KR101978023B1 - Pll 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법은, 설정된 인터럽트가 발생되었는지 판단하는 단계; 설정된 인터럽트가 발생된 경우, 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이는 단계; 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하는 단계; 변환된 2상의 전압 값을 이용하여, D-Q 변환을 수행하는 단계; 및 D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출하는 단계를 포함한다.

Description

PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD OF FREQUENCY INSTRUMENTATION USING FOR PHASE LOCK LOOP TECHNIQUE}
본 발명은 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 zero crossing을 위한 추가적인 회로 없이 3상 전압의 아날로그 값을 D-Q 변환을 이용한 PLL 기법으로 높은 정밀도로 주파수를 계측하고자 하는 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법에 관한 것이다.
순간적인 전력의 수요와 공급의 불균형에 따른 주파수 변동을 막기 위해 발전기의 예비 전력등으로 출력을 조절하는데 이를 주파수 조정이라고 한다.
종래의 주파수 검출 방법으로는 일정한 시간 내에 전압이 음에서 양으로 또는 그 반대인 양에서 음으로 영점을 교차한 수를 이용하여 주파수를 검출하였다.
그러나, 종래의 주파수 검출 방법을 사용하기 위해서는 비교기, 펄스 발생기, 펄스 카운터 등의 추가적인 회가로 필요함에 따라 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 추가적인 회로 없이 정밀도가 높은 주파수 검출 방안이 시급하게 요구되는 것이 현실이다.
[관련기술문헌]
1. 주파수 검출회로(특허출원번호 제10-1988-0017792호)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주파수를 검출하기 위해 추가적인 회로 구성이 없어 경제성을 향상시켜 줄 수 있는 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소수점 3digit까지의 정밀한 주파수를 계측할 수 있는 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법은 설정된 인터럽트(interrupt)가 발생되었는지 판단하는 단계; 설정된 인터럽트가 발생된 경우, 3상의 디지털 상전압 값(phase voltage value)을 각각 읽어들이는 단계; 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하는 단계; 변환된 2상의 전압 값을 이용하여, D-Q 변환(D-Q transformation)을 수행하는 단계; 및 D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 3상의 단자인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력받은 각각의 아날로그 상전압 값을 각각의 디지털 상전압으로 변환하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 설정된 인터럽트는, 하나의 주기인 60Hz의 주파수 범위 내에서 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하는 것은 아래의 수학식 1에 의하여 결정되고, D-Q 변환의 수행은 아래의 수학식 2에 의하여 결정된다.
<수학식 1>
Figure 112016116139956-pat00001
<수학식 2>
Figure 112016116139956-pat00002
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 현재의 각도는 아래의 수학식 3에 의하여 검출하고, 현재의 주파수는 아래의 수학식 4에 의하여 검출한다.
<수학식 3>
Anglen=Radian to Degree*arctan(Vavg_q/Vavg_d)
여기서, Radian to Degree는 라디안 값을 각도로 변환한 값이고, arctan(Vavg_q/Vavg_d)는 d값의 평균 전압 값을 q값의 평균 전압 값으로 나눈 값의 아크 탄젠트 값이다.
<수학식 4>
Frequency=60.000+ (Anglen- Anglen-1)
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치는 3상의 단자인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력받은 각각의 아날로그 상전압 값을 디지털 상전압으로 각각 변환하는 S/C(Start of Conversion); 및 설정된 인터럽트가 발생되었는지 판단하고, 설정된 인터럽트가 발생된 경우, S/C에서 변환된 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이고, 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하고, 변환된 2상의 전압 값을 이용하여, D-Q 변환을 수행하고, D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주파수를 검출하기 위해 추가적인 회로 구성이 없어 경제성을 향상시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소수점 3digit까지의 정밀한 주파수를 계측할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 설정된 인터럽트가 발생된 경우, MCU에서 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이는 실시 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환한 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 변환된 αß좌표인 회전 좌표계를 공간 