KR102535451B1 - 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 ups 장치 제어 시스템 - Google Patents

공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 ups 장치 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에서 배터리를 공통으로 사용하여 운용할 때, 전류센서, 검출선 등의 하드웨어 구성을 추가할 필요 없이 각 UPS 장치의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영하여 공통 배터리 운전이 가능하도록 하는 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR TRANSFORMERLESS TYPE UPS APPARATUS CAPABLE OF COMMON BATTERY OPERATION}
본 발명은 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2대 이상의 무변압기형 UPS(Uninterruptible Power Supply) 장치에서 배터리를 공통으로 사용하여 운용할 때, 전류센서, 검출선 등의 하드웨어 구성을 추가할 필요 없이 각 UPS 장치의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영하여 공통 배터리 운전이 가능하도록 하는 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 IT 산업의 발전으로 말미암아 각종 데이터 서비스를 위한 안정적인 전력 공급의 중요성이 점차 증가하고 있다. 특히, 반도체 및 LCD 생산 라인에서는 잠시의 정전이나 전원 장애에 의해 막대한 피해가 발생하므로 항상 안정된 전력 공급이 필요하며, 이를 위해서 무정전 전원을 공급하기 위한 UPS 장치의 사용이 증가하고 있다.
UPS 장치는 변압기의 내장 여부에 따라 변압기형 UPS 장치와 무변압기형 UPS 장치로 구분할 수 있는데, 최근에는 크기 및 무게를 줄일 수 있고 효율을 향상시킬 수 있는 무변압기형 UPS 장치의 사용이 증가하고 있는 추세이다.
또한, UPS 장치는 내부 구성에 따라 일체형과 모듈형으로 구분할 수 있다.
일체형 UPS 장치는 부하 용량 증가에 의해 용량을 증설하고자 할 경우 UPS 장치 전체를 교체하여야 하므로 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이에 반하여, 모듈형 UPS 장치는 신규 모듈만 추가하여 용량 증설을 할 수 있는 장점이 있으며, 각 모듈은 독립적인 UPS 기능을 가지고 있다.
이때 모듈형 UPS 장치는 크기 및 무게를 줄여야 하므로 무변압기 방식이 주로 사용되고 있다.
그러나, 모듈형 UPS 장치는 배터리 설치비용 및 설치 공간의 문제로 여러 모듈들이 하나의 배터리를 공통으로 사용할 있도록 고려되어야 할 필요가 있지만, 현실적으로 공통의 하나의 배터리를 사용하기 위해서는 추가적인 하드웨어의 반영이 필요하다.
또한, 일체형 UPS 장치의 경우에도 여러 대의 UPS 장치를 하나의 배터리를 사용할 수 있도록 고려되어야 할 필요가 있지만, 모듈형 UPS 장치와 마찬가지로 공통의 하나의 배터리를 사용하기 위해서는 추가적인 하드웨어가 필요하다.
따라서 본 발명에서는 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에서 배터리를 공통으로 사용하여 운용할 때, 각 UPS 장치의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영함으로써, 각 UPS 장치 간의 전류 불균형을 개선하고, 순환전류를 제한하기 위하여 추가 회로 및 통신선을 설치할 필요가 없는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제1626372호(2016.06.02.)는 임펄스 발생시 초기에 큰 전류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 고압변압기의 1차 측에 AC전압의 위상을 제어함으로써 고압변압기의 2차 측에 구성된 충전기의 충전속도를 제어하는 커패시터 부하 충전제어용 전원장치에 관한 선행발명이다.
또한 한국등록특허 제0637919호(2006.10.23.)는 입력단 변압기 및 출력단 변압기를 사용하지 않을뿐더러 레그의 수를 증가시키지 않고서도 고효율 및 고역률을 발휘할 수 있도록 한 온-라인 방식의 4레그 역률보상 무변압기용 무정전 전원공급장치에 관한 선행발명이다.
