KR102442493B1 - 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법 - Google Patents

전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법 Download PDF

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KR102442493B1 KR1020200004274A KR20200004274A KR102442493B1 KR 102442493 B1 KR102442493 B1 KR 102442493B1 KR 1020200004274 A KR1020200004274 A KR 1020200004274A KR 20200004274 A KR20200004274 A KR 20200004274A KR 102442493 B1 KR102442493 B1 KR 102442493B1
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Abstract

본 발명은, 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 관한 것으로, 특히 여자기 모델과 발전기 모델로부터 무부하 상태의 발전기 출력전압 비율을 이용하여 부하 상태의 발전기 상권선 내부에서 발생하는 전압강하를 측정 및 보상하기 위한 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)에서 부하에 의해 측정된 여자기 계자전류(
Figure 112022033212076-pat00141
)와 실제 발전기의 출력전압(
Figure 112022033212076-pat00142
)을 비교하여 전압강하 성분(
Figure 112022033212076-pat00143
)을 산출하는 단계; 상기 전압강하 성분(
Figure 112022033212076-pat00144
)을 입력으로 하여 비례이득 및 미분이득을 통해 산출된 각 결과 값을 합산하여 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00145
)를 산출하는 단계; 및 상기 발전기의 지령전압(
Figure 112022033212076-pat00146
)에 의해 출력된 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00147
)에 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00148
)를 더하여 새로운 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00149
)를 산출하여 인가하는 단계를 포함하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 부하전류에 의한 전압강하를 간단한 발전기의 계수와 보상 방식을 통해서 보상할 수 있으며, 부하 변동에 대응하여 출력전압을 빠르게 안정화시켜 성능면에서 탁월한 이점이 있다.

Description

전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법{CONTROL METHOD OF THE GENERATOR TO COMPENSATE FOR VOLTAGE DROP}
본 발명은, 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 관한 것으로, 특히 여자기 모델과 발전기 모델로부터 무부하 상태의 발전기 출력전압 비율을 이용하여 부하 상태의 발전기 상권선 내부에서 발생하는 전압강하를 측정 및 보상하기 위한 제어 방법에 관한 것이다.
발전기는 전기를 생산하여 부하에 공급하는 장치로, 대전력을 발전하는 원자력, 화력 및 수력 발전기 이외에도 이동식 발전기와 디젤 엔진에 의해 동작하는 발전기들이 사용되고 있다.
발전기의 전압은 항상 일정한 전압과 주파수를 가지고 유지되어야 하는데, 발전기의 주파수는 발전기를 구동하는 엔진 등의 원동기에 의해서 제어되고, 발전기의 전압은 AVR(Automatic Voltage Regulator)에 의해서 제어된다.
다만, 종래의 AVR은 여자기의 전류 제어를 통해 발전기의 출력전압을 제어하는 방식으로, 전력의 전달 구조는 AVR에서 여자기의 전류 제어 후 여자기의 출력전압으로 발전기의 계자 전류를 제어하고, 발전기의 계자 전류가 발전기의 출력전압을 제어하는 전달 구조로 이루어져 있다.
