KR102576611B1 - Voltage control device - Google Patents

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KR102576611B1 KR1020180131121A KR20180131121A KR102576611B1 KR 102576611 B1 KR102576611 B1 KR 102576611B1 KR 1020180131121 A KR1020180131121 A KR 1020180131121A KR 20180131121 A KR20180131121 A KR 20180131121A KR 102576611 B1 KR102576611 B1 KR 102576611B1
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Abstract

본 발명은 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈 별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 관한 것으로서, 평균 전압 지령을 생성하는 제어부; 상기 복수의 모듈에 대한 모듈 평균 전압과 상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성하는 개별 전압 지령 생성부; 및 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성하는 리액티브 전류 지령 생성부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a voltage control device that generates individual voltage commands to control the voltage for each module of a voltage-type converter in which a plurality of modules are connected in series, comprising: a control unit that generates an average voltage command; An individual power deviation is calculated using a module average voltage for the plurality of modules and an individual module voltage measured from each of the plurality of modules, and the individual power deviation is compared with a power range for each of the plurality of modules, an individual voltage command generator that generates an individual voltage command for each of the plurality of modules using the individual power deviation and the average voltage command; and a reactive current command generator that processes a power deviation error and generates a reactive current command.

Figure R1020180131121
Figure R1020180131121

Description

전압 제어 장치{VOLTAGE CONTROL DEVICE}Voltage control device {VOLTAGE CONTROL DEVICE}

본 발명은 전압 제어 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈 별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage control device, and more specifically, to a voltage control device that generates individual voltage commands to control the voltage for each module of a voltage-type converter in which a plurality of modules are connected in series.

전압 품질을 향상시키기 위한 STATCOM(Static Synchronous Compensator)이나 모터 구동용 양방향 컨버터 등 중고압(medium, high voltage) 계통에 직접 연결하여 교류 전력을 직류 전력으로 또는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 컨버터가 널리 사용된다.Converters that convert AC power to DC power or DC power to AC power by connecting directly to the medium, high voltage system, such as STATCOM (Static Synchronous Compensator) to improve voltage quality or bidirectional converters for motor driving, are widely used. It is used.

이러한 컨버터는 복수의 아암(arm)이 구비된다. 또한, 각 아암에는 스위치가 구비된다. 하지만, 해당 스위치가 고압에 견딜 수 있는 내압에 한계가 있다.This converter is provided with a plurality of arms. Additionally, each arm is provided with a switch. However, there is a limit to the voltage that the switch can withstand high pressure.

각 아암에 구비된 모듈의 개수는 컨버터의 처리 용량에 따라 결정되며, 많게는 수백 개까지도 구비될 수 있다.The number of modules provided in each arm is determined by the processing capacity of the converter, and may be provided as many as hundreds.

이와 같이 구비된 다수의 모듈 각각의 커패시터의 전압 값은 운전 상황 등으로 고정되지 않고 가변된다. 아울러, 이들 모듈은 서로 다른 제조사에 의해 제조된 경우, 각 모듈의 커패시터의 규격이 다르므로 각 모듈의 커패시터 용량이 상이하여 결국 각 모듈의 커패시터의 전압이 달라질 수 있다.The voltage value of the capacitor of each of the plurality of modules provided in this way is not fixed but varies depending on the driving situation. In addition, when these modules are manufactured by different manufacturers, the capacitor specifications of each module are different, so the capacitor capacity of each module is different, which may ultimately result in the voltage of the capacitor of each module being different.

이를 위해 모듈형 멀티 레벨 컨버터에서는 각 아암 내의 모듈 간의 전압을 균등하게 유지하여 주기 위한 밸런싱 제어를 수행한다.To this end, the modular multi-level converter performs balancing control to maintain equal voltage between modules in each arm.

모듈 간 전압이 불균형 상태일 때, 불균형 상태를 해소하기 위하여 각각의 모듈에 전력이 입력될 수 있다. 이 때 입력되는 전력은 각 모듈의 부하에 흐르는 전류에 비례한다. 즉, 전압 불균형을 바로잡기 위해 각 모듈에 인가되는 전력은 각 모듈의 부하에 흐르는 전류에 의하여 영향을 받는다. When the voltage between modules is unbalanced, power may be input to each module to resolve the imbalance. At this time, the input power is proportional to the current flowing in the load of each module. In other words, the power applied to each module to correct voltage imbalance is affected by the current flowing in the load of each module.

하지만, 기존의 컨버터의 전압 제어 방법은 전류 지령은 전압 밸런스 제어와는 독립적으로 전체 직류단 전압을 일정하게 유지시키도록 조절된다. 특히, 전류 지령의 위상이 전압원의 위상과 일치되도록 정해진다. 이 때 전류 지령은 각 직류단에 연결된 부하의 크기에 의해 정해진다. 따라서, 부하의 크기가 작거나 무부하인 경우에는 전류 지령 또한 작아지거나 0이 되고, 전압 불균형 해소를 위한 전력의 크기 또한 작아져 전압 제어 장치의 전압 제어 능력이 감소되는 문제점이 있다.However, in the existing converter's voltage control method, the current command is adjusted to keep the overall DC link voltage constant independently of the voltage balance control. In particular, the phase of the current command is determined to match the phase of the voltage source. At this time, the current command is determined by the size of the load connected to each DC terminal. Therefore, when the size of the load is small or there is no load, the current command also becomes small or 0, and the amount of power to resolve the voltage imbalance also becomes small, which reduces the voltage control ability of the voltage control device.

본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치는 전압형 컨버터의 모듈 별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성함으로써, 복수 모듈 간의 전압 불균형을 해소하여 컨버터의 성능을 향상시키고, 그 수명을 증대시키는 것에 그 목적이 있다. The voltage control device according to an embodiment of the present invention generates individual voltage commands to control the voltage for each module of a voltage-type converter, thereby resolving voltage imbalance between multiple modules to improve the performance of the converter and increase its lifespan. It has a purpose.

본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치는 컨버터의 각 모듈의 부하 크기가 작거나 무부하인 경우에도 전류 지령에 리액티브 성분을 추가함으로써 다양한 크기의 부하에 대응하여 전압 제어가 가능토록 하는 것에 다른 목적이 있다.Another purpose of the voltage control device according to an embodiment of the present invention is to enable voltage control in response to loads of various sizes by adding a reactive component to the current command even when the load size of each module of the converter is small or no load. There is.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 제어 장치는 교류 전원에 연결되며, 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 있어서, 상기 복수의 모듈 전체 전압의 지령 값인 전체 전압 지령의 입력에 대응하여 평균 전압 지령을 생성하는 제어부; 상기 복수의 모듈에 대한 모듈 평균 전압과 상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성하는 개별 전압 지령 생성부; 및 상기 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성하는 리액티브 전류 지령 생성부; 를 포함하고, 상기 리액티브 전류 지령은 상기 제어부로 입력되어 상기 평균 전압 지령의 생성에 사용될 수 있다.A voltage control device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is connected to an AC power source and generates an individual voltage command to control the voltage for each module of a voltage-type converter in which a plurality of modules are connected in series. An apparatus comprising: a control unit generating an average voltage command in response to an input of a total voltage command, which is a command value of the total voltage of the plurality of modules; An individual power deviation is calculated using a module average voltage for the plurality of modules and an individual module voltage measured from each of the plurality of modules, and the individual power deviation is compared with a power range for each of the plurality of modules, an individual voltage command generator that generates an individual voltage command for each of the plurality of modules using the individual power deviation and the average voltage command; and a reactive current command generator that generates a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation and the power range of the individual voltage command generator. It includes, and the reactive current command can be input to the control unit and used to generate the average voltage command.

상기 제어부는 상기 복수의 모듈에 인가되는 전압들을 합친 모듈 전체 전압과 상기 전체 전압 지령의 입력에 대응하여 액티브 전류 지령을 생성하고, 상기 액티브 전류 지령에 대응하여 평균 전압 지령을 생성할 수 있다.The control unit may generate an active current command in response to an input of the total module voltage and the total voltage command, which is the sum of the voltages applied to the plurality of modules, and generate an average voltage command in response to the active current command.

상기 액티브 전류 지령은 상기 교류 전원과 동일한 위상을 갖고, 상기 리액티브 전류 지령은 상기 액티브 전류 지령과 90도 또는 -90도의 위상차를 가질 수 있다.The active current command may have the same phase as the AC power, and the reactive current command may have a phase difference of 90 degrees or -90 degrees from the active current command.

