KR101704377B1 - The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter - Google Patents
The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter Download PDFInfo
- Publication number
- KR101704377B1 KR101704377B1 KR1020160119366A KR20160119366A KR101704377B1 KR 101704377 B1 KR101704377 B1 KR 101704377B1 KR 1020160119366 A KR1020160119366 A KR 1020160119366A KR 20160119366 A KR20160119366 A KR 20160119366A KR 101704377 B1 KR101704377 B1 KR 101704377B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- output
- controller
- inverter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H02M2001/0064—
Abstract
Description
본 발명은 무정전전원장치를 구성하는 3상 인버터의 동작을 제어하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기에 관한 것으로, 특히, 각 상에 대하여 가상의 1상 DQ변환을 적용하여 DQ변환한 후 각상의 출력전압 및 위상을 D축제어 및 Q축제어 방식으로, 구분하여 출력변압기의 임피던스 오차 및 단상 부하에 의해 발생할 수 있는 출력전압 불평형률을 최소한으로 하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기에 관한 것이다. The present invention relates to a three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller for controlling the operation of a three-phase inverter constituting an uninterruptible power supply, and in particular, Phase space-time vector pulse-width modulation inverter output that minimizes the impedance error of the output transformer and the output voltage imbalance rate caused by the single-phase load by dividing the output voltage and phase of each phase by D-phase and Q-phase control methods To a voltage controller.
무정전전원장치는 전원계통의 정전, 순간정전 및 전압강하 등의 비정상의 전원으로부터 부하를 보호하기 위한 목적으로 널리 사용되고 있으며, IT 산업의 발전에 따라 그 수요가 증가하고 있다. 무정전전원장치는 입력 전원의 품질과는 관계없이 정전압 및 정주파수의 양질의 전원을 부하에 공급하는 것이 가장 중요한 전기적 특성이 되는 장치이다. 3상 무정전전원장치에 사용되는 인버터의 가장 중요한 기능은 출력전압의 안정도에 있다. Uninterruptible power supplies are widely used for protecting loads from abnormal power sources such as power outage, momentary power failure, and voltage drop, and their demand is increasing with the development of the IT industry. Uninterruptible power supply (UPS) is the most important electrical characteristic to supply high quality power of constant voltage and constant frequency to load regardless of input power quality. The most important function of an inverter used in a three-phase uninterruptible power supply is the stability of the output voltage.
3상 무정전전원장치용 인버터의 가장 중요한 기능은 출력전압의 안정도에 있다. 입력 전원의 품질과는 관계없이 정전압, 정주파수의 양질의 전원을 부하에 공급하는 것이 가장 중요한 전기적 특성이라 할 수 있다. The most important function of an inverter for a three-phase uninterruptible power supply lies in the stability of the output voltage. Regardless of the quality of the input power supply, it is the most important electrical characteristic to supply a good quality power supply with constant voltage and constant frequency to the load.
그러나 무정전전원장치의 부하를 살펴보면 각종 정보기기, 컴퓨터 시스템 등이 거의 1상 전원을 사용하는 부하로 이루어져 있다. 이러한 1상 부하들은 3상 인버터의 불평형 부하 상태를 만들어 출력전압의 불평형이 발생하게 된다. 일반적으로 3상 무정전전원장치의 인버터 출력전압 제어는 동기좌표계를 이용하여 3상 교류전압을 2상으로 DQ 변환하고 PI제어를 수행하게 되는데, 이는 3상 출력전압이 평형을 이룬다는 조건하에서 제어를 하므로 Delta-Y 변압기를 가지는 인버터의 경우에서는 변압기의 각 상 별 임피던스 차이와 1상 부하의 불평형에 의하여 발생되는 출력전압 불평형에 대하여 정밀 제어하는데 한계가 있다. However, when looking at the load of the uninterruptible power supply, various information devices and computer systems are composed of loads using almost one phase power. These 1-phase loads create an unbalanced load condition of the 3-phase inverter, resulting in unbalance of the output voltage. Generally, the inverter output voltage control of the 3 phase uninterruptible power supply unit performs DQ conversion of 3-phase alternating voltage to 2-phase and PI control by using synchronous coordinate system. This control is performed under the condition that 3-phase output voltage equilibrates Therefore, in the case of an inverter with a Delta-Y transformer, there is a limit to precise control of the output voltage imbalance caused by the impedance difference of each phase of the transformer and the unbalance of the 1-phase load.
