을 변환하여 d,q,n 축으로 이루어진 직교 좌표계상의 변수로 변환하는 좌표변환을 d-q 변환 이라고 하며 통상적으로 교류기의 모델링 또는 해석시 이 방식을 통하여 실행한다.
여기서, d-q 변환부(110)는 후술하는 최종 추정 위상각 산출부(150)에서 산출된 최종 추정 위상각을 고려하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출할 수 있는데, 이러한 d-q 변환 방식 그 자체는 기 공지된 기술에 불과하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
옵저버부(120)는 d-q 변환부(110)로부터 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 입력받아, 기 설정된 알고리즘에 따라 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 기능을 수행한다. 이때 옵저버부(120)는 후술하는 비례 적분 제어부에서 생성되는 피드백 주파수를 고려하여 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출할 수 있다.
일 예로써 들어 옵저버부(120)는 다음의 [수식 1]에 따라 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112013020594806-pat00005
여기서,
Figure 112013020594806-pat00006
는 계통 d축 정상분 전압 추정치이고,
Figure 112013020594806-pat00007
는 계통 q축 정상분 전압 추정치이며,
Figure 112013020594806-pat00008
는 계통 d축 전압 측정치이고,
Figure 112013020594806-pat00009
는 계통 q축 전압 측정치이며,
Figure 112013020594806-pat00010
는
Figure 112013020594806-pat00011
--------[수식 2]를 만족하는 값이고
Figure 112013020594806-pat00012
는
Figure 112013020594806-pat00013
--------[수식 3]을 만족하는 값이며,
이때,
Figure 112013020594806-pat00014
,
Figure 112013020594806-pat00015
는 임의의 상수이고,
Figure 112013020594806-pat00016
는 상기 비례적분 제어부(140)로부터 피드백 되는 피드백 주파수이다. 특히,
Figure 112013020594806-pat00017
는 비례적분 제어부(140)를 구성하는 비례기(141)와 적분기(142) 중 적분기(142)로부터 산출되는 값 즉,
Figure 112013020594806-pat00018
일 수 있다.
후술하는 바와 같이 비례 적분 제어부(140) 중 적분기(142)에서 출력되는
Figure 112013020594806-pat00019
는 비례 적분 제어부(140) 전체의 출력인
Figure 112013020594806-pat00020
와 비교할 때 상대적으로 큰 변동이 없는 안정적인 값이기 때문에 옵저버부(120)에서 이용되어 기본 주파수인 60Hz를 계산할 때 사용되는 것이 바람직하고,
Figure 112013020594806-pat00021
의 경우에는 실시간적인 현재 계통의 각속도에
Figure 112013020594806-pat00022
보다 더 근접하기 때문에 예를 들어 전류 제어기처럼 계통의 위상각을 실시간으로 필요로 하는 부분에서 사용될 수 있다. 다만, 전류 제어기 등에 대해서는 공지 기술에 해당하고 본원발명의 요지를 불분명하게 할 수 있으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
여기서
Figure 112013020594806-pat00023
와
Figure 112013020594806-pat00024
는 임의의 상수인데, 특정
Figure 112013020594806-pat00025
와
Figure 112013020594806-pat00026
에 대한
Figure 112013020594806-pat00027
및
Figure 112013020594806-pat00028
의 일 예는 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2는 물론이고, [수식 2], [수식 3]을 참조하여 설명하면,
Figure 112013020594806-pat00029
값을 1로 고정하였을 때
Figure 112013020594806-pat00030
값이 0.5 미만이면 기본 주파수 성분(즉, 60Hz 주파수 성분)까지도 저감되고, 또한 같은 조건하에서
Figure 112013020594806-pat00031
값이 2 이상일 때는 반대로 60Hz 근방에 있는 고조파 성분(60Hz를 초과하는 고조파 성분)에 대한 저감 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
또한
Figure 112013020594806-pat00032
값을 1로 고정하였을 때
Figure 112013020594806-pat00033
값이 1 미만이면 기본 주파수 성분(즉, 60Hz 주파수 성분)까지도 저감되고, 또한 같은 조건하에서
Figure 112013020594806-pat00034
값이 3 이상일 때는 반대로 60Hz 근방에 있는 고조파 성분(60Hz를 초과하는 고조파 성분)에 대한 저감 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
따라서
Figure 112013020594806-pat00035
는, 0.5~2의 범위를 갖는 임의의 상수이고,
Figure 112013020594806-pat00036
는 1~3의 범위를 갖는 임의의 상수임이 바람직하다.