하지만, 본 발명은 각 UPS 장치의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영하여, 각 UPS 장치 간 전류 불균형 개선 및 순환전류 제한을 위한 추가 회로나 통신선을 설치할 필요가 없도록 하는 것으로서, 임펄스 발생시 초기에 큰 전류가 발생하는 것을 방지하여 충전장치의 파손을 방지하는 상기 한국등록특허 제1626372호, 및 높은 직류전압으로 인한 스위치의 도통 전류가 감소시켜 시스템의 효율을 높이는 상기 한국등록특허 제0637919호와 비교해 볼 때, 현저한 구성상 차이점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에서 배터리를 공통으로 사용하여 운용할 때, 각 UPS 장치 간의 전류 불균형을 개선하고, 순환전류를 제한하기 위하여 추가 회로 및 통신선을 설치할 필요가 없도록 하는 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 전류센서, 검출선 등의 하드웨어 구성을 추가할 필요 없이 각 UPS 장치의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영하여, 공통의 배터리로 운용되는 각 UPS 장치의 (-)단 전위차를 보상함으로써, 각 UPS 장치 간 전류 불균형 또는 순환전류로 인해서 운전이 불가능한 경우가 발생하지 않도록 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템은, 적어도 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치; 및 상기 적어도 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에 공통으로 접속되고, 교류전원 정상공급 시 각 무변압기형 UPS 장치로부터 직류전원을 공급받아 충전하며, 정전 또는 전원 장애로 인한 교류전원 이상발생 시 상기 충전한 직류전원을 상기 각 무변압기형 UPS 장치에 공급하는 배터리;를 포함하며, 상기 각 무변압기형 UPS 장치는, 정류부와 인버터 간을 연결하는 DC 링크단의 중성점(M)이 N상을 통해 서로 연결되며, 상기 배터리의 (+)단과 (-)단에 공통 연결되며, 상기 배터리를 공통으로 이용하여 운전하는 과정에서, 상기 각 무변압기형 UPS 장치의 상기 DC 링크단의 (-)단이 동일한 전위를 갖도록 전위차를 보상함으로써, 전류 불균형 또는 순환전류로 인한 운전 불능을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 무변압기형 UPS 장치는, 외부로부터 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부; 상기 정류부 또는 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 강압 또는 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하로 출력하는 인버터; 상기 정류부에 입력되는 R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값 및 교류 입력 전류 검출값, 상기 정류부에서 출력되는 직류 전압 검출값을 토대로 상기 정류부의 구동을 제어하기 위한 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호를 생성하여 상기 정류부로 출력하며, 상기 DC-DC 컨버터의 벅-부스트 컨버터를 통한 강압 또는 승압 구동을 제어하는 정류부/벅-부스트 제어부; 및 상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류 전압 검출값과 상기 DC-DC 컨버터의 밸런서에 흐르는 전류 검출값을 토대로 밸런서의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하여 밸런서로 출력하며, 상기 인버터의 구동을 제어하는 인버터/밸런서 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터는, 교류전원 정상공급 시 상기 정류부에서 변환하여 출력되는 직류전원을 강압하여 상기 배터리를 충전하고, 교류전원 이상발생 시 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 승압하는 벅-부스트 컨버터; 및 상기 정류부 또는 벅-부스트 컨버터로부터 입력되는 직류전원의 (+)단 및 (-)단의 전압 출력을 제어하는 밸런서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 무변압기형 UPS 장치는, 상기 정류부/벅-부스트 제어부에서 출력되는 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호를 토대로 상기 정류부에서 상기 DC 링크단의 전압 및 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하고, 상기 인버터/밸런서 제어부에서 출력되는 PWM 제어신호를 토대로 상기 밸런서에서 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하는 것을 통해서, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정류부/벅-부스트 제어부는, R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값(Va/Vb/Vc) 및 교류 입력 전류 검출값(Ia/Ib/Ic)을 DQ축의 입력 전압 검출값(Vq) 및 입력 전류 검출값(Id/Iq/I0)으로 변환하는 ABC/DQ0 변환부; R상 교류 입력 전압 검출값(Va)을 이용하여 회전하는 DQ축의 위상값(θ)을 결정하는 PLL부; 상기 정류부의 출력 직류 전압값인 직류 전압 지령값(Vdc*)과 실제 직류 전압 검출값(Vdc)을 비교한 결과를 비례 적분하여 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)을 결정하는 DC 전압 PI 제어기; 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 정류부에서 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 차이(Vdc(+)-Vdc(-))를 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 결정하는 밸런스 PI 제어기; 무효 성분 전류의 지령값(Id*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Id)을 비교한 결과를 비례 적분하여 D축에서의 제어값을 결정하는 D축 전류 PI 제어기; 상기 결정한 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Iq)을 비교한 결과를 비례 적분하여 Q축에서의 제어값을 결정하는 Q축 전류 PI 제어기; 상기 결정한 0상 성분 전류의 지령값(I0*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(I0)과 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 전류의 제어값을 결정하는 0상 전류 PI 제어기; 및 상기 결정한 D축에서의 제어값, Q축에서의 제어값 및 0상 전류의 제어값과 D축과 Q축의 상호 관계성을 비교한 결과를 정류부 제어신호(PWM-A/PWM-B/PWM-C)로 변환하여 상기 정류부로 출력하는 DQ0/ABC 