KR101914444B1 - Lcl 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템 - Google Patents

Lcl 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템은, 직류 전원으로부터의 DC 전압을 입력 받아 계통 전력 시스템으로의 연계를 위해 AC 전압으로 변환해주며, 내부의 다수의 반도체 스위치 소자의 온/오프 동작에 의해 계통 전력 시스템과의 전력 동기화를 수행하는 인버터와; 인버터와 계통 전력 시스템 사이에 위치되며, 인버터로부터 출력된 AC 전압에 혼입되어 있는 고조파를 약화시키기 위한 것으로, 인버터의 출력단에 연결되는 제1 인덕터와, 계통 전력 시스템의 입력단에 연결되는 제2 인덕터와, 제1 인덕터와 제2 인덕터 사이에 연결되는 커패시터를 구비하는 LCL 필터부; 및 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백(feedback) 받아 처리하고 인버터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하고, 제어부는 왜곡된 계통 전압 및 매개변수 변경에 기인한 악영향을 감소시키기 위해, 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백 받아 처리하고 q축 및 d축 기준 전압을 각각 출력하는 전류 제어기를 포함한다.

Description

LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템{Control system for grid-connected inverter with LCL-filter}
본 발명은 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전압 센서를 사용함 없이, 추정 및 신호 처리 기술을 이용하여 필요한 전류 센서 수를 최소화하면서도, 매개변수의 변경 및 왜곡된 계통전압에 대항하여 시스템의 강건한 동작을 보장할 수 있는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에 관한 것이다.
계통연계 인버터의 제어는, 특히 불균형의 그리고 고조파적으로 일그러진 계통전압 상태하에서, 분산 전원(distribution generation; DG) 시스템의 운전에서 중대한 문제이다. 이것은 평균 계통전압이 인버터 주입 전류를 왜곡시킬 수 있고, 이는 종종 더 높은 레벨의 왜곡 전류를 초래한다는 사실 때문이다. 최근, 위상 고정 루프(phase-locked loop; PLL) 및 전류 제어기의 성능에 초점을 맞추는 많은 제어 접근 방식들이 그러한 상태하에서 주입 전류의 총고조파 왜곡(total harmonic distortion; THD)을 최소화하기 위해 제안되어 왔다.
계통연계 인버터 시스템에서, PLL은 DG 시스템을 유틸리티 계통과 동기화하는 가장 통상적으로 사용되는 방식이다. 정상적인 계통 조건하에서, 계통 전압의 위상 각은 기존의 동기식 기준 프레임(synchronous reference frame) PLL (SRF-PLL)을 사용하여 빠르고 정확하게 얻을 수 있다.
그러나 SRF-PLL은 계통 전압이 불균형이고 왜곡될 때 충분한 정확도로 계통 전압의 위상각을 검출할 수 없다. SRF-PLL의 강건성을 향상시키는 가장 효과적인 방법들 중 하나는 이동 평균 필터(MAF)의 개념을 PLL 구조에 통합하는 것이다. 이 추가적인 특징은 SRF-PLL이 검출된 위상각에 대한 계통 전압의 고조파 영향을 효율적으로 제거할 수 있도록 한다. 비록 MAF 기반의 PLL이 낮은 계산 부담으로 적절한 정상 상태 응답을 가진다 할지라도, 그것의 과도 응답은 비교적 느리다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 위상 리드 보상기를 갖는 MAF-PLL이 제안되었다. 위상 리드 보상기를 도입함으로써, MAF-PLL의 과도 응답이 크게 향상되었다. 그러나 과도 응답이 향상됨에 따라 정상 상태 성능은 대신 그에 비례하여 저하되었다.
최근 계통 연계 인버터가 다양한 재생 가능한 에너지원을 전력 시스템에 연결하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있다. 계통 연계 인버터를 사용함에 있어서 시스템의 비용을 줄이고 신뢰도를 증대시키기 위해, 최소의 센싱 요소를 갖는 계통 연계 시스템을 구현하는 것이 바람직하다.
LCL형 필터는 종래 L형 필터에 비해, 더 좋은 계통전류 품질, 저비용 및 더 작은 크기를 실현할 수 있도록 한다. 하지만, LCL 필터 적용 계통연계 인버터를 제어하기 위해, 많은 센서들이 종종 요구되며, 이는 시스템의 비용 및 복잡성을 증대시키는 요인이 되고 있다.
