KR102326157B1 - Method of controlluing and apparatuses performing the same - Google Patents
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Abstract
일정출력부하가 연결된 전원계통 안정화를 위한 제어 방법 및 이를 수행하는 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 일정출력부하가 연결된 전원계통 안정화를 위한 제어 방법은 전원 계통의 제1 출력값 및 상기 전원 계통을 모델링한 전원 계통 모델의 제2 출력값을 네거티브 피드백하여 상기 전원 계통의 듀티비를 결정하는 단계와, 상기 듀티비에 기초하여 상기 전원 계통을 제어하는 단계를 포함한다.Disclosed are a control method for stabilizing a power system to which a constant output load is connected, and devices for performing the same. A control method for stabilizing a power system to which a constant output load is connected according to an embodiment negatively feeds back a first output value of a power system and a second output value of a power system model modeling the power system to determine the duty ratio of the power system and controlling the power system based on the duty ratio.
Description
아래 실시예들은 일정출력부하가 연결된 전원계통 안정화를 위한 제어 방법 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.The following embodiments relate to a control method for stabilizing a power system to which a constant output load is connected, and apparatuses for performing the same.
출력이 정밀하게 제어되는 부하는 일정 출력 부하(constant power load(CPL))의 특성을 지닐 수 있다. 일정 출력 부하의 특성은 능동 부하일 수 있다. 예를 들어, 출력이 정밀하게 제어되는 부하는 속도, 토크 및 전류 등이 정밀하게 제어되는 각종 전기 부하일 수 있다.A load whose output is precisely controlled may have a characteristic of a constant power load (CPL). A characteristic of the constant output load may be an active load. For example, a load whose output is precisely controlled may be various electrical loads whose speed, torque, and current are precisely controlled.
일정 출력 부하는 일정 속도로 회전하는 전기 모터, 전원 분배 계통의 전압을 일정하게 유지하도록 하는 전원 공급 장치(Point-of-load(POL)) 등 다양한 전기 부하일 수 있다.The constant output load may be various electrical loads, such as an electric motor rotating at a constant speed, and a power supply device (Point-of-load (POL)) that maintains a constant voltage of a power distribution system.
일정 출력 부하의 경우에는 입력 소신호 저항(Input differential resistance)이 음(-)의 값을 지니고 있을 수 있다. 일정 출력 부하가 전원 계통(또는 전원 계통, 전력 시스템)에 연결될 경우에 전원 계통의 안정도(stability)에 악영향이 발생할 수 있다.In the case of a constant output load, the input differential resistance may have a negative value. When a certain output load is connected to the power system (or the power system, the power system), a bad influence may occur on the stability of the power system.
실시예들은 전원 계통의 출력값과 전원 계통을 모델링한 전원 계통 모델의 출력값을 네거티브 피드백하여 전원 계통의 안정도를 안정하게 유지하기 위한 전원 계통의 듀티비를 결정하는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments may provide a technique for determining the duty ratio of the power system for stably maintaining the stability of the power system by negatively feedbacking the output value of the power system and the output value of the power system model modeling the power system.
일 실시예에 따른 일정출력부하가 연결된 전원계통 안정화를 위한 제어 방법은 전원 계통의 제1 출력값 및 상기 전원 계통을 모델링한 전원 계통 모델의 제2 출력값을 네거티브 피드백하여 상기 전원 계통의 듀티비를 결정하는 단계와, 상기 듀티비에 기초하여 상기 전원 계통을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 듀티비는 상기 전원 계통의 출력값을 목표 출력값으로 제어하기 위한 전력 도통 비율일 수 있다.A control method for stabilizing a power system to which a constant output load is connected according to an embodiment negatively feeds back a first output value of a power system and a second output value of a power system model modeling the power system to determine the duty ratio of the power system and controlling the power system based on the duty ratio, wherein the duty ratio may be a power conduction ratio for controlling an output value of the power system to a target output value.