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무효 성분 전류의 지령값(Id*)은, 발생시키고자 하는 무효 전류 값에 의하여 결정하되, 상기 각 무변압기형 UPS 장치에서 입력 전류에 무효 성분이 발생하지 않도록 0으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값은, 상기 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)와 Droop 계수(Kd_rec)를 곱한 값을 뺀 값이며, 상기 Droop 계수(Kd_rec)는 상기 정류부의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸런스 PI 제어기는, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)가 발생되면, 상기 발생된 0상 전류(I0)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 0상 전류(I0)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 0상 전류 PI 제어기에 입력되는 상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 변경하며, 상기 0상 전류 PI 제어기는, 상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)에 따라 0상 전류(I0)가 변경되도록 상기 정류부를 제어함으로써, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인버터/밸런서 제어부는, 상기 DC-DC 컨버터의 밸런서에서 출력되는 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 실제 직류 (-)단 전압과 (+)단 전압 차이(Vdc(-)-Vdc(+))를 비교한 결과를 비례 적분하여 상기 밸런서의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하고, 상기 생성한 PWM 제어신호를 상기 밸런서로 출력하는 밸런서 PI 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값은, 상기 DC-DC 컨버터와 상기 인버터를 연결하는 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 밸런서에 흐르는 밸런서 전류(Ibal)와 Droop 계수(Kd_bal)를 곱한 값을 뺀 값이며, 상기 Droop 계수(Kd_bal)는 상기 밸런서의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸런서 PI 제어기는, 상기 밸런서 전류(Ibal)가 발생되면, 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 밸런서를 제어함으로써, 상기 밸런서 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템에 따르면, 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에서 배터리를 공통으로 사용하여 운용할 때, 공통 배터리 운전을 위하여 절연 변압기를 각 UPS 장치의 입출력 단에 추가 적용하거나, 각 UPS 장치 간에 발생하는 전류 불균형 개선 및 순환전류 제한을 위한 별도의 하드웨어를 추가할 필요가 없으며, 이에 따라 UPS 장치 구성을 간단하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류 수하특성 및 DC-DC 컨버터의 밸런서 전류 수하특성을 이용하여 제어기를 구성함으로써, 교류전원 정상공급 시는 물론, 교류전원 이상발생 시 무변압기형 UPS 장치의 공통 배터리 운전이 가능한 효과가 있다.
다만, 본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 기존 기술에 따른 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 무변압기형 UPS 장치의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무변압기형 UPS 장치의 정류부/벅-부스트 제어부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무변압기형 UPS 장치의 인버터/밸런서 제어부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템은 적어도 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치(100)와 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)와 공통으로 연결된 배터리(200)로 구성된다.
상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)는 정전 등의 공급전원에 이상이 발생할 때 컴퓨터나 각종 산업설비에 필요한 전력을 일정시간 계속 공급해 줄 수 있는 장치이다.
상기 배터리(200)는 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)에 교류전원이 정상적으로 공급되는 경우 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)로부터 직류전원을 공급받아 충전하며, 정전 또는 전원 장애로 인하여 교류전원이 정상적으로 공급되지 못하는 이상상황이 발생하는 경우 충전한 직류전원을 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)에 공급한다.
특히, 본 발명은 하나의 배터리(200)를 공통으로 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)에 접속하여 사용할 수 있도록 한 것으로서, 각 무변압기형 UPS 장치(100)에 구비된 제어기를 소프트웨어적으로 처리할 수 있도록 구성함으로써, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100) 간에 발생할 수 있는 전류 불균형을 개선하고, 순환전류를 제한하기 위해 추가적인 하드웨어 구성을 별도로 추가할 필요가 없다.(도 5 및 도 6 참조)
도 2는 기존 기술에 따른 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치(100)에 배터리(200)를 공통으로 적용하여 운용할 때, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 DC 링크단(즉, 정류부(110)와 인버터(130) 사이의 전원접속 라인을 의미)의 (-)단은 동일한 전위를 가져야 하는데, 만약 동일한 전위를 가지지 못하는 경우 모든 무변압기형 UPS 장치(100) 상호 간에 전류 불균형 또는 순환전류로 인해서 운전이 불가능한 경우가 발생할 수 있다.
그러므로 하드웨어 오차나 검출 오차로 발생할 수 있는 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)에는 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상할 수 있는 방법을 반드시 적용하여야 한다.
이를 위하여, 기존에는 절연 변압기를 각 무변압기형 UPS 장치의 입출력 단에 추가 적용하여 DC 링크단의 중성점(M)이 서로 연결되지 않도록 하거나, 또는 전류 불균형 및 순환전류의 정보를 교환하여 전류 불균형 개선 및 순환전류 제한을 위한 추가 회로 및 통신선을 사용한다.
