KR102624204B1 - Method and Device for Controlling Solid State Transformer - Google Patents
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Abstract
반도체 변압기의 제어 방법 및 장치를 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 모듈을 포함하는 반도체 변압기의 제어 장치에 있어서, - 상기 모듈은 AC/DC 컨버터 및 DC/DC 컨버터를 포함함 -, 복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제1 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 모듈 제어기, 및 상기 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 이용하여 상기 복수의 AC/DC 컨버터를 제어하는 보터(voter)를 포함하는 제어 장치를 제공한다.Disclosed is a method and device for controlling a semiconductor transformer.
According to one aspect of the present invention, in the control device of a semiconductor transformer including a plurality of modules, - the module includes an AC/DC converter and a DC/DC converter -, a switch included in the plurality of AC/DC converters Provides a control device including a plurality of module controllers that generate first switching signals to control the plurality of AC/DC converters, and a voter that controls the plurality of AC/DC converters using signals synchronized from the first switching signals. do.
Description
본 발명의 실시예들은 반도체 변압기의 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method and device for controlling a semiconductor transformer.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information about the present invention and does not constitute prior art.
과거 철도차량의 전력 변환 시스템은 변압기, 및 변압기의 2차측 AC/DC 컨버터로 구성되었다. 변압기는 전차선을 통해 60Hz, 25kV의 전압을 공급 받고, 이를 1kV~3kV 정도로 낮춰주는 역할을 한다. 변압기는 주로 가격이 저렴하고 구조가 간단한 철심형 권선 변압기로 구현된다. 변압기의 2차측에 연결된 AC/DC 컨버터는 수 kV 의 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 이후 AC/DC 컨버터는 전력을 다른 장치로 전달한다. In the past, the power conversion system of railway vehicles consisted of a transformer and an AC/DC converter on the secondary side of the transformer. The transformer receives a voltage of 60Hz and 25kV through the catenary and lowers it to about 1kV to 3kV. Transformers are mainly implemented as iron core winding transformers that are inexpensive and have a simple structure. The AC/DC converter connected to the secondary side of the transformer converts AC voltage of several kV to DC voltage. The AC/DC converter then transfers the power to other devices.
종래의 전력 변환 시스템은 신뢰도가 높아 특고압 배전망이나 철도차량의 전원 공급 장치에 이용된다.Conventional power conversion systems have high reliability and are used in extra-high voltage distribution networks or power supply devices for railway vehicles.
하지만, 종래의 전력 변환 시스템은 부하 크기에 따라 전압 변동이 크고, 전력 품질의 개선이나 보호 기능이 없다는 한계가 있다. 구체적으로, 최근 배전망은 분산 전원 형태를 채용하고, 양방향 전력 공급 기능을 가진다. 전력 변환 시스템이 이러한 배전망에 적용되는 경우, 전력 변환 시스템은 양방향 조류에 의해 전압 변동이 심해진다. 한편, 전력 변환 시스템은 인버터 등 비선형 부하를 포함한다. 비선형 부하의 고조파 발생으로 인해, 전력 변환 시스템의 전력 품질이 저하된다. 하지만, 종래의 전력 변환 시스템은 전력 품질의 개선 기능을 갖추고 있지 않다.However, the conventional power conversion system has limitations in that voltage fluctuations are large depending on the load size and there is no improvement in power quality or protection functions. Specifically, recent distribution networks adopt distributed power sources and have a bidirectional power supply function. When a power conversion system is applied to such a distribution network, voltage fluctuations in the power conversion system become severe due to bidirectional currents. Meanwhile, the power conversion system includes non-linear loads such as inverters. Due to the generation of harmonics in non-linear loads, the power quality of the power conversion system deteriorates. However, conventional power conversion systems do not have a function to improve power quality.
나아가, 종래의 전력 변환 시스템은 AC/DC 컨버터의 직류 출력 전압을 제어하는 수단을 구비하고 있지 않다. 전력 변환 시스템의 철심형 권선 변압기가 입력 전압을 다른 비율로 변압하기 위해서는, 권선의 권선비가 바껴야 한다. 하지만, 전력 변환 시스템의 제작 후에는 권선비를 바꾸는 데 많은 비용과 시간이 소요된다.Furthermore, conventional power conversion systems do not have means to control the direct current output voltage of the AC/DC converter. In order for an iron core wound transformer in a power conversion system to transform the input voltage at a different ratio, the turns ratio of the windings must be changed. However, after manufacturing a power conversion system, it takes a lot of money and time to change the turns ratio.