위상각 오차 산출부(130)는 옵저버부(120)에서 생성되는 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 기능을 수행한다.
예를 들어 위상각 오차 산출부(130)는
Figure 112013020594806-pat00037
와
Figure 112013020594806-pat00038
를 각각 분모와 분자로 하는 탄젠트 역함수를 계산하여 위상각 추정 오차를 산출할 수도 있다.
즉, 위상각 추정 오차는
Figure 112013020594806-pat00039
=
Figure 112013020594806-pat00040
(
Figure 112013020594806-pat00041
/
Figure 112013020594806-pat00042
)------[수식 4]
로부터 산출될 수 있다.
한편, 비례적분 제어부(140)는 위상각 오차 산출부(130)에서 산출된 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 최종 주파수를 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 비례적분 제어부(140)는 비례기와 적분기를 병렬적으로 포함하도록 구성되고, 비례기의 출력과 적분기의 출력을 합한 값으로 최종 주파수를 산출하여 출력할 수 있다.
이때 적분기의 출력은 피드백 주파수에 해당할 수 있는데, 이 피드백 주파수는 상술한 바와 같이 옵저버부(120)에 피드백 값으로 입력될 수 있다.
한편, 최종 추정 위상각 산출부(150)는 비례적분 제어부(140)에서 출력되는 최종 주파수를 입력받아 최종 추정 위상각을 산출하는 기능을 수행한다. 예를 들어 최종 추정 위상각 산출부(150)는 비례적분 제어부(140)에서 출력되는 최종 주파수를 시간에 대해 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출할 수 있다.
이와 같은 방식으로 3상 전압을 입력받아 최종 추정 위상각을 산출하게 되면 예를 들어 태양광 발전기의 경우 계통에서 요구하는 바에 따라 계통 3상 전압과 동일한 위상을 갖거나 또는 계통 3상 전압과 기 설정된 크기만큼 지연된 위상을 갖는 전류를 계통에 공급할 수 있는 것이다.
본 실시예에 따른 구체적인 실험 데이터에 대해서는 후술토록 한다.
도 3은 도 1에 대한 구체적인 제어 블록의 예이고, 도 4는 도 3의 옵저버부(120)의 구체적인 제어 블록의 예이다.
도 3에 도시된 바와 같이 d-q 변환부(110)는 3상 전압(Vabc )을 입력받아 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하여 출력하면, 옵저버부(120)는 이를 입력받아 [수식 1]을 만족시키는 즉, 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 전압 정상분 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출한다.
이러한 옵저버부(120)의 기능에 따라 발생하는 가장 큰 특징은 동기 좌표계 상에서 2고조파로 나타나는 역상분 전압에 대한 제거 효과이다.
동기 좌표계에서 역상분 전압은 한 예시로 시간의 함수로 다음의 [수식 5]와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013020594806-pat00043
-------------------[수식 5]
위의 [수식 5]에 대해 라플라스 변환을 수행하면 다음의 [수식 6]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013020594806-pat00044
-------------------[수식 6]
또한,
Figure 112013020594806-pat00045
가 정확하다고 가정하면, [수식 1]은 [수식 6]의 역상분 전압에 대해서 다음의 [수식 7]과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013020594806-pat00046
-------------[수식 7]
[수식 7]을 살펴보면 계통 d축 정상분 전압 추정치(즉,
Figure 112013020594806-pat00047
)는 계통 d축 전압 측정치 중 역상분 전압 측정치(즉,
Figure 112013020594806-pat00048
)에 대해 노치필터(notch filter)를 적용한 것에 해당하고, 계통 q축 정상분 전압 추정치(즉,
Figure 112013020594806-pat00049
)는 계통 q축 전압 측정치 중 역상분 전압 측정치(즉,
Figure 112013020594806-pat00050
)에 대해서는 완전히 제거하는 특징을 갖고 있음을 알 수 있다.
따라서 이러한 결과를 살펴보면, d-q 변환부(110)로부터 출력된 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치가 옵저버부(120)를 거치면서 역상분 전압 성분이 경감됨을 즉, 고조파 외란 성분이 효과적으로 필터링 됨을 알 수 있다.
즉, 본원발명의 가장 큰 특징 중 하나는 d-q 변환부(110)와 위상각 오차 산출부(130) 또는 비례적분 제어부(140) 사이에 옵저버부(120)를 둠으로써 측정 전압에서 역상분 전압 및 고조파 전압 성분이 효과적으로 제거되도록 하여, 결과적으로 신속하고 정확한 최종 추종 위상각을 산출하도록 한다는 점이다.