예를 들어, 도 2의 적색으로 표시된 것처럼, 기존에는 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치(100)에 상기 배터리(200)를 공통 운전하기 위하여, 정류부 N상 전류에 대한 평균 전류 검출부 및 관련 하드웨어(전류센서 및 검출선 등)는 물론, 밸런서 전류 평균 전류 검출부 및 관련 하드웨어(검출선 등)를 추가로 설치되어 있다.
도 3은 본 발명에 적용되는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 도 2에서와 같이 전류 불균형 개선 및 순환전류 제한을 위한 전류센서, 검출선 등의 하드웨어 구성을 추가할 필요 없이, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 제어기에 추가적인 제어요소만 반영하여, 공통의 배터리(200)로 운용되는 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 (-)단 전위차를 보상하는 방법을 적용한 것으로서, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100) 간의 전류 불균형 또는 순환전류로 인해서 운전이 불가능한 경우가 발생하지 않도록 한다.
이때 본 발명에서 적용하는 추가적인 제어요소는 정류부/Buck-Boost 제어부(140) 및 인버터/밸런서 제어부(150)로서, 각 제어부는 DSP를 비롯한 각종 부품으로 구성된다. 상기 DSP는 프로그램으로 제어되는 마이크로프로세서로서, 프로그램에 의해서 기능을 수행하게 되므로, 상기 도 2의 기존의 방식처럼 전류센서, 검출선 등의 하드웨어 구성이 필요 없게 된다.
특히, 본 발명에 적용되는 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)는 정류부(110)와 인버터(130) 간을 연결하는 DC 링크단의 중성점(M)이 N상을 통해 서로 연결되어 있으며, 상기 배터리(200)의 (+)단과 (-)단에 공통 연결되어 있다.
또한, 상기 배터리(200)를 공통으로 이용하여 운전하는 과정에서, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)는 정류부/벅-부스트 제어부(140)와 인버터/밸런서 제어부(150)를 통해 상기 DC 링크단의 (-)단이 동일한 전위를 갖도록 전위차를 보상하는 제어를 수행한다. DC 링크단의 (-)단 전위차 보상에 대해서는 도 5와 도 6에서 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 무변압기형 UPS 장치의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 무변압기형 UPS 장치(100)는 정류부(110), DC-DC 컨버터(120), 인버터(130), 정류부/벅-부스트 제어부(140), 인버터/밸런서 제어부(150) 등을 포함하여 구성된다.
상기 정류부(110)는 교류전원 정상공급 시 외부로부터 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 상기 DC-DC 컨버터(120)로 출력한다.
또한, 상기 정류부(110)는 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)의 제어에 따라 DC 링크단 전압 및 (+)단과 (-)단의 밸런스 제어를 수행한다. 예를 들어, 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)에서 출력되는 PWM 제어신호에 따라 R, S 및 T상별 입력 교류전원을 직류전원으로 변환함으로써, DC 링크단 전압 및 (+)단과 (-)단의 밸런스를 제어하는 것이다.
상기 DC-DC 컨버터(120)는 상기 정류부(110) 또는 상기 배터리(200)로부터 공급되는 직류전원을 강압 또는 승압하여 상기 인버터(130)로 출력하며, 벅-부스트(Buck-Boost) 컨버터(121)와 밸런서(122)를 포함하여 구성된다.
상기 벅-부스트 컨버터(121)는 교류전원 정상공급 시 상기 정류부(110)에서 변환하여 출력되는 직류전원을 강압하여 상기 배터리(200)를 충전한다.
이때 교류전원 이상발생 시 상기 정류부(110)의 동작이 멈추고, 상기 벅-부스트 컨버터(121)는 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)의 제어에 따라 상기 배터리(200)로부터 공급되는 직류전원을 승압하여 상기 인버터(130)로 출력하며, DC 링크단 전압을 제어한다.
상기 밸런서(122)는 상기 인버터/밸런서 제어부(150)로부터 입력되는 PWM 제어신호에 따라 상기 벅-부스트 컨버터(121)로부터 입력되어 상기 인버터(130)로 출력되는 직류전원의 (+)단 및 (-)단의 전압 출력을 제어한다.
상기 인버터(130)는 상기 DC-DC 컨버터(120)에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하로 출력한다.
상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)는 상기 정류부(110)에 입력되는 R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값(Va, Vb, Vc) 및 교류 입력 전류 검출값(Ia, Ib, Ic), 상기 정류부(110)에서 출력되는 직류 전압 검출값(Vdc(+), Vdc(-))을 토대로 상기 정류부(110)의 구동을 제어하기 위한 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호(PWM-A, PWM-B, PWM-C)를 생성하여 상기 정류부(110)로 출력한다.
