KR101668431B1

KR101668431B1 - 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101668431B1
Application number: KR1020160053773A
Authority: KR
Inventors: 김장목; 김동빈; 박창환
Original assignee: 주식회사 효원파워텍
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2016-10-24

Abstract

본 발명은 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법에 관한 것으로서, 내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈로 구성되는 암이 복수 개로 마련된 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법에 있어서, 상기 암에 소정의 전압 지령을 입력하고, 상기 전압 지령에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상기 암의 양단 전압을 측정하는 단계와, 상기 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 상기 암에 포함되는 상기 서브모듈에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 스위칭 변화량을 계산하는 단계와, 계산한 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 암 전압 변화량을 계산하는 단계와, 소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 암의 양단 전압을 측정하여 상기 암에 포함되는 복수 개의 서브모듈 각각의 전압의 크기를 추정할 수 있으므로, 많은 수의 전압 센서가 필요하지 않아 경제적으로 효율적이고 서브모듈의 개수가 증가하더라도 측정 시에 연산량이 많이 소모되지 않는 효과가 있다.

Description

모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING VOLTAGE OF SUB-MODULE OF MODULAR MULTI-LEVEL CONVERTER}

본 발명은 암의 양단 전압만을 측정하여 각 서브모듈의 전압을 추정할 수 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.

모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC; Modular Multilevel Converter)는 다중 레벨 컨버터의 한 종류로서, 여러 개의 서브모듈(SM; Sub-module)로 이루어진 컨버터이다. 이러한 모듈형 멀티레벨 컨버터는 다중 컨버터가 가지는 높은 전압의 출력 및 대용량의 출력을 나타낼 수 있고, 계단식의 출력으로 출력 전압을 조절할 수 있을 뿐 아니라, 다른 다중 레벨 컨버터에 비해 구조가 간단하여 구현하기가 쉽고 여분의 서브모듈을 사용함으로써 그 수명을 더욱 연장시킬 수 있다는 장점이 있다.

이러한 모듈형 멀티레벨 컨버터는 일반적으로 N(단, N은 자연수)개의 서브모듈(SM)이 하나의 암(Arm)을 이루어 총 6개의 암이 존재하되 2개의 암이 2개의 암 인덕터(Arm inductor)와 상하 대칭 형태로 연결되어 하나의 레그(Leg)를 이루어 총 3개의 레그가 병렬로 연결되는 구조를 가진다. 이 경우, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 출력 전압은 각 암에 포함된 서브 모듈(SM)의 온/오프(On/Off) 상태에 따라 달라진다. 즉, 상위 암 및 하위 암 각각에 4개의 서브 모듈이 포함된 경우, 온(On) 상태를 유지하는 서브 모듈의 개수에 따라 출력 전압을 5단계(서브모듈의 개수 + 1)로 조절할 수 있다. 이때의 출력 전압을 조절하기 위해 각 암에 있는 서브모듈(SM) 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다.

여기서, 각 서브모듈(SM)은 한 쌍의 IGBT(Insulated gate bipolar transistor), 한 쌍의 다이오드, 그리고 하나의 커패시터를 포함하되, 하프-브리지, 풀-브리지, 클램프 더블 다이오드 등의 구조로 구성되어 IGBT의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 서브모듈의 스위칭이 이루어진다.

충방전의 일례로, 온(On)에 해당하는 서브모듈은 암 전류의 전류 방향에 따라 충전과 방전이 이루어짐에 따라, 예컨대, 암 전류가 양의 값을 가지면 가장 작은 전압을 가진 서브모듈을 선택하고, 암 전류가 음의 값을 가지면 가장 큰 전압을 가진 서브모듈을 선택하여 방전이 이루어지도록 동작한다.

그러나, 전술한 바와 같은 구조를 가지는 모듈형 멀티레벨 컨버터는 서브모듈 내부에 포함되는 커패시터 전체의 합이 DC단 커패시터의 역할을 하므로, DC단 전압을 알기 위해서는 각각의 서브모듈 내부의 커패시터 전압을 측정할 수 있는 센서가 필요하여, 서브모듈의 개수가 늘어날수록 이에 비례하여 필요한 전압센서의 수도 늘어날 수밖에 없고, 전압 센서의 수가 증가한 만큼 전압 측정에 사용되는 연산시간 또한 급격히 늘어나 불가피하게 더 높은 성능의 MCU와 FPGA가 있어야 하는 문제점이 있다.