따라서, AVR은 발전기의 계자전류를 직접 제어하지 않고, 간접적으로 제어함으로써, 부하의 변동에서 발전기의 출력전압 제어의 응답성이 나빠지는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2008-306800호 일본 공개특허공보 특개평03-178600호
본 발명은 부하의 변동으로 부하전류가 발생하게 되는 경우 발전기 내부 권선에서 발생되는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발전기의 권선 내부에서 부하 전류에 의해 발생되는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 있어서, 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)에서 부하에 의해 측정된 여자기 계자전류(
Figure 112022033212076-pat00001
)와 실제 발전기의 출력전압(
Figure 112022033212076-pat00002
)을 비교하여 전압강하 성분(
Figure 112022033212076-pat00003
)을 산출하는 단계; 상기 전압강하 성분(
Figure 112022033212076-pat00004
)을 입력으로 하여 비례이득 및 미분이득에 따라 산출한 각 결과 값을 합산하여 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00005
)를 산출하는 단계; 및 상기 발전기의 지령전압(
Figure 112022033212076-pat00006
)에 의해 출력된 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00007
)에 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00008
)를 더하여 새로운 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00009
)를 산출하여 인가하는 단계를 포함하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 전압강하 성분(
Figure 112022033212076-pat00010
)을 산출하는 단계는,
Figure 112022033212076-pat00011
의 수학식을 통해 산출될 수 있다(여기서,
Figure 112022033212076-pat00012
는 발전기의 전압 주파수,
Figure 112022033212076-pat00013
는 무부하 상태의 여자기 계자전류와 발전기 전압의 비율인
Figure 112022033212076-pat00014
,
Figure 112022033212076-pat00015
는 계자 지령전류).
실시 예에 따라, 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00016
)를 산출하는 단계는, 무부하 상태에서의 부하전류(
Figure 112020003600825-pat00017
)가 0인 상태에서 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)의 전류 센서를 통해 상기 계자 지령전류(
Figure 112020003600825-pat00018
)를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00019
)를 산출하는 단계는, 수식
Figure 112022033212076-pat00020
로 상기 비례이득에 따른 보상 여자기 전류값을 계산할 수 있으며, 수식
Figure 112022033212076-pat00021
로 상기 미분이득에 따른 보상 여자기 전류값을 계산할 수 있다(여기서,
Figure 112022033212076-pat00022
는 비례 이득 상수,
Figure 112022033212076-pat00023
는 전압강하 성분).
실시 예에 따라, 상기 계자 지령전류(
Figure 112020003600825-pat00024
)를 산출하여 인가하는 단계는, 상기 발전기의 발전 전압(
Figure 112020003600825-pat00025
)과 출력 전압(
Figure 112020003600825-pat00026
)을 동일하도록 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00027
)를 인가하는 단계를 포함하고, 부하전류(
Figure 112020003600825-pat00028
)의 크기를 0에 수렴하게 하여 부하 효과를 보상할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 부하전류에 의한 전압강하를 간단한 발전기의 계수와 보상 방식을 통해서 보상할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 부하 변동에 대응하여 출력전압을 빠르게 안정화시켜 성능면에서 탁월한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 보상기가 설치된 회로도.
도 3은 본 발명의 실시 예를 적용한 부하전류(
Figure 112022033212076-pat00029
) 결과 값과 종래 제어방식의 발전기 출력전압의 그래프.
도 4는 종래 발전기 제어기의 구조도.
도 5는 종래 발전기에 설치된 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)의 구조도.
도 6은 일반적인 발전기 전력 전달 모델.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명을 설명하기 전, 본 발명의 특징을 부각시키기 위한 발전기의 기술을 설명하고, 그와 대비되도록 본 발명의 전압 보상기의 설치로 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명을 나타내고, 도 4 내지 도 6은 본 발명이 적용되는 발전기의 구성에 관한 내용이다.
도 4 내지 도 6은 발전기에 대한 제어기 구조도(도 4), 자동 전압 조정기(도 5) 및 발전기 전력 전달 모델(도 6)을 나타낸다.
도 4는 종래 발전기 제어기의 구조도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 발전기(100)는 발전기 고정자(110)과 발전기 회전자(120)으로 구성되고, 각 고정자와 회전자는 권선 코일(112)로 구성될 숭 있다. 발전기의 회전자(120)는 자속을 발생시키는 계자로 여자기(200)의 여자기 회전자(210)에서 발생되는 교류 전압을 정류 다이오드(150)을 통해 발전기의 계자권선(120)에 직류 전압을 공급하여 발전기 계자 전류를 제어할 수 있다.
