KR101635183B1 - 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 인버터의 출력전류의 응답성을 조절하는 장치는, 상기 계통 연계형 인버터에의 전원 전압에서 정상분 전압과 역상분 전압을 추출하는 정상분/역상분 추출부; 상기 정상분 전압과 상기 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득하고, 상기 계통 연계형 인버터에 연결되는 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 전압 사용률을 조절하여 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압 및 정상분 전류를 제어하기 위한 정상분용 전압을 산정하는 전류제어용 전압 산정부; 및 상기 정상분용 전압 및 상기 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하는 전류 제어부를 포함할 수 있다.

Description

출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법{Current response adjusting device and method for output current balancing}
본 발명은 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
풍력 발전용 또는 태양광 발전 등의 계통 연계를 포함하는 인버터는 계통 전원 전압 불평형 시의 대책을 마련하지 않으면 제어 성능에 전류 맥동이 존재하거나 계통으로 출력되는 전류 파형에 불평형 등의 왜곡을 가져오게 되는 문제점이 있다.
일반적으로 교류 3상 전원은 하기 수학식 1과 같이 표현된다.
중성점(neutral)을 기준으로 a, b, c상 전원은 수학식 1과 같이 도(˚)로 표현할 수 있으며, a상 전압을 기준으로 b상 전압이 120˚만큼 뒤쳐져 있으면(lagging) 전압 벡터는 시계방향으로 회전하는 방향이 되며, 이 경우 정상분(positive sequence)이라 표시한다.
Figure 112014085001283-pat00001
반대로, 3상 전압이 하기 수학식 2와 같은 경우 전압 벡터의 회전 방향은 반시계 방향이며, 역상분(negative sequence)라 표시한다.
Figure 112014085001283-pat00002
3상 전원은 이러한 정상분 성분과 역상분 성분의 벡터합으로 표시될 수 있으며, 역상분 성분이 3상 전원의 불평형을 만드는 원인이 된다.
3상 전원에 불평형이 존재하는 경우 이를 고려하지 않고 전원각을 추출하는 경우, 추출한 각 정보에 역상분 성분에 의한 왜곡이 존재하게 되어 전류 맥동으로 이어지게 되며 이는 제어 성능을 저하시키게 된다.
일반적으로 이러한 불평형을 보상하기 위한 제어 방법으로는 다음과 같은 정상분 추출 방법을 많이 사용하고 있다.
도 1에는 정상분을 추출하여 전원 전압의 불평형을 보상하도록 PLL(Phase Locked Loop)를 구성하여 전류 제어를 실시하는 회로도의 예시가 도시되어 있다.
정상분을 추출하기 위한 과정 중 후술할 수학식 7에 나타나있는 바와 같이 j를 구현하기 위해 90도 쉬프트(shift)의 방법을 이용한다. 그 뒤 수학식 7의 결과에 맞게 각각의 상수를 곱해주면 정상분전압 Epa, Epb, Epc를 구할 수 있다. 추출한 정상분 전압을 동기좌표계 PLL 블록으로 입력하여 주면 된다.
도 1에 도시된 회로를 이용하는 경우, 정상분을 추출하여 제어하더라도 불평형 성분 자체가 사라지는 것은 아니며 전압의 평형 성분만을 추출하고 거기에 맞춰 제어하는 것이므로 계통으로 출력되는 전류의 파형이 3상 평형을 이룬다는 보장이 없다. 이러한 불균형적인 전류는 각각의 부품에 미치는 영향이 달라져 제품 수명 등에 영향을 미칠 수 있다.
이러한 불평형적인 전류를 보상하기 위해 전원 전압의 역상분 전류를 별도 제어하여 역상분 자체를 사라지게 하여 전류 평형을 이루게 할 수도 있다.
이와 관련하여 한국공개특허 10-2001-0009089호(불평형 전원보상 및 순간 저전압보상 제어방법)에는 정전원전압을 정상분과 역상분으로 각각 분리시킨 후 정상분 전압 동기 좌표제어기와 역상분 전압 동기 좌표제어기를 통해 각각 제어하는 방법이 개시되어 있기도 하다.
계통 전원과 연결되어 있는 컨버터의 전류를 제어하는 일반적인 전류 제어 방법은 다음과 같다.