상기 제어부는 상기 모듈 전체 전압과 상기 전체 전압 지령의 차이에 대응하여 전체 전력 지령을 생성하는 제1 전압 제어부; 상기 전체 전력 지령을 상기 액티브 전류 지령으로 변환하는 제1 변환부; 및 상기 액티브 전류 지령과 상기 리액티브 전류 지령의 합에 대응하여 상기 평균 전압 지령을 생성하는 전류 제어부; 를 포함할 수 있다.The control unit includes a first voltage control unit that generates a total power command in response to a difference between the module total voltage and the total voltage command; a first conversion unit that converts the total power command into the active current command; and a current control unit that generates the average voltage command in response to the sum of the active current command and the reactive current command. may include.

상기 리액티브 전류 지령 생성부는 상기 전력 편차 에러를 상기 복수의 모듈 각각으로부터 입력 받아 상기 복수의 모듈 각각의 전력 편차가 상기 복수의 모듈 각각의 전력 범위 내로 포함되도록 상기 리액티브 전류 지령의 생성량을 제어할 수 있다.The reactive current command generator receives the power deviation error from each of the plurality of modules and controls the generation amount of the reactive current command so that the power deviation of each of the plurality of modules is within the power range of each of the plurality of modules. You can.

상기 개별 전압 지령 생성부는 상기 모듈 전체 전압을 상기 모듈의 수로 나눈 상기 모듈 평균 전압과 상기 모듈 개별 전압에 대응하여 상기 개별 전력 편차를 계산하는 제2 전압 제어부; 및 상기 개별 전력 편차와 상기 모듈의 전력 범위와 비교하여 상기 개별 전력 편차의 범위에서 상기 모듈의 전력 범위의 내의 개별 전력 편차를 통과시키고, 상기 모듈의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 상기 전력 편차 에러를 생성하는 비교부; 를 더 포함할 수 있다.The individual voltage command generator may include a second voltage control unit that calculates the individual power deviation in response to the module average voltage divided by the number of modules and the individual module voltage. and comparing the individual power deviation with the power range of the module, passing the individual power deviation within the power range of the module in the range of the individual power deviation, and passing the individual power deviation within the power range of the module in response to the individual power deviation outside the power range of the module. A comparison unit that generates an error; It may further include.

상기 전력 편차 에러는 상기 개별 전력 편차가 상기 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 또는 최소 전력 범위로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함할 수 있다.The power deviation error may include information about the extent to which the individual power deviation deviates from the maximum or minimum power range of the module's power range.

상기 개별 전압 지령 생성부는 상기 개별 전력 편차를 개별 전압 변동치로 변환하는 제2 변환부; 를 더 포함하고, 상기 개별 전압 변동치와 상기 제어부에서 생성된 상기 평균 전압 지령의 차이로부터 상기 모듈 각각이 추종하기 위한 상기 개별 전압 지령을 생성할 수 있다.The individual voltage command generator may include a second converter that converts the individual power deviation into an individual voltage fluctuation value; It may further include, and generate the individual voltage command for each of the modules to follow from the difference between the individual voltage fluctuation value and the average voltage command generated by the control unit.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 제어 장치는 교류 전원에 연결되며, 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 있어서, 상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압에 대응하여 개별 전력 지령을 생성하는 제1 제어부; 상기 개별 전력 지령을 합한 전체 전력 지령에 대응하여 평균 전압 지령을 생성하는 제2 제어부; 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전력 지령 평균과 상기 제1 제어부로부터 입력되는 상기 개별 전력 지령을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성하는 개별 전압 지령 생성부; 및 상기 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성하는 리액티브 전류 지령 생성부; 를 포함하고, 상기 리액티브 전류 지령은 상기 제1 제어부로 입력되어 상기 평균 전압 지령의 생성에 사용될 수 있다.A voltage control device according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is connected to an AC power source and generates an individual voltage command to control the voltage for each module of a voltage converter in which a plurality of modules are connected in series. An apparatus comprising: a first control unit generating an individual power command in response to an individual module voltage measured from each of the plurality of modules; a second control unit generating an average voltage command in response to a total power command that is the sum of the individual power commands; Calculate an individual power deviation using an average of individual power commands for each of the plurality of modules and the individual power command input from the first control unit, and compare the individual power deviation with a power range for each of the plurality of modules. , an individual voltage command generator that generates an individual voltage command for each of the plurality of modules using the individual power deviation and the average voltage command; and a reactive current command generator that generates a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation and the power range of the individual voltage command generator. It includes, and the reactive current command can be input to the first control unit and used to generate the average voltage command.

상기 제1 제어부는 상기 복수의 모듈 각각에 대한 직류단 전압 지령과 상기 모듈 개별 전압의 입력에 대응하여 상기 개별 전력 지령을 생성하기 위한 제1 전압 제어부; 를 포함할 수 있다.The first control unit includes a first voltage control unit configured to generate the individual power command in response to a DC link voltage command for each of the plurality of modules and an input of the module individual voltage; may include.

상기 제2 제어부는 상기 복수의 모듈의 모든 상기 개별 전력 지령을 합한 전체 전력 지령을 액티브 전류 지령으로 변환하는 제1 변환부; 및 상기 액티브 전류 지령과 상기 리액티브 전류 지령의 합에 대응하여 상기 평균 전압 지령을 생성하는 전류 제어부; 를 포함할 수 있다.The second control unit includes a first conversion unit that converts a total power command summing up all the individual power commands of the plurality of modules into an active current command; and a current control unit that generates the average voltage command in response to the sum of the active current command and the reactive current command. may include.

상기 액티브 전류 지령은 상기 교류 전원과 동일한 위상을 갖고, 상기 리액티브 전류 지령은 상기 액티브 전류 지령과 90도 또는 -90도의 위상차를 가질 수 있다.The active current command may have the same phase as the AC power, and the reactive current command may have a phase difference of 90 degrees or -90 degrees from the active current command.

상기 리액티브 전류 지령 생성부는 상기 전력 편차 에러를 상기 복수의 모듈 각각으로부터 입력 받아 상기 복수의 모듈 각각의 전력 편차가 액티브 전류 지령이 상기 복수의 모듈 각각의 전력 범위 내로 포함되도록 상기 리액티브 전류 지령의 생성량을 제어할 수 있다.The reactive current command generator receives the power deviation error from each of the plurality of modules and sets the reactive current command so that the power deviation of each of the plurality of modules is within the power range of each of the plurality of modules. The amount of production can be controlled.

상기 개별 전압 지령 생성부는 상기 개별 전력 편차와 상기 모듈의 전력 범위와 비교하여 상기 개별 전력 편차의 범위에서 상기 모듈의 전력 범위의 내의 개별 전력 편차를 통과시키고, 상기 모듈의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 상기 전력 편차 에러를 생성하는 비교부; 를 더 포함할 수 있다.The individual voltage command generator compares the individual power deviation with the power range of the module, passes the individual power deviation within the power range of the module in the range of the individual power deviation, and passes the individual power deviation within the power range of the module to the individual power deviation outside the power range of the module. a comparison unit correspondingly generating the power deviation error; It may further include.

상기 전력 편차 에러는 상기 개별 전력 편차가 상기 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 또는 최소 전력 범위로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함할 수 있다.The power deviation error may include information about the extent to which the individual power deviation deviates from the maximum or minimum power range of the module's power range.

상기 개별 전압 지령 생성부는 상기 개별 전력 편차를 개별 전압 변동치로 변환하는 제2 변환부; 를 더 포함하고, 상기 개별 전압 변동치와 상기 제2 제어부에서 생성된 상기 평균 전압 지령의 차이로부터 상기 모듈 각각이 추종하기 위한 상기 개별 전압 지령을 생성할 수 있다.The individual voltage command generator may include a second converter that converts the individual power deviation into an individual voltage fluctuation value; It may further include, and generate the individual voltage command for each of the modules to follow from the difference between the individual voltage fluctuation value and the average voltage command generated by the second control unit.

본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치는 전압형 컨버터의 모듈별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성함으로써, 복수 모듈 간의 전압 불균형을 해소하여 컨버터의 성능을 향상시키고, 그 수명을 증대시키는 효과가 있다. The voltage control device according to an embodiment of the present invention generates individual voltage commands to control the voltage for each module of a voltage-type converter, thereby resolving voltage imbalance between multiple modules, improving the performance of the converter and increasing its lifespan. There is.