한편, 공개특허공보 제10-2013-0093406호(특허문헌 1)에는 "분산전원용 전력변환장치의 LCL 필터 설계방법"이 개시되어 있는바, 이에 따른 분산전원용 전력변환장치(PCS)의 3상 인버터 시스템은, 직류전압(Vdc)을 공급하는 입력부(10)와, 상기 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터부(11)와, 상기 인버터부(11)의 PWM 동작으로 인해 발생하는 스위칭 주파수대의 고조파를 감쇄시키는 LCL 필터부(12)와, 상기 LCL 필터부(12)의 커패시터(Cf) 양단에 연결된 독립부하(13)와, 상기 LCL 필터부(12)에서 필터링되어 고조파가 감쇄된 3상 출력전압을 계통과 연결 및 차단시키는 차단기부(14) 및 상기 필터링된 3상 교류전압이 만나는 전력 계통망(15)으로 구성된다(특허문헌 1의 도 1 참조).
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 상기 인버터부(11)의 각 계통연계형 인버터는 IEEE 1547의 규정에 의하여 계통주입전류의 고조파 성분이 제한되기 때문에 LCL 필터는 항상 계통 규정을 만족할 수 있도록 설계된다. 그리고 독립부하에도 동시에 전력을 공급하는 분산전원용 전력변환장치의 경우에는 독립부하의 전압품질도 함께 고려하여 LCL 필터를 설계한다.
이와 같은 특허문헌 1은 계통연계 운전과 독립운전이 가능한 분산전원용 전력변환장치(PCS)를 위한 저비용 고효율의 LCL 필터 설계방법을 제공함으로써, LCL 필터 설계시 독립부하가 존재하는 시스템에서 독립부하의 소비전력과 관계없이 항상 계통전류가 계통규정에 만족하고, 독립부하의 전압품질도 독립운전시와 계통연계시 항상 보장할 수 있는 장점이 있을지는 모르겠으나, 이와 같은 LCL 필터 설계를 위해 또한 많은 센서를 요구하게 되는 문제점을 내포하고 있다.
공개특허공보 제10-2013-0093406호(2013.08.22)
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 전압 센서를 사용함 없이, 추정 및 신호 처리 기술을 이용하여 필요한 전류 센서 수를 최소화하면서도, 내부 모델 원리(internal model principle) 및 선형 행렬 부등식 접근법(linear matrix inequality approach)을 사용함으로써 매개변수의 변경 및 왜곡된 계통전압에 대항하여 시스템의 강건한 동작을 보장할 수 있는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템은,
직류 전원으로부터의 DC 전압을 입력 받아 계통 전력 시스템으로의 연계를 위해 AC 전압으로 변환해주며, 내부의 다수의 반도체 스위치 소자의 온/오프 동작에 의해 상기 계통 전력 시스템과의 전력 동기화를 수행하는 인버터와;
상기 인버터와 상기 계통 전력 시스템 사이에 위치되며, 상기 인버터로부터 출력된 AC 전압에 혼입되어 있는 고조파를 약화시키기 위한 것으로, 상기 인버터의 출력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제1 인덕터와, 상기 계통 전력 시스템의 입력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제2 인덕터와, 상기 제1 인덕터와 제2 인덕터 사이의 인버터와 계통 전력 시스템을 연결하는 3상 라인의 각 라인에 그 일단이 각각 병렬로 연결되고, 타단은 상호 공통 접속되는 커패시터를 구비하는 LCL 필터부; 및
상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백(feedback) 받아 처리하고 상기 인버터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 왜곡된 계통 전압 및 매개변수 변경에 기인한 악영향을 감소시키기 위해, 상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백 받아 처리하고 q축 및 d축 기준 전압을 각각 출력하는 전류 제어기를 포함하여 구성되는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 전류 제어기로부터의 q축 및 d축 기준 전압을 입력 받아 처리하고 상기 인버터 내의 복수의 반도체 스위칭 소자의 제어를 위한 신호를 상기 인버터로 출력하는 공간벡터 펄스 폭 변조기(Space Vector Pulse Width Modulation; SVPWM)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는 상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백 받아 처리하여 q,d축 기준 전압 및 보상 전압, q,d축 계통 전류 및 인버터 입력 전류를 출력하고, 상기 LCL 필터부를 안정화시키기 위한 피드백 이득(K) 및 계통 전압을 복원하기 위한 이득(M)을 생성하여 상기 인버터로 제공하는 상태 관측기(state observer)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 상태 관측기는 커패시터 전압 및 인버터측 전류인 시스템 상태를 추정하고, 계통 전압 외란 및 매개변수 변동을 보상하기 위해 사용되는 계통 전압을 복원하는 기능을 구비할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는 상기 상태 관측기로부터 추정된 정상분 계통 전압을 입력 받아 계통 전압 위상각(θ)을 생성하는 SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop)을 더 구비할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 단지 2개의 전류 센서만을 사용하여 인버터를 안정적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 시스템의 복잡성 및 설치 비용을 상당히 낮출 수 있다. 