KR102524800B1 - Moudlar multi-level converter and operating method for the same - Google Patents

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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터는 복수 개의 서브 모듈을 포함하는 복수의 상 클러스터 및 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 상기 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.In the modular multi-level converter according to an embodiment of the present disclosure, when a plurality of phase clusters including a plurality of sub-modules and reactive power output from the modular multi-level converter is less than or equal to reference power, a circulating current flows through the phase clusters. It may include a processor that controls to

Description

모듈형 멀티레벨 컨버터 및 그의 동작 방법{MOUDLAR MULTI-LEVEL CONVERTER AND OPERATING METHOD FOR THE SAME}Modular multi-level converter and its operating method {MOUDLAR MULTI-LEVEL CONVERTER AND OPERATING METHOD FOR THE SAME}

본 개시는 모듈형 멀티레벨 컨버터 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a modular multilevel converter and an operating method thereof.

산업이 발전하고 인구가 증가함에 따라 전력 수요는 급증하는데 반해, 전력생산에는 한계가 있다. As the industry develops and the population increases, electricity demand soars, but electricity production is limited.

이에 따라, 생산지에서 생성된 전력을 손실 없이 안정적으로 수요지로 공급하기 위한 전력계통이 점차 중요해지고 있다. Accordingly, a power system for supplying power generated in a production area to a demand area stably without loss is becoming increasingly important.

전력조류와 계통전압, 안정도 향상을 위한 FACTS(Flexible AC Transmission System) 설비의 필요성이 대두되고 있다. FACTS 설비 중 3세대로 불리는 전력보상장치의 일종인 STATCOM(STATic synchronous COMpensator) 설비는 전력계통에 병렬로 병입되어 전력계통에서 필요로 하는 무효전력을 보상해 주고 있다. The need for FACTS (Flexible AC Transmission System) facilities to improve power flow, system voltage, and stability is emerging. STATCOM (STATic synchronous COMpensator), a type of power compensator called the 3rd generation among FACTS facilities, is fed in parallel to the power system and compensates for the reactive power required by the power system.

도 1은 일반적인 전력계통시스템을 도시한다.1 shows a general power system.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 전력계통시스템(10)은 전력생성원(20), 전력계통(30), 부하(40) 및 다수의 무효전력보상장치(50)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a general power system system 10 may include a power generation source 20, a power system 30, a load 40, and a plurality of reactive power compensating devices 50.

전력생성원(20)은 전력을 생성하는 장소나 설비를 의미하는 것으로서, 전력을 생성하는 생산자로 이해될 수 있다. The power generation source 20 means a place or facility that generates power, and may be understood as a producer that generates power.

전력계통(30)은 전력생성원(20)에서 생성된 전력을 부하(40)로 송전하도록 하여 주는 전력선, 철탑, 피뢰기, 애자 등을 포함하는 일체의 설비를 의미할 수 있다. The power system 30 may mean any facility including a power line, a steel tower, a lightning arrester, an insulator, and the like that transmits power generated by the power generation source 20 to the load 40 .

부하(40)는 전력생성원(20)에서 생성된 전력을 소비하는 장소나 설비를 의미하는 것으로서, 전력을 소비하는 소비자로 이해될 수 있다.The load 40 refers to a place or facility consuming the power generated by the power generation source 20, and may be understood as a consumer consuming power.

무효전력보상장치(50)는 STATCOM으로서, 전력계통(30)에 연계되어 전력계통(30)으로 흐르는 전력 중에서 무효전력의 부족 시 이를 보상하여 주는 장치일 수 있다.The reactive power compensator 50 is a STATCOM, and may be a device that is linked to the power system 30 and compensates for a lack of reactive power among power flowing through the power system 30 .

무효전력보상장치(50)는 전력계통의 교류전력을 직류전력으로 변환하거나 직류전력을 교류전력으로 변환하여 줄 수 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터를 포함한다.The reactive power compensator 50 includes a modular multi-level converter capable of converting AC power of a power system into DC power or converting DC power into AC power.

모듈형 멀티레벨 컨버터는 3상 각각에 대해 서로 직렬로 연결되는 복수 개의 서브 모듈로 이루어진 클러스터(cluster)를 포함한다. The modular multilevel converter includes a cluster composed of a plurality of sub-modules connected in series with each other for each of the three phases.

도 2a는 스타 커넥션(star connection topology)을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 회로도이고, 도 2b는 델타 커넥션(delta connection topology)을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 회로도이다.2A is a circuit diagram of a modular multilevel converter having a star connection topology, and FIG. 2B is a circuit diagram of a modular multilevel converter having a delta connection topology.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 3상 클러스터(52) 각각에 복수 개의 서브 모듈(54)이 서로 직렬로 연결되는 구조를 가진다.As shown in FIGS. 2A and 2B , each of the three-phase clusters 52 has a structure in which a plurality of sub-modules 54 are serially connected to each other.

모듈형 멀티레벨 컨버터에서는 서브 모듈의 스위칭 로스를 줄이기 위한 알고리즘이 사용되는데, 이는 서브 모듈의 스위칭이 필요 이상으로 일어나게 될 경우 발생하는 에너지 손실을 줄이기 위한 알고리즘이다.In the modular multilevel converter, an algorithm for reducing switching loss of submodules is used, which is an algorithm for reducing energy loss that occurs when switching of submodules occurs more than necessary.

그러나, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 출력이 저출력 구간일 때에는, 각 서브 모듈의 커패시터 충, 방전 기간이 짧아지게 되며, 각 서브 모듈의 충, 방전 시 발생하는 전압 변동의 차이가 스위칭 로스를 줄이기 위한 알고리즘에서 허용하는 차이보다 작게 변동된다.However, when the output of the modular multi-level converter is in the low-output range, the capacitor charging and discharging period of each sub-module is shortened, and the difference in voltage fluctuation generated during charging and discharging of each sub-module is an algorithm for reducing switching loss. fluctuates less than the difference allowed by

이로 인해, 모듈형 멀티레벨 컨버터가 저출력 구간일 때, 스위칭 되었던 서브 모듈만 계속해서 스위칭 되고, 스위칭 되지 않은 서브 모듈은 계속해서 스위칭 되지 않는 문제가 있다.For this reason, when the modular multilevel converter is in a low-output period, there is a problem in that only switched submodules are continuously switched and unswitched submodules are not continuously switched.