KR

10-1512188

B1

KR

10-2015-0130145

A

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 암의 양단 전압을 측정하여 상기 암에 포함되는 복수 개의 서브모듈 각각의 전압의 크기를 추정할 수 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법은, 내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈로 구성되는 암이 복수 개로 마련된 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법에 있어서, 상기 암에 소정의 전압 지령을 입력하고, 상기 전압 지령에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상기 암의 양단 전압을 측정하는 단계와, 상기 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 상기 암에 포함되는 상기 서브모듈에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 스위칭 변화량을 계산하는 단계와, 계산한 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 암 전압 변화량을 계산하는 단계와, 소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치는, 내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈이 서로 직렬로 연결되되 일단이 3상 중 어느 한 상에 연결되고 타단에 소정의 DC 전원이 인가되어 서로 대칭되는 형태로 배치되는 상암 및 하암과, 상기 상암 및 상기 하암의 사이에 연결되는 암 인덕터로 구성되는 복수 개의 암과, 상기 암에 입력된 소정의 전압 지령에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상기 상암 또는 상기 하암의 양단 전압을 측정하기 위한 암 센서와, 상기 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 상기 암에 포함되는 상기 서브모듈에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 스위칭 변화량을 계산하는 스위칭 변화량 계산부와, 계산한 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 암 전압 변화량을 계산하는 암 전압 변화량 계산부와, 소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정하는 전압 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 암의 양단 전압을 측정하여 상기 암에 포함되는 복수 개의 서브모듈 각각의 전압의 크기를 추정할 수 있으므로, 많은 수의 전압 센서가 필요하지 않아 경제적으로 효율적이고 서브모듈의 개수가 증가하더라도 측정 시에 연산량이 많이 소모되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법을 나타내는 순서도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치의 구성을 나타내는 블록도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 내부 구성을 나타내는 회로도이고,
도 4는 도 3의 서브모듈의 스위칭 상태와 이에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 3의 암에 입력되는 전압 지령의 파형을 나타내는 그래프이고,
도 6은 도 5의 전압 지령에 따라 설정되는 센싱 시점을 나타낸 그래프이고,
도 7은 도 2의 각 서브모듈의 스위칭 변화량에 기초하여 암 전압 변화량을 계산하는 알고리즘의 흐름도이고,
도 8은 도 2의 각 서브모듈의 스위칭 상태 정보 및 스위칭 변화량과 도 7에 따라 계산된 암 전압 변화량을 나타낸 그래프이고,
도 9는 도 3의 암에 입력되는 전압 지령의 파형과 이에 따른 서브모듈의 스위칭 상태 정보, 스위칭 변화량 및 암 전압 변화량과 추정된 상기 서브모듈의 전압값을 나타내는 그래프이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치는 크게 암(100), 암 센서(110), 스위칭 변화량 계산부(200), 암 전압 변화량 계산부(300) 및 전압 추정부(400)를 포함하여 구성된다.

여기서, 암(100)은 복수 개로 마련되며, 내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈(10a~10d)이 서로 직렬로 연결되되 일단이 3상 중 어느 한 상에 연결되고 타단에 소정의 DC 전원(U_dc)이 인가되어 서로 대칭되는 형태로 배치되는 상암(120) 및 하암(130)과, 상기 상암(120) 및 상기 하암(130) 사이에 연결되는 암 인덕터(160)로 구성될 수 있다.

여기서, 암 센서(110)는 암(100)에 입력된 소정의 전압 지령(V^*)에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상암(120) 또는 하암(130)의 양단 전압을 측정할 수 있다.

여기서, 스위칭 변화량 계산부(200)는 기설정된 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 암(100)에 포함되는 서브모듈(10)에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 서브모듈(10a~10d)의 스위칭 변화량을 계산할 수 있다.