전력 변환 시스템 내 변압기와 AC/DC 컨버터는 철도차량 내 구성요소들 중 가장 많은 하중을 차지하는 부품이다. 특히, 변압기는 60Hz의 낮은 주파수에서 동작하기 때문에, 임피던스 매칭을 위해 필요한 인덕턴스의 값이 커질 수 밖에 없다. 변압기의 인덕턴스를 높이기 위해서는 변압기 권선을 많이 감거나 철심 코어를 많이 사용해야하므로 무게와 부피가 크며 상대적으로 전력 밀도가 낮아진다는 문제점이 있었다.The transformer and AC/DC converter in the power conversion system are the parts that take up the most load among the components in the railway vehicle. In particular, since the transformer operates at a low frequency of 60Hz, the value of inductance required for impedance matching inevitably increases. In order to increase the inductance of the transformer, many windings of the transformer must be wound or a large number of iron cores must be used, resulting in a large weight and volume, and a relatively low power density.
전술한 문제점들을 해결하기 위해, 반도체 소자를 이용해 변압기의 동작 주파수를 60 Hz 보다 높이는 변압기에 대한 연구가 진행되었다. 구체적으로, 반도체 소자를 이용해 저주파 고전압의 입력을 고주파 출력으로 변환하고, 고주파 출력을 고주파 변압기를 통해 철도차량에 필요한 전압으로 변환해 주는 장치가 연구되었다. 이를 반도체 변압기(Solid-state transformer) 또는 지능형 변압기(Intelligent transformer)라 한다.In order to solve the above-mentioned problems, research has been conducted on a transformer that uses semiconductor devices to increase the operating frequency of the transformer above 60 Hz. Specifically, a device was studied that converts low-frequency high-voltage input into high-frequency output using semiconductor devices and converts the high-frequency output into the voltage required for railroad vehicles through a high-frequency transformer. This is called a solid-state transformer or intelligent transformer.
반도체 변압기는 전력전자 기술을 활용하여 기존 상용 주파수 대역의 변압기보다 높은 주파수를 사용할 수 있어 소형화 및 경량화에 유리하고, 순시 전압 통제 등을 통하여 고품질의 전력 공급이 가능하며 직류 전압의 입출력도 가능하다는 장점을 가지고 있다.Semiconductor transformers utilize power electronics technology to use higher frequencies than transformers in the existing commercial frequency band, which is advantageous for miniaturization and weight reduction. They also enable high-quality power supply through instantaneous voltage control and input/output of direct current voltage. has.
도 1은 철도차량에 적용된 반도체 변압기를 예시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a semiconductor transformer applied to a railroad vehicle.
도 1을 참조하면, 전차선(100) 및 반도체 변압기가 도시되어 있다. 반도체 변압기는 복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)로 구성된다. 복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)은 제1 전력변환 모듈(110), 제2 전력변환 모듈(120) 및 제n(여기서, n은 2 이상의 자연수) 전력변환 모듈(130)을 포함한다. 제1 전력변환 모듈(110)은 제1 AC/DC 컨버터(112), DC/AC 인버터(114), 변압기(116), 제2 AC/DC 컨버터(118)를 포함한다.Referring to Figure 1, a
전차선(100)은 고전압의 교류 전압 또는 교류 전류를 공급한다. 예를 들면, 전차선(100)은 60 Hz 및 25 kV의 전압을 공급할 수 있다.The
복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)은 전차선(100)으로부터 공급되는 25 kV의 높은 교류 입력을 직류 출력으로 변환하여 출력한다. The plurality of