벡터로 표현한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 주파수 검출을 위한 D-Q 변환을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 D-Q 변환 후 d값과 q값을 dq좌표로 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 벡터 상의 d값과 q값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 59.8Hz 검출시 dq 변환에 따른 좌표 변환을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 검출 알고리즘을 도시한 순서도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 이용하여 각각의 주파수를 계측하는 실험 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어(software), 또는 하드웨어(hardware)로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스(Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치는 S/C(Start of Conversion, 102) 및 MCU(Micro Controller Unit, 103)을 포함한다.
S/C(102)는 3상의 단자(terminal, 101)인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력받은 각각의 아날로그 상전압 값(phase voltage value)을 디지털 상전압으로 각각 변환한다.
MCU(103)는 설정된 인터럽트(interrupt)가 발생되었는지 판단하여, 설정된 인터럽트가 발생된 경우, S/C(102)에서 변환된 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이고, 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하고, 변환된 2상의 전압 값을 이용하여, D-Q 변환(D-Q transformation)을 수행하고, D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출한다.
여기서, S/C(102)는 3상의 단자(101)인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력된 전압을 정밀한 측정이 가능하도록 디지털 전압 값을 아날로그 전압 값으로 변환하는데, 예를 들면, 24비트(bit)의 디지털 전압 값으로 변환할 수 있다.
또한, 여기서, 설정된 인터럽트란 하나의 주기인 60Hz의 주파수 범위 내에서 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단하는 것으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 주기가 60Hz인 경우, 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단하기 위해 총 32번의 인터럽트가 발생될 수 있다.
또한, 여기서, R 전압, S 전압 및 T 전압이란 3상의 상전압인 a 상전압, b 상전압 및 c 상전압으로 정의될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 설정된 인터럽트가 발생된 경우, MCU에서 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이는 실시 예를 도시한 도면이다. 먼저, MCU는 설정된 인터럽트가 발생되었는지 여부를 판단한다. 예를 들면, 주파수의 하나의 주기가 60Hz인 경우, MCU는 설정된 주파수인 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 상술한 예에서, MCU에서 설정된 주파수인 1920Hz의 주파수가 검출되었다고 판단될 경우, MCU는 S/C에서 변환된 각각의 3상 디지털 전압 값을 읽어들일 수 있다. 바람직하게는, MCU는 24비트의 3상 디지털 전압 값을 각각 읽어들일 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, MCU는 설정된 주파수인 1920Hz의 주파수마다 3상 디지털 전압 값을 읽어들여 각각의 3상 전압 값(210, 220, 230)을 총 32번 읽어들일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환한 일 실시 예를 도시한 도면이다.
먼저, MCU는 각각의 읽어들인 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환한다. 구체적인 수식은 아래의 <수학식 1>과 같다.
<수학식 1>
Figure 112016116139956-pat00003
여기서, Vα값은 3상의 위상을 나타내고, Vß값은 3상의 크기를 나타내며, Va는 a 상전압을 나타내고, Vb는 b 상전압을 나타내고, Vc는 c 상전압을 나타낸 것이다.
예를 들면, MCU에서 각각 읽어들인 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환한 αß좌표인 회전 좌표계의 일 실시 예는 도 3에 도시된 바와 같다.
즉, 디지털 상전압 값을 αß좌표인 회전 좌표로 변환하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 3상의 위상을 나타내는 α그래프(310)와 3상의 크기를 나타내는 ß그래프(320)로 변환되어 도시됨을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 변환된 αß좌표인 회전 좌표계를 공간 벡터로 표현한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 주파수 검출을 위한 D-Q 변환을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU에서 D-Q 변환 후 d값과 q값을 dq좌표로 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 벡터 상의 d값과 q값을 나타낸 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 59.8Hz 검출시 dq 변환에 따른 좌표 변환을 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, MCU는 디지털 상전압 값을 αß좌표인 회전 좌표계로 변환한 후, 변환된 회전 좌표계를 공간 벡터로 변환한다. 예를 들면, MCU는 특정 점(410)을 기준으로 반시계 방향(420)으로 해당 주파수만큼의 속도로 회전됨을 나타낼 수 있다.