일반적으로 3상 무정전전원장치의 인버터 출력전압 제어는, 동기좌표계를 이용하여 3상 교류전압을 2상의 직류전압으로 DQ 변환하고, PI(Proportional-Integral)제어를 수행하도록 하는 것이 일반적인데, 이는 3상 출력전압이 서로 평형 하다는 것을 가정한 것이다. 그러나 일반적으로는 단상 부하를 사용하기 때문에, 부하의 불평형에 의해 각상의 출력전압 불평형이 발생하므로, DQ 제어시스템만으로는 각상의 불평형 전압을 정밀하게 제어하는데 한계가 있다. Generally, inverter output voltage control of a three-phase uninterruptible power supply unit is generally performed by performing DQ conversion of a three-phase AC voltage to a two-phase DC voltage using a synchronous coordinate system and performing PI (Proportional-Integral) control, It is assumed that the phase output voltages are balanced with each other. However, since a single-phase load is generally used, the output voltage imbalance of each phase occurs due to the unbalance of the load. Therefore, the DQ control system alone has a limitation to precisely control the unbalanced voltage of each phase.
더구나 인버터 출력에 델타와이(Δ-Y) 변압기를 사용할 경우에 출력변압기 1차 및 2차 간에 30°의 위상차가 발생하게 되는데, 1차측의 전압은 2상 간의 전압차이에 의해 제어되므로, 2차측에서 상전압을 검출할 때 1차측의 전압은 불안정해 질 수 있다. Furthermore, when using a delta wye (Δ-Y) transformer at the output of the inverter, a phase difference of 30 ° occurs between the primary and secondary of the output transformer. Since the voltage at the primary side is controlled by the voltage difference between the two phases, The voltage on the primary side may become unstable when the phase voltage is detected.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 인버터 출력전압을 각상 제어하여야 할 필요가 있다. To solve this problem, it is necessary to control the inverter output voltage each time.
도 1은 종래의 무정전전원장치의 실시 예를 나타낸다. 1 shows an embodiment of a conventional uninterruptible power supply.
도 1을 참조하면, 종래의 무정전전원장치(100)는, 3상 인버터(110), 변압기(120), 필터(130), 제1절환스위치(140), 제2절환스위치(150) 및 제어서브시스템(160)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a conventional
PWM제어신호(PWM)에 응답하여 동작하는 3상 인버터(110)로부터 출력되는 3상의 교류전압은 델타와이변압기(120), 필터(130) 및 제1절환스위치(140)를 거쳐 부하(170)에 전달된다. 제어서브시스템(160)은 필터(130)로부터 피드백되는 3상의 인버터전압(Vabc,inv)을 제2절환스위치(150)에 인가되는 3상 바이패스 전압(Vabc,byp)의 위상(θbyp)과 동기화 하여, 3상 인버터(110)의 동작을 제어하는 PWM제어신호(PWM)를 생성한다. 결국 PWM제어신호(PWM)에 의해 인터버(110)의 출력 특성이 결정될 것이다. 여기서, 3상 바이패스 전압(Vabc,byp)은 무정전전원장치(100)의 외부에서 인가되는 전압으로 예를 들면 한전에서 공급되는 상용전원이다. Phase AC voltage output from the three-
도 2는 도 1에 도시된 종래의 제어서브시스템의 내부 구성을 나타낸다. Fig. 2 shows the internal configuration of the conventional control subsystem shown in Fig.