또한, 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)는 상기 DC-DC 컨버터(120)의 벅-부스트 컨버터(121)를 통한 강압 또는 승압 구동을 제어한다.
상기 인버터/밸런서 제어부(150)는 상기 DC-DC 컨버터(120)에서 출력되는 직류 전압 검출값(Vdc(+), Vdc(-))과 상기 DC-DC 컨버터(120)의 밸런서(122)에 흐르는 전류 검출값(Ibal)을 토대로 상기 밸런서(122)의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호(PWM-BAL)를 생성하여 상기 밸런서(122)로 출력한다.
또한, 상기 인버터/밸런서 제어부(150)는 상기 인버터(130)의 구동을 제어한다.
즉, 본 발명은 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)에서 출력되는 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호를 토대로 상기 정류부(110)에서 상기 DC 링크단의 전압 및 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하고, 상기 인버터/밸런서 제어부(150)에서 출력되는 PWM 제어신호를 토대로 상기 밸런서(122)에서 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하는 것을 통해서, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상할 수 있다.(도 5 및 도 6 참조)
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무변압기형 UPS 장치의 정류부/벅-부스트 제어부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)는 공통 배터리 사용시 DC링크 (-)단의 전위차 보상을 위한 구성으로서, 교류전원 정상공급 시 밸런스 PI 제어기의 명령값에 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류 수하특성을 적용한 방식이다.
상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)는 ABC/DQ0 변환부, PLL부, DC 전압 PI 제어기, 밸런스 PI 제어기, D축 전류 PI 제어기, Q축 전류 PI 제어기, 0상 전류 제어기, DQ0/ABC 변환부 등을 포함하여 구성된다.
ABC/DQ0 변환부는 상기 정류부(110)의 제어에 필요한 R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값(Va/Vb/Vc) 및 교류 입력 전류 검출값(Ia/Ib/Ic)을 입력받고, 상기 입력받은 교류 입력 전압 검출값(Va/Vb/Vc) 및 교류 입력 전류 검출값(Ia/Ib/Ic)을 DQ 변환 공식을 이용하여, DQ축의 입력 전압 검출값(Vq) 및 입력 전류 검출값(Id/Iq/I0)으로 각각 변환한다.
PLL부는 R상 교류 입력 전압 검출값(Va)을 이용하여 회전하는 DQ축의 위상값(θ)을 결정한다. 즉, 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ변환을 수행할 때, 회전하는 DQ축의 위상값이 필요한데, 상기 PLL부는 교류 입력 전압 검출값 중 Va 검출값을 이용하여 위상값 θ를 결정한다.
이때 D축 또는 Q축 성분 중 어느 한쪽이 유효성분과 동일하게 되도록 DQ축의 위상각을 정의하면, 다른 한쪽은 물리적으로 무효성분을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서는 Q축 성분을 유효성분, D축 성분을 무효성분이 되도록 DQ축의 위상각을 정의한다.
DC 전압 PI(Proportional-Integral) 제어기는 상기 정류부(110)의 출력 직류 전압값인 직류 전압 지령값(Vdc*)과 실제 직류 전압 검출값(Vdc)을 비교한 결과를 비례 적분하여 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)을 결정한다.
또한, 무효 성분 전류의 지령값(Id*)은 발생시키고자 하는 무효 전류 값에 의하여 결정하되, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)에서 입력 전류에 무효 성분이 발생하지 않도록 0으로 결정한다.
밸런스 PI 제어기는 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 정류부(110)에서 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 차이(Vdc(+)-Vdc(-))를 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 결정한다.
이때 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값은 상기 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)와 Droop 계수(Kd_rec)를 곱한 값을 뺀 값이다.
또한, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차 보상 정도는 상기 Droop 계수(Kd_rec)의 크기에 의해서 결정되는데, 상기 Droop 계수(Kd_rec)는 상기 정류부(110)의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정할 수 있다. 이때 상기 범위는 사용 및 설계환경에 따라 임의로 변경할 수 있음을 밝혀둔다.
유효 성분 전류의 지령값(Iq*), 무효 성분 전류의 지령값(Id*) 및 0상 성분 전류의 지령값(I0*)이 결정되면, D축 전류 PI 제어기는 상기 무효 성분 전류의 지령값(Id*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Id)을 비교한 결과를 비례 적분하여 D축에서의 제어값을 결정한다.
Q축 전류 PI 제어기는 상기 DC 전압 PI 제어기에서 결정한 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Iq)을 비교한 결과를 비례 적분하여 Q축에서의 제어값을 결정한다.