상기 결정하는 단계는 상기 제1 출력값, 상기 제2 출력값 및 상기 목표 출력값을 획득하는 단계와, 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값에 기초하여 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값 간의 차이값인 제1 차이값을 계산하는 단계와, 상기 제1 차이값을 네거티브 피드백하여 상기 제1 차이값 및 상기 목표 출력값 간의 차이값인 제2 차이값을 계산하는 단계와, 상기 제2 차이값에 기초하여 상기 듀티비를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include obtaining the first output value, the second output value, and the target output value, and a first output value that is a difference value between the first output value and the second output value based on the first output value and the second output value calculating a first difference value; calculating a second difference value that is a difference value between the first difference value and the target output value by negatively feeding back the first difference value; It may include determining a duty ratio.
상기 제2 출력값은 하기 수학식에 기초하여 계산될 수 있다.The second output value may be calculated based on the following equation.
[수학식][Equation]
여기서, E는 상기 전원 계통에 전력을 공급하는 전원의 출력 전압값이고, L은 상기 전원 계통의 인덕턴스이고, C는 상기 전원 계통의 커패시턴스이고, 
상기 듀티비는 하기 수학식에 기초하여 결정될 수 있다.The duty ratio may be determined based on the following equation.
[수학식][Equation]
여기서, 
도 1은 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 제어 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 프로세서의 듀티비 결정 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 전원 계통 모델의 신호 흐름도를 나타낸다.
도 6a는 전원 계통의 안전도를 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 6b는 전원 계통의 안전도를 설명하기 위한 다른 예를 나타낸다.
도 7은 도 2에 도시된 제어 장치의 활용 용도를 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.1 shows an example for explaining a power system to which a constant output load is connected.
2 shows a schematic block diagram of a control system according to an embodiment.
FIG. 3 shows a schematic block diagram of the control device shown in FIG. 2 .
FIG. 4 shows an example for explaining an operation of determining a duty ratio of the processor shown in FIG. 3 .
FIG. 5 is a signal flow diagram of the power system model shown in FIG. 4 .
6A shows an example for explaining the safety level of the power system.
6B shows another example for explaining the safety level of the power system.
FIG. 7 shows an example for explaining the use of the control device shown in FIG. 2 .
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for description purposes only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one element from another element, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, a first element may be named as a second element, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.1 shows an example for explaining a power system to which a constant output load is connected.
일정 출력 부하가 연결된 전원 계통의 전달 함수(transfer function)는 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통에서 듀티비(duty ratio; d)에 대한 버스 전압(vc) 간의 함수일 수 있다. 듀티비는 전원 계통의 전력 흐름을 제어하는 스위치의 듀티비일 수 있다.A transfer function of the power system to which the constant output load is connected may be a function between the bus voltage vc with respect to a duty ratio d in the power system to which the constant output load is connected. The duty ratio may be a duty ratio of a switch that controls the flow of power in the power system.
전원 계통의 전달 함수는 수학식 1로 나타낼 수 있다.The transfer function of the power system can be expressed by Equation (1).
여기서, E는 전원 계통에 전력을 공급하는 전원의 출력 전압값이고, L은 전원 계통의 인덕턴스이고, C는 전원 계통의 커패시턴스이고, R은 전원 계통의 저항으로 일정 출력 부하를 나타낸다.Here, E is the output voltage value of the power supply supplying power to the power supply system, L is the inductance of the power supply system, C is the capacitance of the power supply system, R is the resistance of the power supply system represents a constant output load.
일정 출력 부하(R)은 수학식 2와 같이 음의 값을 지닐 수 있다.The constant output load R may have a negative value as shown in Equation (2).