본 개시는 모듈형 멀티레벨 컨버터에서, 서브 모듈의 스위칭 주파수 불균형을 완화하기 위한 장치 및 그의 동작 방법을 제시하고자 한다.The present disclosure intends to propose a device and method for mitigating switching frequency imbalance of submodules in a modular multilevel converter and its operation method.

본 개시의 모듈형 멀티레벨 컨버터는 복수 개의 서브 모듈을 포함하는 복수의 상 클러스터 및 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 상기 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.The modular multi-level converter of the present disclosure includes a plurality of phase clusters including a plurality of sub-modules and a processor that controls circulating current to flow through the phase clusters when reactive power output from the modular multi-level converter is less than or equal to reference power. can include

상기 기준 전력은 0Mvar일 수 있다.The reference power may be 0Mvar.

상기 프로세서는 레퍼런스 생성부 및 비교부를 포함하고, 상기 비교부는 상기 레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압을 상기 기준 전압을 제외한 나머지 입력 전압과 비교할 수 있다.The processor may include a reference generator and a comparator, and the comparator may compare the reference voltage generated by the reference generator with other input voltages excluding the reference voltage.

상기 레퍼런스 생성부는, 상기 복수의 상 클러스터 전압의 평균 전압 값을 상기 기준 전압으로 생성할 수 있다.The reference generator may generate an average voltage value of the plurality of phase cluster voltages as the reference voltage.

상기 프로세서는 저출력 감지부와 전압 생성부를 더 포함하고, 상기 저출력 감지부는 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 상기 전압 생성부가 생성하는 전압이 상기 비교부에 입력되도록 할 수 있다.The processor further includes a low power detector and a voltage generator, and the low power detector allows the voltage generated by the voltage generator to be input to the comparator when reactive power output from the modular multi-level converter is less than or equal to reference power. can

상기 비교부는 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 상기 전압 생성부가 생성한 전압을 더한 값을 상기 기준 전압과 비교할 수 있다.The comparator may compare a value obtained by adding the actually measured average voltage of each sub-module of each phase cluster and the voltage generated by the voltage generator to the reference voltage.

상기 비교부는 상기 기준 전압에서 상기 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값을 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 비교할 수 있다.The comparator may compare a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage with the actually measured average voltage of the sub-modules of each phase cluster.

상기 비교부는 상기 기준 전압에서 상기 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값이 상기 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 차이가 있는 경우, 상기 각 상 클러스터에 제어 신호를 전송할 수 있다.The comparator may transmit a control signal to each phase cluster when a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage is different from the actually measured average voltage of each sub-module of each phase cluster.

본 개시의 모듈형 멀티레벨 컨버터의 동작 방법은 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터의 출력에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인지 판단하는 단계 및 상기 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.A method of operating a modular multi-level converter of the present disclosure includes determining whether reactive power output from an output of the modular multi-level converter is equal to or less than a reference power, and when the reactive power is equal to or less than a reference power, a circulating current in a plurality of phase clusters It may include a step of controlling to flow.

상기 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계는, 레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압에서 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값을 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.The step of controlling the circulating current to flow through the plurality of phase clusters includes comparing a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage generated by the reference generator with the actually measured average voltage of the submodules of each phase cluster. steps may be included.

상기 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계는, 레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압에서 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값을 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 차이가 있는 경우, 상기 각 상 클러스터에 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the step of controlling the circulating current to flow through the plurality of phase clusters, a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage generated by the reference generator is different from the actually measured average voltage of the submodules of each phase cluster. If there is, the step of transmitting a control signal to each phase cluster may be further included.

본 개시에 따르면, 저출력 구간에서도 각 서브 모듈의 스위칭 주파수가 균등하게 제어되므로 특정 서브 모듈만 사용되어 제품의 수명이 단축되는 것을 극복할 수 있다.According to the present disclosure, since the switching frequency of each sub-module is uniformly controlled even in a low-output period, it is possible to overcome shortening of a product's lifespan due to the use of only a specific sub-module.

도 1은 일반적인 전력계통시스템을 도시한다.
도 2a는 스타 커넥션을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 회로도이다.
도 2b는 델타 커넥션을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터를 구비한 전력계통시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터를 구비한 전력계통시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티 레벨 컨버터를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 모듈형 멀티 레벨 컨버터의 프로세서를 상세히 도시한 블록도이다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 프로세서의 전압 생성부가 생성하는 전압의 파형을 나타낸 예시 도면이다.
1 shows a general power system.
Figure 2a is a circuit diagram of a modular multilevel converter with a star connection.
Figure 2b is a circuit diagram of a modular multilevel converter with a delta connection.
Figure 3 shows a power system system having a modular multi-level converter of star connection according to the present invention.
Figure 4 shows a power system system having a modular multi-level converter of delta connection according to the present invention.
5 is a block diagram illustrating a modular multi-level converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing in detail a processor of a modular multi-level converter according to an embodiment of the present disclosure.
7 is an exemplary diagram illustrating a waveform of a voltage generated by a voltage generator of a processor according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

도 3은 본 발명에 따른 스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터를 구비한 전력계통시스템을 도시한다.Figure 3 shows a power system system having a modular multi-level converter of star connection according to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 전력계통(140)에 병렬로 병입되어 전력계통(140)에서 필요로 하는 무효전력을 보상해 줄 수 있다.As shown in FIG. 3 , the star connection modular multilevel converter 100 is fed into the power system 140 in parallel to compensate for reactive power required by the power system 140 .

스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)는 전력계통(140)의 3상 라인(142, 144, 146)에 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)가 개별적으로 연결될 수 있다. In the star connection modular multilevel converter 100, the first to third phase clusters 130, 132, and 134 may be individually connected to the three-phase lines 142, 144, and 146 of the power system 140. .