여기서, 암 전압 변화량 계산부(300)는 스위칭 변화량 계산부(200)에 의해 계산된 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 서브모듈(10a~10d)의 암 전압 변화량을 계산할 수 있다.

여기서, 전압 추정부(400)는 소정 시간 구간에서 스위칭 변화량 계산부(200)에 의해 계산된 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간일 때 암 전압 변화량 계산부(300)에 의해 계산된 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정할 수 있다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 암(100)에 소정의 전압 지령(V^*)을 입력하고, 상기 전압 지령(V^*)에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 암(100)의 양단 전압을 측정한다(S100).

이때, 암(100)에 입력되는 전압 지령(V^*)은 도 5에 도시된 바와 같이 상암(120)에 입력되는 암 상단 전압 지령(V_p ^*)과 하암(140)에 입력되는 암 하단 전압 지령(V_n ^*)을 포함하는 형태일 수 있다.

다음으로, 기설정된 복수의 센싱 시점(t)을 기준으로 일정 시간 이전 시점(t-a)과 일정 시간 이후 시점(t+a) 각각에서의 암(100)에 포함되는 서브모듈(10)에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 서브모듈의 스위칭 변화량(ΔS₁,ΔS₂,ΔS₃,ΔS₄)을 계산한다(S200).

여기서, 각각의 서브모듈의 스위칭 변화량(ΔS₁,ΔS₂,ΔS₃,ΔS₄)을 계산하는 단계(S200)는, 상기 일정 시간 이전 시점(t-a)과 상기 일정 시간 이후 시점(t+a)일 때의 스위칭 상태 정보에 변화가 없는 경우엔 기준값(예컨대, "0")으로 계산되고, 상기 일정 시간 이전 시점(t-a)과 상기 일정 시간 이후 시점(t+a)일 때의 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값보다 소정 크기만큼 작은 제1값(예컨대, "-1")으로 계산되고, 상기 일정 시간 이전 시점(t-a)과 상기 일정 시간 이후 시점(t+a)일 때의 스위칭 상태 정보가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값을 기준으로 상기 제1값과 대칭되는 제2값(예컨대, "1")으로 계산될 수 있다.

한편, 서브모듈(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 상단 스위칭부(T₁)와 하단 스위칭부(T₂)를 포함하는 하프-브리지(Half-bridge) 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상단 스위칭부(T₁)와 하단 스위칭부(T₂)는 상보적으로 동작하므로, 본 발명에 따른 서브모듈(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 암(100)에 흐르는 전류(i_arm)가 양(+)인 경우엔 상단 스위칭부(T₁)가 켜지면 상단 스위칭부(T₁)의 다이오드를 통해서 전류(i_arm)가 흘러 커패시터(C_SM)가 충전되고, 하단 스위칭부(T₂)가 켜지면 하단 스위칭부(T₂)의 스위치를 통해 전류(i_arm)가 흘러 바이패스 되도록 동작하고(Bypass), 암(100)에 흐르는 전류(i_arm)가 음(-)인 경우엔 상단 스위칭부(T₁)가 켜지면 커패시터 전압(U_c)이 상단 스위칭부(T₁)의 스위치를 통해 방전되고, 하단 스위칭부(T₂)가 켜지면 하단 스위칭부(T₂)의 다이오드를 통해 전류(i_arm)가 흘러 바이패스 되도록 동작하는 특징을 가진다.

여기서, 상기 센싱 시점은 암(100)에 포함되는 복수의 서브모듈(10a~10d)의 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 또는 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점으로 설정될 수 있다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같은 암 하단 전압 지령(V_n ^*)이 하암(140)에 입력될 때의 센싱 시점은, 도 8을 참조하면, 서브모듈3(10c)의 스위칭 상태 정보(S₃)가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점(T₁)과, 서브모듈4(10d)의 스위칭 상태 정보(S₄)가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점(T₂)과, 서브모듈2(10b)의 스위칭 상태 정보(S₂)가 온 상태에서 오프 상태로 변화되는 시점(T₃)과, 서브모듈1(10a)의 스위칭 상태 정보(S₁)가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 시점(T₄)과, 서브모듈4(10d)의 스위칭 상태 정보(S₄)가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 시점(T₅)과, 서브모듈3(10c)의 스위칭 상태 정보(S₃)가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 시점(T₆)과, 서브모듈2(10b)의 스위칭 상태 정보(S₂)가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점(T₇)과, 서브모듈1(10a)의 스위칭 상태 정보(S₁)가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점(T₈)으로 설정되게 된다.