도 2를 참조하면, 종래의 제어서브시스템(160)은, 가상의 2상 변환기(210), dq 변환기(220), LPF부(230), 전압제어부(240) 및 공간벡터 PWM 신호발생기(250)를 포함한다. 2, the
도 2에는 가상의 2상 변환기(210)가 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv)을 동시에 처리하는 것으로 도시되어 있지만, 실제는 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv)이 각각 처리되며, 도면의 간소화를 위해서 통합하여 기재한 것이며, 이하의 설명에 동일하게 적용될 것이다. 2 shows a two-
가상의 2상 변환기(210)는 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv) 각각에 대하여 가상의 2상 변환을 수행하여 서로 위상이 90° 차이가 나는 단상의 출력전압(,)을 생성한다. dq 변환기(220)는 3상 바이패스 전압(Vabc,byp)의 위상(θbyp)과 동기화 된 단상의 출력전압(,)을 가상의 DQ 좌표계 상에서 가상의 전압(,)으로 변환한다. The virtual two-
전압제어부(240)는 3상 바이패스 전압(Vabc,byp)의 위상(θbyp)과 동기화 된 dq 변환기(220)의 출력(,)이 LPF부(230; 231, 232)를 거쳐 인가되는 가상의 2상 전압(,)을 다시 3상 전압으로 변환하여 지령전압(,,)을 생성한다. The
공간벡터 PWM 신호발생기(250)는 지령전압(,,)을 이용하여 제어신호(PWM)를 생성한다. The space vector
도 2를 참조하면, 전압제어부(240)는 제1덧셈기(241), 제2덧셈기(242), 제1PI제어부(243), 제2PI제어부(244), DQ변환기(245) 및 2상-3상 변환기(246)를 포함한다. 2, the
전압제어부(240)에 입력되는 가상의 전압(,) 중 하나의 가상의 전압()은 동기좌표계에서 항상 영(zero)이 되도록 제어되어야 위상차가 없게 되므로, 제1덧셈기(241)에서 하나의 가상의 전압() 값을 영(0)으로 뺀 차이값을 제1PI제어기(243)에 전달한다. The virtual voltage input to the
전압제어부(240)에 입력되는 가상의 전압(,) 중 나머지 하나의 가상의 전압()은 제2덧셈기(242)에서 기준 출력전압의 크기()와의 오차값을 연산하여 제2PI제어기(244)에 전달한다. The virtual voltage input to the
제1PI제어기(243)는 제1덧셈기(241)로부터 출력되는 차이값을 이용하여 D축 제어신호()를 생성하고, 제2PI제어기(244)는 제2덧셈기(242)로부터 출력되는 오차값을 이용하여 Q축 제어신호()를 생성한다. The
2상-3상 변환기(246)는 3상 바이패스 전압(θbyp)의 위상과 D축 제어신호() 및 Q축 제어신호()의 2상 전압을 3상 전압으로 역변환하여 지령전압(,,)을 생성한다. The two-phase to three-
그러나 이러한 제어방식에서는 각상 DQ 출력 전압 제어의 경우 각상에 대하여 가상의 상전압을 통하여 제어하기 때문에 유효전압인 Q축 만을 가지고 제어할 수밖에 없고 특히 델타와이 출력 변압기를 가지는 3상 인버터의 출력 전압제어에 있어서는 변압기 2차 측에서 전압을 피드백 받기 때문에 위상 및 전압제어의 오차 발생 시 변압기 1차 측의 전압제어가 불안정해 질 수 있다. However, in this control method, the DQ output voltage control is controlled through the virtual phase voltage for each phase. Therefore, it is necessary to control only the Q-axis, which is the effective voltage, and in particular, the output voltage control of the three-phase inverter having the delta- Since the voltage is fed back from the secondary side of the transformer, the voltage control on the primary side of the transformer may become unstable when errors in the phase and voltage control occur.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 델타와이 출력 변압기를 가지는 3상 인버터 출력전압을 정밀하게 제어하기 위하여 1상 DQ변환 출력 전압 제어기를 이용하여 각상 별로 피드백 되는 신호에 대하여 각상 별 DQ변환 및 각상 별로 전압제어기를 구성하며, 가상으로 변환된 각상 별 출력전압 제어기의 출력을 이용하여 Δ-Y 출력 변압기 및 불평형 부하에 의하여 발생하는 전압 및 위상 차에 대하여 정밀하게 보상할 수 있도록 제어하는 3상 공간벡터 펄스폭 변조 인버터 출력전압 제어기를 제공하는 것에 있다. In order to precisely control the output voltage of a three-phase inverter having a delta-wire output transformer, the present invention is directed to a method and apparatus for precisely controlling a three-phase inverter output voltage using a one-phase DQ conversion output voltage controller, Phase transformer and the unbalanced load using the output of the output voltage controller of each phase, which is virtually converted, and the voltage and phase difference generated by the unbalanced load can be precisely compensated. And to provide a vector pulse width modulation inverter output voltage controller.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기는, 3상 인버터, 상기 3상 인버터의 출력을 변압하여 필터에 전달하는 델타와이 변압기, 상기 필터의 출력인 3상 인버터전압을 스위칭하여 부하에 전달하는 제1절환스위치 및 상용전원으로부터 입력되는 3상 바이패스 전압을 스위칭하는 제2절환스위치를 구비하는 무정전전원장치에 포함되며, 상기 3상 인버터의 동작을 제어하는 PWM제어신호를 각각의 상 별로 생성하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기는, 위상발생기, DQ 변환기, 전압제어기 및 PWM신호발생기를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a three-phase space-vector pulse-width modulation inverter output voltage controller including a three-phase inverter, a delta-wire transformer for transforming the output of the three- Phase inverter and a second switch for switching a three-phase bypass voltage input from a commercial power supply, wherein the PWM control unit controls the operation of the three-phase inverter The three-phase space vector pulse width modulated inverter output voltage controller that generates the signals for each phase includes a phase generator, a DQ converter, a voltage controller, and a PWM signal generator.
