KR101904310B1 - 불평형 부하를 위한 무정전 전원 장치 - Google Patents

불평형 부하를 위한 무정전 전원 장치 Download PDF

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Abstract

부하와의 연결 관계에 따라 신호 모델링을 생성하고, 모델링 기반의 상태 방정식을 계산하여 제어 신호를 생성하는 무정전 전원 장치의 제어 장치가 제공된다. 상기 제어 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 무정전 전원 장치와 부하(load) 사이의 연결에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성하는 단계, 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 신호 모델링을 적용하고, 축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식들을 계산하는 단계 및 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식들을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 제어 방정식을 설정하는 단계를 적어도 일시적으로 수행할 수 있다.

Description

불평형 부하를 위한 무정전 전원 장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY FOR UNBALANCED LOAD}
무정전 전원 장치에 연관되고, 보다 구체적으로는 불평형 부하에 전력을 공급하는 무정전 전원 장치에 연관된다.
무정전 전원 장치는 발전소로부터 전기 공급이 중단 되거나 전력 계통(electric power system)이 제공하는 전압 크기에 드롭(drop)이 발생하는 경우 등을 대비하여, 배터리를 백업(back up)하고 안정적으로 전기를 사용할 수 있도록 해주는 용도로 이용되고 있다. 무정전 전원 장치는 불평형 3상 부하(three-phase unbalanced load)에 연결된 경우에도, 전압 왜곡을 최소화하여 출력 레귤레이션(output regulation)이 설정값만큼 유지될 수 있는지 여부가 성능(performance) 평가의 주요한 요인(factor)로서 이용되고 있다.
종래 기술로는 폐루프 극(closed loop pole)의 위치를 영점으로 조절하여 빠른 트랜션트 응답(transient)을 제공하는 데드 비트 제어(deadbeat control) 방법이 존재한다. 다만, 데드 비트 제어 방법은 노이즈 측정이나 파라미터 변동(parameter perturbation), 모델의 불확실성(model uncertainty)에 민감하다는 한계가 존재한다.
다른 종래 기술로는 PI 제어기에 기반한 "advanced synchronous reference frame" 방식이 존재한다. 해당 기술은 불평형 부하에 의한 전압 왜곡을 제거하기 위해 역상 보상 회로(negative sequence compensator)를 추가한 것에 기술적 특징이 존재한다. 다만, 해당 기술은 역상 보상 회로에 따라 느린 트랜션트 응답이 제공된다는 한계가 존재한다.
Kawabata T 외 2명, Dead Beat Control of Three Phase PWM Inverter, IEEE Transactions on Power Electronics 5(1), p21-p27 Kim K. H외 1명, Advanced Synchronous Reference Frame Controller for three-Phase UPS Powering Unbalanced and Nonlinear Loads, Power Electronics Specialists Conference, IEEE 36th, 1699-1704
본 발명은 강인예측제어 기법이 적용되어 불평형 상태에서도 안정적인 전압을 제공하는 무정전 전원 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 모델링 기반의 제어 신호를 생성하여 온도나 외부 영향에 의한 시스템의 파라미터 변동을 최소화하는 무정전 전원 장치를 제공할 수 있다.
일측에 따르면, 부하와의 연결 관계에 따라 신호 모델링을 생성하고, 모델링 기반의 상태 방정식을 계산하여 제어 신호를 생성하는 무정전 전원 장치의 제어 장치가 제공된다. 상기 제어 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 무정전 전원 장치와 부하(load) 사이의 연결에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성하는 단계, 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 신호 모델링을 적용하고, 축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식들을 계산하는 단계 및 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식들을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 제어 방정식을 설정하는 단계를 적어도 일시적으로 수행할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 신호 모델링을 생성하는 단계는 상기 무정전 전원 장치와 상기 부하 사이에 연결된 커패시터 및 인덕터 중 어느 하나의 전류 또는 전압에 관한 상태 방정식을 상기 신호 모델링으로서 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 제어 방정식을 설정하는 단계는 상기 커패시터의 커패시턴스 또는 상기 인덕터의 인덕턴스의 오차값에 대응하는 불확실성 영역(uncertainty area)을 설정하고, 상기 불확실성 영역에 대응하는 상기 제어 방정식을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 방정식을 설정하는 단계는 역상분 전압의 설정 전압을 임계치로 제한하는 상기 제어 방정식을 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어 방정식을 설정하는 단계는 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식을 이산화하고, 이산화된 상태 방정식으로부터 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 방정식을 설정하는 단계는 상기 인덕터를 통과하는 전류의 설정값을 제1 임계치로써, 상기 정상분 전압의 설정값을 제2 임계치로써 제한하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어 방정식을 설정하는 단계는 상기 제1 임계치 및 상기 제2 임계치를 0으로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 무정전 전원 장치의 제어 방법이 제공된다. 상기 제어 방법은 상기 무정전 전원 장치와 부하 사이의 연결 관계에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성하는 단계, 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 신호 모델링을 적용하는 단계, 상기 신호 모델링이 적용된 상기 상태 방정식에 회전축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식을 계산하는 단계 및 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식을 이산화 하여 상기 무정전 전원 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 강인예측제어 기법이 적용된 제어 알고리즘 블록도를 나타낸다.