0상 전류 PI 제어기는 상기 밸런스 PI 제어기에서 결정한 0상 성분 전류의 지령값(I0*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(I0)과 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 전류의 제어값을 결정한다.
DQ0/ABC 변환부는 상기 D축 전류 PI 제어기, Q축 전류 PI 제어기 및 0상 전류 PI 제어기에서 각각 결정한 D축에서의 제어값, Q축에서의 제어값 및 0상 전류의 제어값과 D축과 Q축의 상호 관계성을 비교한 결과를 정류부 제어신호(PWM-A/PWM-B/PWM-C)로 변환하여 상기 정류부(110)로 출력한다.
이와 같이 구성된 상기 정류부/벅-부스트 제어부(140)를 통해서, 만약, 상기 배터리를 공통으로 이용하는 과정에서, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류(IO)가 발생되면, 발생된 0상 전류의 크기에 비례한 만큼과 발생된 0상 전류의 방향에 의하여 상기 정류부(110)에서 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차에 대한 지령값(PWM-A/PWM-B/PWM-C)이 변경된다.
또한 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차에 의하여 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100) 간에 발생하는 순환전류는 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류(IO)에 포함되고, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 순환전류의 합은 0이 되므로 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류 수하 특성 반영 시 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 상기 정류부(110)로 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차에 대한 지령값은 발생되는 0상 성분 전류가 줄어드는 방향으로 변경된다.
즉, 상기 밸런스 PI 제어기에 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값을 적용하여, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상할 수 있도록 하는 것이다.
다시 한 번 요약하면, 상기 밸런스 PI 제어기는 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)가 발생되면, 상기 발생된 0상 전류(I0)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 0상 전류(I0)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 0상 전류 PI 제어기에 입력되는 상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 변경하며, 상기 0상 전류 PI 제어기는 상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)에 따라 0상 전류(I0)가 변경되도록 상기 정류부(110)를 제어함으로써, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무변압기형 UPS 장치의 인버터/밸런서 제어부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인버터/밸런서 제어부(150)는 공통 배터리 사용시 DC링크 (-)단의 전위차 보상을 위한 구성으로서, 교류전원 이상발생 시 밸런서 PI 제어기의 명령값에 밸런서 전류 수하특성을 적용한 방식이다.
상기 인버터/밸런서 제어부(150)는 밸런서 PI 제어기를 포함하여 구성된다.
상기 밸런서 PI 제어기는 상기 DC-DC 컨버터(120)의 밸런서(122)에서 출력되는 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 DC-DC 컨버터(120)에서 출력되는 실제 직류 (-)단 전압과 (+)단 전압 차이(Vdc(-)-Vdc(+))를 비교한 결과를 비례 적분하여 상기 밸런서(122)의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하고, 상기 생성한 PWM 제어신호를 상기 밸런서(122)로 출력한다.
이때 상기 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값은 상기 DC-DC 컨버터(120)와 상기 인버터(130)를 연결하는 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 밸런서(122)에 흐르는 밸런서 전류(Ibal)와 Droop 계수(Kd_bal)를 곱한 값을 뺀 값이다.
또한, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차 보상 정도는 상기 Droop 계수(Kd_bal)의 크기에 의해서 결정되는데, 상기 Droop 계수(Kd_bal)는 상기 밸런서(122)의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정할 수 있다. 이때 상기 범위는 사용 및 설계환경에 따라 임의로 변경할 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같이 구성된 상기 인버터/밸런서 제어부(150)를 통해서, 만약, 상기 배터리를 공통으로 이용하는 과정에서, 밸런서 전류(Ibal)가 발생되면, 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 방향에 의하여 상기 DC-DC 컨버터(120)에서 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차에 대한 지령값(PWM-BAL)이 변경된다.
또한 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차에 의하여 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100) 간에 발생하는 순환전류는 밸런서 전류(Ibal)에 포함되고, 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 순환전류의 합은 0이 되므로 상기 밸런서 전류 수하 특성 반영 시 상기 각 무변압기형 UPS 장치(100)의 상기 밸런서(122)로 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차에 대한 지령값은 발생되는 밸런서 전류가 줄어드는 방향으로 변경된다.
즉, 상기 밸런서 PI 제어기에 상기 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값을 적용하여, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상할 수 있도록 하는 것이다.
다시 한 번 요약하면, 상기 밸런서 PI 제어기는 상기 밸런서 전류(Ibal)가 발생되면, 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 밸런서(122)를 제어함으로써, 상기 밸런서 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 한다.