이후, MCU는 주파수 검출을 위한 D-Q 변환을 수행한다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, α값과 ß값은 반시계 방향(420)으로 해당 주파수만큼 회전하므로, 이를 역으로 주파수를 시계 방향(510)으로 같은 속도로 D-Q 변환을 수행하게 되면, 해당 주파수는 전압 a상의 위상에 고정되어 이를 현재 주파수로 검출할 수 있다.
상술한 방법을 PLL(Phase Lock Loop) 기법이라고 한다. 즉, MCU는 상술한 PLL 기법을 이용하여 현재의 주파수를 검출할 수 있다.
구체적으로, PLL을 위한 D-Q 변환의 공식은 아래의 <수학식 2>와 같이 정의될 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112016116139956-pat00004
여기서, Vd값은 위상을 나타내고, Vq값은 디지털 상전압 값을 나타내며, Vα값은 3상의 위상을 나타내고, Vß값은 3상의 크기를 나타낸 것이다.
이후, MCU는 D-Q 변환 후 d값과 q값을 dq좌표로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, MCU는 D-Q 변환 후 d값과 q값을 dq좌표로 나타낸 그래프로 나타낼 수 있는데, 220V를 입력받아 하측의 직선(610)은 위상이 0°로 고정된 그래프를 나타낸 것이고, 상측의 직선(620) 역시 220V를 입력받아 3상의 디지털 상전압인 15000V 값을 출력하는 것을 나타낸 그래프이다.
상술한 도 6의 그래프를 공간 벡터 상의 d값과 q값으로 나타내면, 도 7에 도시된 바와 같은 그래프로 나타낼 수 있다. 예를 들면, y축의 2값(710)에 32개의 도트(dot)가 겹쳐서 표시될 수 있다.
여기서, MCU는 아래와 같은 <수학식 3> 및 <수학식 4>를 통하여 현재의 각도 및 현재의 주파수를 구할 수 있다.
<수학식 3>
Anglen=Radian to Degree*arctan(Vavg_q/Vavg_d)
여기서, Radian to Degree는 라디안 값을 각도로 변환한 값이고, arctan(Vavg_q/Vavg_d)는 d값의 평균 전압 값을 q값의 평균 전압 값으로 나눈 값의 아크 탄젠트 값이다.
<수학식 4>
Frequency=60.000+ (Anglen- Anglen-1)
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 59.8Hz 검출시 dq 변환에 따른 좌표 변환을 나타낸 그래프이다. 먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, MCU에서 59.8Hz 검출시 dq 변환에 따른 좌표 변환을 나타낸 그래프로, 직선(810) 상에 32개의 도트가 표시될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 검출 알고리즘을 도시한 순서도이다. 먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, MCU는 설정된 인터럽트가 발생되었는지 여부를 판단한다(S910). 예를 들면, MCU는 하나의 주기인 60Hz의 주파수 범위 내에서 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단할 수 있다. 즉, 하나의 주기가 60Hz인 경우, MCU에서는 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단하기 위해 총 32번의 인터럽트가 발생됨을 확인할 수 있다.
이후, MCU에서 설정된 인터럽트가 발생되었다고 판단될 경우, MCU는 3상의 디지털 상전압 값을 읽어들인다(S920). 예를 들면, MCU에서 설정된 주파수인 1920Hz의 주파수가 검출되었다고 판단될 경우, MCU는 24비트의 3상 디지털 전압 값을 각각 읽어들일 수 있다.
이후, MCU는 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 이용하여, 2상의 전압 값인 회전 좌표계의 전압 값으로 변환한다(S930). 구체적으로, MCU는 상술한 <수학식 1>을 통하여, MCU에서 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 3상의 위상을 나타내는 Vα값과 3상의 크기를 나타내는 Vß값인 2상의 전압 값으로 변환할 수 있다.
이후, MCU는 변환된 2상의 전압 값을 이용하여, D-Q 변환을 수행한다(S940). 구체적으로, MCU는 상술한 <수학식 2>를 통하여, 2상의 전압 값을 위상을 나타내는 Vd값과 디지털 상전압 값을 나타내는 Vq값으로 변환할 수 있다.
이후, MCU는 D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출한다(S950). 구체적으로, MCU는 상술한 <수학식 3> 및 <수학식 4>를 통하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출할 수 있다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PLL 기법을 이용하여 각각의 주파수를 계측하는 실험 예를 도시한 도면이다. 도 10a 내지 도 10f는 각각 60Hz, 59.999Hz, 59.998Hz, 59.800Hz, 60.001Hz 및 60.200Hz라는 소수점 3digit까지 정확하게 계측한 실험 결과를 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101 3상의 단자
102 S/C
103 MCU
210 3상의 전압 값
220 3상의 전압 값
230 3상의 전압 값
310 α그래프
320 ß그래프
410 특정점
420 반시계 방향
510 시계 방향
610 하측의 직선
620 상측의 직선
710 y축의 2값
810 직선