복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)의 입력단은 서로 직렬 연결되어 전차선(100)으로부터 공급되는 교류 전압을 분담하여 입력 받는다. 이는, 복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)이 전차선(100)에 의한 전압 스트레스를 줄이기 위한 것이다. 또한, 복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)의 출력단은 서로 병렬 연결되어 출력 전류를 분담하여 출력한다. 이는, 복수의 전력변환 모듈(110, 120, 130)이 철도차량의 구동에 필요한 전력을 공급하는 데 있어 전류를 1/n로 분담하여 전류 스트레스를 줄이기 위한 것이다.The input terminals of the plurality of
한편, 제1 전력변환 모듈(110)에 포함된 제1 AC/DC 컨버터(112)는 교류 입력을 전력변환 모듈의 개수만큼 나눈 값인 제1 교류 입력을 직류 출력으로 변환한다. DC/AC 인버터(114)는 제1 AC/DC 컨버터(112)에 의해 변환된 직류 출력을 고주파 교류 전압으로 변환한다. 제1 AC/DC 컨버터(112)의 고주파 교류 전압이 변압기(116)의 1차측으로 입력되면, 변압기(116)는 전압을 권선비만큼 강압 또는 승압한다. 제2 AC/DC 컨버터(118)는 변압기(116)에 의해 변압된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다.Meanwhile, the first AC/
하지만, 반도체 변압기 내 직렬 혹은 병렬로 연결되는 n개의 전력변환 모듈 간 전압 불균형 또는 전류의 불균형이 발생할 수 있다. 예를 들어, 전력변환 모듈의 계측 오차, 전력변환 모듈과 부하 사이 임피던스 차이 등의 원인으로 인해, 각 전력변환 모듈 간 불균형이 발생할 수 있다. 이러한 전력변환 모듈 간 전압 불균형 또는 전류 불균형은 전력변환 모듈을 손상시키는 원인이 된다. 나아가, 하나의 전력변환 모듈이 파손되면 나머지 전력변환 모듈들은 파손된 전력변환 모듈의 전력을 대신 부담해야 하므로, 전력변환 모듈 간 불균형은 모든 전력변환 모듈들을 손상시킬 수 있다.However, voltage imbalance or current imbalance may occur between n power conversion modules connected in series or parallel within a semiconductor transformer. For example, an imbalance may occur between each power conversion module due to causes such as measurement error of the power conversion module and impedance difference between the power conversion module and the load. Voltage imbalance or current imbalance between power conversion modules causes damage to the power conversion module. Furthermore, if one power conversion module is damaged, the remaining power conversion modules must bear the power of the damaged power conversion module instead, so imbalance between power conversion modules may damage all power conversion modules.
나아가, 기존의 권선 변압기가 철심과 권선으로 단순하게 구성된 데 비해, 반도체 변압기는 전력변환소자와 제어기 등 다수의 구성요소들로 구성되므로, 신뢰도 측면에서 불리한 문제점이 있다. 즉, 반도체 변압기 내 다양한 구성요소들의 고장에 의해, 권선 변압기에 비해 반도체 변압기의 신뢰도가 떨어질 수 있다. 특히, 제어기의 고장은 다른 구성요소의 고장보다 빈번하게 발생하고, 다른 구성요소들에 영향을 미칠 수 있다.Furthermore, while the existing winding transformer is simply composed of an iron core and windings, the semiconductor transformer is composed of a number of components such as a power conversion element and a controller, so there is a disadvantage in terms of reliability. In other words, the reliability of a semiconductor transformer may be lower than that of a winding transformer due to failure of various components within the semiconductor transformer. In particular, controller failures occur more frequently than other component failures and may affect other components.
본 발명의 실시예들은, 전력변환 모듈들 간 전압 불균형 또는 전류 불균형으로 인해 반도체 변압기가 손상되는 것을 방지하기 위한 반도체 변압기의 제어 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.The main purpose of embodiments of the present invention is to provide a method and device for controlling a semiconductor transformer to prevent damage to the semiconductor transformer due to voltage imbalance or current imbalance between power conversion modules.