본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치는 컨버터의 각 모듈의 부하 크기가 작거나 무부하인 경우에도 전류 지령에 리액티브 성분을 추가함으로써 다양한 크기의 부하에 대응하여 전압 제어가 가능토록 한다.The voltage control device according to an embodiment of the present invention enables voltage control in response to loads of various sizes by adding a reactive component to the current command even when the load size of each module of the converter is small or no load.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전압 제어 장치의 제어부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 전압 제어 장치의 개별 전압 지령 생성부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 리액티브 전류 지령 생성부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 제어 장치와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다.
도 6은 도 5의 제1 제어부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 제2 제어부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 개별 전압 지령 생성부를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 제어 장치와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다.
The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention, and together with the detailed description, explain the technical idea of the present invention.
Figure 1 is a diagram illustrating a voltage control device and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the control unit of the voltage control device of FIG. 1 in more detail.
FIG. 3 is a diagram for explaining in more detail the individual voltage command generator of the voltage control device of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining the reactive current command generator of FIG. 1 in more detail.
Figure 5 is a diagram illustrating a voltage control device and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the first control unit of FIG. 5 in more detail.
FIG. 7 is a diagram for explaining the second control unit of FIG. 5 in more detail.
FIG. 8 is a diagram for explaining the individual voltage command generator of FIG. 5 in more detail.
Figure 9 is a diagram illustrating a voltage control device and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.The present invention can be modified in various ways and can have various embodiments. Hereinafter, specific embodiments will be described in detail based on the accompanying drawings.

이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.The following examples are provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used for the purpose of distinguishing one component from another component. It is used only as

이하에서는, 본 발명을 예시한 실시 형태들이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments illustrating the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치(30)와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a voltage control device 30 and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전압형 컨버터는 교류 전원(10), 복수의 모듈(20), 상기 복수의 모듈(20)별로 연결되는 부하(21)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a voltage-type converter may include an AC power source 10, a plurality of modules 20, and a load 21 connected to each of the plurality of modules 20.

도 1의 컨버터는 CHB(Cascaded H-Bridge) 형 컨버터의 회로 구조를 나타낸다. 이러한 컨버터는 입력 교류 전원의 전압 크기에 대응하기 위해 여러 개의 모듈(20)이 직렬로 연결된 형태를 가지며, 각각의 모듈의 직류단에 독립적인 직류 부하(21) 혹은 전원이 연결될 수 있다. The converter in Figure 1 shows the circuit structure of a CHB (Cascaded H-Bridge) type converter. This converter has several modules 20 connected in series to correspond to the voltage level of the input AC power, and an independent DC load 21 or power source can be connected to the DC terminal of each module.

직렬로 연결되는 모듈(20)의 수는 교류 전압의 크기에 따라 달라질 수 있다. 도 1에서의 모듈(20)은 2-레벨 H-브릿지(2-level H-bridge) 인버터/컨버터의 구조를 가지는 것을 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 모듈(20)이 3-레벨 NPC(Neutral Point Clamped) 컨버터 구조로 이루어지거나 기타 다양한 전압형 인버터(Voltage source converter)의 형태로 이루어지는 경우에도 실시될 수 있다.The number of modules 20 connected in series may vary depending on the magnitude of the alternating current voltage. The module 20 in FIG. 1 illustrates that it has the structure of a 2-level H-bridge inverter/converter. However, the present invention is not limited to this and can be implemented even when the module 20 is composed of a 3-level NPC (Neutral Point Clamped) converter structure or various other voltage source converters.

또한, 도 1은 단상의 교류 전원(10)에 CHB 형태의 컨버터가 연결된 구조를 예시하나, 이외에도 CHB 형태의 컨버터는 3상의 교류 전원에 연결될 수 도 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, Figure 1 illustrates a structure in which a CHB-type converter is connected to a single-phase AC power source 10, but in addition, the CHB-type converter may be connected to a three-phase AC power source. A more detailed description of this will be provided later.

각각의 모듈(20)의 부하(21) 혹은 전원이 동일한 양의 전력을 소비하거나 공급하는 경우, 각 모듈(20)의 직류단 전압이 동일하게 유지되나, 이들 전력 간에 차이가 발생하면 각 모듈(20)의 직류단 전압 간에 차이가 발생할 수 있다. 이러한 모듈(20)의 직류단 전압을 동일하게 제어하기 위해선 균형 제어(balancing control)가 요구된다. 이러한 균형 제어는 전압 제어 장치(30)에 의해 수행될 수 있다. When the load 21 or power source of each module 20 consumes or supplies the same amount of power, the DC terminal voltage of each module 20 remains the same, but if a difference occurs between these powers, each module ( A difference may occur between the DC terminal voltages in 20). In order to control the DC terminal voltage of these modules 20 equally, balancing control is required. This balance control may be performed by the voltage control device 30.

전압 제어 장치(30)는 컨버터의 각 모듈(20)에 연결되며, 각 모듈(20)의 직류단 전압을 동일하게 일정한 값으로 유지시킬 수 있다. 도 1 실시예에서 전압 제어 장치(30)는 제어부(100), 개별 전압 지령 생성부(200) 및 리액티브 전류 지령 생성부(300)를 포함할 수 있다. The voltage control device 30 is connected to each module 20 of the converter and can maintain the DC terminal voltage of each module 20 at a constant value. In the embodiment of FIG. 1, the voltage control device 30 may include a control unit 100, an individual voltage command generator 200, and a reactive current command generator 300.

제어부(100)는 복수의 모듈(20) 전체 전압의 지령 값인 전체 전압 지령의 입력에 대응하여 평균 전압 지령을 생성할 수 있다.The control unit 100 may generate an average voltage command in response to the input of the total voltage command, which is the command value of the total voltage of the plurality of modules 20.

개별 전압 지령 생성부(200)는 복수의 모듈에 대한 모듈 평균 전압과 상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성할 수 있다.The individual voltage command generator 200 calculates an individual power deviation using the module average voltage for a plurality of modules and the module individual voltage measured from each of the plurality of modules, and calculates the individual power deviation and each of the plurality of modules. The power ranges for each module may be compared, and individual voltage commands for each of the plurality of modules may be generated using the individual power deviation and the average voltage command.

리액티브 전류 생성부(300)는 상기 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성할 수 있다. The reactive current generator 300 may generate a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation of the individual voltage command generator and the power range.

제어부(100)는 컨버터의 모든 모듈(20)에 연결되며, 이를 통해 각 모듈(20)의 직류단 전압 합인 모듈 전체 전압을 입력받을 수 있다. 개별 전압 지령 생성부(200)는 컨버터의 각 모듈(20)에 연결되어 각 모듈(20)로부터 측정된 모듈 개별 전압을 입력받을 수 있다. 이를 위해 개별 전압 지령 생성부(200)는 컨버터의 각 모듈(20)의 수에 대응하는 만큼의 수로 구성될 수 있다.The control unit 100 is connected to all modules 20 of the converter and can receive the total module voltage, which is the sum of the DC terminal voltages of each module 20. The individual voltage command generator 200 is connected to each module 20 of the converter and can receive the individual module voltage measured from each module 20. To this end, the number of individual voltage command generators 200 may be configured to correspond to the number of each module 20 of the converter.

전압 제어 장치(30)의 각 구성에 대한 보다 상세한 내용은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. More detailed information about each configuration of the voltage control device 30 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 도 1의 전압 제어 장치(30)의 제어부(100)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining the control unit 100 of the voltage control device 30 of FIG. 1 in more detail.

도 2를 참조하면, 제어부(100)는 제1 전압 제어부(110), 제1 변환부(120) 및 전류 제어부(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the control unit 100 may include a first voltage control unit 110, a first conversion unit 120, and a current control unit 130.

제어부(100)는 복수의 모듈(20)에 인가되는 전압들을 합친 모듈 전체 전압(Vdc.tot)과 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)의 입력에 대응하여 액티브 전류 지령(id.ref)을 생성하고, 상기 액티브 전류 지령(id.ref)에 대응하여 평균 전압 지령(Vdc.ref.avg)을 생성할 수 있다.The control unit 100 generates an active current command (id.ref) in response to the input of the total module voltage (Vdc.tot) and the total voltage command (Vdc.ref.tot), which combine the voltages applied to the plurality of modules 20. and generate an average voltage command (Vdc.ref.avg) in response to the active current command (id.ref).

여기서 모듈 전체 전압(Vdc.tot)은 각 모듈(20)들 직류단에 인가되는 전압들의 합을 의미할 수 있다. 모듈(20)의 직류단에 인가되는 전압은 직류단에 구성되는 커패시터 양단의 전압차를 통해 측정될 수 있다. 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)은 상기 모듈 전체 전압(Vdc.tot)이 추종해야하는 전압 값으로서, 전압 제어 장치(30)의 설계자나 전압 제어 환경에 따라 임의로 설정될 수 있다. Here, the total module voltage (Vdc.tot) may mean the sum of voltages applied to the DC terminal of each module 20. The voltage applied to the DC terminal of the module 20 can be measured through the voltage difference between both ends of the capacitor configured in the DC terminal. The overall voltage command (Vdc.ref.tot) is a voltage value that the module overall voltage (Vdc.tot) must follow, and can be arbitrarily set depending on the designer of the voltage control device 30 or the voltage control environment.