그리고 학습 알고리즘 대신 상태 관측기를 도입함으로써 시스템의 더 좋은 동적 특성을 성취하고 설계 과정을 단순화할 수 있다. 또한, 어떤 물리적인 장치 없이 LCL 필터의 공진 특성을 잘 감쇠할 수 있고, 주입 전류의 품질을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에서의 제어부의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에서의 제어부의 전류 제어기의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 제어부의 전류 제어기의 내부 시스템 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템과 전압 센서를 갖는 종래 PR 제어기의 왜곡된 계통 전압하에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 서로 다른 계통 조건 하에서의 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 인버터 전류의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 유효 전력 및 무효 전력의 제어 상태를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템을 나타낸 것으로서, 도 1은 전체적인 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에서의 제어부의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템(100)은 인버터(110), LCL 필터부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
인버터(110)는 직류 전원(Vcc)으로부터의 DC 전압을 입력 받아 계통 전력 시스템(140)으로의 연계를 위해 AC 전압으로 변환해주며, 내부의 다수의 반도체 스위치 소자의 온/오프 동작에 의해 상기 계통 전력 시스템(140)과의 전력 동기화를 수행한다.
LCL 필터부(120)는 인버터(110)와 계통 전력 시스템(140) 사이에 위치되며, 인버터(110)로부터 출력된 AC 전압에 혼입되어 있는 고조파를 약화시키기 위한 것으로, 인버터(110)의 출력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제1 인덕터(L1)와, 계통 전력 시스템(140)의 입력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제2 인덕터(L2)와, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2) 사이의 인버터와 계통 전력 시스템을 연결하는 3상 라인의 각 라인에 그 일단이 각각 병렬로 연결되고, 타단은 상호 공통 접속되는 커패시터(Cf)를 구비한다.
제어부(130)는 계통 전력 시스템(140)으로 입력되는 전류(ig)를 피드백 (feedback) 받아 처리하고 인버터(110)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 즉, 제어부(130)는 전압 센서의 사용 없이 단지 전류 센서 2개만을 사용하여 계통 전력 시스템(140)으로 입력되는 전류(ig)를 피드백 받아 처리한다.
이상과 같은 제어부(130)는 왜곡된 계통 전압 및 매개변수 변경에 기인한 악영향을 감소시키기 위해, 계통 전력 시스템(140)으로 입력되는 전류(iga, igb)를 피드백 받아 처리하고 q축 및 d축 기준 전압(v* q, v* d)을 각각 출력하는 전류 제어기(131)를 포함하여 구성된다. 또한, 제어부(130)는 그 전류 제어기(131)로부터의 q축 및 d축 기준 전압(v* q, v* d)을 입력 받아 처리하고 인버터(110) 내의 복수의 반도체 스위칭 소자의 제어를 위한 신호를 인버터(110)로 출력하는 공간벡터 펄스 폭 변조기(Space Vector Pulse Width Modulation; SVPWM)(132)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전류 제어기(131)는 계통 전력 시스템(140)으로 입력되는 전류(iga, igb)를 피드백 받아 처리하여 q,d축 기준 전압(vα ref, vβref) 및 커패시터 전압(vcα, vcβ), q,d축 계통 전류(igα, igβ) 및 인버터 입력 전류(iiα, iiβ)를 출력하고, 상기 LCL 필터부(120)를 안정화시키기 위한 피드백 이득(K) 및 계통 전압을 복원하기 위한 이득(M)을 생성하여 상기 인버터(110)로 제공하는 상태 관측기(state observer)(131a)를 구비할 수 있다. 여기서, 이와 같은 상태 관측기(131a)는 커패시터 전압 및 인버터측 전류인 시스템 상태를 추정하고, 계통 전압 외란 및 매개변수 변동을 보상하기 위해 사용되는 계통 전압을 복원하는 기능을 구비할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기(131)는 상기 상태 관측기(131a)로부터 추정된 정상분 계통 전압(positive-sequence grid voltage)을 입력 받아 계통 전압 위상각(θ)을 생성하는 SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop)(131b)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 이상과 같은 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템과 관련하여 부연 설명을 해보기로 한다.
