KR101493511B1 - 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치 및 방법 - Google Patents

계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치는 계통연계 인버터의 계통전압을 감지하는 계통전압 감지부; 감지한 상기 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여 상기 D축 전압 및 상기 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하는 전압 변화값 산출부; 및 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하고, 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 상기 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키는 출력전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치 및 방법{An apparatus and a method for controlling an overcurrent of a grid connected inverter according to error of grid voltage}
본 발명은 계통 연계 인버터의 과전류 억제에 관한 것으로, 계통 전압 이상 발생 시에 이에 대응하여 계통 연계 인버터의 과전류를 억제하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 계통연계 인버터의 경우 출력 전류 기준값에 맞춰 발전한다. 그러나 계통에 순간적인 저전압 현상이 발생하게 되면 계통연계 인버터의 출력 전압과 계통 전압 사이에 전압차가 발생하게 되고, 이로 인해 계통연계 인버터의 입력전류에도 급격한 변화를 유발시킨다. 이러한 급격한 전류의 변화로 인해 계통 연계 인버터는 과전류 고장을 일으키게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 계통 전압의 급격한 변화를 검출해서 출력전류가 급격한 변화를 발생시키기 전에 출력전류를 감소시킬 수 있도록 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치는 계통연계 인버터의 출력전류에 따른 계통전압을 감지하는 계통전압 감지부; 감지한 상기 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여 상기 D축 전압 및 상기 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하는 전압 변화값 산출부; 및 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하고, 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 상기 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키는 출력전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력전류 제어부는, 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 것을 특징으로 한다.
계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치는 상기 출력전류를 상기 일정값 크기만큼 감소시킨 후에 일정시간이 경과하였는가를 타이밍하는 타이머를 더 포함하고, 상기 출력전류 제어부가 상기 일정시간이 경과하였는지 여부를 판단하여, 감소된 출력전류를 원래의 출력전류로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법은 계통전압 감지부가 계통연계 인버터의 출력전류에 따른 계통전압을 감지하는 단계; 전압 변화값 산출부가 상기 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여 상기 D축 전압 및 상기 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하는 단계; 출력전류 제어부가 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 단계; 및 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 상기 출력전류 제어부가 상기 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 단계는, 상기 출력전류 제어부가 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 것을 특징으로 한다.
계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법은 상기 출력전류 제어부가 타이머를 사용하여, 상기 출력전류를 상기 일정값 크기만큼 감소시킨 후에 일정시간이 경과하였는가를 판단하는 단계; 및 상기 일정시간이 경과하였다면, 상기 출력전류 제어부가 감소된 출력전류를 원래의 출력전류로 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 계통 전압의 급격한 변화를 검출하여 계통 연계 인버터의 출력전류를 감소시킴으로써, 과전류에 따른 계통 연계 인버터의 고장을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 도 1의 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치에 따른 출력전류의 감소를 그래프로 도시한 참조도이다.
도 3은 본 발명의 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
이하, 본 발명에 따른 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 계통연계 인버터(100), 계통전압 감지부(110), 전압 변화값 산출부(120), 출력전류 제어부(130) 및 타이머(140)로 구성된다.
계통연계 인버터(100)는 전원을 계통에 공급하기 위하여 전력 계통과 연결되어 있는 인버터에 해당하는 것으로, 입력단자(IN)를 통해 입력된 직류 전력이 계통연계 인버터(100)에서 교류 전력으로 변환되어 출력단자(OUT)를 통해 전력 계통으로 공급된다.
계통전압 감지부(110)는 전력 계통을 따라 출력되는 계통 전압을 감지하고, 감지한 결과를 전압 변화값 산출부(120)로 출력한다. 계통전압 감지부(110)는 계통 전압의 감지를 위한 전압 측정센서를 구비하고 있다.