여자기의 회전자 권선(212)에서 발생되는 교류전압은, 여자기의 계자권선(220)의 여자기 계자전류(
Figure 112020003600825-pat00030
)에 의해 발생하고, 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00031
)는 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)(300) 내부의 전력용 스위치(330)의 턴-온 / 턴-오프에 의해 제어될 수 있다.
자동 전압 조정기(AVR)(300)는 발전기의 출력 전압(
Figure 112020003600825-pat00032
)을 일정하게 유지하기 위해, 발전기 출력단에 전압 센서(130)로부터 전압을 검출하고, 이를 지령 전압과 비교하여 스위칭 소자(330)를 온/오프하여 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00033
)를 제어할 수 있다.
이때, 정확한 제어를 위해 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00034
)는 전류 센서(320)를 통해 피드백 될 수 있으며, 내부의 전류 제어기를 통해서 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00035
)를 제어할 수 있다.
도 4의 발전기 제어 시스템에서 자동 전압 조정기(AVR)(300)의 전압을 고려하여 발전기(100)와 자동 전압 조정기(AVR)(300)는 변압기(400)를 통해서 연결될 수 있으며, 자동 전압 조정기(AVR)(300) 내부에서는 입력 전압을 직류로 변환하기 위한 다이오드 정류회로(310)를 설치할 수 있다.
도 5는 종래 발전기에 설치된 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)(300)의 구조도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 도 4에서 설명한 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)(300) 내부의 전압 제어기(360) 및 여자기의 전류 제어기(370)의 실시 예를 보여준다.
발전기의 지령 전압은
Figure 112020003600825-pat00036
으로 표기되고, 실제 발전기의 출력 전압(
Figure 112020003600825-pat00037
)은 도 4의 전압 센서(130)를 통해서 자동 전압 조정기(AVR)(300) 내부에서 계산되어 검출될 수 있다.
지령 전압(
Figure 112020003600825-pat00038
)과 발전기의 실제 전압(
Figure 112020003600825-pat00039
)의 차이를 보상하기 위해서 PI 제어기 형태의 전압 제어기(360)가 설계될 수 있고, 여기서
Figure 112020003600825-pat00040
및
Figure 112020003600825-pat00041
는 각각 전압 제어기의 제어 이득을 나타낸다.
이 경우, 전압 제어기(360)의 출력은 여자기의 지령 전류(
Figure 112020003600825-pat00042
)일 수 있고, 다른 실시 예에 따른 전압 제어기에서는 직접 스위칭 소자(330)를 온/오프시킬 수도 있다.
전류 제어기(370)를 포함하는 자동 조정 전압기(AVR)(300)의 경우에는 전압제어기(360)의 출력 지령 전류
Figure 112020003600825-pat00043
와 전류센서(320)로 검출되는 여자기의 실제 전류(
Figure 112020003600825-pat00044
)와의 비교를 통해 스위칭 소자(330)의 온/오프를 제어할 수 있다.
상술한 도 4의 설명과 같이 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00045
)는 직접적으로 발전기의 계자 전류를 제어하지 않고, 정류다이오드(150)를 통과한 여자기의 출력 전압을 통해 발전기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00046
)를 제어하게 되고, 발전기의 출력 전압(
Figure 112020003600825-pat00047
)은 발전기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00048
)에 직접 비례하지만, 부하 전류가 흐르게 되면, 발전기 권선(112)에서 전압강하가 발생하게 되어 전압이 변동하게 되는 문제점이 생길 수 있게 된다.
도 6은 일반적인 발전기 전력 전달 모델을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 발전기의 제어 성능을 개선하기 위해 해석된 발전기의 전력 전달 모델을 나타내고 있다. 발전기(100)는 발전기의 계자권선(120)에 흐르는 계자전류(
Figure 112020003600825-pat00049
)에 비례하는 자속에 의해 발전전압(
Figure 112020003600825-pat00050
)이 발생한다.