제어부(100)는 모듈 전체 전압(Vdc.tot)과 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)의 차이를 계산하고, 계산된 값은 제어부(100)의 제1 전압 제어부(110)에 입력될 수 있다.The control unit 100 calculates the difference between the total module voltage (Vdc.tot) and the total voltage command (Vdc.ref.tot), and the calculated value can be input to the first voltage control unit 110 of the control unit 100. there is.

제1 전압 제어부(110)는 입력된 모듈 전체 전압(Vdc.tot)과 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)의 차이로부터 전체 전력 지령(Pref.tot)을 생성할 수 있다. 여기서 제1 전압 제어부(110)는 일종의 직류 링크 전압 레귤레이터(DC-link voltage regulator)로 이해될 수 있다. 제1 전압 제어부(110)의 내부는 입력되는 전압에 대응하여 전력을 생성하기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다. 전체 전력 지령(Pref.tot)의 크기는 상기 모듈 전체 전압(Vdc.tot)과 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)의 차이의 크기에 대응하여 생성될 수 있다. The first voltage control unit 110 may generate a total power command (Pref.tot) from the difference between the input total module voltage (Vdc.tot) and the total voltage command (Vdc.ref.tot). Here, the first voltage control unit 110 may be understood as a type of DC-link voltage regulator. The interior of the first voltage control unit 110 may be implemented in various forms to generate power in response to the input voltage. The size of the total power command (Pref.tot) may be generated in response to the size of the difference between the module total voltage (Vdc.tot) and the total voltage command (Vdc.ref.tot).

이후, 제1 변환부(120)는 전체 전력 지령(Pref.tot)을 액티브 전류 지령(id.ref)로 변환할 수 있다. 액티브 전류 지령(id.ref)은 전체 전력 지령(Pref.tot)의 크기에 대응하여 변환된다. Thereafter, the first conversion unit 120 may convert the total power command (Pref.tot) into an active current command (id.ref). The active current command (id.ref) is converted to correspond to the size of the total power command (Pref.tot).

즉, 제1 전압 제어부(110)와 제1 변환부(120)는 입력되는 모듈 전체 전압(Vdc.tot)과 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)의 차이에 해당하는 전류 지령을 생성하기 위한 구성으로 이해될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 제1 변환부(120)는 제1 전압 제어부(110)의 내부에 포함되어 그 기능을 수행할 수 있다.That is, the first voltage control unit 110 and the first conversion unit 120 are used to generate a current command corresponding to the difference between the input module total voltage (Vdc.tot) and the total voltage command (Vdc.ref.tot). It can be understood as a composition. In another embodiment of the present invention, the first conversion unit 120 may be included within the first voltage control unit 110 and perform its function.

이 때, 제1 변환부(120)로부터 출력되는 액티브 전류 지령(id.ref)은 도 1의 교류 전원(10)과 같은 위상을 갖는 액티브 전류의 성분을 포함한다. At this time, the active current command (id.ref) output from the first converter 120 includes an active current component having the same phase as the AC power supply 10 of FIG. 1.

제어부(100)는 상기한 것과 같이 교류 전원(10)과 같은 위상을 갖는 액티브 전류 지령(id.ref)에 리액티브 전류 지령(iq.ref)을 더하여 액티브 전류 지령을 생성 할 수 있다. 리액티브 전류 지령(iq.ref)은 상기 교류 전원(10)과 90도 혹은 -90도 만큼 차이나는 리액티브 전류의 성분을 포함한다. 따라서, 상기 액티브 전류 지령(id.ref)에 리액티브 전류 지령(iq.ref)이 합쳐져 후술할 모듈(20)의 전력 범위를 확장시킬 수 있게 된다. As described above, the control unit 100 may generate an active current command by adding a reactive current command (iq.ref) to the active current command (id.ref) having the same phase as the AC power supply 10. The reactive current command (iq.ref) includes a reactive current component that differs from the AC power source 10 by 90 degrees or -90 degrees. Accordingly, the active current command (id.ref) and the reactive current command (iq.ref) are combined to expand the power range of the module 20, which will be described later.

전류 제어부(130)는 액티브 전류 지령(id.ref)과 리액티브 전류 지령(iq.ref)의 합을 복수의 모듈(20)에서 측정된 전류(i)가 추종할 수 있도록 평균 전압 지령(Vac.ref.avg)을 생성할 수 있다. The current control unit 130 provides an average voltage command (Vac) so that the current (i) measured in the plurality of modules 20 can follow the sum of the active current command (id.ref) and the reactive current command (iq.ref). .ref.avg) can be created.

평균 전압 지령(Vac.ref.avg)은 전류 제어를 위해 필요한 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)을 모듈의 수만큼 나눈 값을 의미할 수 있다. 측정된 전류(i)는 직렬로 연결된 모듈(20)들 간에 실제로 흐르는 전류의 크기를 의미할 수 있다.The average voltage command (Vac.ref.avg) may mean the total voltage command (Vdc.ref.tot) required for current control divided by the number of modules. The measured current (i) may mean the amount of current that actually flows between modules 20 connected in series.

도 3은 도 1의 전압 제어 장치(30)의 개별 전압 지령 생성부(200)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 개별 전압 지령 생성부(200)는 제2 전압 제어부(210), 비교부(220) 및 제2 변환부(230)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a diagram for explaining the individual voltage command generator 200 of the voltage control device 30 of FIG. 1 in more detail. Referring to FIG. 3 , the individual voltage command generator 200 may include a second voltage control unit 210, a comparison unit 220, and a second conversion unit 230.

제2 전압 제어부(210)는 모듈 전체 전압(Vdc.tot)을 상기 모듈(20)의 수로 나눈 모듈 평균 전압(Vdc.avg)과 모듈 개별 전압(Vdc.i)에 대응하여 개별 전력 편차(△Pref.i)를 계산할 수 있다. 즉, 제2 전압 제어부(210)는 모듈 평균 전압(Vdc.avg)과 모듈 개별 전압(Vdc.i)의 차이로부터 개별 전압 지령 생성부(200)와 연결된 모듈(20)로부터 측정된 전압이 모듈들의 전체 평균 전압과 얼마나 차이가 나는 지 알 수 있게 된다. 이를 통하여, 제2 전압 제어부(210)는 각 모듈(20)의 직류단에서 필요한 전력 편차(△Pref.i)를 도출할 수 있다. The second voltage control unit 210 divides the overall module voltage (Vdc.tot) by the number of modules 20, and divides the module average voltage (Vdc.avg) and the module individual voltage (Vdc.i) into individual power deviations (△). Pref.i) can be calculated. That is, the second voltage control unit 210 determines the voltage measured from the module 20 connected to the individual voltage command generator 200 from the difference between the module average voltage (Vdc.avg) and the module individual voltage (Vdc.i). You can see how much it differs from the overall average voltage. Through this, the second voltage control unit 210 can derive the power deviation (△Pref.i) required at the DC terminal of each module 20.

하지만, 모듈 간의 전압 불균형 상황을 해소하기 위하여 각 모듈에 입력될 수 있는 전력 범위(△P.i)는 하기의 수식과 같이 후술할 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)와 해당 모듈에 흐르는 전류(i)의 곱으로 표현될 수 있다. However, in order to resolve the voltage imbalance situation between modules, the power range (△P.i) that can be input to each module is determined by the individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) and the current flowing in the module ( It can be expressed as the product of i).

[수식 1][Formula 1]

△P.i = △Vac.ref.i * i△P.i = △Vac.ref.i * i

전압 불균형을 해소하기 위해서 각 모듈에 인가될 수 있는 전력 범위(△P.i)는 각 모듈의 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i) 뿐 아니라, 해당 모듈(20)의 부하(21)에 흐르는 전류의 크기에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 부하(21)의 크기가 작거나 0인 경우, 해당 부하(21)에 흐르는 전류의 크기도 작아지게 되어 전압 불균형의 해소를 위한 충분한 전력이 모듈에 제공되지 않을 수 있다. 즉, 임의의 모듈의 전압 밸런싱을 위해 필요로 하는 전력 편차(△Pref.i)의 크기에 비하여 해당 모듈에서 가용한 전력 범위(P.i)가 작은 경우, 전압 밸런싱 능력이 저하되는 문제점이 있다. In order to resolve voltage imbalance, the power range (△P.i) that can be applied to each module is not only the individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) of each module, but also the current flowing in the load 21 of the corresponding module 20. It is also affected by the size of . Accordingly, when the size of the load 21 is small or 0, the size of the current flowing through the corresponding load 21 also becomes small, so that sufficient power to resolve the voltage imbalance may not be provided to the module. In other words, if the power range (P.i) available for a module is small compared to the size of the power deviation (△Pref.i) required for voltage balancing of any module, there is a problem in which the voltage balancing ability is deteriorated.