본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템에서 연산 시간에 의해 야기된 지연 문제를 보상하기 위해, 선형 시간-불변 시스템이 다음의 수학식 1 및 2와 같이 고려된다.
Figure 112017033088228-pat00001
Figure 112017033088228-pat00002
또한, 지연을 고려하기 위하여, 다음의 수학식 3 및 4와 같이 모델링 된다.
Figure 112017033088228-pat00003
Figure 112017033088228-pat00004
상기 수학식 1에서 u(k)를 xd(k)로 대체함으로써 지연은 시스템 모델에 통합된다. 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 5 및 6과 같다.
Figure 112017033088228-pat00005
Figure 112017033088228-pat00006
지연이 시스템 모델에 통합되기 때문에, 지연은 시스템 피드백 이득 K와 함께 획득되는 피드백 이득 M에 의해 보상된다.
본 발명에서는 계통 전압 역학을 포함하는 증강된 상태 관측기를 설계하기 위하여, 정지된 기준 프레임에서 계통 전압이 다음의 수학식 7과 같이 모델링 된다.
Figure 112017033088228-pat00007
여기서, N(s)는 계통 모델의 분자이고, ω는 계통 주파수이며, s는 라플라스(Laplace) 연산자이다.
전달 함수는 다음의 수학식 8과 같이 상태-공간 형태로 변형될 수 있다.
Figure 112017033088228-pat00008
또는 다음의 수학식 9와 같이 간단한 형태로 변형될 수 있다.
Figure 112017033088228-pat00009
위에서의 수학식 5, 6 및 8에서 시스템은 다음의 수학식 10 및 11과 같이 증강될 수 있다.
Figure 112017033088228-pat00010
Figure 112017033088228-pat00011
또는 다음의 수학식 12 및 13과 같이 간단한 형태로 증강될 수 있다.
Figure 112017033088228-pat00012
Figure 112017033088228-pat00013
상기 수학식 12 및 13에서 증강된 시스템에 기반하여, 관측기를 다음의 수학식 14와 같이 구동하는 것이 가능하다.
Figure 112017033088228-pat00014
증강된 관측기가 적용된 제어 시스템은 전술한 도 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 상태 관측기(131a)는 두 가지 목적을 제공하기 위해 도입된다. 첫째는, 커패시터 전압 및 인버터측 전류인 시스템 상태를 추정하기위한 것이다. 둘째는, 이때 계통 전압 외란과 매개변수 변동을 보상하기 위해 사용되는 계통 전압을 복원하기 위한 것이다. 상기 수학식 5로 표현된 시스템 모델과 수학식 8로 표현된 외란 모델이 관측기를 수식화한 상기 수학식 14에 통합되었기 때문에 상태 관측기(131a)는 이러한 목적을 성공적으로 달성할 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로서, 도 5는 본 발명의 제어 시스템과 전압 센서를 갖는 종래 PR 제어기의 왜곡된 계통 전압하에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이고, 도 6은 서로 다른 계통 조건 하에서의 인버터 전류의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이며, 도 7은 유효 전력 및 무효 전력의 제어 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, (A)는 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템의 왜곡된 계통 전압하에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로서, (B)의 전압 센서를 갖는 종래 PR 제어기의 왜곡된 계통 전압하에서의 시뮬레이션 결과와 비교할 때, 본 발명의 제어 시스템이 어떠한 전압 센서를 사용하지 않았음에도, 본 발명의 제어 시스템의 동적인 그리고 정상-상태의 성능이 전압 센서를 갖는 종래 PR 제어기보다 더 좋음을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, (A)는 이상적인 계통 전압 조건하에서의 인버터 전류의 시뮬레이션 결과이고, (B)는 왜곡된 계통 전압 조건하에서의 인버터 전류의 시뮬레이션 결과로서, 이들 시뮬레이션 결과는 모두 본 발명의 제어 시스템이 계통 전압의 조건에 관계없이 우수한 성능을 갖는다는 것을 보여준다.