여기서, 
일정 출력 부하(R)가 음의 값을 지닌 경우, 전원 계통의 극점(pole, 또는 시스템 극점)은 s 평면상에서 우방면(Right Half Plane(RHP))에 위치하게 될 수 있다. 극점은 전원 계통의 안정도를 좌우하는 포인트일 수 있다. 극점이 s 평면상에서 우방면에 위치하는 경우, 전원 계통은 불안정하게 될 수 있다.When the constant output load (R) has a negative value, the pole (or system pole) of the power system may be located on the right half plane (RHP) on the s-plane. The pole may be a point that influences the stability of the power system. If the pole is located on the right side on the s-plane, the power system may become unstable.
특히, 소규모의 전원 계통은 소규모의 전원 계통에 일정 출력 부하가 연결되고, 일정 출력 부하에 대한 적절한 대책이 없는 경우에 전원 계통의 버스 전압(vc)이 일정하게 유지되지 않을 수 있다. 전원 계통의 버스 전압(vc)이 일정하기 유지되지 않는 경우, 전원 계통의 안정도는 안정적으로 유지될 수 없다. 소규모의 전원 계통은 중앙집중식 전원 계통이 아니라 분산형 전원 계통일 수 있다. 분산형 전원 계통은 마이크로 그리드, 독립형 시스템 등 다양한 소규모의 전원 계통일 수 있다.In particular, in a small-scale power system, when a constant output load is connected to the small-scale power system and there is no appropriate countermeasure for the constant output load, the bus voltage vc of the power system may not be constantly maintained. When the bus voltage vc of the power system is not kept constant, the stability of the power system cannot be stably maintained. A small power grid may be a distributed power grid rather than a centralized power grid. The distributed power grid can be a variety of small power grids, such as microgrids, standalone systems, and the like.
최근에는 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통의 안정도를 유지하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 예를 들어, 전원 계통의 안정도를 유지하기 위한 방법은 드롭 저항(drop resistance)을 삽입하는 방법, 비선형 제어 기법 등 다양한 방법일 수 있다. 하지만, 최근 방법들은 제시된 제어 기법의 비선형성, 구현의 복잡성, 전압 강하 등과 같은 문제가 존재한다.Recently, various methods for maintaining the stability of the power system to which a constant output load is connected have been proposed. For example, a method for maintaining the stability of the power system may be various methods, such as a method of inserting a drop resistance (drop resistance), a non-linear control method. However, recent methods have problems such as nonlinearity of the proposed control scheme, implementation complexity, and voltage drop.
이하에서는 상술한 문제를 해결하기 위해서 전원 계통의 안전도를 안정하게 유지하기 위한 제어 시스템에 대해 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, in order to solve the above-described problem, a control system for stably maintaining the safety level of the power system will be described in detail.
도 2는 일 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적인 블록도를 나타낸다.2 shows a schematic block diagram of a control system according to an embodiment.
제어 시스템(10)은 전원 계통(100) 및 제어 장치(300)를 포함한다.The
전원 계통(100)은 도 1에 도시된 전원 계통과 동일한 전원 계통으로 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통일 수 있다. 전원 계통(100)은 전원 계통(100)의 출력 전압값이 제어되기 위한 제어 대상일 수 있다. 전원 계통(100)의 안정도는 전원 계통(100)의 출력 전압값이 목표 전압값으로 제어되는 경우에 안정하게 유지될 수 있다.The
제어 장치(300)는 전원 계통(100)의 안정도를 안정하게 제어하기 위한 장치일 수 있다.The
제어 장치(300)는 전원 계통(100)의 출력값과 전원 계통(100)을 모델링한 전원 계통 모델(500)의 출력값을 네거티브 피드백하여 전원 계통(100)의 안정도를 안정하게 유지하기 위한 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다.The
이에, 제어 장치(300)는 결정된 듀티비로 전원 계통(또는 소규모 분산 전원 계통)을 제어하여 전원 계통의 안정도를 안정하게 유지할 수 있다.Accordingly, the
제어 장치(300)는 전원 계통(100)에 일정 출력 부하가 아닌 다양한 부하 조건일 때에도 결정된 듀티비로 전원 계통을 제어하여 전원 계통의 안정도를 안정하게 유지할 수 있다.The
제어 장치(300)는 전원 계통(100)의 출력 전압값의 진동 (Oscillation)을 줄일 수 있으나 정상 상태에서의 출력 버스 전압값의 오차를 보일 수 있는 등의 단점이 있는 기존 방법의 단점을 해결할 수 있다.The
도 2에 도시된 바와 같이 전원 계통 모델(500)이 제어 장치(300)에 포함되게 도시되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 전원 계통 모델(500)은 제어 장치(300)와 구별되게 독립적으로 구현될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
도 3은 도 2에 도시된 제어 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.FIG. 3 shows a schematic block diagram of the control device shown in FIG. 2 .