비교부(220)는 개별 전력 편차(△Pref.i)와 상기 모듈(20)의 전력 범위와 비교하여 개별 전력 편차(△Pref.i)의 범위에서 모듈(20)의 전력 범위의 내의 출력 가능한 개별 전력 편차(△Psat.i)를 통과시키고, 상기 모듈(20)의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 전력 편차 에러(△Perr.i)를 생성할 수 있다.The comparison unit 220 compares the individual power deviation (△Pref.i) with the power range of the module 20 and outputs within the power range of the module 20 in the range of the individual power deviation (△Pref.i). An individual power deviation (ΔPsat.i) may be passed, and a power deviation error (ΔPerr.i) may be generated in response to an individual power deviation outside the power range of the module 20.

보다 상세하게, 비교부(220)는 각 모듈에서 발생시킬 수 있는 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)의 최대값, 전류에 의해 각 모듈에서 발생시킬 수 있는 전력 편차(△Pref.i)의 최대치(양의 값, △Pref.max.i)와 최소치(음의 값, △Pref.min.i)를 구할 수 있다. 비교부(220)는 이렇게 구해진 출력 가능한 전력 편차의 범위(△Pref.min.i<△P.i<△Pref.max.i)를 필요한 전력 편차(△Pref.i)와 비교할 수 있다. 비교부(220)는 필요한 전력 편차(△Pref.i) 중, 출력 가능한 전력 편차(△Psat.i)만을 통과시킬 수 있다. In more detail, the comparison unit 220 determines the maximum individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) that can be generated by each module and the power deviation (△Pref.i) that can be generated by each module by current. The maximum value (positive value, △Pref.max.i) and minimum value (negative value, △Pref.min.i) can be obtained. The comparison unit 220 may compare the range of power deviation that can be output (△Pref.min.i<△P.i<△Pref.max.i) obtained in this way with the required power deviation (△Pref.i). The comparator 220 can only pass the outputable power deviation (△Psat.i) among the required power deviations (△Pref.i).

비교부(220)는 필요한 전력 편차(△Pref.i) 보다 출력 가능한 전력 범위가 작은 경우, 전력 편차 에러(△Perr.i)를 생성할 수 있다. 여기서 전력 편차 에러(△Perr.i)는 개별 전력 편차(△Pref.i)가 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 (△Pref.max.i)또는 최소 전력 범위(△Pref.min.i)로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함할 수 있다. The comparator 220 may generate a power deviation error (△Perr.i) when the output power range is smaller than the required power deviation (△Pref.i). Here, the power deviation error (△Perr.i) is the individual power deviation (△Pref.i) from the maximum power range (△Pref.max.i) or minimum power range (△Pref.min.i) of the module's power range. Information about the degree of deviation may be included.

제2 변환부(230)는 비교부(220)를 통과한 출력 가능한 개별 전력 편차(△Psat.i)를 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)로 변환할 수 있다. 이에 따라, 개별 전압 지령 생성부(200)는 상기 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)와 제어부(100)에서 생성된 상기 평균 전압 지령(Vac.ref.avg)의 차이로부터 모듈(20) 각각이 추종하기 위한 개별 전압 지령(Vac.ref.i)을 생성할 수 있다.The second conversion unit 230 may convert the outputable individual power deviation (△Psat.i) that has passed through the comparison unit 220 into an individual voltage variation value (△Vac.ref.i). Accordingly, the individual voltage command generator 200 determines the module 20 from the difference between the individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) and the average voltage command (Vac.ref.avg) generated by the control unit 100. Each can generate an individual voltage reference (Vac.ref.i) to follow.

도 4는 도 1의 리액티브 전류 지령 생성부(300)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a diagram for explaining the reactive current command generator 300 of FIG. 1 in more detail.

리액티브 전류 지령 생성부(300)는 개별 전압 지령 생성부(200)의 개별 전력 편차(△Pref.i)와 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러(△Perr.i)를 처리하여 리액티브 전류 지령(iq.ref)을 생성할 수 있다.The reactive current command generator 300 processes the power deviation error (△Perr.i) that occurs in the process of comparing the individual power deviation (△Pref.i) and the power range of the individual voltage command generator (200) and An active current reference (iq.ref) can be generated.

상기한 [수식 1]을 참조할 때, 부하(21)의 크기는 전압 제어 장치(30)를 통해 제어할 수 있는 대상이 아니다. 또한, 전류 i의 크기를 변경하기 위해 교류 전원과 위상이 같은 액티브 성분 전류의 액티브 전류 지령(id.ref)의 크기를 제어하는 경우, 각 모듈 직류단의 전압이 전체적으로 감소하거나 증가하게 되어 모듈 평균 전압(Vdc.avg)이 변화되는 문제점이 있다. When referring to [Equation 1] above, the size of the load 21 is not something that can be controlled through the voltage control device 30. In addition, when controlling the size of the active current command (id.ref) of the active component current that is in phase with the AC power source to change the size of the current i, the voltage at the DC terminal of each module decreases or increases overall, resulting in an average module average. There is a problem in which the voltage (Vdc.avg) changes.

리액티브 전류 지령 생성부(300)는 각각의 모듈에 대응하여 구성된 개별 전압 지령 생성부(200)로부터 제공되는 각 모듈의 전력 편차 에러(△Perr.i)에 대응하여 교류 전원의 위상과 90도 혹은 -90도 차이나는 위상을 가지는 리액티브 성분의 전류를 액티브 전류 지령(id.ref)에 같이 제공함으로써 모듈 평균 전압(Vdc.avg)의 변화 없이 각 모듈의 전력 범위를 넓힐 수 있게 된다. The reactive current command generator 300 is 90 degrees from the phase of the AC power in response to the power deviation error (△Perr.i) of each module provided from the individual voltage command generator 200 configured to correspond to each module. Alternatively, by providing the reactive component current with a phase difference of -90 degrees to the active current command (id.ref), the power range of each module can be expanded without changing the module average voltage (Vdc.avg).

또한, 리액티브 전류 지령 생성부(300)는 전력 편차 에러(△Perr.i)를 상기 복수의 모듈 각각에 대해 구성되는 개별 전압 지령 생성부(200)로부터 입력 받아 상기 액티브 전류 지령(id.ref)이 복수의 모듈 각각의 전력 범위 내로 포함되도록 상기 리액티브 전류 지령(iq.ref)의 생성량을 제어할 수 있다.In addition, the reactive current command generator 300 receives the power deviation error (△Perr.i) from the individual voltage command generator 200 configured for each of the plurality of modules and generates the active current command (id.ref). ) can be controlled to control the generation amount of the reactive current command (iq.ref) so that it falls within the power range of each of the plurality of modules.

[수식 1]에 표현한 것처럼 각 모듈의 입력 전력 범위는 각 모듈의 개별 전압 변동치 (△Vac.ref.i)와 해당 모듈에 흐르는 전류(i)에 의해 정해진다. 따라서, 리액티브 전류 지령 생성부(300)는 이러한 입력 전력 범위가 개별 전력 편차(△Pref.i)를 만족하는 전류(i)가 흐르도록 리액티브 전류 지령(iq.ref)을 조절할 수 있다.As expressed in [Equation 1], the input power range of each module is determined by the individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) of each module and the current (i) flowing through the module. Accordingly, the reactive current command generator 300 can adjust the reactive current command (iq.ref) so that the current (i) that satisfies the individual power deviation (△Pref.i) flows in this input power range.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 제어 장치와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 8을 설명함에 있어서, 앞서 도 1 내지 도 4에서 설명한 실시예와 중복되는 구성 또는 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다.Figure 5 is a diagram illustrating a voltage control device and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, in describing FIGS. 5 to 8, descriptions of configurations or effects that overlap with the embodiment previously described in FIGS. 1 to 4 will be omitted.

도 5 내지 도 8의 전압 제어 장치(31)의 구조는 앞선 전압 제어 장치(30)와 달리, 전압 제어 장치(31)가 모듈 별로 전압을 제어하는 형태로 구성될 수 있다.The structure of the voltage control device 31 of FIGS. 5 to 8 is different from the previous voltage control device 30, and the voltage control device 31 may be configured to control voltage for each module.