Claims (6)

  1. 설정된 인터럽트(interrupt)가 발생되었는지 판단하는 단계;
    상기 설정된 인터럽트가 발생된 경우, 3상의 디지털 상전압 값(phase voltage value)을 각각 읽어들이는 단계;
    상기 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 αβ 좌표인 회전 좌표계로 변환한 후, 상기 변환된 회전 좌표계를 공간 벡터로 변환하는 단계;
    상기 변환된 공간 벡터를 이용하여, D-Q 변환(D-Q transformation)을 수행하는 단계; 및
    상기 D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 D-Q 변환을 수행하는 단계는 상기 공간 벡터의 회전 방향과 반대 방향이며 상기 공간 벡터의 속도와 같은 속도로 D-Q 변환을 수행하는, PLL(Phase Lock Loop) 기법을 적용한 주파수 계측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    3상의 단자인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력받은 각각의 아날로그 상전압 값을 상기 각각의 디지털 상전압으로 변환하는 단계를 더 포함하는, PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 인터럽트는,
    하나의 주기인 60Hz의 주파수 범위 내에서 1920Hz의 주파수가 검출되는지 판단하는 것인, PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 좌표계의 전압 값으로 변환하는 것은 아래의 수학식 1에 의하여 결정되고,
    상기 D-Q 변환의 수행은 아래의 수학식 2에 의하여 결정되는, PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112016116139956-pat00005

    여기서, Vα값은 3상의 위상을 나타내고, Vß값은 3상의 크기를 나타내며, Va는 a 상전압을 나타내고, Vb는 b 상전압을 나타내고, Vc는 c 상전압을 나타낸 것이다.
    <수학식 2>
    Figure 112016116139956-pat00006

    여기서, Vd값은 위상을 나타내고, Vq값은 디지털 상전압 값을 나타내며, Vα값은 3상의 위상을 나타내고, Vß값은 3상의 크기를 나타낸 것이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 현재의 각도는 아래의 수학식 3에 의하여 검출하고, 상기 현재의 주파수는 아래의 수학식 4에 의하여 검출하는, PLL 기법을 적용한 주파수 계측 방법.
    <수학식 3>
    Anglen=Radian to Degree*arctan(Vavg_q/Vavg_d)
    여기서, Radian to Degree는 라디안 값을 각도로 변환한 값이고, arctan(Vavg_q/Vavg_d)는 d값의 평균 전압 값을 q값의 평균 전압 값으로 나눈 값의 아크 탄젠트 값이다.
    <수학식 4>
    Frequency=60.000+ (Anglen- Anglen -1)
  6. 3상의 단자인 제1 단자 내지 제3 단자에서 입력받은 각각의 아날로그 상전압 값을 디지털 상전압으로 각각 변환하는 S/C(Start of Conversion); 및
    설정된 인터럽트가 발생되었는지 판단하고, 상기 설정된 인터럽트가 발생된 경우, 상기 S/C에서 변환된 3상의 디지털 상전압 값을 각각 읽어들이고, 상기 읽어들인 각각의 디지털 상전압 값을 αβ 좌표인 회전 좌표계로 변환한 후, 상기 변환된 회전 좌표계를 공간 벡터로 변환하고, 상기 변환된 공간 벡터를 이용하여, D-Q 변환을 수행하고, 상기 D-Q 변환을 설정된 횟수만큼 샘플링하여, 현재의 각도 및 현재의 주파수를 검출하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함하며,
    상기 MCU는 상기 공간 벡터의 회전 방향과 반대 방향이며 상기 공간 벡터의 속도와 같은 속도로 D-Q 변환을 수행하는, PLL 기법을 적용한 주파수 계측 장치.




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JP2000092883A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Toshiba Corp 三相無整流子電動機の制御装置
JP2012159334A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Meidensha Corp 正弦波信号の位相検出装置および方法

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