KR102616425B1 - 직류 마이크로그리드 시스템을 위한 분산 협조 부하 분담 제어 장치 - Google Patents

직류 마이크로그리드 시스템을 위한 분산 협조 부하 분담 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 직류 마이크로그리드에서 이웃하는 개체와의 정보교환을 통해서만 제어를 수행하며 전력선 및 직류 마이크로그리드의 모델 불확실성에 강인하게 동작할 수 있는 분산 협조 부하 분담 제어 장치를 제공한다.

Description

직류 마이크로그리드 시스템을 위한 분산 협조 부하 분담 제어 장치 {DISTRIBUTED COOPERATIVE LOAD SHARING CONTROL APPARATUS FOR DC MICROGRIDS}
본 발명이 속하는 기술 분야는 직류 마이크로그리드 시스템을 위한 분산 협조 부하 분담 제어 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 신재생 에너지원의 증가 및 전기차와 같은 직류 부하의 증가로 직류 마이크로그리드의 제어가 주목받고 있다. 직류 마이크로그리드를 제어하는 기존의 방식으로 드룹 제어(Droop control) 방식이 있다. 드룹 제어 방식은 출력 전류가 증가할 때 버스 전압 목표를 선형적으로 감소시켜 달성한다. 그러나 드룹 제어 방식은 선간 저항에 의한 전압 강하로 인하여 출력 전압이 완전히 일치하지 않기 때문에 부하 분담 정확도가 저하된다. 선간 저항이 버스 전압을 감소시켜서 전압 조정 편차가 발생한다.
한국등록특허공보 제10-1431047호 (2014.08.11) 한국등록특허공보 제10-2238340호 (2021.04.05) 한국등록특허공보 제10-2194001호 (2020.12.16)
본 발명의 실시예들은 직류 마이크로그리드를 제어하기 위한 분산 제어 방식으로 이웃하는 개체와의 정보교환을 통해서만 제어를 수행하며 전력선 및 직류 마이크로그리드의 모델 불확실성에 강인하게 동작하는데 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 분산 협조 부하 분담 제어 장치에 있어서, 부하에 연결된 버스에 복수의 전력선이 연결되고 상기 복수의 전력선에 복수의 컨버터가 각각 연결되고 상기 복수의 컨버터에 복수의 발전 장치가 각각 연결된 마이크로그리드; 상기 복수의 컨버터에 각각 연결되어 제어 신호를 전송하는 복수의 제어기; 상기 복수의 컨버터 중 하나 이상의 컨버터 또는 상기 복수의 제어기 중 하나 이상의 제어기에 연결된 협조자를 포함하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치를 제공한다.
상기 제어기는 이웃하는 컨버터 간에 정보를 교환하도록 설계될 수 있다.
상기 컨버터가 사용 가능한 정보는 이웃하는 컨버터와의 단위 유닛 전류 오차에 대한 가중치의 합인 상대 오차 신호에 관한 것일 수 있다.
상기 제어기는 이웃하는 발전 장치 간의 정보 교환을 통해 협조자의 상태와 발전 장치들의 상태가 일치하도록 설계될 수 있다.
상기 제어기의 설계 파라미터는 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터로 설정되고, 상기 제1 파라미터와 상기 제2 파라미터를 임의의 양수로 선정하면, 상기 제3 파라미터를 변수로 갖는 상기 제어기는 폐루프 시스템의 모든 신호들이 유계이고, 전압 안정화와 부하 분담을 해결하는 양수 값의 상기 제3 파라미터가 항상 존재할 수 있다.
상기 협조자의 상태는 상기 전압 안정화와 상기 부하 분담을 해결하는 목표 상태로 수렴할 수 있다.
상기 설계 파라미터는 후르비츠 행렬(Hurwitz Matrix)를 적용하여 설계 조건이 설정될 수 있다.
상기 설계 파라미터는 랴푸노프 함수(Lyapunov Function)를 적용하여 설계 조건이 설정될 수 있다.
상기 제어기는 부하가 변화하는 제1 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작할 수 있다.
상기 제어기는 정격 전류가 변화하는 제2 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작할 수 있다.