계통 전원을 하기 수학식 3과 같이 저항, 인덕턴스, 역기전력(전원 전압)으로 모델링할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00003
여기서, V는 인버터 출력전압, R은 저항, L은 인덕턴스, E는 전원 전압, i는 전류이다.
전류 제어기는 산업계에서 널리 사용되고 있는 비례 적분(PI, Proportional Integral) 제어기가 사용될 수 있다. PI 제어기를 사용하여 구성한 계통 전류 제어 시스템이 도 2에 도시되어 있다. 전류 지령에 대한 궤환 전류의 차이를 안티 와인드업(anti-windup)을 포함한 PI 제어기에 입력하여 얻은 출력 전압을 제한기(limiter)에서 실제 구현 가능한 전압으로 제한시켜 주게 된다. 그 후 L과 R로 이루어진 모델에 입력하여 주면 궤환 전류 i를 얻을 수 있다.
도 2에 도시된 계통 전류 제어 시스템에서 전류 지령으로부터 실제 제어되는 전류의 관계는 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00004
여기서, 비례 이득(Kp, Proportional gain)과 적분 이득(Ki, Integral gain)은 수학식 5와 같이 설정될 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00005
이 경우 최종적으로 계통 전류 제어 시스템은 수학식 6과 같이 간략히 표현될 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00006
수학식 6에서 전류 제어기의 주파수 대역폭(bandwidth)은
Figure 112014085001283-pat00007
로 나타내며, 이 값의 크기에 따라 계통 전류 제어 시스템의 응답특성이 좌우된다.
이러한 대역폭이 클수록 전류 지령에 대한 실제 전류의 추종 속도가 빨라지게 되며, 반대로 대역폭이 작을수록 추종 속도는 느려지게 된다.
정상분, 역상분 제어기의 경우 하나의 직류단 전압을 가지고 두 개의 제어기를 독립적으로 제어하게 되므로 이러한 대역폭 선정에 주의를 기울어야 한다. 만약 정상분 전류와 역상분 전류를 서로 먼저 제어하려고 하는 경우 충돌로 인하여 교차 결합(coupling)이 생겨서 둘 다 제어가 잘 안 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 정상분 전류 제어기와 역상분 전류 제어기의 응답속도, 즉 대역폭을 달리하는 방법이 있을 수 있다.
정상분의 경우 시스템의 출력을 제어하는 메인(main) 역할을 담당하게 되므로 그 대역폭을 크게 하고, 역상분의 경우는 맥독 성분 저감 혹은 불평형 성분 제거가 목적인 바 상대적으로 대역폭을 낮춰서 사용하는 것이 일반적이다.
하지만, 이 방법 역시 모든 경우에 안정된 제어 성능을 보이지 못하며, 대역폭 차이를 조절하는 것이 어려운 단점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국공개특허 10-2001-0009089호
본 발명은 계통 연계형 인버터에서 계통 전원 전압 혹은 부하에 불평형이 있는 경우 계통으로 출력되는 전류의 평형을 맞추기 위해 정상분과 역상분을 추출하여 각각의 전류를 제어하되, 각각의 응답속도 및 제어기 간의 교차 결합을 줄여 정상분 및 역상분 전류가 모두 원활히 제어되도록 하는 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 대역폭을 같게 두어 대역폭 선정의 어려움을 줄이고, 기존에 정상분 전류 제어 대역폭과 역상분 전류 제어 대역폭을 개별적으로 어렵게 튜닝하는 것에 비해 훨씬 간단하고 안정적으로 제어 시스템 설계가 가능한 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 계통 연계형 인버터의 출력전류의 응답성을 조절하는 장치로서, 상기 계통 연계형 인버터에의 전원 전압에서 정상분 전압과 역상분 전압을 추출하는 정상분/역상분 추출부; 상기 정상분 전압과 상기 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득하고, 상기 계통 연계형 인버터에 연결되는 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 전압 사용률을 조절하여 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압 및 정상분 전류를 제어하기 위한 정상분용 전압을 산정하는 전류제어용 전압 산정부; 및 상기 정상분용 전압 및 상기 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하는 전류 제어부를 포함하는 전류 응답성 조절 장치가 제공된다.