다음으로, 실제 계통에 고장 상태가 발생하는 경우 예를 들어 계통 전압에 과도한 크기의 역상분 전압이 포함되거나 고조파 성분의 전압이 포함되는 경우 본원발명에 따른 방식과 종래의 방식에 있어서의 효과 차이를 설명한다.
계통의 고장 상태 조건은 다양하게 줄 수 있는데, 정상 상태의 계통 전압의 페이저(phasor)를
Figure 112013020594806-pat00051
라고 한다면, 기본 주파수(예를 들어 60Hz)를 가지는 전압에 대해서는 [수식 8]과 같은 왜곡을, 고조파 전압에 해당하는 전압에 대해서는 [수식 9]와 같은 왜곡을 주고, 계통 고장 상태의 주파수와 정상 상태의 주파수는 [수식 10]과 같은 차이를 두는 것을 일 예로 한다.
Figure 112013020594806-pat00052
-------------[수식 8]
Figure 112013020594806-pat00053
-------------[수식 9]
Figure 112013020594806-pat00054
-------------[수식 10]
여기서 전압의 아래 첨자에서 숫자는 고조파 차수를 의미하고, '+'는 정상분을, '-'는 역상분을 의미한다.
상술한 예와 같은 전압이 인가된 경우 전체적인 계통 전압의 변화는 도 5에 도시되었다.
동 도면에 도시된 바와 같이 계통 전압은 초기에는 3상 전압이 120도를 유지하면서 깨끗한 사인 파형으로 나타나지만, 사고가 발생한 후 왜곡된 파형으로 나타남을 알 수 있다.
이러한 왜곡된 계통 전압이 인가되고 있는 상태에서 본 발명 및 종래의 기술에 따른 효과를 비교하고 있는 것이 도 6이다.
도 6(a)는 실제 계통의 위상
Figure 112013020594806-pat00055
와, 본 실시예 및 종래의 기술에 따라 추정한 위상
Figure 112013020594806-pat00056
와의 차이를 나타낸 것이고, 도 6(b)는 본 실시예 및 종래의 기술에 따라 추정된 계통의 주파수를 나타낸 것이다.
따라서 도 6(a)에서는 결과 값이 0에 수렴하는 것이 바람직 한 것이고, 도 6(b)에서는 주어진 주파수의 차이(5Hz)에 해당하는 주파수 즉, 55Hz에 수렴하는 것이 바람직한 것이다.
도 6을 살펴보면, 본 실시예에 따른 방식이 종래의 방식보다 더 우월함을 알 수 있다.
즉, 도 6(a)를 살펴보면 본 실시예에 따른 위상 추종이 종래의 방식보다 더 안정화 되어 있을 뿐만 아니라 0에 근접하여 수렴함을 알 수 있고, 도 6(b)를 살펴보면 본 실시예에 따른 주파수 추종이 종래의 방식보다 더 안정화 되어 있을 뿐만 아니라 55Hz에 근접하여 수렴함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 동기화 제어 장치의 전체적인 제어 과정을 나타낸 것이다.
우선, 계통 동기화 제어 장치는 측정되는 계통 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행한다(단계 S1). 이때 d-q 변환 수행 결과 계통 동기화 제어 장치는 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출할 수 있다.
이어서 계통 동기화 제어 장치는 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치에 대하여 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출한다(단계 S3).
계통 동기화 제어 장치는 앞서 산출한 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하고(단계 S5), 그 산출한 위상각 추정 오차를 비례적분 처리한 후 최종 주파수를 산출한다(단계 S7).
마지막으로 계통 동기화 제어 장치는 산출된 최종 주파수를 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출한다(단계 S9).
한편, 상술한 각 실시예를 수행하는 과정은 소정의 기록 매체(예를 들어 컴퓨터로 판독 가능한)에 저장된 프로그램에 의해 이루어질 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.
110 : d-q 변환부 120 : 옵저버부
130 : 위상각 오차 산출부 140 : 비례적분 제어부
150 : 최종 추정 위상각 산출부

Claims (11)

  1. 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치에 있어서,
    계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 d-q 변환부와;
    상기 d-q 변환부로부터 상기 계통 d축 전압 측정치와 상기 계통 q축 전압 측정치를 입력받아, 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 옵저버부와;
    상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 위상각 오차 산출부와;
    상기 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 최종 주파수를 출력하는 비례적분 제어부와;
    상기 최종 주파수를 입력받아 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출하는 최종 추정 위상각 산출부를 포함하고,
    상기 옵저버부는 다음의 [수식 1]에 따라 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치.