구체적으로, 제1 상 클러스터(130)는 전력계통(140)의 제1 상 라인(142)과 노드(n) 사이에 연결되고, 제2 상 클러스터(132)는 전력계통(140)의 제2 상 라인(144)과 노드(n) 사이에 연결되며, 제3 상 클러스터(134)는 전력계통(140)의 제3 상 라인(146)과 노드(n) 사이에 연결될 수 있다.Specifically, the first phase cluster 130 is connected between the first phase line 142 of the power system 140 and the node n, and the second phase cluster 132 is the second phase cluster 132 of the power system 140. It is connected between the phase line 144 and the node n, and the third phase cluster 134 may be connected between the third phase line 146 of the power system 140 and the node n.

각 상 클러스터(130, 132, 134)는 서로 직렬로 연결되는 복수 개의 서브 모듈(136)을 포함할 수 있다. 각 서브 모듈(136)은 복수 개의 스위칭 소자, 이들 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 복수 개의 다이오드 및 커패시터를 포함할 수 있다. Each phase cluster 130, 132, 134 may include a plurality of sub-modules 136 connected in series with each other. Each sub-module 136 may include a plurality of switching elements, and a plurality of diodes and capacitors connected in parallel with the switching elements.

전력계통(140)이 운용되는 경우, 각 서브 모듈(136)의 커패시터가 수시로 충전 또는 방전될 수 있다. When the power system 140 is operated, capacitors of each sub-module 136 may be charged or discharged at any time.

각 상 클러스터(130, 132, 134) 내에서 선택 또는 비선택되는 서브 모듈(136)의 개수에 따른 각 서브 모듈(136) 내의 커패시터의 전압의 합에 의해 교류무효전력이 생성되어 전력계통(140)에 보상될 수 있다 AC reactive power is generated by the sum of the voltages of the capacitors in each sub-module 136 according to the number of sub-modules 136 selected or unselected in each phase cluster 130, 132, 134, so that the power system 140 ) can be compensated for

서브 모듈(136)이 선택됨은 서브 모듈(136)이 활성화됨을 의미하고, 서브 모듈(136)이 비선택됨은 서브 모듈(136)이 비활성화됨을 의미할 수 있다.Selecting the sub-module 136 may mean that the sub-module 136 is activated, and non-selecting the sub-module 136 may mean that the sub-module 136 is inactivated.

서브 모듈(136)이 선택되는 경우, 서브 모듈(136) 내의 복수 개의 스위칭 소자 중 특정 스위칭 소자가 턴온되어 커패시터의 전압이 출력될 수 있다. When the sub-module 136 is selected, a specific switching element among a plurality of switching elements in the sub-module 136 is turned on to output a capacitor voltage.

서브 모듈(136)이 비선택되는 경우, 해당 서브 모듈(136) 내의 커패시터로 전류 흐름 통로(current flow path)가 형성되지 않고 해당 서브 모듈(136)이 바이패스(bypass)되어 해당 서브 모듈(136)의 커패시터의 전압이 출력되지 않게 된다. When the sub-module 136 is not selected, a current flow path is not formed with the capacitor in the sub-module 136 and the sub-module 136 is bypassed so that the sub-module 136 ), the voltage of the capacitor is not output.

도 4는 본 발명에 따른 델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터를 구비한 전력계통시스템을 도시한다.Figure 4 shows a power system system having a modular multi-level converter of delta connection according to the present invention.

도 4의 델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터는 도 3의 스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터와 커넥션 구조만 다를 뿐 그 구성에 있어서는 동일하다. 따라서, 델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터의 설명에 있어서 스타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.The modular multilevel converter of the delta connection of FIG. 4 is the same as the modular multilevel converter of the star connection of FIG. 3 except for the connection structure. Therefore, in the description of the delta connection modular multilevel converter, the same reference numerals will be assigned to the same components as those of the star connection modular multilevel converter.

도 4에 도시한 바와 같이, 델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터(101)가 전력계통(140)에 병렬로 병입되어 전력계통(140)에서 필요로 하는 무효전력을 보상해 줄 수 있다. As shown in FIG. 4 , the modular multilevel converter 101 of the delta connection is fed into the power system 140 in parallel to compensate for the reactive power required by the power system 140 .

델타 커넥션의 모듈형 멀티레벨 컨버터(101)는 전력계통(140)의 3상 라인(142, 144, 146)에 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)가 연결될 수 있다. In the delta connection modular multilevel converter 101 , the first to third phase clusters 130 , 132 , and 134 may be connected to the three-phase lines 142 , 144 , and 146 of the power system 140 .

구체적으로, 전력계통(140)의 3상 라인(142, 144, 146)은 제1 내지 제3 노드(n1, n2, n3)에 연결될 수 있다.Specifically, the three-phase lines 142 , 144 , and 146 of the power system 140 may be connected to the first to third nodes n1 , n2 , and n3 .

제1 상 클러스터(130)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되고, 제2 상 클러스터(132)는 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이에 연결되며, 제3 클러스터(134)는 제3 노드(n3)와 제1 노드(n1) 사이에 연결될 수 있다.The first phase cluster 130 is connected between the first node n1 and the second node n2, and the second phase cluster 132 is connected between the second node n2 and the third node n3. And, the third cluster 134 may be connected between the third node n3 and the first node n1.

델타 커넥션을 구성하는 제1 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)의 세부 구성은 스타 커넥션을 구성하는 제1 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)와 동일한 세부 구성을 가질 수 있다. The detailed configuration of the first to third phase clusters 130, 132, and 134 constituting the delta connection may have the same detailed configuration as the first to third phase clusters 130, 132, and 134 constituting the star connection. .

이에 따라, 각 상 클러스터(130, 132, 134) 내의 서브 모듈(136)들의 선택 개수에 따라 원하는 교류전압의 파형 및 교류전류의 파형이 생성될 수 있다. Accordingly, desired AC voltage and AC current waveforms may be generated according to the selected number of submodules 136 in each phase cluster 130 , 132 , and 134 .