상기 위상발생기는 상기 제2절환스위치로 입력되는 바이패스 전압으로부터 바이패스 단상 위상을 생성한다. 상기 DQ변환기는 상기 바이패스 단상 위상, 상기 3상 인버터전압 및 상기 3상 인버터전압의 위상을 90°천이시킨 가상의 위상천이전압을 이용하여 가상의 DQ 좌표계 상에서 가상의 전압을 생성한다. 상기 전압제어기는 상기 바이패스 단상 위상을 이용하여 상기 DQ 변환기로부터 출력되는 상기 가상의 전압을 D축 및 Q축으로 변환하여 위상 오차를 보정하고, 불평형 전압을 보상한 동일 위상의 지령전압을 생성한다. 상기 공간벡터 PWM신호발생기는 상기 지령전압에 응답하여 상기 PWM제어신호를 생성한다. The phase generator generates a bypass single phase phase from a bypass voltage input to the second switch. The DQ converter generates a virtual voltage on a virtual DQ coordinate system using a virtual phase shift voltage obtained by shifting the phases of the bypass single-phase, three-phase inverter, and three-phase inverter voltages by 90 °. The voltage controller converts the virtual voltage output from the DQ converter to the D-axis and the Q-axis using the bypass single phase phase to correct the phase error, and generates a command voltage of the same phase that compensates for the unbalanced voltage . The space vector PWM signal generator generates the PWM control signal in response to the command voltage.
본 발명에 따른 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기는, 각상(a, b, c)에 대하여 DQ 변환하여 D축은 각상의 위상 오차를 보상하고 Q축은 각상의 불평형 전압을 보상하기 때문에, Δ-Y 출력 변압기를 가지는 3상 인버터의 출력전압 제어 및 위상 보상에 있어서 변압기 2차 측에서 전압을 피드백 받는 것만으로 정밀한 Δ-Y 출력변압기 1차 측의 전압 및 위상을 안정되게 제어할 수 있어 Δ-Y 출력변압기의 임피던스 오차 및 1상 부하에 의하여 발생될 수 있는 3상 인버터 출력전압 불평형률을 현저히 개선할 수 있다는 장점이 있다. 더 나아가서는 이러한 제어기를 단상 인버터에 적용할 경우 인버터 출력의 유효전력 및 무효전력을 각각으로 제어할 수 있고 또한 보다 정밀한 위상동기 제어를 할 수 있는 장점이 있다.The three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller according to the present invention performs DQ conversion on each phase (a, b, c) so that the D axis compensates phase errors of each phase and the Q axis compensates each phase unbalance voltage. In the output voltage control and phase compensation of a three-phase inverter with Δ-Y output transformer, it is possible to control the voltage and phase on the primary side of the Δ-Y output transformer precisely by feeding back the voltage on the secondary side of the transformer The impedance error of the Δ-Y output transformer and the unbalance ratio of the three-phase inverter output voltage that can be generated by the 1-phase load can be remarkably improved. Further, when such a controller is applied to a single-phase inverter, it is possible to control the effective power and the reactive power of the inverter output, respectively, and to perform more precise phase-locked control.
도 1은 종래의 무정전전원장치의 실시 예를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 제어서브시스템의 내부 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기의 내부 구성을 나타낸다. 1 shows an embodiment of a conventional uninterruptible power supply.
Fig. 2 shows the internal configuration of the conventional control subsystem shown in Fig.
3 shows an internal configuration of a three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention and the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which are provided for explaining exemplary embodiments of the present invention, and the contents of the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 3은 본 발명에 따른 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기의 내부 구성을 나타낸다. 3 shows an internal configuration of a three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller according to the present invention.
도 3a는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기의 블록다이어그램이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기를 구성하는 전압제어기의 블록다이어그램이다. FIG. 3A is a block diagram of a three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller, and FIG. 3B is a block diagram of a voltage controller constituting the three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller shown in FIG. 3A.
