KR101559331B1 - 양극형 dc 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

양극형 dc 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극형 DC 마이크로그리드에서 부하나 전원의 불평형에 따른 전압의 불균등을 해결하기 위한 전압평형회로의 구성과, 이를 제어하기 위한 제어기의 구성을 제안하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 기준전류 생성부; 상기 기준전류 생성부의 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성하는 전압변동값 생성부; 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성하는 기준신호 생성부; 및 상기 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하는 펄스 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법{Apparatus of controling Voltage Balancer of Bipolar DC Microgrid and method therefor}
본 발명은 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극형 DC 마이크로그리드에서 부하나 전원의 불평형에 따른 전압의 불균등을 해결하기 위한 전압평형회로의 구성과, 이를 제어하기 위한 제어기의 구성을 제안하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래, 한국공개특허 제2002-0017554호 외에 다수 출원 및 공개되었다.
종래기술에 의하면, 병렬로 구성된 2개의 정전압회로와, 상기 정전압회로를 용이하게 조정하도록 분배기 역활을 하는 증폭기로 구성함으로서, 정전시 및 비상시에도 전력을 사용하는 곳에 용이하게 필요한 전원을 안정적으로 공급하기 위해 적정전류를 제공하게 하고, 자체의 이상 작동을 미연에 방지하게 하며, 입력측의 전원과 출력측의 전원을 비례적으로 체크하여 원활한 전류공급을 이루게 함에 특징이 있다.
양극형 DC 마이크로그리드는 도 1에 도시된 바와 같다. 이러한 양극형 DC 마이크로그리드로의 전압평형회로로 처음 제안된 것이 도 2에 도시된 바와 같이, 반-브리지(Half-Bridge) 방식의 전압평형회로이다. 이 방식은 회로구성이 단순하여 활용도가 높을 것으로 예상된다.
기존 반-브리지 전압평형회로는 2개의 IGBT스위치와 2개의 커패시터 그리고 하나의 리액터로 구성되어 있으며, 이러한 기존 반-브리지 전압평형회로의 제어방식은 도 3에 도시된 바와 같이, 양단의 전압 Vp, Vn을 측정하여 그 차에 게인K를 곱해주고 이 값을 양단 전압의 합으로 나누어 준 후, 이 값에 0.5를 더하여 기준신호를 만든다. 이 기준신호와 삼각파를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성한다.
그러나 기존 반-브리지 전압평형회로에 있는 2개의 반도체 스위치를 제어하는 방식이 전압제어로만 되어있어 외란에 취약하고 성능이 정교하지 못한 단점을 갖는다.
이러한 단점을 보완하는 방안으로 도 4에 도시된 바와 같이, 최근 Dual-Buck Half-Bridge 형태의 Voltage Balancer가 제안되었다.
Dual-Buck 전압평형회로는 2개의 IGBT 스위치, 2개의 다이오드, 2개의 커패시터 그리고 2개의 리액터로 구성되어 있고, 제어방식은 도 5에 도시된 바와 같이, 전압 Vn 값(A=Vn)에 양단의 전압 Vp, Vn을 측정한 값을 합하여 2로 나눈 값(B=(Vp+Vn)/2)의 차(Vn-((Vp+Vn)/2))로 기준신호를 만들고, 이 기준신호와 삼각파를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성한다.