상기 도 5 및 도 6에 설명한 것과 같이, 본 발명은 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류 수하특성 및 밸런서 전류 수하특성을 이용하여 제어기(즉 정류부/벅-부스트 제어부(140) 및 인버터/밸런서 제어부(150))에 반영할 경우는 공통 배터리 운전을 위하여 절연 변압기를 각 UPS 장치의 입출력 단에 추가 적용하거나 전류 불균형 및 순환전류의 정보를 교환하기 위한 추가 회로 및 통신선의 설치 없이도 교류전원 정상공급 시 및 교류전원 이상발생 시 모든 무변압기형 UPS 장치의 공통 배터리 운전이 가능하게 된다.
이처럼, 본 발명은 공통 배터리 운전을 위하여 절연 변압기를 각 UPS 장치의 입출력 단에 추가 적용하거나, 각 UPS 장치 간에 발생하는 전류 불균형 개선 및 순환전류 제한을 위한 별도의 하드웨어를 추가할 필요가 없으므로, UPS 장치 구성을 간단하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류 수하특성 및 DC-DC 컨버터의 밸런서 전류 수하특성을 이용하여 제어기를 구성할 수 있으므로, 교류전원 정상공급 시는 물론, 교류전원 이상발생 시 무변압기형 UPS 장치의 공통 배터리 운전이 가능하다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위해, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 없거나 떨어지는 구성에 대해서는 간략하게 표현하거나 생략하였다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100 : 무변압기형 UPS 장치
110 : 정류부
120 : DC-DC 컨버터
121 : 벅-부스트 컨버터
122 : 밸런서
130 : 인버터
140 : 정류부/벅-부스트 제어부
150 : 인버터/밸런서 제어부
200 : 배터리

Claims (11)

  1. 적어도 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치; 및
    상기 적어도 2대 이상의 무변압기형 UPS 장치에 공통으로 접속되고, 교류전원 정상공급 시 각 무변압기형 UPS 장치로부터 직류전원을 공급받아 충전하며, 정전 또는 전원 장애로 인한 교류전원 이상발생 시 상기 충전한 직류전원을 상기 각 무변압기형 UPS 장치에 공급하는 배터리;를 포함하며,
    상기 각 무변압기형 UPS 장치는,
    외부로부터 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부;
    상기 정류부 또는 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 강압 또는 승압하여 출력하는 것으로서, 교류전원 정상공급 시 상기 정류부에서 변환하여 출력되는 직류전원을 강압하여 상기 배터리를 충전하고, 교류전원 이상발생 시 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 승압하는 벅-부스트 컨버터 및 상기 정류부 또는 벅-부스트 컨버터로부터 입력되는 직류전원의 (+)단 및 (-)단의 전압 출력을 제어하는 밸런서로 구성되는 DC-DC 컨버터;
    상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하로 출력하는 인버터;
    상기 정류부에 입력되는 R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값 및 교류 입력 전류 검출값, 상기 정류부에서 출력되는 직류 전압 검출값을 토대로 상기 정류부의 구동을 제어하기 위한 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호를 생성하여 상기 정류부로 출력하며, 상기 DC-DC 컨버터의 벅-부스트 컨버터를 통한 강압 또는 승압 구동을 제어하는 정류부/벅-부스트 제어부; 및
    상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류 전압 검출값과 상기 DC-DC 컨버터의 밸런서에 흐르는 전류 검출값을 토대로 밸런서의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하여 밸런서로 출력하며, 상기 인버터의 구동을 제어하는 인버터/밸런서 제어부;를 포함하며,
    상기 각 무변압기형 UPS 장치는, 상기 정류부와 상기 인버터 간을 연결하는 DC 링크단의 중성점(M)이 N상을 통해 서로 연결되며, 상기 배터리의 (+)단과 (-)단에 공통 연결되며,
    상기 배터리를 공통으로 이용하여 운전하는 과정에서, 상기 각 무변압기형 UPS 장치의 상기 DC 링크단의 (-)단이 동일한 전위를 갖도록 전위차를 보상함으로써, 전류 불균형 또는 순환전류로 인한 운전 불능을 방지하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 무변압기형 UPS 장치는,
    상기 정류부/벅-부스트 제어부에서 출력되는 R, S 및 T의 3상에 대한 PWM 제어신호를 토대로 상기 정류부/벅-부스트 제어부가 상기 정류부에서의 상기 DC 링크단의 전압 및 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하고, 상기 인버터/밸런서 제어부에서 출력되는 PWM 제어신호를 토대로 상기 인버터/밸런서 제어부가 상기 밸런서에서의 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 출력을 제어하는 것을 통해서, 상기 DC 링크단의 (-)단 전위차를 보상하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 정류부/벅-부스트 제어부는,
    R, S 및 T의 3상 교류 입력 전압 검출값(Va/Vb/Vc) 및 교류 입력 전류 검출값(Ia/Ib/Ic)을 DQ축의 입력 전압 검출값(Vq) 및 입력 전류 검출값(Id/Iq/I0)으로 변환하는 ABC/DQ0 변환부;