도 2는 강인예측제어 기법이 적용된 제어 방법에 관한 보다 구체적인 설명을 기재하는 흐름도를 나타낸다.
도 3은 불평형 3상 부하와 인버터를 연결하는 LC 필터의 예시적인 회로도를 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 실시예에 따라 제어되는 무정전 전원 장치의 출력 전압의 그래프를 도시한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결 되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일실시예에 따라 강인예측제어 기법이 적용된 제어 알고리즘 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무정전 전원 장치를 포함하는 제어 장치(110)와 상기 무정전 전원 장치로부터 전력을 공급받는 불평형 부하(120)가 도시된다. 일실시예에 따르면, 제어 장치(110)는 무정전 전원 장치가 제공하는 전압의 왜곡을 줄이기 위한 정상분 강인 제어기(131)(positive sequence robust controller) 및 역상분 강인 제어기(132)(negative sequence robust controller)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 정상분 강인 제어기(131) 및 역상분 강인 제어기(132) 각각은 상기 무정전 전원 장치가 불평형 부하(120)에 제공하는 전압, 전류에 관한 상태(state) 방정식을 계산할 수 있다. 또한, 정상분 강인 제어기(131) 및 역상분 강인 제어기(132) 각각은 측정되는 전압, 전류를 이용하여 상기 상태 방정식에 상응하는 상태 피드백(state feedback)을 획득할 수 있다.
일실시예로서, 정상분 강인 제어기(131) 및 역상분 강인 제어기(132) 각각은 상기 측정되는 전압 및 전류를 이용하여 설정값과의 에러(error)를 계산하고, 상기 계산된 에러에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
다른 일실시예로서, 제어 장치(110)는 불평형 부하(120)에 공급되는 전류 및 전압에 대해 D-Q 변환을 수행하는 변환기(133)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 불평형 부하(120)는 불평형 3상 부하를 나타낼 수 있다. 본 명세서 내에서 D-Q 변환은 3상 부하에 있어서 여자자속(excitation flux)이 존재하는 직축(direct axis)과 상기 직축과 직각을 이루는 횡축(quadrature axis)에 따라 각각의 부하의 상을 변환하는 것을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 변환기(133)는 불평형 3상 부하(120)에 연관되는 전류 및 전압 각각을 이산 시간 상태 공간(discrete time state space) 내에서 동기화된 직축(D축) 및 횡축(Q축)으로 변환할 수 있다.
또 다른 일실시예로서, 제어 장치(110)는 공간 벡터 모듈레이션(SVM: State Vector Modulation)을 수행하는 모듈레이션 유닛(134)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모듈레이션 유닛(134)은 불평형 3상 부하(120)에 공급되는 전류 및 전압의 에러(error)를 줄이기 위한 제어 신호를 인버터에 공급할 수 있다.
도 2는 강인예측제어 기법이 적용된 제어 방법에 관한 보다 구체적인 설명을 기재하는 흐름도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 강인예측제어 기법이 적용된 제어 방법(200)은 무정전 전원 장치와 부하 사이의 연결에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성하는 단계(210), 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 신호 모델링을 적용하고, 축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식들을 계산하는 단계(220) 및 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식들을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 제어 방정식을 설정하는 단계(230)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 설명되는 강인예측제어 기법이 적용된 제어 방법(200)은 무정전 전원 장치를 포함하거나 또는 무정전 전원 장치에 연결된 제어 장치에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상기 제어 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 아래의 단계들(210, 220, 230)이 수행될 수 있다.
단계(210)에서 프로세서는 무정전 전원 장치와 부하 사이의 연결에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성할 수 있다. 일실시예로서, 무정전 전원 장치와 불평형 3상 부하 사이에는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 LC 필터가 연결될 수 있다. 예시적으로, 단계(210)에서의 프로세서의 동작은 도 3에서 도시되는 LC 필터의 회로도와 함께 설명될 수 있다.