도 3a를 참조하면, 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기 (160, 이하, 제어서브시스템)은 전대역 통과필터(310), DQ 변환기(320), 전압제어기(330), 공간백터 PWM신호발생기(340) 및 위상발생기(350)를 포함한다. 3A, a three-phase space vector pulse-width modulated inverter output voltage controller 160 (hereinafter referred to as a control subsystem) includes an all-
도 3에는 제어서브시스템(160)이 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv)을 동시에 처리하는 것으로 도시되어 있지만, 실제는 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv)이 각각 처리되며, 도면의 간소화를 위해서 통합하여 기재한 것이며, 이하의 설명에도 동일하게 적용된다. 3 shows the
위상발생기(350)는 3상 바이패스 전압(θbyp)으로부터 3개의 바이패스 단상 위상(θa, θb, θc)을 생성한다. The
전대역 통과필터(310)는 전역통과필터(All Pass Filter)를 통하여 3상 인버터전압(Va,inv, Vb,inv, Vc,inv)의 위상을 90°천이시킨 가상의 위상천이전압()을 생성한다. The full-
DQ 변환기(320)는 인버터 출력전압(Va,inv Vb,inv Vc,inv)을 D축()으로, 전대역 통과필터(310)로부터 출력되는 위상천이전압()을 Q축으로 하여 바이패스의 단상 위상(θa)과 동기화된 가상의 DQ 좌표계 상에서 가상의 전압(,)을 생성한다.
전압제어기(330)는 바이패스 단상 위상(θa)과 비교하여 DQ 변환기(320)로부터 출력되는 가상의 전압(,)으로부터 위상 오차를 보정하고 불평형 전압을 보상한 위상이 동일한 지령전압(,,)을 생성한다. The
공간백터 PWM신호발생기(340)는 지령전압(,,)에 응답하여 제어신호(PWM)를 생성한다. The space vector
도 3b를 참조하면, 전압제어기(330)는, 제1덧셈기(331), 제2덧셈기(332), 위상오차보상 PI제어기(333), 불평형전압보상 PI제어기(334), 제3덧셈기(335) 및 2상-3상 변환기(336)를 포함한다. 3B, the
전압제어기(330)에 입력되는 가상의 전압(,) 중 하나의 가상의 전압()은 동기좌표계에서 항상 영(zero)이 되도록 제어되어야 하므로, 제1덧셈기(331)에서 하나의 가상의 전압(Vim,d) 값을 영(0)으로 뺀 차이값을 연산한다. 전압제어기(330)에 입력되는 가상의 전압(,) 중 나머지 하나의 가상의 전압()은 제2덧셈기(332)에서 기준 출력전압의 크기()와의 오차값을 연산한다. The virtual voltage input to the
위상오차보상 PI제어기(333)는 제1덧셈기(331)로부터 출력되는 차이값의 D축 상에서의 위상을 검출하여 위상보상 제어값을 출력한다. 불평형전압보상 PI제어기(334)는 제2덧셈기(332)로부터 출력되는 오차값의 Q축 상에서의 불평형전압을 검출하여 전압보상 제어값을 출력한다. The phase error
PI(Proportional-Integral)제어기는 기본적으로 피드백(Feedback) 제어기의 형태를 가지며, 제어하고자 하는 대상의 출력값(output)을 측정하여 이를 원하는 참조값(reference) 혹은 설정값(setpoint)과 비교하여 오차(error)를 계산하고, 오차를 이용하여 대상의 제어에 필요한 제어값을 계산하는 구조로 되어있다. 임의의 순간(t)의 제어값(Manipulated Variable; MV)은 아래와 같은 수학식으로 표시할 수 있다. The PI (Proportional-Integral) controller basically has the form of a feedback controller and measures the output of the object to be controlled and compares it with a desired reference value or a setpoint to obtain an error ), And calculates a control value necessary for controlling the object by using the error. A control value (MV) of an arbitrary moment (t) can be expressed by the following equation.
여기서, 등호 오른쪽의 첫 번째 항은 임의의 순간(t)에서의 오차값((e)t)의 크기에 비례한 제어작용을 하는 비례항(Proportional)이며, 두 번째 항은 정상상태(steady-state) 오차((e)τ)를 없애는 역할을 수행하는 적분항을 의미한다. t와 τ는 임의의 시간을 나타내는 변수이다. Kp 및 Ki는 이득(gain)이라고 하며, 적절한 이득을 수학적, 실험적 혹은 경험적 방법을 통해 계산하는 과정을 튜닝(tuning)이라고 한다. 상술한 바와 같은 PI제어기의 구성 및 동작 특성은 일반적으로 알려져 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다. Here, the first term on the right side of the equal sign is a proportional term that gives a control action proportional to the magnitude of the error value (e) t at an arbitrary moment (t), the second term is a steady-state ) (E) τ), which is a function of the integral term. t and tau are variables representing an arbitrary time. Kp and Ki are called gains, and the process of calculating the appropriate gain through mathematical, empirical, or empirical methods is called tuning. The configuration and operation characteristics of the PI controller as described above are generally known, and therefore will not be described in detail here.