제어 장치(300)는 메모리(310) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다.The
메모리(310)는 프로세서(330)에 의해 실행가능한 인스트럭션들(또는 프로그램)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 인스트럭션들은 프로세서(330)의 동작 및/또는 프로세서(330)의 각 구성의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.The
프로세서(330)는 메모리(310)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(330)는 메모리(310)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(330)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.The
프로세서(330)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.The
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.For example, a data processing device implemented as hardware includes a microprocessor, a central processing unit, a processor core, a multi-core processor, and a multiprocessor. , an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), and a Field Programmable Gate Array (FPGA).
프로세서(330)는 제어 장치(300)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(330)는 제어 장치(300)의 메모리(310)의 동작을 제어할 수 있다.The
프로세서(330)는 전원 계통(100)의 제1 출력값 및 전원 계통 모델(500)의 제2 출력값을 네거티브 피드백하여 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다. 이때, 듀티비는 전원 계통(100)의 안정도를 안정하게 유지하기 위한 목표 출력값으로 전원 계통(100)의 출력값을 제어하기 위한 전력 도통 비율일 수 있다.The
예를 들어, 프로세서(330)는 전원 계통(100)의 제1 출력값 및 전원 계통 모델(500)의 제2 출력값을 획득할 수 있다. 전원 계통(100)의 제1 출력값은 전원 계통(100)에서 실제로 출력되는 전원 계통(100)의 버스 전압값으로, 측정을 통해 획득될 수 있다. 전원 계통 모델(500)의 제2 출력값은 전원 계통 모델(500)을 통해 계산되는 출력 전압값으로, 전원 계통 모델(500)을 통해 획득될 수 있다. 전원 계통 모델(500)은 전원 계통(100)에 대한 다양한 정보를 통해 모델링되는 모델로, 기 모델링될 수 있다. 목표 출력값은 전원 계통(100)의 안정도가 안정하게 유지되기 위한 목표 버스 전압값으로, 기 설정될 수 있다.For example, the
프로세서(330)는 제1 출력값 및 제2 출력값에 기초하여 제1 출력값 및 제2 출력값 간의 차이값인 제1 차이값을 계산할 수 있다.The
프로세서(330)는 제1 차이값을 네거티브 피드백하여 제1 차이값 및 목표 출력값 간의 차이값인 제2 차이값을 계산할 수 있다.The
프로세서(330)는 제2 차이값에 기초하여 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다.The
프로세서(330)는 결정된 듀티비에 기초하여 전원 계통(100)을 제어하여 전원 계통(100)의 안정도를 안정하게 제어할 수 있다.The
이하에서는 설명의 편의를 위해, 프로세서(330)가 전원 계통 모델(500)을 포함한다고 가정하도록 한다.Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the
도 4는 도 3에 도시된 프로세서의 듀티비 결정 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타내고, 도 5는 도 4에 도시된 전원 계통 모델의 신호 흐름도를 나타낸다.FIG. 4 shows an example for explaining an operation of determining a duty ratio of the processor shown in FIG. 3 , and FIG. 5 shows a signal flow diagram of the power system model shown in FIG. 4 .