이와 같이 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)가 델타 커넥션으로 구성되는 경우, 제1 상 클러스터(130)에 걸리는 전압은 Vab이고, 제2 상 클러스터(132)에 걸리는 전압은 Vbc이며, 제3 상 클러스터(134)에 걸리는 전압은 Vca일 수 있다.In this way, when the first to third phase clusters 130, 132, and 134 are configured with a delta connection, the voltage across the first phase cluster 130 is Vab, and the voltage across the second phase cluster 132 is Vbc, and the voltage across the third phase cluster 134 may be Vca.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram showing a modular multi-level converter according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)는 프로세서(110), 제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124) 및 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, a modular multilevel converter 100 according to an embodiment of the present invention includes a processor 110, first to third phase cluster controllers 120, 122, and 124 and first to third phases. It may include a three-phase cluster (130, 132, 134).

제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)는 제a 상 내지 제c 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)로 명명될 수 있으며, 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)는 제a 상 내지 제c 상 클러스터(130, 132, 134)로 명명될 수 있다. The first to third phase cluster controllers 120, 122, and 124 may be referred to as the a- to c-th phase cluster controllers 120, 122, and 124, and the first to third phase clusters 130, 132 and 134) may be referred to as phase a to c-th clusters 130, 132 and 134.

제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각은 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 직렬로 연결되는 복수 개의 서브 모듈(136)을 포함하고, 각 서브 모듈(136)은 복수 개의 스위칭 소자, 이들 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 복수 개의 다이오드 및 커패시터를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134 includes a plurality of sub-modules 136 connected in series with each other, and each sub-module 136 includes a plurality of sub-modules 136. It may include a switching element, a plurality of diodes and capacitors connected in parallel with the switching element.

제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124) 각각은 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)를 제어할 수 있다. 이와 달리, 하나의 클러스터 제어기가 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)를 제어할 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.Each of the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 may control the first to third phase clusters 130 , 132 , and 134 . Alternatively, one cluster controller may control the first to third phase clusters 130, 132, and 134, but is not limited thereto.

또한, 프로세서(110)와 제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124) 사이는 유선 통신 또는 무선 통신이 가능하다. 제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)와 상기 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 사이는 유선 또는 무선 통신이 가능하지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.In addition, wired communication or wireless communication is possible between the processor 110 and the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 . Wired or wireless communication may be performed between the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 and the first to third phase clusters 130 , 132 , and 134 , but is not limited thereto.

제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124) 각각은 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)를 제어하기 위한 제1 내지 제3 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다. Each of the first to third phase cluster controllers 120, 122, and 124 may generate first to third switching control signals for controlling the first to third phase clusters 130, 132, and 134. .

구체적으로, 제1 상 클러스터 제어기(120)는 제1 상 클러스터(130) 내의 각 서브 모듈(136)을 제어하기 위한 제1 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다. 제2 상 클러스터 제어기(122)는 제2 상 클러스터(132) 내의 각 서브 모듈(136)을 제어하기 위한 제2 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다. 제3 상 클러스터 제어기(124)는 제3 상 클러스터(134) 내의 각 서브 모듈(136)을 제어하기 위한 제3 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다. Specifically, the first-phase cluster controller 120 may generate a first switching control signal for controlling each sub-module 136 in the first-phase cluster 130 . The second-phase cluster controller 122 may generate a second switching control signal for controlling each sub-module 136 in the second-phase cluster 132 . The third-phase cluster controller 124 may generate a third switching control signal for controlling each sub-module 136 in the third-phase cluster 134 .

제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)는 프로세서(110)로부터 제공된 지령 값 및/또는 제어신호를 바탕으로 제1 내지 제3 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다. The first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 may generate first to third switching control signals based on command values and/or control signals provided from the processor 110 .

프로세서(110)는 제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)를 제어할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 제1 상 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)를 제어하기 위한 지령 값을 생성할 수 있다. The processor 110 may control the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 . That is, the processor 110 may generate command values for controlling the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 .

구체적으로, 프로세서(110)는 전력계통(140)으로부터 획득된 전력 상황 정보 및/또는 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각의 상태 정보 및 각 상 클러스터(130, 132, 134) 내의 각 서브 모듈(136)의 상태 정보 등을 토대로 지령 값을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 지령 값이 제1 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)로 전송될 수 있다. Specifically, the processor 110 transmits power condition information obtained from the power system 140 and/or state information of each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134 and each phase cluster 130, 132, 134), command values may be generated based on state information of each sub-module 136. The command values generated in this way may be transmitted to the first to third phase cluster controllers 120 , 122 , and 124 .

각 상 클러스터(130, 132, 134) 내의 각 서브 모듈(136)의 상태 정보는 각 서브 모듈(136)의 탈락 여부, 각 서브 모듈(136)의 전압 정보 등을 포함할 수 있다. Status information of each sub-module 136 in each phase cluster 130 , 132 , and 134 may include whether each sub-module 136 is dropped or not, voltage information of each sub-module 136 , and the like.

제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각의 상태 정보는 전압 및/또는 전류 정보일 수 있다. 예컨대, 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각의 상태 정보는 예컨대 제1상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각에서 검출된 전압 값(Vcan, Vcbn, Vccn)(Vab, Vbc, Vca) 및 전류 값(ica, icb, icc)(iab, ibc, ica)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. State information of each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134 may be voltage and/or current information. For example, the state information of each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134 is the voltage value (Vcan, Vcbn, and Vccn) detected in each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134, for example. ) (Vab, Vbc, Vca) and current values (ica, icb, icc) (iab, ibc, ica), but are not limited thereto.

프로세서(110)는 예컨대, 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 각각에서 검출된 전압 값 및 전류 값을 바탕으로 각 상 클러스터(130, 132, 134)에 대한 신호를 생성할 수 있다. The processor 110 generates signals for each phase cluster 130, 132, and 134 based on voltage values and current values detected in each of the first to third phase clusters 130, 132, and 134, for example. can

프로세서(110)에서 생성한 지령 신호에 따라 제 1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 내의 각 서브 모듈(136)들이 스위칭 될 수 있다. Each sub-module 136 in the first to third phase clusters 130, 132, and 134 may be switched according to the command signal generated by the processor 110.