도 5의 전압 제어 장치(30)의 제1 제어부(101)와 제2 제어부(102)는 도 1의 제어부(100)와 달리, 각각의 모듈(20)에 연결되는 제1 제어부(101)와 전체 모듈(20) 및 제1 제어부(101)와 연결되는 제2 제어부(102)로 구성된다. 개별 전압 지령 생성부(201)는 각각의 모듈(20)에 대응하여 구성될 수 있다.Unlike the control unit 100 of FIG. 1, the first control unit 101 and the second control unit 102 of the voltage control device 30 of FIG. 5 include a first control unit 101 connected to each module 20 and It consists of an overall module 20 and a second control unit 102 connected to the first control unit 101. The individual voltage command generator 201 may be configured to correspond to each module 20.

제1 제어부(101)는 복수의 모듈(20) 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압에 대응하여 개별 전력 지령을 생성할 수 있다.The first control unit 101 may generate an individual power command in response to the individual module voltage measured from each of the plurality of modules 20.

제2 제어부(102)는 개별 전력 지령을 합한 전체 전력 지령에 대응하여 평균 전압 지령을 생성할 수 있다.The second control unit 102 may generate an average voltage command in response to the total power command that is the sum of the individual power commands.

개별 전압 지령 생성부(201)는 복수의 모듈(20) 각각에 대한 개별 전력 지령 평균과 상기 제1 제어부로부터 입력되는 상기 개별 전력 지령을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성할 수 있다. The individual voltage command generator 201 calculates an individual power deviation using the average individual power command for each of the plurality of modules 20 and the individual power command input from the first control unit, and calculates the individual power deviation and the The power range for each of the plurality of modules may be compared, and an individual voltage command for each of the plurality of modules may be generated using the individual power deviation and the average voltage command.

리액티브 전류 생성부(300)는 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성할 수 있다.The reactive current generator 300 may generate a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation and the power range of the individual voltage command generator.

도 6은 도 5의 제1 제어부(101)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 제1 제어부(101)는 제1 전압 제어부(111)를 포함할 수 있다.FIG. 6 is a diagram for explaining the first control unit 101 of FIG. 5 in more detail. Referring to FIG. 6, the first control unit 101 may include a first voltage control unit 111.

제1 전압 제어부(111)는 복수의 모듈(20) 각각에 대한 직류단 전압 지령(Vdc.ref)과 각각의 모듈로부터 측정되는 모듈 개별 전압(Vdc.i)의 입력에 대응하여 상기 개별 전력 지령(Pref.i)을 생성할 수 있다. The first voltage control unit 111 provides the individual power command in response to the input of the DC link voltage command (Vdc.ref) for each of the plurality of modules 20 and the module individual voltage (Vdc.i) measured from each module. (Pref.i) can be created.

여기서 제1 전압 제어부(110)는 일종의 직류 링크 전압 레귤레이터(DC-link voltage regulator)로 이해될 수 있다. 제1 전압 제어부(110)의 내부는 입력되는 전압에 대응하여 전력을 생성하기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다. 개별 전력 지령(Pref.i)의 크기는 상기 직류단 전압 지령(Vdc.ref)과 모듈 개별 전압(Vdc.i)의 차이의 크기에 대응하여 생성될 수 있다.Here, the first voltage control unit 110 may be understood as a type of DC-link voltage regulator. The interior of the first voltage control unit 110 may be implemented in various forms to generate power in response to the input voltage. The size of the individual power command (Pref.i) may be generated in response to the size of the difference between the DC link voltage command (Vdc.ref) and the module individual voltage (Vdc.i).

여기서 직류단 전압 지령(Vdc.ref)은 각각의 모듈의 직류단 전압이 추종해야 하는 전압 값으로써, 전압 제어 장치(31)의 설계자나 전압 제어 환경에 따라 임의로 설정될 수 있다. 개별 전력 지령(Pref.i)은 각 모듈의 직류단 전압이 직류단 전압 지령을 추종하기 위해 요구되는 전력 지령을 의미할 수 있다. Here, the DC link voltage command (Vdc.ref) is a voltage value that the DC link voltage of each module must follow, and can be arbitrarily set depending on the designer of the voltage control device 31 or the voltage control environment. The individual power command (Pref.i) may refer to the power command required for the DC voltage of each module to follow the DC voltage command.

도 7은 도 5의 제2 제어부(102)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 제2 제어부(102)는 제1 변환부(121) 및 전류 제어부(131)를 포함할 수 있다.FIG. 7 is a diagram for explaining the second control unit 102 of FIG. 5 in more detail. The second control unit 102 may include a first conversion unit 121 and a current control unit 131.

제1 변환부(121)는 복수의 모듈(20)의 모든 개별 전력 지령(Pref.i)을 합한 전체 전력 지령(Pref.tot)을 액티브 전류 지령(id.ref)으로 변환할 수 있다. The first conversion unit 121 may convert the total power command (Pref.tot), which is the sum of all individual power commands (Pref.i) of the plurality of modules 20, into an active current command (id.ref).

즉, 제1 전압 제어부(111)와 제1 변환부(121)는 입력되는 직류단 전압 지령(Vdc.ref)과 모듈 개별 전압(Vdc.i)의 차이에 해당하는 전류 지령을 생성하기 위한 구성으로 이해될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 제1 변환부(121)는 제1 전압 제어부(111)의 내부에 포함되어 그 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 제1 변환부(120)로부터 출력되는 개별 전력 지령(Pref.i)은 도 5의 교류 전원(10)과 같은 위상을 갖는 액티브 전류의 성분을 포함한다.That is, the first voltage control unit 111 and the first conversion unit 121 are configured to generate a current command corresponding to the difference between the input DC link voltage command (Vdc.ref) and the module individual voltage (Vdc.i). It can be understood as In another embodiment of the present invention, the first conversion unit 121 may be included within the first voltage control unit 111 and perform its function. At this time, the individual power command (Pref.i) output from the first converter 120 includes an active current component having the same phase as the AC power source 10 of FIG. 5.

제2 제어부(102)는 상기한 것과 같이 교류 전원(10)과 같은 위상을 갖는 전체 전류 지령(id.ref)에 리액티브 전류 지령(iq.ref)을 더하여 전체 전류 지령을 생성 할 수 있다. 리액티브 전류 지령(iq.ref)은 상기 교류 전원(10)과 90도 혹은 -90도 만큼 차이나는 리액티브 전류의 성분을 포함한다. 따라서, 상기 전체 전류 지령(id.ref)에 리액티브 전류 지령(iq.ref)이 합쳐져 후술할 모듈(20)의 전압 제어를 위하여 가용한 전력 범위를 확장시킬 수 있게 된다.As described above, the second control unit 102 may generate a total current command by adding a reactive current command (iq.ref) to the total current command (id.ref) having the same phase as the AC power supply 10. The reactive current command (iq.ref) includes a reactive current component that differs from the AC power source 10 by 90 degrees or -90 degrees. Accordingly, the total current command (id.ref) and the reactive current command (iq.ref) are combined to expand the available power range for voltage control of the module 20, which will be described later.

전류 제어부(131)는 액티브 전류 지령(id.ref)과 리액티브 전류 지령(iq.ref)의 합에 대응하여 상기 평균 전압 지령(Vac.ref.avg)을 생성할 수 있다. The current control unit 131 may generate the average voltage command (Vac.ref.avg) in response to the sum of the active current command (id.ref) and the reactive current command (iq.ref).

보다 상세하게, 전류 제어부(131)는 액티브 전류 지령(id.ref)과 리액티브 전류 지령(iq.ref)의 합을 상기 복수의 모듈(20)에서 측정된 전류(i)가 추종할 수 있도록 상기 평균 전압 지령(Vac.ref.avg)을 생성할 수 있다.In more detail, the current control unit 131 allows the current (i) measured in the plurality of modules 20 to follow the sum of the active current command (id.ref) and the reactive current command (iq.ref). The average voltage command (Vac.ref.avg) can be generated.

평균 전압 지령(Vac.ref.avg)은 전류 제어를 위해 필요한 전체 전압 지령(Vdc.ref.tot)을 모듈의 수만큼 나눈 값을 의미할 수 있다. 측정된 전류(i)는 직렬로 연결된 모듈(20)들 간에 실제로 흐르는 전류의 크기를 의미할 수 있다.The average voltage command (Vac.ref.avg) may mean the total voltage command (Vdc.ref.tot) required for current control divided by the number of modules. The measured current (i) may mean the amount of current that actually flows between modules 20 connected in series.