    [수식 1]
    Figure 112014053159484-pat00092

    (여기서,
    Figure 112014053159484-pat00093
    는 계통 d축 정상분 전압 추정치이고,
    Figure 112014053159484-pat00094
    는 계통 q축 정상분 전압 추정치이며,
    Figure 112014053159484-pat00095
    는 계통 d축 전압 측정치이고,
    Figure 112014053159484-pat00096
    는 계통 q축 전압 측정치이며,
    Figure 112014053159484-pat00097
    는
    Figure 112014053159484-pat00098
    을 만족하는 값이고,
    Figure 112014053159484-pat00099
    는
    Figure 112014053159484-pat00100
    을 만족하는 값이며,
    이때,
    Figure 112014053159484-pat00101
    ,
    Figure 112014053159484-pat00102
    는 임의의 상수이고,
    Figure 112014053159484-pat00103
    는 상기 비례적분 제어부로부터 피드백 되는 피드백 주파수)
  2. 삭제
  3. 제1에 있어서,
    상기
    Figure 112014053159484-pat00104
    는 0.5~2의 범위를 갖는 임의의 상수이고,
    Figure 112014053159484-pat00105
    는 1~3의 범위를 갖는 임의의 상수인 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비례 적분 제어부는 비례기와 적분기를 포함하여 구성되고, 상기 적분기는 피드백 주파수를 생성하고,
    상기 옵저버부는 상기 비례 적분 제어부의 적분기로부터 출력되는 피드백 주파수를 고려하여 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치.
  5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d-q 변환부는 상기 최종 추정 위상각 산출부에서 산출된 최종 추정 위상각을 고려하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치.
  6. 계통의 위상과 동기화시키기 위한 제어값을 산출하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법에 있어서,
    (a) 계통으로부터 입력되는 3상 전압을 기초로 d-q 변환을 수행하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 단계와;
    (b) 상기 (a) 단계에서 산출된 상기 계통 d축 전압 측정치와 상기 계통 q축 전압 측정치에 대하여 역상분 전압 성분을 경감시키고 고조파 외란 필터링을 수행한 후 계통 d축 정상분 전압 추정치와 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 단계와;
    (c) 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 이용하여 위상각 추정 오차를 산출하는 단계와;
    (d) 상기 위상각 추정 오차를 입력으로 받아 비례적분 처리한 후 최종 주파수를 산출하는 단계와;
    (e) 상기 산출된 최종 주파수를 적분 처리하여 최종 추정 위상각을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서는 다음의 [수식 1]에 따라 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법.
    [수식 1]
    Figure 112014053159484-pat00106

    (여기서,
    Figure 112014053159484-pat00107
    는 계통 d축 정상분 전압 추정치이고,
    Figure 112014053159484-pat00108
    는 계통 q축 정상분 전압 추정치이며,
    Figure 112014053159484-pat00109
    는 계통 d축 전압 측정치이고,
    Figure 112014053159484-pat00110
    는 계통 q축 전압 측정치이며,
    Figure 112014053159484-pat00111
    는
    Figure 112014053159484-pat00112
    을 만족하는 값이고
    Figure 112014053159484-pat00113
    는
    Figure 112014053159484-pat00114
    을 만족하는 값이며,
    이때,
    Figure 112014053159484-pat00115
    ,
    Figure 112014053159484-pat00116
    는 임의의 상수이고,
    Figure 112014053159484-pat00117
    는 상기 비례적분 제어부로부터 피드백 되는 피드백 주파수)
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기
    Figure 112014053159484-pat00118
    는 0.5~2의 범위를 갖는 임의의 상수이고,
    Figure 112014053159484-pat00119
    는 1~3의 범위를 갖는 임의의 상수인 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서는 비례제어하는 단계와 적분 제어하는 단계가 병렬적으로 포함되어서, 상기 비례제어에 따른 출력과 상기 적분제어에 따른 출력을 합한 값으로 상기 최종 주파수를 출력하고,
    상기(b) 단계에서는 상기 적분제어에 따른 출력(일명 피드백 주파수)을 고려하여 상기 계통 d축 정상분 전압 추정치와 상기 계통 q축 정상분 전압 추정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법.
  10. 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는 상기 (e) 단계에서 산출된 최종 추정 위상각을 고려하여 계통 d축 전압 측정치와 계통 q축 전압 측정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 동기화 제어 장치의 제어방법.
  11. 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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