Figure 112020003600825-pat00051
---------- (1)
(여기서
Figure 112020003600825-pat00052
는 발전기의 발전전압 주파수를 나타내며,
Figure 112020003600825-pat00053
는 발전기 계자권선의 전류이고,
Figure 112020003600825-pat00054
는 발전기의 형상 및 공극에 따른 계자전류와 발전기 출력전압의 비를 나타낸다.)
이 때, 발전기 외부의 부하에 출력되는 발전기의 출력전압은
Figure 112020003600825-pat00055
로, 발전기 권선(110)을 통해서 외부 단자와 연결되므로, 실제 발전기의 출력전압은 발전기의 발전전압
Figure 112020003600825-pat00056
를 통해서 다음과 같이 결정된다.
Figure 112020003600825-pat00057
---------- (2)
Figure 112020003600825-pat00058
---------- (3)
(여기서
Figure 112020003600825-pat00059
와
Figure 112020003600825-pat00060
는 발전기의 전기자 권선(110)의 권선 저항 및 권선 인덕턴스,
Figure 112020003600825-pat00061
는 발전기에서 부하로 공급하는 부하 전류,
Figure 112020003600825-pat00062
는 발전기(100)의 내부 권선(110)에서 발생하는 전압 강하 성분을 나타낸다.)
식 (2)에서 발전기의 전압이 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00063
)에 의해서 제어 된다 하더라도, 부하 상태에 따라서 발전기의 권선에서 발생하는 전압 강하 성분에 의해 발전기 전압이 변동하게 되므로, 이에 따라 여자기의 계자 전류를 제어하게 된다.
도 1은 본 발명의 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법의 순서도를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 관한 순서도로, 전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00064
)을 산출하는 단계(S10), 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00065
)를 산출하는 단계(S20) 및 새로운 계자 지령전류(
Figure 112020003600825-pat00066
)를 산출하여 인가하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00067
)을 산출하는 단계(S10)는, 발전기의 권선 내부에서 부하 전류에 의해 발생되는 전압강하를 보상하기 위해, 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)에서 부하에 의해 측정된 여자기 계자전류(
Figure 112020003600825-pat00068
)와 실제 발전기의 출력전압(
Figure 112020003600825-pat00069
)을 비교하는 과정을 포함할 수 있다.
전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00070
)을 산출하는 단계(S10)는, 상술한 도 6의 식 (2)에서 발전기의 전압이 여자기의 계자 전류(
Figure 112020003600825-pat00071
)에 의해서 제어된다 하더라도, 부하 상태에 따라서 발전기의 권선에서 전압 강하가 발생하기 때문에 이를 측정하여 새로운 보상 전류를 생성하기 위한 과정이다.
보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00072
)를 산출하는 단계(S20)는 상기 전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00073
)을 입력으로 하여 비례이득 및 미분이득을 통해 산출된 각 결과 값을 합산하여 산출될 수 있다.
상기 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00074
)를 산출하는 단계는, 무부하 상태에서의 부하전류(
Figure 112020003600825-pat00075
)가 0인 상태에서 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)의 전류 센서를 통해 상기 계자 지령전류(
Figure 112020003600825-pat00076
)를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
새로운 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00077
)를 산출하여 인가하는 단계(S30)는, 상기 발전기의 지령전압(
Figure 112022033212076-pat00078
)에 의해 출력된 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00079
)에 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00080
)를 더하여 산출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 보상기가 설치된 회로도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 보상기가 설치된 발전기의 제어 구조를 나타내고 있으며, 상술한 도 5의 통상의 발전기 전압 제어기(360)와 발전기의 여자전류 제어기(370)를 포함하고 있으나, 발전기의 권선 내부에서 발생하는 전압강하를 보상하는 보상 제어기(380)가 추가된 것이 특징이다.