제3덧셈기(335)는 위상오차보상 PI제어기(333)로부터 출력되는 위상보상 제어값과 델타와이 변압기에서 발생하는 위상차(θΔY)를 합한 위상(θe)을 생성한다. The
2상-3상 변환기(336)는 제3덧셈기(335)로부터 출력되는 위상(θe) 및 불평형전압보상 PI제어기(334)로부터 출력되는 전압보상 제어값에 3개의 바이패스 단상 위상(θa, θb, θc)을 각각 적용하여 위상이 동일한 3상 지령전압(,,)을 생성한다. 3개의 바이패스 단상 위상(θa, θb, θc) 중 하나의 바이패스 단상 위상(θa)은 실선으로 되어 있고, 나머지 2개의 바이패스 단상 위상(θb, θc)은 점선으로 도시되어 있는 이유는, 3개의 바이패스 단상 위상(θa, θb, θc)이 동시에 적용되는 것이 아니라는 것을 의미하며, 예를 들면, 도 3b에서는 실선으로 표시된 하나의 바이패스 단상 위상(θa)이 적용되고 있는 것을 나타내는 것이다. The two-phase-to-three
상술한 제1덧셈기(331) 및 제2덧셈기(332)는 각각의 상 별로 가상의 D축과 Q축의 오차를 검출하는 기능을 수행하며, 위상오차보상 PI제어기(333) 및 불평형전압보상 PI제어기(334)는 D축 및 Q축 오차에 대하여 출력 위상의 보상 및 출력전압의 크기를 제어한다는 것을 알 수 있다. The
본 발명에 따른 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기는, 각상(a, b, c)에 대하여 DQ 변환하여 D축은 각상의 위상 오차를 보상하고 Q축은 각상의 불평형 전압을 보상하기 때문에, Δ-Y 출력 변압기를 가지는 3상 인버터의 출력전압 제어 및 위상 보상에 있어서 변압기 2차 측에서 전압을 피드백 받는 것만으로 정밀한 Δ-Y 출력변압기 1차 측의 전압 및 위상을 안정되게 제어할 수 있어 Δ-Y 출력변압기의 임피던스 오차 및 1상 부하에 의하여 발생될 수 있는 3상 인버터 출력전압 불평형률을 현저히 개선할 수 있다.The three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller according to the present invention performs DQ conversion on each phase (a, b, c) so that the D axis compensates phase errors of each phase and the Q axis compensates each phase unbalance voltage. In the output voltage control and phase compensation of a three-phase inverter with Δ-Y output transformer, it is possible to control the voltage and phase on the primary side of the Δ-Y output transformer precisely by feeding back the voltage on the secondary side of the transformer The impedance error of the Δ-Y output transformer and the 3-phase inverter output voltage imbalance rate that can be caused by the 1-phase load can be remarkably improved.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
110; 3상 인버터
120: 변압기
130: 필터
140: 제1절환스위치
150: 제2절환스위치
160: 제어서브시스템
210: 가상의 2상 변환기
220: dq 변환기
230: LPF부
240: 전압제어부
250: 공간벡터 PWM신호발생기
310: 전대역 통과필터
320: DQ 변환기
330: 전압제어기
331: 제1덧셈기
332: 제2덧셈기
333: 위상오차보상 PI제어기
334: 불평형전압보상 PI제어기
335: 제3덧셈기
336: 2상-3상 변환기
340: 공간백터 PWM신호발생기
350: 위상발생기 110; 3-phase inverter
120: Transformer
130: filter
140: 1st switch
150: 2nd switch
160: control subsystem
210: virtual two-phase converter
220: dq converter
230: LPF unit
240:
250: Space vector PWM signal generator
310: full-band pass filter
320: DQ converter
330: Voltage controller
331: first adder
332: second adder
333: phase error compensation PI controller
334: Unbalanced voltage compensation PI controller
335: third adder
336: Two-phase-to-three phase converter
340: Space vector PWM signal generator
350: phase generator
Claims (3)
상기 바이패스 전압으로부터 바이패스 단상 위상을 생성하는 위상발생기;
상기 바이패스 단상 위상, 상기 3상 인버터전압 및 상기 3상 인버터전압의 위상을 90°천이시킨 가상의 위상천이전압을 이용하여 가상의 DQ 좌표계 상에서 가상의 전압을 생성하는 DQ 변환기;
상기 바이패스 단상 위상을 이용하여 상기 DQ 변환기로부터 출력되는 상기 가상의 전압을 D축 및 Q축으로 변환하여 위상 오차를 보정하고, 불평형 전압을 보상한 위상이 동일한 지령전압을 생성하는 전압제어기; 및
상기 지령전압에 응답하여 상기 PWM제어신호를 생성하는 공간백터 PWM신호발생기; 를
포함하는 것을 특징으로 하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기.