상기 전류제어용 전압 산정부는 상기 정상분 전류 제어기와 상기 역상분 전류 제어기의 대역폭을 동일하게 두고 상기 불평형 정도를 획득할 수 있다.
상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 불평형 정도를 획득할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00008
. 여기서, Un은 상기 불평형 정도를 나타내며, 0<Un<1의 조건을 만족하고, Ep는 상기 정상분 전압, En은 상기 역상분 전압이다.
상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 역상분용 전압을 산정할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00009
. 여기서, Vpeak는 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압, k는 응답 이득을 나타낸다.
상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 정상분용 전압을 산정할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00010
. 여기서, Vp_max는 상기 정상분용 전압을 나타낸다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 계통 연계형 인버터의 출력전류의 응답성을 조절하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 응답성 조절 방법은, 상기 계통 연계형 인버터에의 전원 전압에서 정상분 전압과 역상분 전압을 추출하는 단계; 상기 정상분 전압과 상기 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득하는 단계; 상기 계통 연계형 인버터에 연결되는 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 전압 사용률을 조절하여 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압을 산정하는 단계; 상기 역상분용 전압과 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 정상분 전류를 제어하기 위한 정상분용 전압을 산정하는 단계; 및 상기 정상분용 전압 및 상기 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 불평헝 정도 획득 단계는 상기 정상분 전류 제어기와 상기 역상분 전류 제어기의 대역폭을 동일하게 두고 상기 불평형 정도를 획득할 수 있다.
상기 불평형 정도 획득 단계는 하기 수학식에 따라 상기 불평형 정도를 획득할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00011
. 여기서, Un은 상기 불평형 정도를 나타내며, 0<Un<1의 조건을 만족하고, Ep는 상기 정상분 전압, En은 상기 역상분 전압이다.
상기 역상분용 전압 산정 단계는 하기 수학식에 따라 상기 역상분용 전압을 산정할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00012
. 여기서, Vpeak는 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압, k는 응답 이득을 나타낸다.
상기 정상분용 전압 산정 단계는 하기 수학식에 따라 상기 정상분용 전압을 산정할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00013
. 여기서, Vp_max는 상기 정상분용 전압을 나타낸다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 계통 연계형 인버터에서 계통 전원 전압 혹은 부하에 불평형이 있는 경우 계통으로 출력되는 전류의 평형을 맞추기 위해 정상분과 역상분을 추출하여 각각의 전류를 제어하되, 각각의 응답속도 및 제어기 간의 교차 결합을 줄여 정상분 및 역상분 전류가 모두 원활히 제어되도록 하는 효과가 있다.
또한, 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 대역폭을 같게 두어 대역폭 선정의 어려움을 줄이고, 기존에 정상분 전류 제어 대역폭과 역상분 전류 제어 대역폭을 개별적으로 어렵게 튜닝하는 것에 비해 훨씬 간단하고 안정적으로 제어 시스템 설계가 가능한 효과가 있다.
도 1은 정상분을 추출하여 전원 전압의 불평형을 보상하도록 PLL을 구성하여 전류 제어를 실시하는 회로도의 예시,
도 2는 PI 제어기를 사용하여 구성한 계통 전류 제어 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치의 개략적인 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 방법의 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 장치의 개략적인 블록도이다.
본 실시예에 따른 전류 응답성 조절 장치는 풍력발전, 태양광발전 등의 발전 시스템에 사용되는 계통 연계형 인버터에 연결되어 계통 연계형 인버터의 출력전류 불평형을 보상한다.
전류 제어기의 경우 그 응답 성능은 주어진 전압을 얼마나 빠른 시간 내에 충분히 사용하느냐에 달려 있다. 예를 들어 정상분 전류를 제어하기 위해 주어진 전압의 대부분을 사용하고 있다면, 충분한 성능을 유지하면서 역상분 전류를 제어하기 위해서는 정상분 전류 제어의 동특성 저하를 감수할 수 밖에 없게 된다. 특별한 중재 없이 두 가지 전류(정상분 전류, 역상분 전류)를 하나의 전압으로 제어하고자 한다면 서로 충돌이 일어나게 될 것임은 자명하다.