종래의 경우, 프로세서(110)는 각 상 클러스터(130, 132, 134)의 에너지가 균등하게 분배되도록 하는 에너지 밸런싱 제어를 통해, 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 간의 에너지를 균등하게 유지할 수 있다. 이는 공지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.In the conventional case, the processor 110 controls the energy balancing so that the energy of each phase cluster 130, 132, 134 is equally distributed, and the energy between the first to third phase clusters 130, 132, and 134 can be maintained evenly. Since this is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)에서는 에너지 밸런싱 제어에 더하여, 서브 모듈(136)의 스위칭 로스를 줄이기 위한 알고리즘이 함께 사용되는데, 이는 서브 모듈(136)의 스위칭이 필요 이상으로 일어나게 될 경우 발생하는 에너지 손실(스위칭 손실)을 줄이기 위한 알고리즘이다.Meanwhile, in the modular multilevel converter 100, in addition to energy balancing control, an algorithm for reducing the switching loss of the submodule 136 is used together, which occurs when the switching of the submodule 136 occurs more than necessary It is an algorithm to reduce the energy loss (switching loss) of

그러나, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 출력이 저출력 구간일 때에는, 각 서브 모듈(136)의 커패시터 충·방전 기간이 짧아지게 되며, 각 서브 모듈(136)의 충·방전 시 발생하는 전압 변동의 차이가 스위칭 손실을 줄이기 위한 알고리즘에서 허용하는 차이보다 작게 변동된다.However, when the output of the modular multi-level converter 100 is in a low-output period, the capacitor charging/discharging period of each sub-module 136 is shortened, and the voltage fluctuation generated during charging/discharging of each sub-module 136 is shortened. The difference in is fluctuated less than the difference allowed by the algorithm for reducing switching loss.

이로 인해, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 저출력 구간일 때, 스위칭 되는 서브 모듈은 계속해서 스위칭 되고, 스위칭 되지 않는 서브 모듈은 계속해서 스위칭 되지 않는 문제가 있다. 즉, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 저출력 구간일 때에는, 복수 개의 서브 모듈(136)의 스위칭 주파수가 균등하게 제어되지 않는 문제가 있다.For this reason, when the modular multilevel converter 100 is in a low-output period, there is a problem in that sub-modules that are switched are continuously switched and sub-modules that are not switched are not continuously switched. That is, when the modular multilevel converter 100 is in a low output period, there is a problem in that the switching frequencies of the plurality of submodules 136 are not equally controlled.

도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 모듈형 멀티 레벨 컨버터의 프로세서를 상세히 도시한 블록도이다.6 is a block diagram showing in detail a processor of a modular multi-level converter according to an embodiment of the present disclosure.

도 5 및 도 6을 참조하면, 프로세서(110)는 레퍼런스 생성부(112), 전압 생성부(114), 저출력 감지부(116) 및 비교부(118)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6 , the processor 110 may include a reference generator 112 , a voltage generator 114 , a low power detector 116 and a comparator 118 .

도 6에서는 설명의 편의를 위해, 제1 상 클러스터(또는, a 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110a)와 제2 상 클러스터(또는, b 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110b)와 제3 상 클러스터(또는, c 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110c)를 구분하여 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 상 내지 제3 상 또는 a 상 내지 c 상에서 중복되는 설명은 생략한다.In FIG. 6 , for convenience of description, a processor 110a for controlling a first-phase cluster (or a-phase cluster), a processor 110b for controlling a second-phase cluster (or b-phase cluster), and a third-phase cluster Although the processor 110c for cluster (or c-phase cluster) control is separately illustrated, it is not limited thereto, and overlapping descriptions of the first to third phases or a to c phases are omitted.

제1 상 클러스터(또는, a 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a), 제1 전압 생성부(114a), 제1 저출력 감지부(116a) 및 제1 비교부(118a)를 포함할 수 있다.The processor 110a for controlling the first-phase cluster (or the a-phase cluster) includes a first reference generator 112a, a first voltage generator 114a, a first low power detector 116a, and a first comparator. (118a).

제2 상 클러스터(또는, b 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110b)는 제2 레퍼런스 생성부(112b), 제2 전압 생성부(114b), 제2 저출력 감지부(116b) 및 제2 비교부(118b)를 포함할 수 있다.The processor 110b for controlling the second-phase cluster (or b-phase cluster) includes a second reference generator 112b, a second voltage generator 114b, a second low power detector 116b, and a second comparator. (118b).

제3 상 클러스터(또는, c 상 클러스터) 제어를 위한 프로세서(110c)는 제3 레퍼런스 생성부(112c), 제3 전압 생성부(114c), 제3 저출력 감지부(116c) 및 제3 비교부(118c)를 포함할 수 있다.The processor 110c for controlling the 3-phase cluster (or c-phase cluster) includes a third reference generator 112c, a third voltage generator 114c, a third low power detector 116c, and a third comparator. (118c).

제1 내지 제3 레퍼런스 생성부(112a, 112b, 112c)는 각 상 클러스터(130, 132, 134)의 평균 에너지 기준 전압 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 생성부(112)는 각 상 클러스터(130, 132, 134) 내의 서브 모듈(136)의 커패시터 전압 값을 센싱하여 각 상 클러스터(130, 132, 134)의 평균 전압 값을 계산하고, 계산된 각 상 클러스터(130, 132, 134) 전압의 평균 전압 값을 기준 전압 값으로 생성할 수 있다. 즉, 제1 레퍼런스 생성부(112a), 제2 레퍼런스 생성부(112b), 제3 레퍼런스 생성부(112c)에서 출력하는 기준 전압 값은 동일할 수 있고, 기준 전압 값은 전체 서브 모듈(136)의 평균 커패시터 전압 값일 수 있다.The first to third reference generators 112a, 112b, and 112c may generate an average energy reference voltage value of each phase cluster 130, 132, and 134. For example, the reference generator 112 calculates an average voltage value of each phase cluster 130 , 132 , 134 by sensing the capacitor voltage value of the sub module 136 in each phase cluster 130 , 132 , 134 . And, the average voltage value of the calculated voltages of each phase cluster 130, 132, and 134 may be generated as a reference voltage value. That is, the reference voltage values output from the first reference generator 112a, the second reference generator 112b, and the third reference generator 112c may be the same, and the reference voltage values are the same as those of the entire submodule 136. may be the average capacitor voltage value of