A three-phase inverter, a delta-wire transformer for transforming the output of the three-phase inverter to a filter, a first switching switch for switching the three-phase inverter voltage output from the filter to transfer the voltage to a load, And a second switch for switching the three-phase space vector pulse width modulation inverter output voltage controller to generate a PWM control signal for controlling the operation of the three-phase inverter for each phase,
A phase generator for generating a bypass single phase phase from the bypass voltage;
A DQ converter for generating a virtual voltage on a virtual DQ coordinate system using a virtual phase shift voltage obtained by shifting the phases of the bypass single-phase, three-phase inverter, and three-phase inverter voltages by 90 °;
A voltage controller for converting the virtual voltage output from the DQ converter into a D-axis and a Q-axis using the bypass single phase and correcting a phase error, and generating a command voltage having an identical phase compensating for an unbalanced voltage; And
A space vector PWM signal generator for generating the PWM control signal in response to the command voltage; To
Phase space-vector pulse-width modulation inverter output voltage controller.
상기 3상 인버터전압의 위상을 90°천이시켜 상기 가상의 위상천이전압을 생성하는 전대역 통과필터; 를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기. The method according to claim 1,
A full-band pass filter for generating the virtual phase shift voltage by shifting the phase of the three-phase inverter voltage by 90 °; To
Phase space-vector pulse-width modulation inverter output voltage controller.
상기 전압제어기에 입력되는 상기 가상의 전압 중 하나의 가상의 전압으로부터 0(zero)을 뺀 차이값을 생성하는 제1덧셈기;
상기 전압제어기에 입력되는 상기 가상의 전압 중 나머지 하나의 가상의 전압에서 미리 설정한 기준 출력전압의 크기와의 오차값을 생성하는 제2덧셈기;
상기 제1덧셈기로부터 출력되는 상기 차이값의 d축 상에서의 위상을 검출하여 위상보상 제어값을 생성하는 위상오차보상 PI제어기;
상기 제2덧셈기로부터 출력되는 상기 오차값의 Q축 상에서의 불평형전압을 검출하여 전압보상 제어값을 생성하는 불평형전압보상 PI제어기;
상기 위상오차보상 PI제어기로부터 출력되는 상기 위상보상 제어값과 델타와이 변압기에서 발생하는 위상차를 합한 위상정보를 생성하는 제3덧셈기; 및
상기 제3덧셈기의 출력위상 및 상기 불평형전압보상 PI제어기로부터 출력되는 상기 전압보상 제어값에 상기 바이패스 단상 위상을 각각 적용하여 위상이 동일한 지령전압을 생성하는 2상-3상 변환기; 를
포함하는 것을 특징으로 하는 3상 공간벡터 펄스 폭 변조 인버터 출력전압 제어기.The apparatus of claim 1, wherein the voltage controller comprises:
A first adder for generating a difference value obtained by subtracting zero from one virtual voltage of the virtual voltages input to the voltage controller;
A second adder for generating an error value with respect to a magnitude of a predetermined reference output voltage from the remaining one virtual voltage of the virtual voltages input to the voltage controller;
A phase error compensation PI controller for detecting a phase on the d axis of the difference value output from the first adder to generate a phase compensation control value;
An unbalanced voltage compensation PI controller for detecting an unbalanced voltage on the Q axis of the error value output from the second adder to generate a voltage compensation control value;
A third adder for generating phase information of the phase compensation control value output from the phase error compensation PI controller and a phase difference generated in the delta-wire transformer; And
A two-phase-to-three phase converter for generating a command voltage having the same phase by applying the bypass phase phase to the output phase of the third adder and the voltage compensation control value output from the unbalance phase compensation PI controller; To
Phase space-vector pulse-width modulation inverter output voltage controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160119366A KR101704377B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160119366A KR101704377B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101704377B1 true KR101704377B1 (en) | 2017-02-08 |
Family
ID=58155271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160119366A KR101704377B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101704377B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101846212B1 (en) | 2018-02-09 | 2018-04-06 | 국제전기 주식회사 | The V/F droop parallel operation inverter controlling apparatus based on active damping and repetition controlling compensation, and the method thereof |
KR20220068195A (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Modular plug-in power decoupling circuit that directly replaces electrolytic capacitors |