따라서, 본 실시예에 따른 전류 응답성 조절 장치(100)는 정상분과 역상분의 대역폭을 같게 두어 대역폭 선정의 어려움을 줄이고 간단하면서도 안정적인 정상분 전류 제어 및 역상분 전류 제어가 가능하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전류 응답성 조절 장치(100)는 정상분/역상분 추출부(110), 전류제어용 전압 산정부(120), 전류 제어부(130)를 포함한다.
정상분/역상분 추출부(110)는 계통 연계형 인버터에 인가되는 전원 전압의 정상분 전압 및 역상분 전압을 추출한다.
정상분 전압 및 역상분 전압의 추출은 대칭좌표법과 연관되어 있으며, 하기 수학식 7과 같다.
Figure 112014085001283-pat00014
여기서,
Figure 112014085001283-pat00015
이다.
또한, Ea, Eb, Ec는 a, b, c상의 전압이고, Ep는 정상분 전압, En는 역상분 전압, E0는 영상분 전압이다. 영상분 전압은 누설되는 양을 나타내므로 본 발명에서는 무시하기로 한다.
수학식 7의 결과로 전원 전압에 대하여 정상분 전압과 역상분 전압을 추출해 낼 수 있다.
전류제어용 전압 산정부(120)는 정상분/역상분 추출부(110)에서 추출한 정상분 전압과 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득한다.
불평형 정도는 하기의 수학식 8을 이용하여 획득될 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00016
여기서, Un은 불평형 정도를 나타내며, 0<Un<1의 조건을 만족한다.
전류제어용 전압 산정부(120)는 불평형 정도(Un)를 획득한 후에는 역상분 전류를 제어하기 위한 전압 사용률을 조절한다.
전압 사용률 조절을 통해 계통 전류 제어 시스템의 기본 동작 및 성능을 좌우하는 정상분 전류 제어의 동특성을 최대로 유지하면서 역상분 전류에 대하여 원하는 응답 성능을 얻을 수 있게 된다.
전압 사용률 산정은 수학식 9를 통해 이루어질 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00017
여기서, Un은 불평형 정도, Vpeak는 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압, k는 응답 이득을 나타낸다.
이처럼 산정된 Vn_max는 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압이다.
역상분용 전압이 결정되면, 나머지 전압을 이용하여 정상분 전류를 제어할 수 있게 되며, 이 전압이 정상분용 전압이 된다.
정상분 전류를 제어하기 위한 최대 전압(정상분용 전압)은 인버터 관계식으로부터 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112014085001283-pat00018
여기서, Vp_max는 정상분을 제어하기 위한 전압 사용률을 나타낸다.
전류 제어부(130)는 전류제어용 전압 산정부(120)에서 산정된 정상분용 전압과 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절한다.
정상분 전류 제어기에 대해서는 전류제어용 전압 산정부(120)에서 산정된 정상분용 전압(Vp_max)과의 비교를 통해 펄스폭 변조(PWM)를 수행하게 한다.
역상분 전류 제어기에 대해서는 전류제어용 전압 산정부(120)에서 산정된 역상분용 전압(Vn_max)과의 비교를 통해 펄스폭 변조를 수행하게 한다.
여기서, 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 동작 및 기능에 대해서는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 방법으로 정상분 전류 제어 성능뿐만 아니라 역상분 전류 제어 성능도 얻을 수 있다. 또한, 기존의 정상분 전류 제어 대역폭과 역상분 전류 제어 대역폭을 각각 튜닝하는 것에 비해 훨씬 간단하면서도 안정적으로 계통 전류 제어 시스템을 설계하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제어 상황에 따라 두 전류 제어기의 응답을 비교적 쉽게 조절할 수 있는 장점도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력전류 평형을 위한 전류 응답성 조절 방법의 순서도이다. 도 4에 도시된 각 단계들은 도 3의 전류 응답성 조절 장치(100)의 각 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.
우선 단계 S200에서 정상분/역상분 추출부(110)는 계통 연계형 인버터에 인가되는 전원 전압의 정상분 전압과 역상분 전압을 추출한다. 정상분 전압과 역상분 전압의 추출 방법에 대해서는 앞서 수학식 7을 참조하여 설명한 바 있다.
단계 S210에서 전류제어용 전압 산정부(120)는 정상분 전압과 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도(Un)를 획득한다. 불평형 정도에 대해서는 앞서 수학식 8을 참조하여 설명한 바 있다.