다음으로, S200단계에 계산한 스위칭 변화량(ΔS₁~ΔS₄)에 기초하여 암 전압 변화량(ΔV_arm)을 계산한다(S300).

여기서, 암 전압 변화량(ΔV_arm)을 계산하는 단계(S300)는, S200단계에서 계산한 스위칭 변화량(ΔS₁,ΔS₂,ΔS₃,ΔS₄)이 상기 기준값(예컨대, "0")이 아닌 경우(예컨대, "1" 또는 "-1"), 이전 측정 시점의 암 전압값과 현재 측정 시점의 암 전압값 간의 차이에 대한 절대값을 암 전압 변화량(ΔV_arm)으로 계산한다.

예컨대, 도 7을 참조하여 암 전압 변화량(ΔV_arm)을 계산하는 알고리즘에 관하여 상세히 설명하면, S200단계에 계산한 스위칭 변화량(ΔSwitching)이 상기 기준값(예컨대, "0")인 경우엔 이전 측정 시점의 전압(V_arm _{_before})을 그대로 유지하나, 상기 스위칭 변화량(ΔSwitching)이 상기 기준값이 아닌 경우(예컨대, "1" 또는 "-1"), 이전 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_before})이 현재 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_after})보다 클 땐 이전 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_before})에서 현재 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_after})을 빼고, 이전 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_before})이 현재 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_after})보다 작을 땐 현재 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_after})에서 이전 측정 시점의 암 전압값(V_{arm_before})을 뺀 값을 암 전압 변화량(ΔV_arm)으로 계산한다.

다음으로, 소정 시간 구간에서 S200단계에 따라 계산된 스위칭 변화량(ΔS₁~ΔS₄)이 기설정된 기준값(예컨대, "0")이 아닌 경우(예컨대, "1" 또는 "-1"), 상기 시간 구간에서 S300단계에 따라 계산된 암 전압 변화량(ΔV_arm)에 기초하여 상기 스위칭 변화량(ΔS₁~ΔS₄)에 대응되는 서브모듈(10)의 전압값을 추정한다(S500).

여기서, 상기 서브모듈(10)의 전압값을 추정하는 단계(S500)는, 상기 시간 구간에서의 암 전압 변화량(ΔV_arm)에서 상기 기준값이 아닌 스위칭 변화량(ΔS₁~ΔS₄)에 대응되는 서브모듈(10)의 기저장된 이전 전압값(V_{sm_before})을 뺀 값을 상기 서브모듈(10)의 현재 전압값(V_{sm_after})으로 추정할 수 있다.

예컨대, 도 9를 참조하면, 서브모듈1(10a)의 이전 전압값(V_{sm_before})이 '2.0V'으로 기저장된 상태일 때, t_a 시점에서 t_b 시점까지의 구간에서의 서브모듈1(10a)의 스위칭 변화량(ΔS₁)이 '1'이고 이 경우의 암 전압 변화량(ΔV_arm)이 '22V'라면, 서브모듈1(10a)의 현재 전압값(V_{sm_after})은 '22V'에서 '2V'를 뺀 값, 즉, '20V'로 추정되게 된다.