제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)는 펄스 파형 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)는 시스템 주파수의 제3 고조파를 생성할 수 있다. 만약, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 시스템 주파수가 60hz인 경우, 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)는 180hz 주파수의 펄스 파 전압을 생성할 수 있다. 이때, 제1 전압 생성부(114a)에서 생성하는 전압의 파형은 도 7의 (a)와 같은 형태일 수 있고, 제2 전압 생성부(114b)에서 생성하는 전압의 파형은 도 7의 (b)와 같은 형태일 수 있고, 제3 전압 생성부(114c)에서 생성하는 전압의 파형은 도 7의 (c)와 같은 형태일 수 있다.The first to third voltage generators 114a, 114b, and 114c may generate pulse waveform voltages. For example, the first to third voltage generators 114a, 114b, and 114c may generate third harmonics of the system frequency. If the system frequency of the modular multilevel converter 100 is 60hz, the first to third voltage generators 114a, 114b, and 114c may generate a pulse wave voltage having a frequency of 180hz. At this time, the waveform of the voltage generated by the first voltage generator 114a may be in the form of (a) in FIG. 7, and the waveform of the voltage generated by the second voltage generator 114b is shown in (b) of FIG. ), and the waveform of the voltage generated by the third voltage generator 114c may be in the form of FIG. 7(c).

제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 저출력 감지 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기준 전력이 0 [Mvar] 인 경우, 제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)에서 출력되는 무효 전력이 0 [Mvar] 일 때, 저출력 감지 신호를 생성할 수 있다. 제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)가 생성하는 저출력 감지 신호는 0 또는 1일 수 있다. 제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 이하인 경우, 1을 출력하고, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)에서 출력되는 무효 전력이 기준 전력 초과인 경우, 0을 출력할 수 있다. 이는 예시에 불과하며, 기준 전력은 실시 예에 따라 변경될 수 있다.The first to third low power detection units 116a, 116b, and 116c may generate a low power detection signal when the reactive power output from the modular multilevel converter 100 is equal to or less than the reference power. For example, when the reference power is 0 [Mvar], the first to third low power detection units 116a, 116b, and 116c when the reactive power output from the modular multi-level converter 100 is 0 [Mvar]. , can generate a low-power detection signal. The low power detection signal generated by the first to third low power detectors 116a, 116b, and 116c may be 0 or 1. The first to third low power detecting units 116a, 116b, and 116c output 1 when the reactive power output from the modular multilevel converter 100 is less than or equal to the reference power, and output from the modular multilevel converter 100. When the reactive power to be used exceeds the reference power, 0 may be output. This is just an example, and the reference power may be changed according to embodiments.

제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 저출력을 감지하여 저출력 감지 신호를 생성함으로써, 상술한 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)의 출력 전압이 제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)에 각각 입력되는 것을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)가 출력하는 신호가 1인 경우, 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)에서 출력하는 전압 값은 제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)에 각각 전달될 수 있지만, 제1 내지 제3 저출력 감지부(116a, 116b, 116c)가 출력하는 신호가 0인 경우, 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)에서 출력하는 전압 값은 저출력 감지 신호인 0과 곱해져, 제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)에 전달되지 않을 수 있다.The first to third low power detection units 116a, 116b, and 116c sense the low power of the modular multilevel converter 100 and generate a low power detection signal, thereby generating the above-described first to third voltage generators 114a and 114b. , 114c) may be input to the first to third comparison units 117a, 117b, and 117c, respectively. For example, when signals output from the first to third low power detectors 116a, 116b, and 116c are 1, the voltage values output from the first to third voltage generators 114a, 114b, and 114c are Although it may be transmitted to the first to third comparison units 117a, 117b, and 117c, respectively, when the signals output from the first to third low power detection units 116a, 116b, and 116c are 0, the first to third voltages The voltage values output from the generators 114a, 114b, and 114c may be multiplied by the low output detection signal 0, and may not be transmitted to the first to third comparators 117a, 117b, and 117c.

제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)는 제1 내지 제3 레퍼런스 생성부(112a, 112b, 112c)에서 생성된 기준 전압 값을 기준 전압 값을 제외한 나머지 입력 전압들과 비교할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)는 기준 전압 값을 실제 측정된 제1 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)에서 입력된 전압 값의 합과 비교할 수 있다. 제1 내지 제3 비교부(117a, 117b, 117c)는 기준 전압 값이 실제 측정된 각 상 클러스터(130, 132, 134) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 제1 내지 제3 전압 생성부(114a, 114b, 114c)에서 입력된 전압 값의 합과 차이가 있는 경우, 제1 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)에 대한 제어 신호를 각각 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 상 클러스터 제어기(120, 122, 124)에 대한 제어 신호는 제1 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)에 포함되어 있는 각 서브 모듈 내 스위칭 소자를 온/오프 시키는 신호일 수 있다.The first to third comparison units 117a, 117b, and 117c may compare the reference voltage values generated by the first to third reference generators 112a, 112b, and 112c with other input voltages excluding the reference voltage values. . For example, the first to third comparators 117a, 117b, and 117c may set the reference voltage value to the actually measured average voltage value of the submodule 136 of the first to third phase clusters 130, 132, and 134. It may be compared with the sum of voltage values input from the first to third voltage generators 114a, 114b, and 114c. The first to third comparators 117a, 117b, and 117c combine the average voltage values of the sub-modules 136 of each phase cluster 130, 132, and 134 from which the reference voltage values are actually measured, and the first to third voltage generators. When there is a difference from the sum of the voltage values input at 114a, 114b, and 114c, control signals for the first to third phase cluster controllers 120, 122, and 124 may be generated, respectively. For example, a control signal for the first to third phase cluster controllers 120, 122, and 124 turns on a switching element in each sub-module included in the first to third phase clusters 130, 132, and 134. / It can be a signal to turn off.

다음으로, 제1 상 클러스터 제어 방법을 중심으로, 본 개시의 실시 예에 따른 프로세서의 동작 방법을 설명한다.Next, a method of operating a processor according to an embodiment of the present disclosure will be described, focusing on the first-phase cluster control method.