본 발명의 다른 실시예들은, 반도체 변압기 내 전력변환 모듈을 제어하는 모듈 제어기의 고장 또는 전력변환 소자의 고장으로 인해, 반도체 변압기의 신뢰도가 저하되는 것을 방지하기 위한 반도체 변압기의 제어 방법 및 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.Other embodiments of the present invention provide a control method and device for a semiconductor transformer to prevent the reliability of the semiconductor transformer from being reduced due to failure of the module controller that controls the power conversion module within the semiconductor transformer or failure of the power conversion element. There is a purpose to doing it.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 모듈을 포함하는 반도체 변압기의 제어 장치에 있어서, - 상기 모듈은 AC/DC 컨버터, DC 링크부 및 DC/DC 컨버터를 포함함 -, 복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제1 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 모듈 제어기; 및 상기 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 이용하여 상기 복수의 AC/DC 컨버터를 제어하는 보터(voter); 를 포함하는 제어 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in the control device of a semiconductor transformer including a plurality of modules, - the module includes an AC/DC converter, a DC link unit, and a DC/DC converter -, a plurality of AC/DC converters a plurality of module controllers that generate first switching signals to control switches included in; and a voter that controls the plurality of AC/DC converters using signals synchronized from the first switching signals. Provides a control device including.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 복수의 모듈을 포함하는 반도체 변압기의 제어 방법에 있어서, - 상기 모듈은 AC/DC 컨버터 및 DC/DC 컨버터를 포함함 -, 복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제1 스위칭 신호들을 생성하는 단계; 상기 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 식별하는 단계; 및 상기 동기화된 신호를 이용하여 상기 복수의 AC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in a method of controlling a semiconductor transformer including a plurality of modules, - the module includes an AC/DC converter and a DC/DC converter -, a switch included in the plurality of AC/DC converters generating first switching signals that control identifying a synchronized signal from the first switching signals; and controlling the plurality of AC/DC converters using the synchronized signal.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력변환 모듈들 간 전압 불균형 또는 전류 불균형으로 인해 반도체 변압기가 손상되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, damage to the semiconductor transformer due to voltage imbalance or current imbalance between power conversion modules can be prevented.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반도체 변압기 내 전력변환 모듈을 제어하는 모듈 제어기의 고장 또는 전력변환 소자의 고장으로 인해, 반도체 변압기의 신뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, it is possible to prevent the reliability of the semiconductor transformer from being reduced due to failure of the module controller that controls the power conversion module within the semiconductor transformer or failure of the power conversion element.
도 1은 철도차량에 적용된 반도체 변압기를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기의 전력변환 모듈 및 모듈 제어기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보터를 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 AC/DC 컨버터를 제어하는 모듈 제어기를 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 DC/DC 컨버터를 제어하는 모듈 제어기를 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평형 보상 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥동 보상 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기의 제어 장치의 구성도다.Figure 1 is a diagram illustrating a semiconductor transformer applied to a railroad vehicle.
Figure 2 is a diagram showing a power conversion module and module controller of a semiconductor transformer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating a boater according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a module controller that controls a first AC/DC converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating a module controller that controls a DC/DC converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing a process for generating a balance compensation signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a process for generating a pulsation compensation signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a configuration diagram of a control device for a semiconductor transformer according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Additionally, when describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. Throughout the specification, when a part is said to 'include' or 'have' a certain component, this means that it does not exclude other components but may further include other components, unless specifically stated to the contrary. . Additionally, terms such as 'unit' and 'module' used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented through hardware, software, or a combination of hardware and software.