상기 제어기는 일부 컨버터가 미리 설정된 시간 동안 단선되는 제3 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작할 수 있다.
상기 협조자는 듀얼 협조자 모드로 동작하고, 상기 하나 이상의 컨버터 또는 상기 하나 이상의 제어기에 마스터 협조자가 연결되고, 상기 마스터 협조자에 슬레이브 협조자가 연결되며, 상기 슬레이브 협조자가 제어 우선 순위를 상기 마스터 협조자로 전송할 수 있다.
상기 협조자는 상기 듀얼 협조자 모드에서, 이웃하는 3개의 컨버터에서 선택된 중앙의 컨버터를 제외시키고 양끝의 컨버터 간에 정보를 교환하는 연결 구조로 변경할 수 있다.
상기 듀얼 협조자 모드에서, 이웃하는 3개의 컨버터에서 선택된 중앙의 컨버터를 상기 슬레이브 협조자에 연결시켜 정보 경로를 변경할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 직류 마이크로그리드를 제어하기 위한 분산 제어 방식으로 이웃하는 개체와의 정보교환을 통해서만 제어를 수행하며 전력선 및 직류 마이크로그리드의 모델 불확실성에 강인하게 동작할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1 및 도 2는 직류 마이크로 그리드 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 제어기를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 협조자를 예시한 도면이다.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 시뮬레이션 결과를 예시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 듀얼 협조자 모드를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 직류 마이크로 그리드 구조를 예시한 도면이다.
마이크로그리드는 태양력, 풍력, 화석연료 등과 같은 에너지 발전원, 저장 장치, 부하로 구성된 분산 발전 시스템을 의미한다. 마이크로그리드는 주요 발전시스템의 구성원으로 동작할 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 의해서 독립적인 발전 시스템으로 동작할 수 있다. 이전에는 AC 마이크로그리드의 연구결과가 주를 이루었으나, 최근 신재생에너지 전력원들의 발전과 에너지 효율면에서 장점을 가지는 DC 마이크로그리드의 연구가 활발히 이루어지고 있다.
DC 마이크로그리드에서는 DC 버스 전압 조절과 부하 분담이라는 두 가지 문제를 해결해야 한다. 부하 분담은 각 발전원에서 생산되는 에너지를 효율적으로 부하에게 공급하는 것을 의미한다.
직류 마이크로그리드 시스템은 RLC(Rk, Lk, Ck)필터의 파라미터 불확실성과 전력선(Rl k)의 영향을 가지고 있다. 이러한 불확실성 요소들은 직류 마이크로그리드를 제어하는데 불안정성 요소로 작용하게 된다.
k는 각 컨버터의 고유 번호이며, Ik, du k, Rk, Lk, Ck는 각각 k번째 컨버터의 전류, 제어입력(듀티비), 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스이며, Vbus는 DC 버스 전압, Rload는 부하의 저항, Ct는 모든 캐패시턴스의 합이라 한다.
는 k번째 컨버터의 정격 전류, , 는 단위 유닛 전류라고 정의한다. , 로 볼 수 있다. 단위 유닛 전류에 대하여 k번째 컨버터의 동역학을 구할 수 있다.
, , ,에 해당한다.
본 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치는 직류 마이크로그리드의 전압 안정화와 효율적인 부하 분담에 대하여 위와 같은 불확실성 요소들에 강인한 제어기를 제안한다. 컨버터의 제어기는 자신의 정격 전류를 알고 있다고 가정한다.
전압 안정화는 버스라인의 출력전압이 목표 전압에 수렴하여 유지하는 것을 의미하며, 효율적인 부하 분담은 부하측에서 요구하는 전류량을 각 발전 장치들이 자신의 생산 전력에 비례하여 부하측으로 전류를 보내는 것을 의미한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 부하 분담 문제를 정격 전류에 비례하여 부하에 전류를 공급함으로써 해결한다. Ipu *는 단위 유닛 전류의 목표값이고, V*는 DC 버스 전압의 목표값이다.
에 해당한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 버스 전압 조절 문제를 단위 유닛 전류의 목표값을 적절히 조절함으로써 해결한다.