도 3은 불평형 3상 부하와 인버터를 연결하는 LC 필터의 예시적인 회로도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 불평형 3상 부하(310)와 인버터(320)를 연결하는 LC 필터(330)가 도시된다. 불평형 3상 부하(310)에 포함되는 각각의 위상(phase)이 a 상, b 상 및 c 상인 경우를 가정하자. 본 실시예에 따른 제어 장치의 프로세서는 키르히호프 법칙(Kirchoff's law)에 따라 불평형 3상 부하(310)로 입력된 전류 iabc에 관한 상태 방정식을 아래의 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00001
또한, 프로세서는 LC 필터(330)의 커패시터에 인가되는 전압 vabc에 관한 상태 방정식을 아래의 수학식 2와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00002
상기 수학식 1 및 상기 수학식 2에서 L은 LC 필터(330)에 포함되는 인덕터의 인덕턴스를 나타내고, C는 LC 필터(330)에 포함되는 커패시터의 커패시턴스를 나타내고, iin abc는 LC 필터(330)에 포함되는 인덕터를 통과하는 전류를 나타낼 수 있다. 불평형 3상 부하(310)에 입력되는 전압 vin abc는 아래의 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00003
상기 수학식 3에서 px는 스위치 Sx가 턴 온 된 경우에는 1을 나타내고, 스위치
Figure 112016083114480-pat00004
x가 턴 온 된 경우에는 -1을 나타내는 함수로 정의될 수 있다. 또한, x는 불평형 3상 부하(310)에 포함되는 각각의 위상 a 상, b 상 및 c 상 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 단계(210)에서 프로세서는 제어 신호에 적용되기 위한 상기 수학식 1 및 상기 수학식 2에 대응하는 신호 모델링를 생성할 수 있다.
단계(220)에서 프로세서는 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 계산된 신호 모델링을 적용할 수 있다. 또한, 프로세서는 축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식들을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서는 아래의 수학식 4 및 수학식 5와 같은 D-Q 변환의 관계식을 이용할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00005
Figure 112016083114480-pat00006
프로세서는 불평형 3상 부하(310)에 연관되는 LC 필터(330)의 커패시터에 인가되는 전압 vabc 및 불평형 3상 부하(310)로 입력되는 전류 iabc를 후술되는 수학식 6 및 수학식 7과 같이 정상분 및 역상분으로 표현할 수 있다. 본 실시예 상에서는 불평형 3상 부하(310)에 연결되는 세 개의 와이어(wire)가 존재하고 인버터 시스템 내에서 공통적인 중성점(neutral point)이 이용되기 때문에 제로 시퀀스(zero sequence)는 존재하는 않는다고 가정한다.
보다 구체적으로, 프로세서는 불평형 3상 부하(310)에 연관되는 전압 vabc 및 전류 iabc 각각을 아래의 수학식 6 및 수학식 7과 같이 분리할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00007
Figure 112016083114480-pat00008
프로세서는 상기 수학식 4, 상기 수학식 5, 상기 수학식 6 및 상기 수학식 7을 이용하여 정상분에 관한 상태 방정식을 아래의 수학식 8 및 수학식 9와 같이 계산해낼 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00009
Figure 112016083114480-pat00010
상기 수학식 8 및 상기 수학식 9에서 ω는 D-Q축에서 벡터 회전(vector rotation)에 연관되는 각속도(rad/sec)를 나타낼 수 있다. 위와 같은 방식에 따라, 프로세서는 역상분에 관한 상태 방정식을 계산해낼 수 있다.