전압 변화값 산출부(120)는 계통전압 감지부(110)에서 감지한 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여, D축 전압 및 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하고, 산출한 결과를 출력전류 제어부(130)로 출력한다. 전압 변화값 산출부(120)는 감지한 계통전압의 D축 전압과 Q축 전압을 계산하고, 계산된 D축 전압 및 Q축 전압에 대한 일정 샘플링 시간당 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값을 산출한다. D축 전압과 Q축 전압은 계통 전압(U, V, W)을 계통 전압의 주파수만큼 동기 변환한 값으로, 일반적으로 Q축 전압은 계통 전압의 크기이며, D축 전압은 0이다. 예를 들어, 380[V]인 3상 계통 전압을 동기좌표 변환하면, Q축 전압은 380[V]이고, D축 전압은 O[V]이다.
출력전류 제어부(130)는 전압 변화값 산출부(120)에서 산출한 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단한다. 계통전압 변화 설정값은 일정 주기(예를 들면, 250[μsec])마다의 계통 전압의 이상 여부를 판단하기 위한 정상적인 변화 범위의 임계 전압값을 의미한다.
특히, 출력전류 제어부(130)는 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단한다.
출력전류 제어부(130)는 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 계통연계 인버터(100)에서 출력되는 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키도록 계통연계 인버터(100)를 제어한다.
도 2는 도 1의 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치에 따른 출력전류의 감소를 그래프로 도시한 참조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 계통에서 계통 전압이 정상적으로 출력되다가 계통 전압의 D축 전압 변화값 또는 상기 Q축 전압 변화값의 이상이 발생하면, 계통 전압 변화값에 이상 발생시점 이후에 순간적으로 출력전류가 갑자기 높아진다. 이에 따라, 계통 전압의 D축 전압 변화값 또는 상기 Q축 전압 변화값의 이상이 발생하면, 출력전류 제어부(130)는 갑자기 높아진 출력전류의 크기를 일정값 이하만큼 감소시키도록 계통연계 인버터(100)를 제어한다. 이에 따라, 계통 연계 인버터(100)는 일정값 이하로 감소된 출력전류를 출력한다.
한편, 출력전류 제어부(130)는 출력전류를 일정값 이하로 감소시키는 시점에서 타이머(140)가 타이밍 동작을 개시하도록 제어한다.
타이머(140)는 출력전류 제어부(130)의 타이밍 개시 명령에 따라 시간을 타이밍한다. 그 후, 출력전류 제어부(130)는 타이머(140)의 타이밍 시간이 일정 시간(예를 들어, 100[ms])이 경과하였는가를 판단한다. 여기서, 일정 시간은 계통 전압의 이상이 해소될 수 있는 정도의 충분한 시간을 의미한다.
만일, 타이머(140)의 타이밍 시간이 일정 시간이 경과하였다면, 출력전류 제어부(130)는 감소되어 출력되고 있는 출력전류를 원래 크기의 출력전류가 출력되도록 계통 연계 인버터(100)을 제어하고, 이에 따라, 계통 연계 인버터(100)는 원래 크기의 출력전류를 출력한다.
이하, 본 발명에 따른 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
계통전압 감지부(110)는 계통연계 인버터(100)의 출력전류에 따른 계통전압을 감지한다(제200 단계).
제200 단계 후에, 전압 변화값 산출부(120)는 계통전압 감지부(110)에서 감지한 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여, D축 전압 및 Q축 전압의 변화값을 각각 산출한다(제202 단계). 전압 변화값 산출부(120)는 계통전압의 D축 전압과 Q축 전압에 대한 일정 샘플링 시간당 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값을 산출한다.
제202 단계 후에, 출력전류 제어부(130)는 전압 변화값 산출부(120)에서 산출한 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단한다(제204 단계). 계통전압 변화 설정값은 일정 주기(예를 들면, 250[μsec])마다의 계통 전압의 이상 여부를 판단하기 위한 정상적인 변화 범위의 임계 전압값을 의미한다. 특히, 출력전류 제어부(130)는 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단한다.