KR20230007052A (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Converter including Modular Plug-in Active Power Decoupling Circuit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08126228A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Hitachi Ltd | Power supply |
KR20010009089A (en) * | 1999-07-07 | 2001-02-05 | 이구택 | Method for controlling compensation of instantaneous low-voltage and unbalanced power resource |
KR101022425B1 (en) | 2003-03-17 | 2011-03-15 | 엘지엔시스(주) | The double Uninterruptible Power Supply in automatic teller machine |
KR101047391B1 (en) * | 2011-05-02 | 2011-07-07 | 신우전원기술 주식회사 | Unbalance output voltage controller for three phase space vector pulse width modulated inverte |
KR20140085845A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-08 | 금비전자(주) | Method of compensate for grid current unbalance and distortion for 3-phase bi-directional inverter |
-
2016
- 2016-09-19 KR KR1020160119366A patent/KR101704377B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08126228A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Hitachi Ltd | Power supply |
KR20010009089A (en) * | 1999-07-07 | 2001-02-05 | 이구택 | Method for controlling compensation of instantaneous low-voltage and unbalanced power resource |
KR101022425B1 (en) | 2003-03-17 | 2011-03-15 | 엘지엔시스(주) | The double Uninterruptible Power Supply in automatic teller machine |
KR101047391B1 (en) * | 2011-05-02 | 2011-07-07 | 신우전원기술 주식회사 | Unbalance output voltage controller for three phase space vector pulse width modulated inverte |
KR20140085845A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-08 | 금비전자(주) | Method of compensate for grid current unbalance and distortion for 3-phase bi-directional inverter |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101846212B1 (en) | 2018-02-09 | 2018-04-06 | 국제전기 주식회사 | The V/F droop parallel operation inverter controlling apparatus based on active damping and repetition controlling compensation, and the method thereof |
KR20220068195A (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Modular plug-in power decoupling circuit that directly replaces electrolytic capacitors |
KR102627065B1 (en) | 2020-11-18 | 2024-01-23 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Modular plug-in power decoupling circuit that directly replaces electrolytic capacitors |
KR20230007052A (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Converter including Modular Plug-in Active Power Decoupling Circuit |
KR102515599B1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-03-29 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | Converter including Modular Plug-in Active Power Decoupling Circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5257180A (en) | Controlling system for parallel operation of AC output inverters with restrained cross currents | |
EP2020740B1 (en) | Power converter | |
JP4918483B2 (en) | Inverter device | |
US7944184B2 (en) | Static compensator apparatus for HVDC system | |
JP5585371B2 (en) | Distributed power system | |
WO2012127910A1 (en) | Distributed power supply system | |
KR101846212B1 (en) | The V/F droop parallel operation inverter controlling apparatus based on active damping and repetition controlling compensation, and the method thereof | |
CN109874373B (en) | Control device for active filter | |
KR101704377B1 (en) | The each phase output voltage controller for 3 phase space vector pulse width modulation inverter | |
JP5351390B2 (en) | Power converter | |
WO2005018080A1 (en) | Voltage source inverter control method | |
JPH07200084A (en) | Power converter | |
JP2010288437A (en) | Control method for power converting device, uninterruptible power supply device, and parallel instantaneous-voltage-drop compensation device | |
US9906162B2 (en) | Method to control three-phase inverter voltage | |
JP2887013B2 (en) | Parallel operation control device for three-phase AC output converter | |
JP5115730B2 (en) | PWM converter device | |
US10581338B2 (en) | Power supply system | |
JP4401724B2 (en) | Power converter | |
JP6392708B2 (en) | Self-excited power converter | |
CN112335167A (en) | Power conversion device and power conversion control device | |
JP6980134B1 (en) | Power conversion device, power conversion control device, and control method | |
JP2771937B2 (en) | Power converter start-up controller | |
JP2023174013A (en) | Power conversion device | |
WO2019087238A1 (en) | Power conversion system | |
JPH056414B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
GRNT | Written decision to grant |