도 8은 도 5의 개별 전압 지령 생성부(201)를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 개별 전압 지령 생성부(201)는 비교부(211) 및 제2 변환부(221)를 포함할 수 있다.FIG. 8 is a diagram for explaining the individual voltage command generator 201 of FIG. 5 in more detail. Referring to FIG. 8 , the individual voltage command generator 201 may include a comparison unit 211 and a second conversion unit 221.

개별 전압 지령 생성부(201)는 상기한 개별 전력 지령 평균(Pref.avg)과 개별 전력 지령(Pref.i)에 대응하여 개별 전력 편차(△Pref.i)를 계산할 수 있다. 즉, 개별 전압 지령 생성부(201)는 개별 전력 지령 평균(Pref.avg)과 개별 전력 지령(Pref.i)의 차이로부터 개별 전압 지령 생성부(201)와 연결된 모듈(20)의 개별 전압이 모듈 전체 평균과 얼마나 차이가 나는 지 알 수 있게 된다. 이를 통하여, 각 모듈(20)의 직류단에서 필요한 전력 편차(△Pref.i)를 도출할 수 있다.The individual voltage command generator 201 may calculate the individual power deviation (△Pref.i) in response to the individual power command average (Pref.avg) and the individual power command (Pref.i). That is, the individual voltage command generator 201 determines the individual voltage of the module 20 connected to the individual voltage command generator 201 from the difference between the individual power command average (Pref.avg) and the individual power command (Pref.i). You can see how much it differs from the overall average of the module. Through this, the power deviation (△Pref.i) required at the DC terminal of each module 20 can be derived.

비교부(211)는 개별 전력 편차(△Pref.i)와 상기 모듈(20)의 전력 범위와 비교하여 개별 전력 편차(△Pref.i)의 범위에서 모듈(20)의 전력 범위의 내의 출력 가능한 개별 전력 편차(△Psat.i)를 통과시키고, 상기 모듈(20)의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 전력 편차 에러(△Perr.i)를 생성할 수 있다.The comparison unit 211 compares the individual power deviation (△Pref.i) with the power range of the module 20 and outputs within the power range of the module 20 in the range of the individual power deviation (△Pref.i). An individual power deviation (ΔPsat.i) may be passed, and a power deviation error (ΔPerr.i) may be generated in response to an individual power deviation outside the power range of the module 20.

보다 상세하게, 비교부(211)는 각 모듈에서 발생시킬 수 있는 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)의 최대값, 전류에 의해 각 모듈에서 발생시킬 수 있는 전력 편차(△Pref.i)의 최대치(양의 값, △Pref.max.i)와 최소치(음의 값, △Pref.min.i)를 구할 수 있다. 비교부(211)는 이렇게 구해진 출력 가능한 전력 편차의 범위(△Pref.min.i<△P.i<△Pref.max.i)를 필요한 전력 편차(△Pref.i)와 비교할 수 있다. 비교부(211)는 필요한 전력 편차(△Pref.i) 중, 출력 가능한 전력 편차(△Psat.i)만을 통과시킬 수 있다. In more detail, the comparison unit 211 determines the maximum individual voltage fluctuation value (△Vac.ref.i) that can be generated by each module and the power deviation (△Pref.i) that can be generated by each module by current. The maximum value (positive value, △Pref.max.i) and minimum value (negative value, △Pref.min.i) can be obtained. The comparison unit 211 may compare the range of power deviation that can be output (△Pref.min.i<△P.i<△Pref.max.i) obtained in this way with the required power deviation (△Pref.i). The comparator 211 can only pass the outputable power deviation (△Psat.i) among the required power deviations (△Pref.i).

비교부(211)는 필요한 전력 편차(△Pref.i) 보다 출력 가능한 전력 범위가 작은 경우, 전력 편차 에러(△Perr.i)를 생성할 수 있다. 여기서 전력 편차 에러(△Perr.i)는 개별 전력 편차(△Pref.i)가 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 (△Pref.max.i)또는 최소 전력 범위(△Pref.min.i)로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함할 수 있다. The comparator 211 may generate a power deviation error (△Perr.i) when the output power range is smaller than the required power deviation (△Pref.i). Here, the power deviation error (△Perr.i) is the individual power deviation (△Pref.i) from the maximum power range (△Pref.max.i) or minimum power range (△Pref.min.i) of the module's power range. Information about the degree of deviation may be included.

제2 변환부(221)는 비교부(211)를 통과한 출력 가능한 개별 전력 편차(△Psat.i)를 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)로 변환할 수 있다. 이에 따라, 개별 전압 지령 생성부(201)는 상기 개별 전압 변동치(△Vac.ref.i)와 제2 제어부(102)에서 생성된 상기 평균 전압 지령(Vac.ref.avg)의 차이로부터 모듈(20) 각각이 추종하기 위한 개별 전압 지령(Vac.ref.i)을 생성할 수 있다.The second conversion unit 221 may convert the outputable individual power deviation (△Psat.i) that has passed through the comparison unit 211 into an individual voltage variation value (△Vac.ref.i). Accordingly, the individual voltage command generator 201 generates a module ( 20) Individual voltage commands (Vac.ref.i) can be generated for each to follow.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 제어 장치와 상기 전압 제어 장치를 통해 제어되는 전압형 컨버터를 예시한 도면이다.Figure 9 is a diagram illustrating a voltage control device and a voltage-type converter controlled through the voltage control device according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 전압 제어 장치(30)와 연결된 모듈(20), 부하(21)는 도 1과 달리 단상의 멀티 레벨 CHB 컨버터 구조가 아니고, 3상의 멀티 레벨 CHB 컨버터인 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 장치는 3상의 멀티 레벨 컨버터의 각 모듈에 연결되어 모듈 간의 전압 제어를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the module 20 and load 21 connected to the voltage control device 30 do not have a single-phase multi-level CHB converter structure, unlike FIG. 1, but are three-phase multi-level CHB converters. The voltage control device according to an embodiment of the present invention is connected to each module of a three-phase multi-level converter and can perform voltage control between modules.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present invention are for illustrative purposes rather than limiting the technical idea of the present invention, and are not limited to these embodiments. The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

10: 교류 전원 20: 모듈
21: 부하 30: 전압 제어 장치
100: 제어부 200: 개별 전압 지령 생성부
300: 리액티브 전류 지령 생성부
10: AC power 20: Module
21: load 30: voltage control device
100: Control unit 200: Individual voltage command generation unit
300: Reactive current command generator

Claims (16)