단계 S220에서 전류제어용 전압 산정부(120)는 불평형 정도와 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압과의 관계를 이용하여 역상분 전류를 제어하기 위한 전압, 즉 역상분용 전압의 전압 사용률을 결정한다. 전압 사용률 산정은 앞서 수학식 9를 참조하여 설명한 바 있다.
단계 S230에서 전류제어용 전압 산정부(120)는 역상분용 전압이 결정되면 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 정상분용 전압을 결정한다. 정상분용 전압의 결정은 앞서 수학식 10을 참조하여 설명한 바 있다.
단계 S240에서 전류 제어부(130)는 단계 S220에서 결정된 역상분용 전압을 이용하여 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하고, 단계 S230에서 결정된 정상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기의 응답을 조절한다.
본 실시예에 따른 전류 응답성 조절 방법은 계통 전원 불평형 시 출력 전류 평형을 얻기 위해 정상분 전류와 역상분 전류를 각각 제어하는 경우 각각의 전압 사용률을 불평형 정도에 맞추어 조절하게 된다. 이때 불평형 정도를 측정함에 있어서 정상분 전류 제어기와 역상분 전류 제어기의 대역폭을 같게 두어 제어기 응답을 조절하게 됨으로써 간단하면서도 안정적인 전류 제어가 가능하게 된다.
상술한 전류 응답성 조절 방법은 디지털 처리 장치(전류 응답성 조절 장치)에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전류 응답성 조절 장치 110: 정상분/역상분 추출부
120: 전류제어용 전압 산정부 130: 전류 제어부

Claims (6)

  1. 계통 연계형 인버터의 출력전류의 응답성을 조절하는 장치로서,
    상기 계통 연계형 인버터에의 전원 전압에서 정상분 전압과 역상분 전압을 추출하는 정상분/역상분 추출부;
    상기 정상분 전압과 상기 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득하고, 상기 계통 연계형 인버터에 연결되는 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 전압 사용률을 조절하여 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압 및 정상분 전류를 제어하기 위한 정상분용 전압을 산정하는 전류제어용 전압 산정부; 및
    상기 정상분용 전압 및 상기 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하는 전류 제어부를 포함하되,
    상기 전류제어용 전압 산정부는 상기 정상분 전류 제어기와 상기 역상분 전류 제어기의 대역폭을 동일하게 두고 상기 불평형 정도를 획득하는 전류 응답성 조절 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 불평형 정도를 획득하는 전류 응답성 조절 장치,
    Figure 112014085001283-pat00019
    ,
    여기서, Un은 상기 불평형 정도를 나타내며, 0<Un<1의 조건을 만족하고, Ep는 상기 정상분 전압, En은 상기 역상분 전압임.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 역상분용 전압을 산정하는 전류 응답성 조절 장치,
    Figure 112014085001283-pat00020

    여기서, Vpeak는 인버터 직류단 제어 가용 최대 전압, k는 응답 이득을 나타냄.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류제어용 전압 산정부는 하기 수학식에 따라 상기 정상분용 전압을 산정하는 전류 응답성 조절 장치,
    Figure 112014085001283-pat00021

    여기서, Vp_max는 상기 정상분용 전압을 나타냄.
  6. 계통 연계형 인버터의 출력전류의 응답성을 조절하는 방법으로서,
    상기 계통 연계형 인버터에의 전원 전압에서 정상분 전압과 역상분 전압을 추출하는 단계;
    상기 정상분 전압과 상기 역상분 전압을 이용하여 불평형 정도를 획득하는 단계;
    상기 계통 연계형 인버터에 연결되는 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 전압 사용률을 조절하여 역상분 전류를 제어하기 위한 역상분용 전압을 산정하는 단계;
    상기 역상분용 전압과 인버터 직류단의 제어 가용 최대 전압과의 관계에서 정상분 전류를 제어하기 위한 정상분용 전압을 산정하는 단계; 및
    상기 정상분용 전압 및 상기 역상분용 전압을 이용하여 정상분 전류 제어기 및 역상분 전류 제어기의 응답을 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 불평형 정도를 획득하는 단계는 상기 정상분 전류 제어기와 상기 역상분 전류 제어기의 대역폭을 동일하게 두고 상기 불평형 정도를 획득하는 전류 응답성 조절 방법.
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