또한, 프로세서는 상기 수학식 4, 상기 수학식 5, 상기 수학식 6 및 상기 수학식 7을 이용하여 정상분 및 역상분 각각에 관한 상태 방정식을 아래의 수학식 10 및 수학식 11과 같이 계산해낼 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00011
Figure 112016083114480-pat00012
상기 수학식 10 및 상기 수학식 11에서 정의되는 파라미터는 아래의 수학식 12, 수학식 13, 수학식 14, 수학식 15, 수학식 16 및 수학식 17과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00013
Figure 112016083114480-pat00014
Figure 112016083114480-pat00015
Figure 112016083114480-pat00016
Figure 112016083114480-pat00017
Figure 112016083114480-pat00018
프로세서는 출력 변수 vdq를 아래의 수학식 18과 같이 계산해낼 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00019
단계(230)에서 프로세서는 상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식들을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 제어 방정식을 설정할 수 있다. 미리 설정된 샘플링 주기(sampling period) 동안 LC 필터(330)의 인덕터를 통해 흐르는 전류 iL이 상수인 경우를 가정하자. 프로세서는
Figure 112016083114480-pat00020
및
Figure 112016083114480-pat00021
를 u+ 및 u-로 대체하여 아래의 수학식 19 및 수학식 20과 같이 상태 방정식을 이산화할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00022
Figure 112016083114480-pat00023
상기 수학식 19 및 상기 수학식 20에 관한 파라미터는 아래의 수학식 21, 수학식 22, 수학식 23, 수학식 24 및 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00024
Figure 112016083114480-pat00025
Figure 112016083114480-pat00026
Figure 112016083114480-pat00027
Figure 112016083114480-pat00028
또한, 온도나 외부의 영향에 따라 무정전 전원 장치에 연결된 LC 필터(330) 내부의 인덕턴스 L과 커패시턴스 C의 크기는 변할 수 있다. 본 실시예에 따른 제어 장치의 프로세서는 파라미터의 불확실성과 관련하여 아래의 수학식 26 및 수학식 27을 이용하여 불확실성 영역을 정의할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00029
Figure 112016083114480-pat00030
프로세서는 시스템 행렬 (A,B)을 8쌍의 조합으로 표시하고, 아래의 수학식 28과 같은 폴리토픽 불확실성 영역으로 표시할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00031
프로세서는 상기 수학식 28에 상응하는 경계 영역 내에서의 파라미터 불확실성을 고려하여, 앞서 제기한 파라미터 변화에 대응하여 제어 신호를 설정할 수 있다. 또한, 프로세서는 오프셋 에러(offset error)를 제거하기 위해 적분기를 이용하여 아래의 수학식 29와 같은 상태 제어 궤한 시스템을 구현할 수 있다.
Figure 112016083114480-pat00032
또한, 프로세서는 안정된 이득(gain) K와 L을 획득하기 위해 LMI(Linear Matrix Inequality) 기법을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서는 폐루프 시스템에서 iL 및 v* dq를 0으로 설정하여 안정된 이득 K 및 L을 설정할 수 있다. LMI 기법에 관한 자세한 설명은 기술 분야의 통상의 전문가에게는 straight forward한 사실이므로 생략하기로 한다.
또한, 무정전 전원 장치를 포함하는 시스템에서 위에서 설명된 제어 방법(200)을 적용하는 경우에, 시스템 내부에 시간 지연이 발생하여 제어 입력 u[k]가 제시간에 출력되지 못하고 지연되서 출력될 가능성이 존재한다. 본 실시예에서는 추가적으로 Luenberger observer를 사용하여 측정 불가능한 외란 iL[k]를 보상해줄 수 있다. 마찬가지로, 에 관한 보다 구체적인 설명도 기술 분야의 통상의 전문가에게는 straight forward한 사실이므로 생략하기로 한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 실시예에 따라 제어되는 무정전 전원 장치의 출력 전압의 그래프를 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c에서는 무정전 전원 장치에 불평형 3상 부하가 연결된 경우, 무정전 전원 장치의 출력 전압이 도시된다. 보다 구체적으로, 불평형 3상 부하는 R1이 11Ω 이고, R2가 11Ω 이고, R3가 2Ω으로 무정전 전원 장치와 Δ결선으로 연결된 경우를 나타낼 수 있다. D축 전압지령은 약 156V이고, Q축 전압지령, D축 전류지령, Q축 전류지령은 0V를 나타낼 수 있다.