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법 및 제어 장치는 배전망에 연결된 반도체 변압기 또는 철도차량의 전원공급장치에 적용되는 반도체 변압기에 적용될 수 있다.The control method and control device according to an embodiment of the present invention can be applied to a semiconductor transformer connected to a distribution network or a semiconductor transformer applied to a power supply device for a railroad vehicle.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기의 전력변환 모듈 및 모듈 제어기를 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing a power conversion module and module controller of a semiconductor transformer according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전력변환 모듈(20)은 바이패스부(200), 제1 AC/DC 컨버터(210), 제1 DC 링크(220), DC/DC 컨버터(230) 및 제2 DC 링크(240)를 포함한다. DC/DC 컨버터(230)는 DC/AC 인버터(232), 변압기들(234-1, 234-2), 및 제2 AC/DC 컨버터(236)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
도 2에 도시된 전력변환 모듈(20)은 반도체 변압기에 포함된 복수의 전력변환 모듈들 중 하나를 예시한 것이다. 따라서, 이하의 설명은 반도체 변압기 내 복수의 전력변환 모듈들에 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 회로 소자들은 예시에 불과하며, 후술하는 기능을 제공하기 위해 다양한 변형을 가질 수 있다.The
전력변환 모듈(20)은 배전망 또는 전차선(100)과 같은 전원 장치로부터 교류 입력을 입력 받고, 교류 입력을 직류 출력으로 변환하고, 변환된 직류 출력을 다른 장치들에게 제공한다.The
이하에서, 전력변환 모듈(20)은 교류 전압을 입력 받고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 것으로 설명한다. 이때, 설명은 교류 전압의 변환에 따라 교류 전류도 함께 변환되는 것을 내포한다.Hereinafter, the
전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압은 전원 장치의 출력 전압을 반도체 변압기 내 전력변환 모듈의 수로 나눈 값이다. 예를 들어, 전원 장치의 출력 전압 Vs와 전력변환 모듈의 개수 n이 주어질 때, 전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압은 Vin=Vs/n이 된다.The AC input voltage of the
바이패스부(200)는 전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압을 제1 AC/DC 컨버터(210)에게 전달한다. 바이패스부(200)는 필요에 따라 전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압을 차단할 수도 있다.The
제1 AC/DC 컨버터(210)는 복수의 스위칭 소자들을 이용하여 바이패스부(200)로부터 전달받은 전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환한다. 변환된 직류 전압은 제1 DC 링크(220)에 인가된다. 다만, 제1 AC/DC 컨버터(210)의 출력 전압은 완전한 직류 전압이 아닌 교류 성분을 포함하는 전압이다. The first AC/
제1 DC 링크(220)는 제1 AC/DC 컨버터(210)의 출력단에 연결되어, 제1 AC/DC 컨버터(210)에 의해 변환된 출력 전압의 교류 성분을 제거한다. 다시 말하면, 제1 DC 링크(220)는 에너지를 직류 전압 형태로 저장한다. 이를 위해, 제1 DC 링크(220)는 적어도 하나의 직렬 커패시터를 포함한다.The first DC link 220 is connected to the output terminal of the first AC/
제1 AC/DC 컨버터(210)는 제1 DC 링크(220)와 일체형 구조로 형성되어, 전력변환 모듈(20)의 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환할 수도 있다. 즉, 제1 AC/DC 컨버터(210)의 출력 전압은 제1 DC 링크(220)의 입력 전압일 수 있다.The first AC/
한편, 제1 DC 링크(220)는 제1 AC/DC 컨버터(210)의 출력 전압을 필터링하기 위해, 복수의 저항 소자를 포함할 수 있다. 각 저항 소자는 커패시터에 병렬 연결된다. 도 2에서, 제1 DC 링크(220)는 4개의 커패시터를 포함하며, 각 커패시터마다 저항 소자가 병렬 연결될 수 있다. Meanwhile, the first DC link 220 may include a plurality of resistance elements to filter the output voltage of the first AC/
DC/DC 컨버터(230)는 제1 DC 링크(220)의 직류 전압을 입력 받고, 제1 DC 링크(220)의 직류 전압의 크기를 조절하여 출력한다.The DC/
구체적으로, DC/AC 인버터(232)는 제1 DC 링크(220)의 직류 전압을 스위칭 소자들을 이용하여 교류 전압으로 변환한다.Specifically, the DC/
변압기들(234-1, 234-2)은 변환된 교류 전압의 크기를 조절한다. 여기서, 변압기들(234-1, 234-2)은 고주파 변압기일 수 있다.Transformers 234-1 and 234-2 adjust the magnitude of the converted alternating current voltage. Here, the transformers 234-1 and 234-2 may be high-frequency transformers.
변압기들(234-1, 234-2)은 다권선의 고주파 변압기로 구성하여 전력변환 모듈들 간 간의 자기 회로(magnetic circuit)를 공유할 수 있다. 부하가 줄어드는 경우, 반도체 변압기의 제어 장치는 전력변환 모듈들 중 일부만 작동시킴으로써, 에너지 변환 효율을 높일 수 있다. The transformers 234-1 and 234-2 may be configured as multi-winding high-frequency transformers to share magnetic circuits between power conversion modules. When the load is reduced, the control device of the semiconductor transformer can increase energy conversion efficiency by operating only some of the power conversion modules.