도 2에 도시된 제어 시스템(10)은 전원 계통(100; 
도 4를 참조하면, 프로세서(330)는 전원 계통 모델(500; 
전원 계통 모델(500)은 전원 계통(100)에 대한 다양한 정보에 기초하여 모델링될 수 있다. 예를 들어, 전원 계통 모델(500)은 전원 계통(100)에 대한 정보의 수준(또는 충실도)에 따라 전원 계통(100)과 동일하거나 상이할 수 있다.The
도 4와 같이 전원 계통(100)과 전원 계통 모델(500)은 서로 병렬 구조로 모델링될 수 있다. 이때, 전원 계통(100) 및 전원 계통 모델(500)의 입력은 듀티비일 수 있다. 전원 계통(100) 및 전원 계통 모델(500)의 출력은 전압값일 수 있다.As shown in FIG. 4 , the
제어기(700)는 제어기(700)의 출력이 전원 계통(100) 및 전원 계통 모델(500)에 입력되고, 전원 계통(100) 및 전원 계통 모델(500)의 출력이 제어기(700)에 피드백될 수 있도록 모델링될 수 있다.In the
전원 계통 모델(500) 및 제어기(700)는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원 계통 모델(500)은 도 5와 같은 신호 흐름도(signal flow graph; SFG)에 맞게 입력 및 출력 신호에 대한 신호 처리가 수행되도록 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어는 아날로그 소자 및/또는 디지털 소자를 활용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어는 DSP 및/또는 마이크로 컨트롤러에서 컴퓨터 언어를 활용하여 구현될 수 있다.The
모델링된 프로세서(330)는 전원 계통 모델(500) 및 제어기(700)를 통해 전원 계통(100)의 안정도를 안정하게 유지하기 위한 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다.The modeled
예를 들어, 프로세서(330)는 전원 계통(100)에서 실제로 출력되는 제1 출력값(
프로세서(330)는 전원 계통 모델(500)에서 계산되는 제2 출력값을 획득할 수 있다. 이때, 제2 출력값은 전원 계통 모델(500)의 전달 함수에 기초하여 계산될 수 있다.The
전원 계통 모델(500)의 전달 함수는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.The transfer function of the
여기서, E는 전원 계통(100)에 전력을 공급하는 전원의 출력 전압값이고, L은 전원 계통(100)의 인덕턴스이고, C는 전원 계통(100)의 커패시턴스이고, 
프로세서(330)는 제1 출력값(
프로세서(330)는 제1 차이값을 네거티브 피드백하여 제1 차이값 및 목표 출력값(
프로세서(330)는 제어기(700)의 전달 함수 및 제2 차이값에 기초하여 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(330)는 제2 차이값을 제어기(700)에 입력할 수 있다. 제어기(700)는 제어기(700)의 전달 함수에 제2 차이값을 반영하여 연산을 수행할 수 있다. 제어기(700)는 연산 결과로 전원 계통(100)의 듀티비를 출력할 수 있다.The
전원 계통(100)의 듀티비는 제2 차이값이 입력된 제어기(700)가 출력하는 출력값으로, 제어기(700)의 전달 함수에 기초하여 결정될 수 있다.The duty ratio of the
제어기(700)의 전달 함수는 수학식 4로 나타낼 수 있다.The transfer function of the
여기서, 
프로세서(330)는 결정된 듀티비로 인해 전원 계통(100)의 안전도가 안정하게 유지될 때까지(또는 전원 계통(100)의 제1 출력값이 목표 버스 전압값으로 수렴할 때까지) 상술한 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.The