한편, 만일 스위칭 변화량(ΔS₁~ΔS₄)이 기설정된 기준값(예컨대, "0")에 해당할 땐 모든 단계를 종료한다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 암의 양단 전압을 측정하여 상기 암에 포함되는 복수 개의 서브모듈 각각의 전압의 크기를 추정할 수 있으므로, 많은 수의 전압 센서가 필요하지 않아 경제적으로 효율적이고 서브모듈의 개수가 증가하더라도 측정 시에 연산량이 많이 소모되지 않는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

10: 서브모듈 100: 암
110: 암 센서 120: 상암
140: 하암 160: 암 인덕터
200: 스위칭 변화량 계산부 300: 암 전압 변화량 계산부
400: 전압 추정부

Claims

내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈로 구성되는 암이 복수 개로 마련된 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법에 있어서,
상기 암에 소정의 전압 지령을 입력하고, 상기 전압 지령에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상기 암의 양단 전압을 측정하는 단계;
상기 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 상기 암에 포함되는 상기 서브모듈에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 스위칭 변화량을 계산하는 단계;
계산한 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 암 전압 변화량을 계산하는 단계; 및
소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법.
제1항에 있어서,
상기 추정하는 단계는,
소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에서 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 기저장된 이전 전압값을 뺀 값을 상기 서브모듈의 현재 전압값으로 추정하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 변화량을 계산하는 단계는,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보에 변화가 없는 경우엔 상기 기준값으로 계산되고,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값보다 소정 크기만큼 작은 제1값으로 계산되고,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값을 기준으로 상기 제1값과 대칭되는 제2값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법.
제3항에 있어서,
상기 암 전압 변화량을 계산하는 단계는,
상기 스위칭 변화량이 상기 기준값이 아닐 때, 이전 측정 시점의 암 전압값과 현재 측정 시점의 암 전압값 간의 차이에 대한 절대값을 상기 암 전압 변화량으로 계산하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법.
제1항에 있어서,
상기 센싱 시점은 상기 암에 포함되는 상기 복수의 서브모듈의 상기 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 또는 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 방법.
내부에 구비된 스위치의 스위칭 동작에 따라 출력이 가변되는 복수의 서브모듈이 서로 직렬로 연결되되 일단이 3상 중 어느 한 상에 연결되고 타단에 소정의 DC 전원이 인가되어 서로 대칭되는 형태로 배치되는 상암 및 하암과, 상기 상암 및 상기 하암의 사이에 연결되는 암 인덕터로 구성되는 복수 개의 암;
상기 암에 입력된 소정의 전압 지령에 따라 기설정된 복수의 센싱 시점마다 상기 상암 또는 상기 하암의 양단 전압을 측정하기 위한 암 센서;
상기 복수의 센싱 시점을 기준으로 일정 시간 이전 시점과 일정 시간 이후 시점 각각에서의 상기 암에 포함되는 상기 서브모듈에 구비된 스위치의 온오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 정보에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 스위칭 변화량을 계산하는 스위칭 변화량 계산부;
계산한 스위칭 변화량에 기초하여 각각의 상기 서브모듈의 암 전압 변화량을 계산하는 암 전압 변화량 계산부; 및
소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에 기초하여 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 전압값을 추정하는 전압 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치.
제6항에 있어서,
상기 전압 추정부는,
소정 시간 구간에서 상기 스위칭 변화량이 기설정된 기준값이 아닌 경우, 상기 시간 구간에서의 상기 암 전압 변화량에서 상기 스위칭 변화량에 대응되는 서브모듈의 기저장된 이전 전압값을 뺀 값을 상기 서브모듈의 현재 전압값으로 추정하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치.
제6항에 있어서,
상기 스위칭 변화량 계산부는,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보에 변화가 없는 경우엔 상기 기준값으로 계산하고,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값보다 소정 크기만큼 작은 제1값으로 계산하고,
상기 일정 시간 이전 시점과 상기 일정 시간 이후 시점일 때의 상기 스위칭 상태 정보가 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 경우엔 상기 기준값을 기준으로 상기 제1값과 대칭되는 제2값으로 계산하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치.
제8항에 있어서,
상기 암 전압 변화량 계산부는,
상기 스위칭 변화량이 상기 기준값이 아닐 때, 이전 측정 시점의 암 전압값과 현재 측정 시점의 암 전압값 간의 차이에 대한 절대값을 상기 암 전압 변화량으로 계산하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치.
제6항에 있어서,
상기 센싱 시점은 상기 암에 포함되는 상기 복수의 서브모듈의 상기 스위칭 상태 정보가 온 상태에서 오프 상태로 또는 오프 상태에서 온 상태로 변환되는 시점으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전압 추정 장치.