보상 제어기(380)(Voltage Compensator)는 무부하 상태에서 발전기의 부하전류(
Figure 112020003600825-pat00081
)가 영인 상태에서 발전기의 여자기 계자전류(
Figure 112020003600825-pat00082
)와 발전기의 출력전압(
Figure 112020003600825-pat00083
)의 비율을 고려하여, 발전기 권선(110)에서 발생하는 전압강하를 추정하여 보상하는 방식이며, 부하 전류(
Figure 112020003600825-pat00084
)가 영인 상태에서는 발전기의 발전 전압(
Figure 112020003600825-pat00085
)과 발전기의 출력전압(
Figure 112020003600825-pat00086
)이 동일하게 되는 원리를 사용한다.
상기 전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00087
)을 산출하는 단계는, 아래 수학식1을 통해 산출될 수 있다. 여자기의 계자전류(
Figure 112020003600825-pat00088
)(321)는 자동 전압 조정기(AVR)(300) 내부의 전류 센서(320)를 통해 검출되고, 이를 통해 여자기의 계자전류와 실제 발전기의 검출전압(
Figure 112020003600825-pat00089
)(131)과의 차이를 통해 산출될 수 있다.
Figure 112020003600825-pat00090
(여기서,
Figure 112022033212076-pat00091
는 발전기의 전압 주파수,
Figure 112022033212076-pat00092
는 무부하 상태의 여자기 계자전류와 발전기 전압의 비율인
Figure 112022033212076-pat00093
,
Figure 112022033212076-pat00094
는 계자 지령전류)
상기 보상 여자기 전류(
Figure 112022033212076-pat00095
)를 산출하는 단계는, 수식
Figure 112022033212076-pat00096
로 상기 비례이득이 계산될 수 있고, 수식
Figure 112022033212076-pat00097
로 상기 미분이득에 따른 전류값이 계산될 수 있다(여기서,
Figure 112022033212076-pat00098
는 비례 이득 상수,
Figure 112022033212076-pat00177
는 미분 이득 상수,
Figure 112022033212076-pat00099
는 전압강하 성분).
무부하 상태에서는 상기 수학식1로 계산되는 권선단 전압강하 성분은 영이 되지만, 부하전류가 흐르게 되면, 권선단 전압강하 성분은 크게 변동하게 된다. 따라서, 이를 보상하기 위해서, 수학식1로 계산되는 전압강하 성분(
Figure 112020003600825-pat00100
)은 미분이득(385) 및 비례이득(383)의 보상 제어 방식에 의해 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00101
)(386)를 산출할 수 있다.
상기 계자 지령전류(
Figure 112020003600825-pat00102
)를 산출하여 인가하는 단계는, 상기 발전기의 발전 전압(
Figure 112020003600825-pat00103
)과 출력 전압(
Figure 112020003600825-pat00104
)을 동일하도록 상기 보상 여자기 전류(
Figure 112020003600825-pat00105
)를 인가하는 단계를 포함하고, 부하전류(
Figure 112020003600825-pat00106
)의 크기를 0에 수렴하게 하여 부하 효과를 보상하는 것을 특징으로 한다.
계산된 보상 전류(
Figure 112022033212076-pat00107
)(386)는 발전기 전압 제어기(360)의 출력과 더해져서 새로운 여자기의 계자 지령전류(
Figure 112022033212076-pat00108
)(390)를 아래 수학식2와 같이 산출하게 된다.
Figure 112020003600825-pat00109
본 발명에서는 부하전류에 의한 전압강하를 간단한 발전기의 계수와 보상 방식을 통해서 보상할 수 있으며, 부하 변동에 대응하여 출력 전압을 빠르게 안정화시켜 성능면에서 탁월한 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예를 적용한 부하전류(
Figure 112022033212076-pat00110
) 결과 값과 종래의 제어방식의 발전기 출력전압 그래프를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 부하 변동에 따른 발전기의 출력전압을 나타내고 있으며, 출력전압이 380V인 경우에 일정하게 380V를 유지해야 하지만, 부하의 변동에 따라서 출력전압이 변동되었다가 제어되고 있음을 나타낸다.