예를 들어, 프로세서(330)는 결정된 듀티비를 전원 계통(100) 및 전원 계통 모델(500)에 동시에 입력할 수 있다.For example, the
프로세서(330)는 결정된 듀티비가 입력된 전원 계통(100)의 제1 출력값 및 전원 계통 모델(500)의 제2 출력값을 다시 획득할 수 있다.The
프로세서(330)는 결정된 듀비티로 인해 다시 획득된 제1 출력값 및 제2 출력값에 기초하여 제1 출력값 및 제2 출력값 간의 차이값인 제1 차이값을 다시 계산할 수 있다.The
프로세서(330)는 제1 차이값을 다시 네거티브 피드백하여 제1 차이값 및 목표 출력값 간의 차이값인 제2 차이값을 다시 계산할 수 있다.The
프로세서(330)는 제2 차이값을 제어기(700)에 입력하여 제어기(700)의 전달 함수를 통해 전원 계통(100)의 듀티비를 다시 결정할 수 있다.The
프로세서(330)는 상술한 과정을 반복적으로 수행하여 전원 계통(100)의 출력값을 최신화하고, 최신화된 출력값과 목표 버스 전압값이 동일해지게 할 수 있다.The
전원 계통(100)에 전력을 공급하는 전원 및 목표 버스 전압값은 직류 전원으로 시간에 따라 값이 변동되지 않는 고정값일 수 있다. 전원 및 목표 버스 전압값이 직류 전원이지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 제어 장치(300)를 사용하는 사용자의 설정 변경으로 인해, 전원 및 목표 버스 전압값은 교류 전원으로 시간에 따라 값이 변동하는 가변값이 될 수 있다. 전원 및 목표 버스 전압값은 계단 파형의 교류 전원일 수 있다.The power supply and target bus voltage values for supplying power to the
상술한 바와 같이 프로세서(330)가 제2 차이값을 계산하고, 제2 차이값을 제어기(700)에 입력하여 전원 계통(100)의 듀티비를 결정하지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 프로세서(330)는 제어기(700)에 제1 출력값, 제2 출력값 및 목표 버스 전압값을 입력하여 제1 출력값, 제2 출력값 및 목표 버스 전압값이 입력된 제어기(700)를 통해 전원 계통(100)의 듀티비를 결정할 수 있다.As described above, the
도 6a는 전원 계통의 안전도를 설명하기 위한 일 예를 나타내고, 도 6b는 전원 계통의 안전도를 설명하기 위한 다른 예를 나타낸다.6A shows an example for explaining the safety level of the power supply system, and FIG. 6B shows another example for explaining the safety level of the power supply system.
도 6a를 참조하면, 일정 출력 부하가 연결된 전원 계통(100)에서 출력되는 버스 전압값은 제1 그래프(graph1)와 같이 지속적으로 진동할 수 있다. 출력되는 버스 전압값이 지속적으로 진동하는 경우, 전원 계통(100)의 안전도는 불안정해질 수 있다.Referring to FIG. 6A , the bus voltage value output from the
도 6b를 참조하면, 프로세서(330)에 의해 결정된 듀티비로 제어되는 전원 계통(100)에서 출력되는 버스 전압값은 제2 그래프(graph2)와 같이 진동하다 안정화될 수 있다. 출력되는 버스 전압값이 안정화되는 경우, 전원 계통(100)의 안전도는 안정해질 수 있다.Referring to FIG. 6B , the bus voltage value output from the
도 7은 도 2에 도시된 제어 장치의 활용 용도를 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.FIG. 7 shows an example for explaining the use of the control device shown in FIG. 2 .