교류 전원에 연결되며, 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 있어서,
상기 복수의 모듈 전체 전압의 지령 값인 전체 전압 지령의 입력에 대응하여 평균 전압 지령을 생성하는 제어부;
상기 복수의 모듈에 대한 모듈 평균 전압과 상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성하는 개별 전압 지령 생성부; 및
상기 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성하는 리액티브 전류 지령 생성부; 를 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수의 모듈에 인가되는 전압들을 합친 모듈 전체 전압과 상기 전체 전압 지령의 입력에 대응하여 액티브 전류 지령을 생성하고, 상기 액티브 전류 지령과 상기 리액티브 전류 지령의 합에 대응하여 평균 전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
In the voltage control device that is connected to an alternating current power source and generates an individual voltage command to control the voltage for each module of a voltage-type converter in which a plurality of modules are connected in series,
a control unit that generates an average voltage command in response to an input of a total voltage command, which is a command value of the total voltage of the plurality of modules;
An individual power deviation is calculated using a module average voltage for the plurality of modules and an individual module voltage measured from each of the plurality of modules, and the individual power deviation is compared with a power range for each of the plurality of modules, an individual voltage command generator that generates an individual voltage command for each of the plurality of modules using the individual power deviation and the average voltage command; and
a reactive current command generator that generates a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation and the power range of the individual voltage command generator; Including,
The control unit generates an active current command in response to the input of the total module voltage and the total voltage command, which is the sum of the voltages applied to the plurality of modules, and generates an average voltage in response to the sum of the active current command and the reactive current command. A voltage control device characterized in that it generates a command.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 액티브 전류 지령은 상기 교류 전원과 동일한 위상을 갖고,
상기 리액티브 전류 지령은 상기 액티브 전류 지령과 90도 또는 -90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
According to claim 1,
The active current command has the same phase as the AC power,
A voltage control device, characterized in that the reactive current command has a phase difference of 90 degrees or -90 degrees from the active current command.
제3 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 모듈 전체 전압과 상기 전체 전압 지령의 차이에 대응하여 전체 전력 지령을 생성하는 제1 전압 제어부;
상기 전체 전력 지령을 상기 액티브 전류 지령으로 변환하는 제1 변환부; 및
상기 액티브 전류 지령과 상기 리액티브 전류 지령의 합에 대응하여 상기 평균 전압 지령을 생성하는 전류 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 3, wherein the control unit
a first voltage control unit that generates a total power command in response to a difference between the module total voltage and the total voltage command;
a first conversion unit that converts the total power command into the active current command; and
a current control unit generating the average voltage command in response to the sum of the active current command and the reactive current command; A voltage control device comprising:
제1 항에 있어서, 상기 리액티브 전류 지령 생성부는
상기 전력 편차 에러를 상기 복수의 모듈 각각으로부터 입력 받아 상기 복수의 모듈 각각의 전력 편차가 상기 복수의 모듈 각각의 전력 범위 내로 포함되도록 상기 리액티브 전류 지령의 생성량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the reactive current command generator
A voltage control device that receives the power deviation error from each of the plurality of modules and controls the generation amount of the reactive current command so that the power deviation of each of the plurality of modules is within the power range of each of the plurality of modules. .
제1 항에 있어서, 상기 개별 전압 지령 생성부는
상기 모듈 전체 전압을 상기 모듈의 수로 나눈 상기 모듈 평균 전압과 상기 모듈 개별 전압에 대응하여 상기 개별 전력 편차를 계산하는 제2 전압 제어부; 및
상기 개별 전력 편차와 상기 모듈의 전력 범위와 비교하여 상기 개별 전력 편차의 범위에서 상기 모듈의 전력 범위의 내의 개별 전력 편차를 통과시키고, 상기 모듈의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 상기 전력 편차 에러를 생성하는 비교부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the individual voltage command generator
a second voltage control unit that calculates the individual power deviation in response to the module average voltage divided by the number of modules and the module individual voltage; and
Compare the individual power deviation with the power range of the module, pass the individual power deviation within the power range of the module in the range of the individual power deviation, and generate the power deviation error in response to the individual power deviation outside the power range of the module. A comparison unit that generates; A voltage control device further comprising:
제6 항에 있어서, 상기 전력 편차 에러는
상기 개별 전력 편차가 상기 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 또는 최소 전력 범위로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the power deviation error is
Voltage control device, characterized in that it includes information about the degree to which the individual power deviation deviates from the maximum power range or the minimum power range of the power range of the module.
제6 항에 있어서, 상기 개별 전압 지령 생성부는
상기 개별 전력 편차를 개별 전압 변동치로 변환하는 제2 변환부; 를 더 포함하고,
상기 개별 전압 변동치와 상기 제어부에서 생성된 상기 평균 전압 지령의 차이로부터 상기 모듈 각각이 추종하기 위한 상기 개별 전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the individual voltage command generator
a second converter converting the individual power deviation into an individual voltage fluctuation value; It further includes,
A voltage control device characterized in that the individual voltage command is generated for each of the modules to follow from the difference between the individual voltage fluctuation value and the average voltage command generated by the control unit.
교류 전원에 연결되며, 복수의 모듈이 직렬 연결된 전압형 컨버터의 모듈별 전압을 제어하기 위한 개별 전압 지령을 생성하는 전압 제어 장치에 있어서,
상기 복수의 모듈 각각으로부터 측정된 모듈 개별 전압에 대응하여 개별 전력 지령을 생성하는 제1 제어부;
상기 개별 전력 지령을 합한 전체 전력 지령에 대응하여 평균 전압 지령을 생성하는 제2 제어부;
상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전력 지령 평균과 상기 제1 제어부로부터 입력되는 상기 개별 전력 지령을 이용하여 개별 전력 편차를 계산하고, 상기 개별 전력 편차와 상기 복수의 모듈 각각에 대한 전력 범위를 비교하며, 상기 개별 전력 편차와 상기 평균 전압 지령을 이용하여 상기 복수의 모듈 각각에 대한 개별 전압 지령을 생성하는 개별 전압 지령 생성부; 및
상기 개별 전압 지령 생성부의 상기 개별 전력 편차와 상기 전력 범위의 비교 과정에서 발생하는 전력 편차 에러를 처리하여 리액티브 전류 지령을 생성하는 리액티브 전류 지령 생성부; 를 포함하고,
상기 제2 제어부는 상기 복수의 모듈의 모든 상기 개별 전력 지령을 합한 전체 전력 지령을 액티브 전류 지령으로 변환하고, 상기 액티브 전류 지령과 상기 리액티브 전류 지령의 합에 대응하여 상기 평균 전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
In the voltage control device that is connected to an alternating current power source and generates an individual voltage command to control the voltage for each module of a voltage-type converter in which a plurality of modules are connected in series,
a first control unit generating individual power commands in response to individual module voltages measured from each of the plurality of modules;
a second control unit generating an average voltage command in response to a total power command that is the sum of the individual power commands;
Calculate an individual power deviation using an average of individual power commands for each of the plurality of modules and the individual power command input from the first control unit, and compare the individual power deviation with a power range for each of the plurality of modules. , an individual voltage command generator that generates an individual voltage command for each of the plurality of modules using the individual power deviation and the average voltage command; and
a reactive current command generator that generates a reactive current command by processing a power deviation error that occurs in the process of comparing the individual power deviation and the power range of the individual voltage command generator; Including,
The second control unit converts the total power command, which is the sum of all the individual power commands of the plurality of modules, into an active current command, and generates the average voltage command in response to the sum of the active current command and the reactive current command. A voltage control device characterized in that.
제9 항에 있어서, 상기 제1 제어부는
상기 복수의 모듈 각각에 대한 직류단 전압 지령과 상기 모듈 개별 전압의 입력에 대응하여 상기 개별 전력 지령을 생성하기 위한 제1 전압 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 9, wherein the first control unit
a first voltage control unit configured to generate the individual power command in response to a DC link voltage command for each of the plurality of modules and an input of the module individual voltage; A voltage control device comprising:
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 액티브 전류 지령은 상기 교류 전원과 동일한 위상을 갖고,
상기 리액티브 전류 지령은 상기 액티브 전류 지령과 90도 또는 -90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
According to clause 9,
The active current command has the same phase as the AC power,
A voltage control device, characterized in that the reactive current command has a phase difference of 90 degrees or -90 degrees from the active current command.
제9 항에 있어서, 상기 리액티브 전류 지령 생성부는
상기 전력 편차 에러를 상기 복수의 모듈 각각으로부터 입력 받아 상기 복수의 모듈 각각의 전력 편차가 액티브 전류 지령이 상기 복수의 모듈 각각의 전력 범위 내로 포함되도록 상기 리액티브 전류 지령의 생성량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 9, wherein the reactive current command generator
Characterized by receiving the power deviation error from each of the plurality of modules and controlling the generation amount of the reactive current command so that the power deviation of each of the plurality of modules is within the power range of each of the plurality of modules. voltage control device.
제9 항에 있어서, 상기 개별 전압 지령 생성부는
상기 개별 전력 편차와 상기 모듈의 전력 범위와 비교하여 상기 개별 전력 편차의 범위에서 상기 모듈의 전력 범위의 내의 개별 전력 편차를 통과시키고, 상기 모듈의 전력 범위 외의 개별 전력 편차에 대응하여 상기 전력 편차 에러를 생성하는 비교부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 9, wherein the individual voltage command generator
Compare the individual power deviation with the power range of the module, pass the individual power deviation within the power range of the module in the range of the individual power deviation, and generate the power deviation error in response to the individual power deviation outside the power range of the module. A comparison unit that generates; A voltage control device further comprising:
제14 항에 있어서, 상기 전력 편차 에러는
상기 개별 전력 편차가 상기 모듈의 전력 범위의 최대 전력 범위 또는 최소 전력 범위로부터 벗어난 정도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 14, wherein the power deviation error is
Voltage control device, characterized in that it includes information about the degree to which the individual power deviation deviates from the maximum power range or the minimum power range of the power range of the module.
제14 항에 있어서, 상기 개별 전압 지령 생성부는
상기 개별 전력 편차를 개별 전압 변동치로 변환하는 제2 변환부; 를 더 포함하고,
상기 개별 전압 변동치와 상기 제2 제어부에서 생성된 상기 평균 전압 지령의 차이로부터 상기 모듈 각각이 추종하기 위한 상기 개별 전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 장치.
The method of claim 14, wherein the individual voltage command generator
a second converter converting the individual power deviation into an individual voltage fluctuation value; It further includes,
A voltage control device characterized in that the individual voltage command for each of the modules to follow is generated from the difference between the individual voltage fluctuation value and the average voltage command generated by the second control unit.
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