먼저, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 출력이 저출력이 아닌 경우, 제1 저출력 감지부(116a)는 0 값을 출력한다. 제1 전압 생성부(114a)는 도 7 (a)의 전압을 생성하지만, 저출력 감지부(116a)의 출력 값과 곱해져 이는 제1 비교부(117a)에 입력되지 않는다. 제1 비교부(117a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값을 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값의 합을 비교한다. 또는, 제1 비교부(117a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값에서 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값을 뺀 값과 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값을 비교할 수도 있다.First, when the output of the modular multilevel converter 100 is not low power, the first low power detection unit 116a outputs a value of 0. The first voltage generator 114a generates the voltage shown in FIG. 7 (a), but it is multiplied with the output value of the low output detector 116a and is not input to the first comparator 117a. The first comparator 117a converts the reference voltage value generated by the first reference generator 112a to the actually measured average voltage value of the sub-module 136 of the first phase cluster 130 and the first voltage generator 114a. ), compare the sum of the input voltage values. Alternatively, the first comparator 117a subtracts the voltage value input from the first voltage generator 114a from the reference voltage value generated by the first reference generator 112a and the actually measured first phase cluster ( 130) Average voltage values of the submodules 136 may be compared.

전술한 것처럼, 저출력이 아닌 경우, 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값은 0이 되므로, 제1 비교부(117a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값을 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값만을 비교한다. 이 경우, 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값과 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값의 차이가 없으면 제1 상 클러스터 제어기(120)에는 제어 신호가 입력되지 않는다.As described above, when the output is not low, since the voltage value input from the first voltage generator 114a becomes 0, the first comparator 117a uses the reference voltage value generated by the first reference generator 112a. Only the actually measured average voltage values of the submodules 136 of the first phase cluster 130 are compared. In this case, if there is no difference between the reference voltage value generated by the first reference generator 112a and the average voltage value of the submodule 136 of the first phase cluster 130 that is actually measured, the first phase cluster controller 120 Control signal is not input.

반대로, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 출력이 저출력인 경우, 제1 저출력 감지부(116a)는 1 값을 출력한다. 제1 전압 생성부(114a)는 도 7 (a)의 전압을 생성하며, 이는 제1 비교부(117a)에 입력된다. 제1 비교부(117a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값을 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값을 더한 값과 비교한다. 제1 전압 생성부(114a)가 생성하는 전압이 도 7의 (a)와 같은 경우, a 블록 구간에서, 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값은 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값을 더한 값과 차이가 발생한다. 또는, 제1 비교부(117a)는 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값에서 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값을 뺀 값과 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값을 비교할 수도 있다. 마찬가지로, 제1 전압 생성부(114a)가 생성하는 전압이 도 7의 (a)와 같은 경우, a 블록 구간에서, 제1 레퍼런스 생성부(112a)에서 생성된 기준 전압 값에서 제1 전압 생성부(114a)에서 입력된 전압 값을 뺀 값은 실제 측정된 제1 상 클러스터(130) 서브 모듈(136)의 평균 전압 값과 차이가 발생한다. 즉, 제1 전압 생성부(114a)에서 생성되는 전압 값이 제1 비교부(117a)에 입력되는 a 구간에서, 제1 상 클러스터 제어기(120)에는 제어 신호가 입력된다.Conversely, when the output of the modular multi-level converter 100 is low power, the first low power detection unit 116a outputs a value of 1. The first voltage generator 114a generates the voltage shown in FIG. 7 (a), which is input to the first comparator 117a. The first comparator 117a converts the reference voltage value generated by the first reference generator 112a to the actually measured average voltage value of the sub-module 136 of the first phase cluster 130 and the first voltage generator 114a. ), compare the input voltage value with the added value. When the voltage generated by the first voltage generator 114a is the same as that shown in (a) of FIG. 7 , the reference voltage value generated by the first reference generator 112a is the actually measured first phase cluster in the block section a. (130) A difference occurs between the sum of the average voltage value of the submodule 136 and the voltage value input from the first voltage generator 114a. Alternatively, the first comparator 117a subtracts the voltage value input from the first voltage generator 114a from the reference voltage value generated by the first reference generator 112a and the actually measured first phase cluster ( 130) Average voltage values of the submodules 136 may be compared. Similarly, when the voltage generated by the first voltage generator 114a is the same as that shown in (a) of FIG. 7 , in the block period a, the first voltage generator 112a uses the reference voltage value generated by the first reference generator 112a. The value obtained by subtracting the input voltage value in 114a is different from the actually measured average voltage value of the submodule 136 of the first phase cluster 130 . That is, a control signal is input to the first phase cluster controller 120 in section a where the voltage value generated by the first voltage generator 114a is input to the first comparator 117a.

이와 같이, 제2 전압 생성부(114b)는 도 7의 (b)와 같은 전압을 생성하고, 제2 비교부(117b)는 도 7의 b 구간에서만 제2 상 클러스터 제어기(122)에 제어 신호를 전달하게 된다. 제3 전압 생성부(114c)는 도 7의 (c)와 같은 전압을 생성하고, 제3 비교부(117c)는 도 7의 c 구간에서만 제3 상 클러스터 제어기(124)에 제어 신호를 전달하게 된다.As such, the second voltage generator 114b generates a voltage as shown in (b) of FIG. 7, and the second comparator 117b sends a control signal to the second phase cluster controller 122 only in the period b of FIG. will deliver The third voltage generator 114c generates a voltage as shown in (c) of FIG. 7, and the third comparator 117c transmits a control signal to the third phase cluster controller 124 only in the section c of FIG. do.

이를 통해, 본 개시의 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)는 저출력 구간에서 인위적으로 제1 상 내지 제3 상 클러스터(130, 132, 134)에 제어 신호를 입력하여 강제적으로 순환 전류를 발생시킬 수 있고, 각 상 클러스터를 구성하는 서브 모듈의 스위칭 주파수가 균등하도록 제어할 수 있다.Through this, the modular multi-level converter 100 of the present disclosure can forcibly generate a circulating current by artificially inputting a control signal to the first to third phase clusters 130, 132, and 134 in a low power section, , the switching frequencies of the submodules constituting each phase cluster can be controlled to be equal.