이러한 Dual-Buck Half-Bridge 형태의 Voltage Balancer는 IGBT의 전압정격 및 전류정격이 높고 도통손실과 스위칭 손실이 큰 단점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형을 유지하기 위한 반-브리지 형태의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 기준전류 생성부; 상기 기준전류 생성부의 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성하는 전압변동값 생성부; 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성하는 기준신호 생성부; 및 상기 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하는 펄스 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 기준전류 생성부는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단 전압 Vp, Vn을 측정하는 전압측정기; 상기 전압측정기로 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압 Vn을 감하는 제1 감산기; 및 상기 제1 감산기의 출력을 입력받아 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 제1 PI제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 전압변동값 생성부는 리액터전류를 실측한 결과를 출력하는 리액터전류 측정기; 기준전류 생성부의 기준전류와, 리액터전류 측정기를 통해 실측한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력하는 제2 감산기; 및 제2 감산기의 출력을 입력받아 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성하는 제2 PI제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 기준신호 생성부는 전압변동값 생성부의 전압변동값에 전압 Vn을 합하는 가산기; 및 상기 가산기의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성하는 연산기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로는 입력전압; 상기 입력전압과 병렬로 연결되는 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈; 상기 제1 및 제2 IGBT스위치모듈 사이에 위치하는 리액터모듈; 상기 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈과 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 커패시터 사이 접점이 상기 리액터와 연결되는 커패시터모듈; 및 상기 제1 및 제2 커패시터와 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 부하 사이 접점이 상기 리액터와 연결되는 부하모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법은 (a) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 단계; (b) 상기 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성하는 단계; (c) 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제 (a) 단계는 (a-1) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하는 단계; (a-2) 상기 제(a-1) 단계에서 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압 Vn을 감하는 단계; 및 (a-3) 상기 제 (a-2) 단계의 출력을 입력받아 제1 PI제어기를 통과함으로써, 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제 (b) 단계는 (b-1) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 리액터전류를 측정하는 단계; (b-2) 상기 제 (a) 단계의 기준전류와 상기 제(b-1) 단계에서 측정한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력하는 단계; 및 (b-3) 상기 제 (b-2) 단계의 출력을 입력받아 제2 PI제어기를 통과함으로써, 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 제 (c) 단계는 (c-1) 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합하는 단계; 및 (c-2) 상기 제 (c-1) 단계의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바에 의하면, 양극형 DC 마이크로그리드에서 부하나 전원의 불평형에 따른 전압의 불균등을 해결하는 효과가 있고, 기존 반-브리지 전압평형회로 제어방식과 Dual-Buck 전압평형회로 제어방식에 비해 영전압 스위칭에 의한 높은 효율을 갖는 반-브리지 전압평형회로와 제어방식을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드를 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 기존 반-브리지 전압평형회로를 나타낸 회로도이며,
도 3은 기존 반-브리지 전압평형회로의 제어기를 나타낸 것이고,
도 4는 Dual-Buck 전압평형회로를 나타낸 회로도이며,
도 5는 Dual-Buck 전압평형회로의 제어기를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 제어기를 나타낸 것이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 시뮬레이션 모델을 나타낸 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션 모델의 스위치 전압, 리액터 전류, 커패시터 전압 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이며,
도 9는 반-브리지 전압평형회로의 기존제어기, Dual-Buck 제어기 및 반-브리지 고안제어기의 시뮬레이션 성능을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 실험을 위한 하드웨어 구성 예시이며,
도 11은 기존제어기와 고안제어기의 실험적 성능 비교를 나타낸 도면이고,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로와 Dual-Buck 전압평형회로의 효율을 비교한 그래프이며,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법의 흐름도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 제어기를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 시뮬레이션 모델을 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션 모델의 스위치 전압, 리액터 전류, 커패시터 전압 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이며, 도 9는 반-브리지 전압평형회로의 기존제어기, Dual-Buck 제어기 및 반-브리지 고안제어기의 시뮬레이션 성능을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로의 실험을 위한 하드웨어 구성 예시이며, 도 11은 기존제어기와 고안제어기의 실험적 성능 비교를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 반-브리지 전압평형회로와 Dual-Buck 전압평형회로의 효율을 비교한 그래프이며, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법의 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치는 기준전류 생성부(100), 전압변동값 생성부(200), 기준신호 생성부(300), 펄스 발생부(400)를 포함한다.
기준전류 생성부(100)는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류IL *을 생성한다.
이러한 기능을 수행하기 위한 기준전류 생성부는 전압측정기(110), 제1 감산기(120), 제1 PI제어기(130)를 포함한다.
전압측정기(110)는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단 전압 Vp, Vn을 측정한다.
제1 감산기(120)는 전압측정기로 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압(Vn)을 감하는 기능을 수행한다.
제1 PI제어기(130)는 제1 감산기의 출력을 입력받아 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성한다.
전압변동값 생성부(200)는 기준전류 생성부의 기준전류와, 실측한 리액터전류 IL을 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값 △V을 생성한다.
이러한 기능을 수행하기 위한 전압변동값 생성부는 리액터전류 측정기(210), 제2 감산기(220), 제2 PI제어기(230)를 포함한다.
리액터전류 측정기(210)는 리액터전류를 실측한 결과를 출력하는 기능을 수행한다.
제2 감산기(220)는 기준전류 생성부의 기준전류와, 리액터전류 측정기를 통해 실측한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력하는 기능을 수행한다.
제2 PI제어기(230)는 제2 감산기의 출력을 입력받아 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성하는 기능을 수행한다.
앞서, 기준전류 생성부의 제1 PI제어기(110)와 전압변동값 생성부의 제2 PI제어기(210)는 Cascade 형태로 연결되어 앞단의 제1 PI제어기에서는 전압제어를 하고 뒷단의 제2 PI제어기에서는 전류제어를 수행한다.
기준신호 생성부(300)는 전압변동값 생성부의 전압변동값 △V을 전압 Vn에 합하여 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성한다.