도 4a는 무정전 전원 장치가 출력하는 3상 전압의 정상분 전압을 도시할 수 있다. 도 4a에서 그래프의 X 축은 시간(sec)을 나타내고, Y 축은 정상분 전압(V)를 나타낼 수 있다. 또한, 도 4b는 무정전 전원 장치에 의해 제어되는 역상분 전압을 도시할 수 있다. 도 4b에서 그래프의 X 축은 시간(sec)을 나타내고, Y 축은 역상분 전압(V)를 나타낼 수 있다. 도 4c에는 불평형 3상 부하에서 제어되는 D축 및 Q축 전압이 도시된다. 도 4c에서 그래프의 X 축은 시간(sec)을 나타내고, Y 축은 LC 필터 내의 커패시터의 전압(V)를 나타낼 수 있다. 또한, 도 4c에는 D축 전압(410) 및 Q축 전압(420) 각각이 독립적으로 도시될 수 있다. 본 실시예의 경우에, 불평형 3상 부하가 무정전 전원 장치에 결성된 경우에 LC 필터에 관한 신호 모델링 기반의 제어 신호를 생성하는데 특징이 존재한다. 또한, 본 실시예의 제어 장치는 시간지연 보상 및 파라미터의 불확실성에 대응한 강인예측제어를 수행하는 특징이 존재한다. 도 4b에 도시된 것과 같이 역상분을 정상분에 보상함으로써 평형 출력 전압을 획득할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로는, 무정전 전원 장치 내에 탑재된(embedded) 임베디드 시스템에 의해 설명된 실시예들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 예시적으로, 상기의 구성요소들은 무정전 전원 장치 내에 탑재된 임베디스 시스템의 하나의 구성요소를 나타낼 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 무정전 전원 장치의 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는
    상기 무정전 전원 장치와 부하(load) 사이의 연결에 기초하여 제어 신호에 적용되는 신호 모델링을 생성하는 단계;
    상기 무정전 전원 장치에 관한 전류 및 전압 중 어느 하나의 상태 방정식에 상기 신호 모델링을 적용하고, 축 변환을 수행하여 정상분 및 역상분에 관한 상태 방정식들을 계산하는 단계; 및
    상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식들을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 제어 방정식을 설정하는 단계
    를 수행하고,
    상기 무정전 전원 장치는 상기 부하로서 불평형 3상 부하와 연결되고, 상기 무정전 전원 장치와 상기 불평형 3상 부하 사이에는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 LC 필터가 연결되고,
    상기 제어 방정식을 설정하는 단계는,
    상기 정상분 x+dq에 관한 상태 방정식을 수학식 10과 같이 계산하고,
    상기 수학식 10은,
    Figure 112018010979188-pat00039
    이고,
    상기 역상분 x-dq에 관한 상태 방정식을 수학식 11과 같이 계산하고,
    상기 수학식 11은,
    Figure 112018010979188-pat00040
    이고,
    상기 수학식 10 및 상기 수학식 11에서 x+dq는 수학식 12인
    Figure 112018010979188-pat00041
    와 같이 정의되고, x-dq는 수학식 13인
    Figure 112018010979188-pat00042
    와 같이 정의되고, 상기 수학식 12 및 상기 수학식 13에서 i+dq 및 i-dq 각각은 상기 무정전 전원 장치에 관한 전류의 D-Q 변환을 나타내고, v+dq 및 v-dq 각각은 상기 무정전 전원 장치에 관한 전압의 D-Q 변환을 나타내고, iL은 상기 LC 필터에 포함되는 인덕터를 통과하는 전류를 나타내고, vin은 상기 불평형 3상 부하에 입력되는 전압을 나타내고,
    BC는 수학식 14인
    Figure 112018010979188-pat00043
    와 같이 정의되고, EC는 수학식 15인
    Figure 112018010979188-pat00044
    와 같이 정의되고, AC는 수학식 17인
    Figure 112018010979188-pat00045
    와 같이 정의되고, 상기 수학식 17에서 ω는 D-Q축에서 벡터 회전에 연관되는 각속도(rad/sec)를 나타내고, M은
    Figure 112018010979188-pat00046
    와 같이 정의되고,
    상기 수학식 15 및 상기 수학식 17에서 C는 상기 LC 필터에 포함되는 커패시터의 커패시턴스를 나타내고, 상기 수학식 17에서 L은 상기 LC 필터에 포함되는 인덕터의 인덕턴스를 나타내는 무정전 전원 장치의 제어 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 모델링을 생성하는 단계는,
    상기 무정전 전원 장치와 상기 부하 사이에 연결된 커패시터 및 인덕터 중 어느 하나의 전류 또는 전압에 관한 상태 방정식을 상기 신호 모델링으로서 생성하는 단계
    를 포함하는 무정전 전원 장치의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 방정식을 설정하는 단계는,
    상기 커패시터의 커패시턴스 또는 상기 인덕터의 인덕턴스의 오차값에 대응하는 불확실성 영역(uncertainty area)을 설정하고, 상기 불확실성 영역에 대응하는 상기 제어 방정식을 설정하는 단계
    를 포함하는 무정전 전원 장치의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 방정식을 설정하는 단계는,
    상기 정상분 및 상기 역상분에 관한 상태 방정식을 이산화하고, 이산화된 상태 방정식으로부터 상기 제어 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 무정전 전원 장치의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 방정식을 설정하는 단계는,
    인덕터를 통과하는 전류의 설정값을 제1 임계치로써, 상기 정상분 전압의 설정값을 제2 임계치로써 제한하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 무정전 전원 장치의 제어 장치.
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