에 해당하고, 에 해당한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치의 제어기는 서로 다른 형태의 발전원들을 고려하기 때문에 시스템 불확실성을 가지고 있다. 이를 해결하기 위하여 시스템 불확실성에 강인한 외란관측기(Disturbance Observer, DOB)를 적용한다. 제어기는 인접하는 제어기와의 정보만을 교환하는 분산적인 형태이므로 중앙 제어기가 필요하지 않다. 서로 다른 형태의 발전원들에 의한 시스템 불확실성에 대한 강인함을 가진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치를 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 제어기를 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 협조자를 예시한 도면이다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 제어 문제를 해결을 위한 협조자(가상의 리더)를 갖는다. 협조자의 동역학은 안정하며 협조자의 상태는 전압 안정화와 부하 분담을 해결하는 목표 상태로 수렴한다. 각 발전 장치를 제어하는 제어기들은 이웃하는 발전 장치들과의 정보 교환을 통해 협조자의 상태와 발전 장치들의 상태가 일치하도록 추종한다. 모든 발전 장치들이 협조자의 상태와 일치됨으로써 전압 안정화와 효율적인 부하 분담 문제를 해결할 수 있다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 부하(150)에 연결된 버스(140)에 복수의 전력선(130, 135)이 연결되고 복수의 전력선에 복수의 컨버터(120, 125)가 각각 연결되고 복수의 컨버터에 복수의 발전 장치(110, 115)가 각각 연결된 마이크로그리드를 포함한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 복수의 컨버터에 각각 연결되어 제어 신호를 전송하는 복수의 제어기(200, 250)을 포함한다. 제어기는 이웃하는 컨버터 간에 정보를 교환하도록 설계될 수 있다. 컨버터가 사용 가능한 정보는 이웃하는 컨버터와의 단위 유닛 전류 오차에 대한 가중치의 합인 상대 오차 신호에 관한 것일 수 있다. 제어기는 이웃하는 발전 장치 간의 정보 교환을 통해 협조자의 상태와 발전 장치들의 상태가 일치하도록 설계될 수 있다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 복수의 컨버터 중 하나 이상의 컨버터 또는 복수의 제어기 중 하나 이상의 제어기에 연결된 협조자(300)를 포함한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 문제 해결을 위해 협조자(coordinator)라 불리는 가상의 객체를 가정한다. 협조자는 단위 유닛 전류의 목표값을 알고 있다고 가정하며, 이에 수렴하는 안정한 특성을 가진다.
각 컨버터의 제어기는 이웃하는 컨버터와의 정보만을 교환하여 문제를 해결한다. N개의 컨버터들과 협조자(N+1)의 연결관계는 그래프 이론을 사용하여 정리한다. k번째 컨버터가 사용 가능한 신호는 이웃하는 컨버터와의 단위 유닛 전류 오차에 대한 가중치의 합인 상대 오차 신호이다. 상대 오차만을 이용하여 동적 제어기를 설계한다.
외란관측기의 구조를 적용하여 협조 추종 제어를 수행하는 제어기를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
zk는 제어기가 네트워크 정보교환을 통해 사용할 수 있는 유일한 정보이다.
제어기의 설계 파라미터는 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터로 설정되고, 제1 파라미터와 제2 파라미터를 임의의 양수로 선정하면, 제3 파라미터를 변수로 갖는 제어기는 폐루프 시스템의 모든 신호들이 유계이고, 전압 안정화와 부하 분담을 해결하는 양수 값의 제3 파라미터가 항상 존재할 수 있다. 협조자의 상태는 전압 안정화와 부하 분담을 해결하는 목표 상태로 수렴할 수 있다.
제어기의 설계변수는 , , 이며 제어기 설계변수를 선정하기 위한 정리를 도출한다.
, 를 임의의 양수로 선정하면, 를 매개변수로 가지는 제어기는 폐루프 시스템의 모든 신호들이 유계이고, 전압 안정화와 부하 분담문제를 해결하는 양수 가 항상 존재한다. 제어기의 안정도를 보장하는 의 설계 조건을 알아냄으로써 제어기의 체계적인 설계기법을 도출할 수 있다.