따라서, 본 개시에 따르면, 저출력 구간에서도 각 서브 모듈의 스위칭 주파수가 균등하게 제어되므로 특정 서브 모듈만 사용되어 제품의 수명이 단축되는 것을 극복할 수 있다.Therefore, according to the present disclosure, since the switching frequency of each sub-module is uniformly controlled even in a low power period, it is possible to overcome the shortening of a product's lifespan due to the use of only a specific sub-module.

이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an example of the technical idea of the present disclosure, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present disclosure.

따라서, 본 개시에 개시된 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in this disclosure are not intended to limit the technical idea of the present disclosure but to explain, and the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments.

본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present disclosure should be construed by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present disclosure.

100: 모듈형 멀티레벨 컨버터
110: 프로세서
112: 레퍼런스 생성부
114: 전압 생성부
116: 저출력 감지부
117: 비교부
100: modular multilevel converter
110: processor
112: reference generating unit
114: voltage generator
116: low power detection unit
117: comparison unit

Claims (11)

모듈형 멀티레벨 컨버터에 있어서,
복수 개의 서브 모듈을 포함하는 복수의 상 클러스터; 및
상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력의 절댓값이 기준 전력 이하인 경우, 상기 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 프로세서를 포함하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
In the modular multilevel converter,
a plurality of phase clusters comprising a plurality of submodules; and
And a processor for controlling the circulating current to flow in the phase cluster when the absolute value of the reactive power output from the modular multilevel converter is less than or equal to the reference power.
Modular multilevel converter.
청구항 1에 있어서,
상기 기준 전력은,
0 Mvar인,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 1,
The reference power is,
0 Mvar,
Modular multilevel converter.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는
레퍼런스 생성부, 전압 생성부 및 비교부를 포함하고,
상기 비교부는
상기 레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압을 상기 복수의 상 클러스터 각각의 평균 전압과 상기 전압 생성부에서 출력되는 펄스 파 전압의 합과 비교하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 1,
The processor
Including a reference generator, a voltage generator and a comparison unit,
the comparison unit
comparing the reference voltage generated by the reference generator with the sum of the average voltage of each of the plurality of phase clusters and the pulse wave voltage output from the voltage generator;
Modular multilevel converter.
청구항 3에 있어서,
상기 레퍼런스 생성부는,
상기 복수의 상 클러스터 전압의 평균 전압 값을 상기 기준 전압으로 생성하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 3,
The reference generator,
Generating an average voltage value of the plurality of phase cluster voltages as the reference voltage,
Modular multilevel converter.
청구항 3에 있어서,
상기 프로세서는
저출력 감지부를 더 포함하고,
상기 저출력 감지부는
상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력의 절댓값이 기준 전력 이하인 경우, 상기 전압 생성부가 출력하는 펄스 파의 전압이 상기 비교부에 입력되도록 하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 3,
The processor
Further comprising a low power detection unit,
The low power sensor
When the absolute value of the reactive power output from the modular multilevel converter is less than or equal to the reference power, the voltage of the pulse wave output by the voltage generator is input to the comparator,
Modular multilevel converter.
청구항 5에 있어서,
상기 비교부는
실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 상기 전압 생성부가 출력한 펄스 파의 전압을 더한 값을 상기 기준 전압과 비교하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 5,
the comparison unit
Comparing a value obtained by adding the actually measured submodule average voltage of each phase cluster and the voltage of the pulse wave output by the voltage generator to the reference voltage,
Modular multilevel converter.
청구항 5에 있어서,
상기 비교부는
상기 기준 전압에서 상기 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값을 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 비교하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 5,
the comparison unit
comparing a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage with the actually measured average voltage of the sub-module of each phase cluster;
Modular multilevel converter.
청구항 7에 있어서,
상기 비교부는
상기 기준 전압에서 상기 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값이 상기 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 차이가 있는 경우,
상기 각 상 클러스터에 제어 신호를 전송하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터.
The method of claim 7,
the comparison unit
When a value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage is different from the actually measured average voltage of the sub-module of each phase cluster,
Transmitting a control signal to each phase cluster,
Modular multilevel converter.
모듈형 멀티레벨 컨버터의 동작 방법에 있어서,
상기 모듈형 멀티레벨 컨버터에서 출력되는 무효 전력의 절댓값이 기준 전력 이하인지 판단하는 단계; 및
상기 무효 전력의 절댓값이 기준 전력 이하인 경우, 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계를 포함하는
모듈형 멀티레벨 컨버터의 동작 방법.
In the operating method of the modular multilevel converter,
determining whether an absolute value of reactive power output from the modular multilevel converter is less than or equal to reference power; and
Controlling a circulating current to flow in a plurality of phase clusters when the absolute value of the reactive power is less than or equal to the reference power
Operation method of modular multi-level converter.
청구항 9에 있어서,
상기 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계는,
레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압에서 전압 생성부에서 출력된 펄스 파의 전압을 뺀 값을 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 비교하는 단계를 포함하는,
모듈형 멀티레벨 컨버터의 동작 방법.
The method of claim 9,
The step of controlling the circulating current to flow through the plurality of phase clusters,
Comprising the step of comparing a value obtained by subtracting the voltage of the pulse wave output from the voltage generator from the reference voltage generated by the reference generator with the actually measured average voltage of the submodules of each phase cluster,
Operation method of modular multi-level converter.
청구항 10에 있어서,
상기 복수의 상 클러스터에 순환 전류가 흐르도록 제어하는 단계는,
레퍼런스 생성부에서 생성한 기준 전압에서 전압 생성부에서 입력된 전압을 뺀 값이 실제 측정된 각 상 클러스터의 서브 모듈 평균 전압과 차이가 있는 경우,
상기 각 상 클러스터에 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는
모듈형 멀티레벨 컨버터의 동작 방법.
The method of claim 10,
The step of controlling the circulating current to flow through the plurality of phase clusters,
If the value obtained by subtracting the voltage input from the voltage generator from the reference voltage generated by the reference generator differs from the actually measured average voltage of each phase cluster sub-module,
Transmitting a control signal to each phase cluster
Operation method of modular multi-level converter.
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