이러한 기능을 수행하기 위한 기준신호 생성부는 가산기(310), 연산기(320)를 포함한다.
가산기(310)는 전압변동값 생성부의 전압변동값 △V에 전압 Vn을 합하는 기능을 수행한다.
연산기(320)는 가산기의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성하는 기능을 수행한다.
펄스 발생부(400)는 기준신호 생성부의 기준신호와 삼각파를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하여 정신호를 전압평형회로의 스위치S1로 전달하고, 반전신호를 전압평형회로의 스위치S2로 전달한다.
본 발명에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치의 회로 동작을 검증하기 위해 PSCAD/EMTDC 소프트웨어로 구성한 시뮬레이션 회로도를 나타낸 것으로, 시뮬레이션 회로는 입력전압이 직류 400V, 2개의 IGBT 스위치, 1mH 리액터, 2개의 1000uF커패시터, 그리고 저항값이 각각 40Ω, 200Ω인 부하로 구성되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 회로인 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로는 입력전압, 입력전압과 병렬로 연결되는 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈, 상기 제1 및 제2 IGBT스위치모듈 사이에 위치하는 리액터모듈, 상기 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈과 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 커패시터 사이 접점이 상기 리액터모듈과 연결되는 커패시터모듈 및 상기 제1 및 제2 커패시터와 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 부하 사이 접점이 상기 리액터모듈과 연결되는 부하모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로에서 전압평형회로가 동작하지 않을 때는 각 부하에 전류가 1.67A가 흘러 상단에 67V, 하단에 333V가 나타나게 된다.
그러나 전압평형회로가 동작할 경우 각각 200V식 나타나게 되고 상단 부하에는 5A의 전류가 하단 부하에는 1A의 전류가 흐른다.
도 8은 전압평형회로의 IGBT 스위치 전압, 리액터 전류, 그리고 상하단 커패시터에 흐르는 전류를 보인 것이다.
도 9는 기존 제어기를 사용하는 반-브리지 전압평형회로, Dual-Buck컨버터를 사용하는 전압평형회로, 그리고 새로 제안하는 본원발명의 제어기를 사용하는 반-브리지 전압평형회로를 대상으로 시뮬레이션을 실시하여 성능을 분석한 결과이다.
기존 제어기를 사용하는 반-브리지 전압평형회로의 경우 전압제어 성능이 낮음을 알 수 있다. 반면에 Dual-Buck 방식과 새로 제안하는 제어기를 사용하는 반-브리지 방식은 성능이 우수함을 알 수 있다.
도 10은 성능분석을 위해 제작한 반-브리지 전압평형회로의 실험을 위한 하드웨어 구성을 나타낸 것으로, 사용된 회로소자의 파라미터는 시뮬레이션과 동일하게 선정하였다.
도 11은 제작한 반-브리지 전압평형회로에 기존 제어기와 새로운 제어기를 적용하여 실험적으로 성능을 분석한 결과이다. 제안하는 제어기를 사용할 경우 성능이 우수함을 알 수 있다.
도 12는 시뮬레이션과 동일하게 기존 제어기와 새로운 제어기를 사용하는 반-브리지 전압평형회로와 Dual-Buck 컨버터의 효율을 측정하여 비교한 결과이다.
단, 반-브리지 전압평형회로의 경우 제어방식과 무관하게 손실은 동일하여 하나로 표시하였다. 제안하는 제어기를 갖는 반-브리지 전압평형회로는 영전압 스위칭에 의해 98% 이상의 높은 효율을 갖는 반면 Dual-Buck 컨버터 방식은 90%정도로 효율이 낮음을 알 수 있다.
결론적으로 제안하는 제어기를 갖는 반-브리지 컨버터 방식 전압평형회로는 양극형 DC마이크로그리드에 가장 적용성이 유리함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치를 이용한 제어방법은 도 13에 도시된 바와 같다.
양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치(이하, '제어장치'라 함)는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성한다(a).
다음으로 제어장치는 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성한다(b).
다음으로 제어장치는 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성한다(c).
그리고 제어장치는 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성한다(d).
제 (a) 단계에서, 제어장치는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정한다(a-1).
다음으로 제어장치는 제(a-1) 단계에서 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압 Vn을 감한다(a-2).
그리고 제어장치는 제 (a-2) 단계의 출력을 입력받아 제1 PI제어기를 통과함으로써, 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다(a-3).
제 (b) 단계에서, 제어장치는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 리액터전류를 측정한다.(b-1)
다음으로 제어장치는 제 (a) 단계의 기준전류와 상기 제(b-1) 단계에서 측정한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력한다(b-2).