    R상 교류 입력 전압 검출값(Va)을 이용하여 회전하는 DQ축의 위상값(θ)을 결정하는 PLL부;
    상기 정류부의 출력 직류 전압값인 직류 전압 지령값(Vdc*)과 실제 직류 전압 검출값(Vdc)을 비교한 결과를 비례 적분하여 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)을 결정하는 DC 전압 PI 제어기;
    상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 정류부에서 출력되는 실제 직류 (+)단 전압과 (-)단 전압 차이(Vdc(+)-Vdc(-))를 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 결정하는 밸런스 PI 제어기;
    무효 성분 전류의 지령값(Id*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Id)을 비교한 결과를 비례 적분하여 D축에서의 제어값을 결정하는 D축 전류 PI 제어기;
    상기 결정한 유효 성분 전류의 지령값(Iq*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(Iq)을 비교한 결과를 비례 적분하여 Q축에서의 제어값을 결정하는 Q축 전류 PI 제어기;
    상기 결정한 0상 성분 전류의 지령값(I0*)과 상기 ABC/DQ0 변환부를 통해 DQ축으로 변환된 입력 전류 검출값(I0)과 비교한 결과를 비례 적분하여 0상 전류의 제어값을 결정하는 0상 전류 PI 제어기; 및
    상기 결정한 D축에서의 제어값, Q축에서의 제어값 및 0상 전류의 제어값과 D축과 Q축의 상호 관계성을 비교한 결과를 정류부 제어신호(PWM-A/PWM-B/PWM-C)로 변환하여 상기 정류부로 출력하는 DQ0/ABC 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 무효 성분 전류의 지령값(Id*)은,
    발생시키고자 하는 무효 전류 값에 의하여 결정하되, 상기 각 무변압기형 UPS 장치에서 입력 전류에 무효 성분이 발생하지 않도록 0으로 결정하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성을 반영한 값은,
    상기 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)와 Droop 계수(Kd_rec)를 곱한 값을 뺀 값이며,
    상기 Droop 계수(Kd_rec)는 상기 정류부의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 밸런스 PI 제어기는,
    상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 전류(I0)가 발생되면, 상기 발생된 0상 전류(I0)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 0상 전류(I0)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 0상 전류 PI 제어기에 입력되는 상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)을 변경하며,
    상기 0상 전류 PI 제어기는,
    상기 0상 성분 전류의 지령값(I0*)에 따라 0상 전류(I0)가 변경되도록 상기 정류부를 제어함으로써, 상기 정류부 3상 교류 전류의 0상 성분 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터/밸런서 제어부는,
    상기 DC-DC 컨버터의 밸런서에서 출력되는 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값과 상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 실제 직류 (-)단 전압과 (+)단 전압 차이(Vdc(-)-Vdc(+))를 비교한 결과를 비례 적분하여 상기 밸런서의 구동을 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하고, 상기 생성한 PWM 제어신호를 상기 밸런서로 출력하는 밸런서 PI 제어기;를 포함하며,
    상기 밸런서 전류 수하 특성을 반영한 값은,
    상기 DC-DC 컨버터와 상기 인버터를 연결하는 DC 링크단의 (+)단 전압과 (-)단 전압 편차를 동일하게 제어하기 위한 기본값(0, zero)에서 상기 밸런서에 흐르는 밸런서 전류(Ibal)와 Droop 계수(Kd_bal)를 곱한 값을 뺀 값이며,
    상기 Droop 계수(Kd_bal)는 상기 밸런서의 제어 안정성 확보를 위하여 0.1 내지 0.3의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 밸런서 PI 제어기는,
    상기 밸런서 전류(Ibal)가 발생되면, 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 크기에 비례한 만큼과 상기 발생된 밸런서 전류(Ibal)의 방향에 의하여 상기 DC 링크단의 (+)단과 (-)단의 전압 크기에 편차가 발생하도록, 상기 밸런서를 제어함으로써, 상기 밸런서 전류 수하 특성에 의하여 보정된 만큼 상기 DC 링크단의 (-)단 전위가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 공통 배터리 운전이 가능한 무변압기형 UPS 장치 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120122283A (ko) * 2011-04-28 2012-11-07 이화전기공업 주식회사 중성점 전압을 클램핑하는 ｕｐｓ
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KR101555480B1 (ko) * 2015-02-26 2015-09-25 주식회사 이온 무정전 전원장치의 중성선 고조파 전류 저감을 위한 정류기 및 인버터의 인터리빙 방법
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