에 해당한다.
변수 를 정의한다.
벡터 를 정의한다.
행렬 를 정의한다.
에 해당한다.
에 해당한다.
로 표현될 수 있다.
,에 해당한다.
에 해당한다.
제어기는 t>0에 대하여 폐루프 시스템의 모든 신호들이 유계이고, 조건을 보장하면 부하 분담 문제를 해결한 것으로 볼 수 있다.
각 컨버터의 제어기가 부하를 효율적으로 분담하고 DC 버스 전압을 일정하게 유지하는 제어기를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
에 해당한다.
에 해당한다.
에 해당한다.
에 해당한다.
에 해당한다.
, ,,,에 해당한다.
충분히 작은 에 대해서, 변수 는 준정상상태로 빠르게 수렴할 것으로 기대된다.
에 해당한다.
로 정의한다.
에 해당한다.
에 해당한다.
,,에 해당한다. 설계 파라미터는 후르비츠 행렬(Hurwitz Matrix)를 적용하여 설계 조건이 설정될 수 있다. 는 후르비츠 행렬이다.
에 해당한다.
설계 파라미터는 랴푸노프 함수(Lyapunov Function)를 적용하여 설계 조건이 설정될 수 있다.
랴푸노프 함수 후보를 고려한다.
,, ,에 해당한다.
시간 미분을 계산하면 다음과 같다.
,, 에 해당한다. 이를 정리하면 다음과 같다.
에 대해서
를 만족한다.
에 해당한다.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 시뮬레이션 결과를 예시한 도면이다.
도 6은 컨버터의 시스템 파라미터이고, 도 7은 스텝 부하 변화에서 부하 분담 성능을 단위 유닛 전력선 전류 변화로 나타내고, 도 8은 스텝 부하 변화에서 부하 분담 성능을 버스 전압과 부하 저항 변화로 나타낸다. 본 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치는 버스 전압이 기준값에 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 램프 형태의 부하 변화에서 부하 분담 성능을 버스 전압과 부하 저항 변화로 나타내고, 도 10은 램프 형태의 부하 변화에서 부하 분담 성능을 협조자의 단위 유닛 전류로 나타내고, 도 11은 램프 형태의 부하 변화에서 부하 분담 성능을 전력선 전류로 나타낸다. 본 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치는 버스 전압이 기준값에 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 파라미터 변화(정격 전류 변화), 네트워크 연결 손실(일시적 단선), 부하 변화에 관한 시나리오를 나타내고, 도 13은 시나리오에서 부하 분담 성능을 버스 전압, 협조자 전류, 컨버터 전류로 나타내고, 도 14는 시나리오에서 부하 분담 성능을 전력선 전류로 나타낸다.
제어기는 부하가 변화하는 제1 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작하는 것을 확인할 수 있다. 제어기는 정격 전류가 변화하는 제2 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작할 수 있다. 제어기는 일부 컨버터가 미리 설정된 시간 동안 단선되는 제3 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 듀얼 협조자 모드를 예시한 도면이다.
협조자는 듀얼 협조자 모드로 동작할 수 있다. 하나 이상의 컨버터 또는 하나 이상의 제어기에 마스터 협조자가 연결되고, 마스터 협조자에 슬레이브 협조자가 연결되며, 슬레이브 협조자가 제어 우선 순위를 마스터 협조자로 전송할 수 있다. 협조자 간의 제어 충돌 회피가 가능하다.
슬레이브 협조자는 미리 설정된 기준에 따라 이웃하는 3개의 컨버터를 선택할 수 있다. 기준은 제1 시나리오, 제2 시나리오, 제3 시나리오 등의 다양한 시나리오에 맞게 설정된다.
협조자는 듀얼 협조자 모드에서, 이웃하는 3개의 컨버터에서 선택된 중앙의 컨버터를 제외시키고 양끝의 컨버터 간에 정보를 교환하는 연결 구조로 변경할 수 있다.