그리고 제어장치는 제 (b-2) 단계의 출력을 입력받아 제2 PI제어기를 통과함으로써, 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성한다(b-3).
제 (c) 단계에서, 제어장치는 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한다(c-1).
그리고 제어장치는 제 (c-1) 단계의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성한다(c-2).
본 발명의 일실시예에 따른 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치 및 그 제어방법에 의하면, 양극형 DC 마이크로그리드에서 부하나 전원의 불평형에 따른 전압의 불균등을 해결하기 위한 전압평형회로의 구성과 이를 제어하기 위한 제어기의 새로운 구성을 제안하고 그 성능을 비교하였다.
먼저 동일한 구조의 반-브리지 컨버터에서 기존에 사용하던 제어기와 본 발명에서 제안하는 제어기의 성능을 비교하고, 또한 Dual-Buck 전압평형회로와 성능을 비교하여 그 우수성을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험적으로 확인하였다. 재생에너지에 의한 전력공급과 직류배전이 점차 확대되고 있어 DC 마이크로그리드의 보급이 본격적으로 이루어질 전망이어서 발명한 전압평형회로 제어장치의 활용은 상당히 증가할 것으로 보인다.
100 : 기준전류 생성부 110 : 전압측정기
120 : 제1 감산기 130 : 제1 PI제어기
200 : 전압변동값 생성부 210 : 리액터전류 측정기
220 : 제2 감산기 230 : 제2 PI제어기
300 : 기준신호 생성부 310 : 가산기
320 : 연산기 400 : 펄스 발생부

Claims (9)

  1. 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 기준전류 생성부;
    상기 기준전류 생성부의 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성하는 전압변동값 생성부;
    상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성하는 기준신호 생성부; 및
    상기 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하는 펄스 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준전류 생성부는,
    양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단 전압 Vp, Vn을 측정하는 전압측정기;
    상기 전압측정기로 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압 Vn을 감하는 제1 감산기; 및
    상기 제1 감산기의 출력을 입력받아 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 제1 PI제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압변동값 생성부는,
    리액터전류를 실측한 결과를 출력하는 리액터전류 측정기;
    기준전류 생성부의 기준전류와, 리액터전류 측정기를 통해 실측한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력하는 제2 감산기; 및
    제2 감산기의 출력을 입력받아 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성하는 제2 PI제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준신호 생성부는,
    상기 전압변동값 생성부의 전압변동값에 전압 Vn을 합하는 가산기; 및
    상기 가산기의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성하는 연산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압평형회로는,
    입력전압과 병렬로 연결되는 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈;
    상기 제1 및 제2 IGBT스위치모듈 사이에 위치하는 리액터모듈;
    상기 제1 및 제2 IGBT 스위치모듈과 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 커패시터 사이 접점이 상기 리액터모듈과 연결되는 커패시터모듈; 및
    상기 제1 및 제2 커패시터와 병렬로 연결되되, 제1 및 제2 부하 사이 접점이 상기 리액터모듈과 연결되는 부하모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어장치.
  6. (a) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하여 그 합에서 전압 Vn을 감한 후, 제1 PI제어기를 통과하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 단계;
    (b) 상기 기준전류와, 실측한 리액터 전류를 비교하여 그 차를 제2 PI제어기를 통과하여 전압변동값을 생성하는 단계;
    (c) 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합한 결과를 양단 전압의 합(Vp+Vn)으로 나누어 기준신호를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 기준신호와 삼각파 신호를 비교하여 시비율이 고려된 PWM펄스를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (a) 단계는,
    (a-1) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn을 측정하는 단계;
    (a-2) 상기 제(a-1) 단계에서 측정한 양단 전압의 합(Vp+Vn)에서 전압 Vn을 감하는 단계; 및
    (a-3) 상기 제 (a-2) 단계의 출력을 입력받아 제1 PI제어기를 통과함으로써, 전압제어를 수행하여 리액터에 흐르는 기준전류를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (b) 단계는,
    (b-1) 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로의 리액터전류를 측정하는 단계;
    (b-2) 상기 제 (a) 단계의 기준전류와 상기 제(b-1) 단계에서 측정한 리액터전류를 비교하여 그 차를 출력하는 단계; 및
    (b-3) 상기 제 (b-2) 단계의 출력을 입력받아 제2 PI제어기를 통과함으로써, 전류제어를 수행하여 전압변동값을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (c) 단계는,
    (c-1) 상기 전압변동값에 전압 Vn을 합하는 단계; 및
    (c-2) 상기 제 (c-1) 단계의 출력에 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 양단전압 Vp, Vn의 합으로 나누어 기준신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극형 DC 마이크로그리드의 전압평형회로 제어방법.
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