도 7을 참조하면, 제어 장치(300)는 도 7에 도시된 전원 계통도와 같이 일정 출력 부하의 특성을 갖는 부하가 다수 연결된 전원 계통의 안정도를 제어하는데 활용될 수 있다. 일정 출력 부하의 특성을 갖는 부하는 도 7에 도시된 전원 계통도에서 굵은 선의 오른쪽 영역에 도시된 부하일 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
예를 들어, 제어 장치(300)는 DC 및 하이브리드 AC/DC 마이크로 그리드(또는 분산 전원 계통)의 안전도를 제어하는데 활용될 수 있다.For example, the
제어 장치(300)는 actively controlled POL 컨버터의 사용이 많은 power distribution system의 안전도를 제어하는데 활용될 수 있다. power distribution system은 미래형 자동차(또는 하이브리드 자동차, 순수 전기 자동차 및 수소 자동차), 인터넷 데이터 센터와 같이 정밀하게 출력이 제어되어야 하는 중요 부하가 다수 설치된 시스템 및/또는 개인용 비행체(PAV 등)일 수 있다. 중요 부하는 서버 및 냉각 장치 등 다양할 수 있다.The
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. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
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.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (4)
상기 제어 장치가 상기 제어 장치의 출력을 상기 전원 계통으로 출력하는 단계;
상기 제어 장치가 상기 제어 장치의 출력을 상기 전원 계통을 모델링한 전원 계통 모델로 출력하는 단계;
상기 제어 장치가 상기 제어 장치의 출력의 입력에 따른 상기 전원 계통의 제1 출력값을 획득하는 단계
상기 제어 장치가 상기 제어 장치의 출력의 입력에 따른 상기 전원 계통의 제1 출력값 및 상기 제어 장치의 출력의 입력에 따른 상기 전원 계통 모델의 제2 출력값을 네거티브 피드백한 값에 기초하여 상기 전원 계통의 듀티비를 결정하는 단계; 및
상기 제어 장치가 상기 듀티비에 기초하여 상기 전원 계통을 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 듀티비는 상기 전원 계통의 출력값을 목표 출력값으로 제어하기 위한 전력 도통 비율이고,
상기 듀티비는 하기 수학식에 기초하여 결정되는,제어 방법.
[수학식]
여기서,
In the control method of a control device for controlling the power system for stabilization of the power system to which a constant output load is connected,
outputting, by the control device, an output of the control device to the power supply system;
outputting, by the control device, an output of the control device as a power system model modeling the power system;
obtaining, by the control device, a first output value of the power system according to an input of the output of the control device;
Based on the negative feedback value of the first output value of the power supply system according to the input of the output of the control device and the second output value of the power system model according to the input of the output of the control device, the control device negatively feeds back the power supply system. determining a duty ratio; and
controlling, by the control device, the power system based on the duty ratio
including,
The duty ratio is a power conduction ratio for controlling the output value of the power system to a target output value,
The duty ratio is determined based on the following equation.
[Equation]
here,
상기 결정하는 단계는,
상기 제1 출력값, 상기 제2 출력값 및 상기 목표 출력값을 획득하는 단계;
상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값에 기초하여 상기 제1 출력값 및 상기 제2 출력값 간의 차이값인 제1 차이값을 계산하는 단계;
상기 제1 차이값을 네거티브 피드백하여 상기 제1 차이값 및 상기 목표 출력값 간의 차이값인 제2 차이값을 계산하는 단계; 및
상기 제2 차이값에 기초하여 상기 듀티비를 결정하는 단계
를 포함하는 제어 방법.
According to claim 1,
The determining step is
obtaining the first output value, the second output value, and the target output value;
calculating a first difference value that is a difference value between the first output value and the second output value based on the first output value and the second output value;
calculating a second difference value that is a difference value between the first difference value and the target output value by negatively feeding back the first difference value; and
determining the duty ratio based on the second difference value
A control method comprising a.
상기 제2 출력값은 하기 수학식에 기초하여 계산되는 제어 방법.
[수학식]
여기서, E는 상기 전원 계통에 전력을 공급하는 전원의 출력 전압값이고, L은 상기 전원 계통의 인덕턴스이고, C는 상기 전원 계통의 커패시턴스이고,
3. The method of claim 2,
The second output value is a control method that is calculated based on the following equation.
[Equation]
Here, E is the output voltage value of the power supply for supplying power to the power supply system, L is the inductance of the power supply system, C is the capacitance of the power supply system,
Priority Applications (1)
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