듀얼 협조자 모드에서, 이웃하는 3개의 컨버터에서 선택된 중앙의 컨버터를 슬레이브 협조자에 연결시켜 정보 경로를 변경할 수 있다.
직류 마이크로그리드 시스템을 위한 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 제어기는 모델 불확실성에 강인하므로 기존 직류 마이크로그리드 시스템(하드웨어)의 변동 및 재설계를 요구하지 않는다. 분산적인 형태의 제어기이므로 중앙 집중형 제어기에 비해 정보 교환 네트워크 구축을 위한 측면에서 시간적 비용적으로 유리하다. 네트워크로 제어되는 기존 발전 시스템에 설계된 기존 제어기를 대체할 수 있다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치의 구성요소는 적어도 하나의 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 및 통신 버스를 포함할 수 있다.
프로세서는 분산 협조 부하 분담 제어 장치로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 분산 협조 부하 분담 제어 장치로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 프로그램은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독한 가능 저장 매체는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 분산 협조 부하 분담 제어 장치에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스는 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하여 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스 및 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스 및 통신 인터페이스는 통신 버스에 연결된다. 입출력 장치는 입출력 인터페이스를 통해 분산 협조 부하 분담 제어 장치의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
분산 협조 부하 분담 제어 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스 또는 서버에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 또는 서버는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 분산 협조 부하 분담 제어 장치에 있어서,
    부하에 연결된 버스에 복수의 전력선이 연결되고 상기 복수의 전력선에 복수의 컨버터가 각각 연결되고 상기 복수의 컨버터에 복수의 발전 장치가 각각 연결된 마이크로그리드;
    상기 복수의 컨버터에 각각 연결되어 제어 신호를 전송하는 복수의 제어기;
    상기 복수의 컨버터 중 하나 이상의 컨버터 또는 상기 복수의 제어기 중 하나 이상의 제어기에 연결된 협조자를 포함하고,
    상기 제어기는 이웃하는 컨버터 간에 정보를 교환하도록 설계되고,
    상기 협조자는 듀얼 협조자 모드로 동작하고, 상기 하나 이상의 컨버터 또는 상기 하나 이상의 제어기에 마스터 협조자가 연결되고, 상기 마스터 협조자에 슬레이브 협조자가 연결되며, 상기 슬레이브 협조자가 제어 우선 순위를 상기 마스터 협조자로 전송하되,
    상기 듀얼 협조자 모드에서,
    이웃하는 3개의 컨버터에서 선택된 중앙의 컨버터를 제외시키고 양끝의 컨버터 간에 정보를 교환하는 연결 구조로 변경하고, 상기 선택된 중앙의 컨버터를 상기 슬레이브 협조자에 연결시켜 정보 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터가 사용 가능한 정보는 이웃하는 컨버터와의 단위 유닛 전류 오차에 대한 가중치의 합인 상대 오차 신호에 관한 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 이웃하는 발전 장치 간의 정보 교환을 통해 협조자의 상태와 발전 장치들의 상태가 일치하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기의 설계 파라미터는 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터로 설정되고, 상기 제1 파라미터와 상기 제2 파라미터를 임의의 양수로 선정하면, 상기 제3 파라미터를 변수로 갖는 상기 제어기는 폐루프 시스템의 모든 신호들이 유계이고, 전압 안정화와 부하 분담을 해결하는 양수 값의 상기 제3 파라미터가 항상 존재하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 협조자의 상태는 상기 전압 안정화와 상기 부하 분담을 해결하는 목표 상태로 수렴하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 설계 파라미터는 후르비츠 행렬(Hurwitz Matrix)를 적용하여 설계 조건이 설정되는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 설계 파라미터는 랴푸노프 함수(Lyapunov Function)를 적용하여 설계 조건이 설정되는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 부하가 변화하는 제1 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 정격 전류가 변화하는 제2 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 일부 컨버터가 미리 설정된 시간 동안 단선되는 제3 시나리오에서 미리 설정된 범위 내에서 안정적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 분산 협조 부하 분담 제어 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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이종 발전원을 가지는 DC 마이크로그리드를 위한 분산 부하 분담 제어기(2019.) 1부.*

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