도 7을 참조하면, 투입된 전력의 파형으로부터, 전압 센서가 사용되지 않음에도 본 발명의 제어 시스템을 이용하여 유효 전력(inv_P) 및 무효 전력(inv_Q)이 모두 잘 제어됨을 알 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템은 전압 센서의 사용 없이 단지 2개의 전류 센서만을 사용하고, 나머지는 소프트웨어적인 계산 알고리즘에 의해 해결함으로써, 인버터를 안정적으로 제어할 수 있는 한편 시스템의 복잡성 및 설치 비용을 현저히 낮출 수 있다. 그리고 학습 알고리즘 대신 상태 관측기를 도입함으로써, 시스템의 더 좋은 동적 특성을 성취하고 설계 과정을 단순화할 수 있다. 또한, 어떤 물리적인 장치 없이 LCL 필터의 공진 특성을 잘 감쇠할 수 있고, 주입 전류의 품질을 보장할 수 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 인버터 120: LCL 필터부
130: 제어부 131: 전류 제어기
131a: 상태 관측기 131b: SRF-PLL
132: 공간벡터 펄스 폭 변조기(SVPWM)
140: 계통 전력 시스템

Claims (5)

  1. 직류 전원으로부터의 DC 전압을 입력 받아 계통 전력 시스템으로의 연계를 위해 AC 전압으로 변환해주며, 내부의 다수의 반도체 스위치 소자의 온/오프 동작에 의해 상기 계통 전력 시스템과의 전력 동기화를 수행하는 인버터와;
    상기 인버터와 상기 계통 전력 시스템 사이에 위치되며, 상기 인버터로부터 출력된 AC 전압에 혼입되어 있는 고조파를 약화시키기 위한 것으로, 상기 인버터의 출력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제1 인덕터와, 상기 계통 전력 시스템의 입력단의 3상 라인에 각각 직렬로 연결되는 제2 인덕터와, 상기 제1 인덕터와 제2 인덕터 사이의 인버터와 계통 전력 시스템을 연결하는 3상 라인의 각 라인에 그 일단이 각각 병렬로 연결되고, 타단은 상호 공통 접속되는 커패시터를 구비하는 LCL 필터부; 및
    상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백(feedback) 받아 처리하고 상기 인버터를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 왜곡된 계통 전압 및 매개변수 변경에 기인한 악영향을 감소시키기 위해, 상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백 받아 처리하고 q축 및 d축 기준 전압을 각각 출력하는 전류 제어기를 포함하며,
    상기 전류 제어기는 상기 계통 전력 시스템으로 입력되는 전류를 피드백 받아 처리하여 q,d축 기준 전압 및 보상 전압, q,d축 계통 전류 및 인버터 입력 전류를 출력하고, 상기 LCL 필터부를 안정화시키기 위한 피드백 이득(K) 및 계통 전압을 복원하기 위한 이득(M)을 생성하여 상기 인버터로 제공하는 상태 관측기(state observer)를 구비하는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 제어기로부터의 q축 및 d축 기준 전압을 입력 받아 처리하고 상기 인버터 내의 복수의 반도체 스위칭 소자의 제어를 위한 신호를 상기 인버터로 출력하는 공간벡터 펄스 폭 변조기(Space Vector Pulse Width Modulation; SVPWM)를 더 포함하는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상태 관측기는 커패시터 전압 및 인버터측 전류인 시스템 상태를 추정하고, 계통 전압 외란 및 매개변수 변동을 보상하기 위해 사용되는 계통 전압을 복원하는 기능을 구비하는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어기는 상기 상태 관측기로부터 추정된 정상분 계통 전압을 입력 받아 계통 전압 위상각(θ)을 생성하는 SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop)을 더 구비하는 LCL 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템.
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