붉은색 부분은 제안된 방식이 적용된 경우이고, 파란색 점선은 종래 방식의 결과를 나타낸다. 따라서, 제안된 방식의 출력전압 변동이 적을 뿐만 아니라 빠르게 원래의 값으로 제어되는 것을 결과를 통해 알 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 발전기의 권선 내부에서 부하 전류에 의해 발생되는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법에 있어서,
    상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)에서 부하에 의해 측정된 여자기 계자전류(
    Figure 112022033212076-pat00111
    )와 실제 발전기의 출력전압(
    Figure 112022033212076-pat00112
    )을 비교하여 전압강하 성분(
    Figure 112022033212076-pat00113
    )을 산출하는 단계;
    상기 전압강하 성분(
    Figure 112022033212076-pat00114
    )을 입력으로 하여 비례이득 및 미분이득에 따라 산출된 전류값을 합산하여 보상 여자기 전류(
    Figure 112022033212076-pat00115
    )를 산출하는 단계; 및
    상기 발전기의 지령전압(
    Figure 112022033212076-pat00116
    )에 의해 출력된 계자 지령전류(
    Figure 112022033212076-pat00117
    )에 상기 보상 여자기 전류(
    Figure 112022033212076-pat00118
    )를 더하여 새로운 계자 지령전류(
    Figure 112022033212076-pat00119
    )를 산출하여 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 계자 지령전류(
    Figure 112022033212076-pat00156
    )를 산출하여 인가하는 단계는,
    상기 발전기의 발전 전압(
    Figure 112022033212076-pat00157
    )과 출력 전압(
    Figure 112022033212076-pat00158
    )이 동일하도록 상기 보상 여자기 전류(
    Figure 112022033212076-pat00159
    )를 인가하는 단계를 포함하고,
    부하전류(
    Figure 112022033212076-pat00160
    )의 크기를 0에 수렴하게 하여 부하 효과를 보상하는 것을 특징으로 하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압강하 성분(
    Figure 112022033212076-pat00161
    )을 산출하는 단계는,
    다음의 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법.
    Figure 112022033212076-pat00162

    (여기서,
    Figure 112022033212076-pat00163
    는 발전기의 전압 주파수,
    Figure 112022033212076-pat00164
    는 무부하 상태의 여자기 계자전류와 발전기 전압의 비율인
    Figure 112022033212076-pat00165
    ,
    Figure 112022033212076-pat00166
    는 계자 지령전류)
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상 여자기 전류(
    Figure 112022033212076-pat00167
    )를 산출하는 단계는,
    무부하 상태에서의 부하전류(
    Figure 112022033212076-pat00168
    )가 0인 상태에서 상기 발전기의 자동 전압 조정기(AVR: Automatic Voltage Regulator)의 전류 센서를 통해 상기 계자 지령전류(
    Figure 112022033212076-pat00169
    )를 측정하는 단계를 더 포함하는 것인, 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상 여자기 전류(
    Figure 112022033212076-pat00170
    )를 산출하는 단계는,
    수식
    Figure 112022033212076-pat00171
    로 상기 비례이득에 따른 전류값을 계산하는 것을 특징으로 하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법.
    (여기서,
    Figure 112022033212076-pat00172
    는 비례 이득 상수,
    Figure 112022033212076-pat00173
    는 전압강하 성분)
  5. 청구항 4에 있어서,
    수식
    Figure 112022033212076-pat00174
    로 상기 미분이득에 따른 전류값을 계산하는 것을 특징으로 하는 전압강하를 보상하는 발전기 제어 방법.
    (여기서,
    Figure 112022033212076-pat00175
    는 미분 이득 상수,
    Figure 112022033212076-pat00176
    는 전압강하 성분)
  6. 삭제
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