제204 단계 후에, 출력전류 제어부(130)는 D축 전압 변화값 및 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 계통연계 인버터(100)에서 출력되는 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시킨다(제206 단계). 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 계통에서 계통 전압이 정상적으로 출력되다가 계통 전압의 D축 전압 변화값 또는 상기 Q축 전압 변화값의 이상이 발생하면, 계통 전압 변화값에 이상 발생시점 이후에 순간적으로 출력전류가 갑자기 높아진다. 따라서, 출력전류 제어부(130)는 갑자기 높아진 출력전류의 크기를 일정값 이하만큼 감소시키도록 계통연계 인버터(100)를 제어하며, 이에 따라, 계통 연계 인버터(100)는 일정값 이하로 감소된 출력전류를 출력한다.
제206 단계 후에, 출력전류 제어부(130)는 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시킨 후에 일정시간이 경과하였는가를 판단한다(제208 단계). 여기서, 일정 시간은 계통 전압의 이상이 해소될 수 있는 정도의 충분한 시간을 의미한다.
제208 단계 후에, 일정시간이 경과하였다면, 출력전류 제어부(130)는 감소된 출력전류를 원래의 출력전류로 복귀시킨다(제210 단계). 만일, 타이밍 시간이 일정 시간이 경과하였다면, 출력전류 제어부(130)는 감소되어 출력되고 있는 출력전류를 원래 크기의 출력전류가 출력되도록 계통 연계 인버터(100)을 제어하고, 이에 따라, 계통 연계 인버터(100)는 원래 크기의 출력전류를 출력한다.
한편, 상술한 본 발명의 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 와 같은 저장 매체를 포함한다.
이러한 본원 발명인 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 계통 연계 인버터
110: 계통전압 감지부
120: 전압 변화값 산출부
130: 출력전류 제어부
140: 타이머

Claims (6)

  1. 계통연계 인버터의 출력전류에 따른 계통전압을 감지하는 계통전압 감지부;
    감지한 상기 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여 상기 D축 전압 및 상기 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하는 전압 변화값 산출부; 및
    상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하고, 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 계통 전압의 이상이 해소될 수 있는 기 설정된 시간 동안만 상기 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키는 출력전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력전류 제어부는
    상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력전류를 상기 일정값 크기만큼 감소시킨 후에 일정시간이 경과하였는가를 타이밍하는 타이머를 더 포함하고,
    상기 출력전류 제어부가 상기 일정시간이 경과하였는지 여부를 판단하여, 감소된 출력전류를 원래의 출력전류로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제장치.
  4. 계통전압 감지부가 계통연계 인버터의 출력전류에 따른 계통전압을 감지하는 단계;
    전압 변화값 산출부가 상기 계통전압의 D축 전압 및 Q축 전압을 계산하여 상기 D축 전압 및 상기 Q축 전압의 변화값을 각각 산출하는 단계;
    출력전류 제어부가 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 단계; 및
    상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 어느 하나의 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과한다면, 계통 전압의 이상이 해소될 수 있는 기 설정된 시간 동안만 상기 출력전류 제어부가 상기 출력전류를 일정값 크기만큼 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 적어도 어느 하나의 값이 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 단계는
    상기 출력전류 제어부가 상기 D축 전압 변화값 및 상기 Q축 전압 변화값 중 큰 값이 상기 계통전압 변화 설정값을 초과하는가를 판단하는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 출력전류 제어부가 타이머를 사용하여, 상기 출력전류를 상기 일정값 크기만큼 감소시킨 후에 일정시간이 경과하였는가를 판단하는 단계; 및
    상기 일정시간이 경과하였다면, 상기 출력전류 제어부가 감소된 출력전류를 원래의 출력전류로 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 전압 이상에 따른 계통 연계 인버터의 과전류 억제방법.
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