제2 AC/DC 컨버터(236)는 스위칭 소자들을 이용하여 크기가 조절된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.The second AC/
DC/DC 컨버터(230)에 의해 크기가 조절된 직류 전압은 제2 DC 링크(240)에 인가된다. 다만, DC/DC 컨버터(230)의 출력 전압은 완전한 직류 전압이 아닌 교류 성분을 포함하는 전압이다. 제2 DC 링크(240)는 DC/DC 컨버터(230)의 출력단에 연결되어, DC/DC 컨버터(230)에 의해 변환된 출력 전압의 교류 성분을 제거한다. 다시 말하면, 제2 DC 링크(240)는 에너지를 직류 전압 형태로 저장한다. 이를 위해, 제2 DC 링크(240)는 적어도 하나의 직렬 커패시터를 포함한다. The DC voltage whose size is adjusted by the DC/
한편, 제1 DC 링크(220), DC/DC 컨버터(230) 및 제2 DC 링크(240)는 복수의 서브 그룹으로 구성될 수 있다. 도 2에서, 제1 DC 링크(220), DC/DC 컨버터(230) 및 제2 DC 링크(240)는 2개의 서브 그룹으로 구성된다. 2개의 서브 그룹은 상단 서브 그룹과 하단 서브 그룹으로 나뉘며, 서로 병렬 연결된다. 이를 2-레벨(2-level) 시스템이라 한다. 서브 그룹의 수는 다양하게 설정될 수 있고, 서브 그룹의 수에 따라 소자들도 다르게 구성될 수 있다. 3-레벨 시스템으로 구성되는 경우, 3-level NPC(Neutral-Point-Clamped) 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the
복수의 서브 그룹은 제1 AC/DC 컨버터(210)의 출력 전압을 서브 그룹의 개수만큼 분담한다. 복수의 서브 그룹은 전압을 분담하므로, 각 서브 그룹은 내압이 낮은 소자들을 이용할 수 있다. 다시 말하면, 반도체 변압기의 입력의 크기는 전력변환 모듈의 개수만큼 나뉘어지고, 전력변환 모듈의 입력의 크기는 서브 그룹의 개수만큼 나뉘어진다.A plurality of subgroups share the output voltage of the first AC/
전력변환 모듈(20)은 센서부를 더 포함할 수 있다. 센서부는 제1 DC 링크(220)의 전압을 측정하는 센서부 및 제2 DC 링크(240)의 전압을 측정하는 센서부를 포함한다. 제1 DC 링크(220)의 전압을 측정하는 센서부는 제1 DC 링크(220) 내 적어도 하나의 커패시터의 양단 전압을 측정한다. 제2 DC 링크(240)의 전압을 측정하는 센서부는 제2 DC 링크(240) 내 적어도 하나의 커패시터의 양단 전압을 측정한다.The
전력변환 모듈(20) 내 구성요소들은 도 2에 도시된 것과 같이, 하프 브릿지(half-bridge) 형태로 구성될 수 있다. 전력변환 모듈(20)내 구성요소들은 하프 브릿지 구조를 통해 에너지를 양방향으로 전달할 수도 있다. 즉, 전력변환 모듈(20)은 부하로부터 전력을 입력 받고, 외부 전원 장치에 전력을 전달할 수 있다.Components within the
한편, 모듈 제어기(30)는 전력변환 모듈(20)에 포함된 스위칭 소자들을 제어한다. 모듈 제어기(30)는 스위칭 소자들을 제어하는 스위칭 신호들을 생성함으로써, 스위칭 소자들을 제어할 수 있다. 모듈 제어기(30)는 전력변환 모듈(20) 내 여러 지점들에서 측정된 값들을 이용하여 스위칭 신호들을 생성한다. 이러한 모듈 제어기(30)는 디지털 제어기일 수 있다.Meanwhile, the
이때, 모듈 제어기(30)가 오동작하거나 모듈 제어기(30)의 고장이 발생할 수 있다. 또는, 전력변환 모듈(20) 내 전압 및 전류 측정 오류로 인해 모듈 제어기(30)는 스위칭 신호를 생성하지 못할 수 있다. 이는, 반도체 변압기의 동작 신뢰도를 저하시키는 요인이 된다.At this time, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보터를 설명하기 위해 예시한 도면이다.Figure 3 is a diagram illustrating a boater according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 반도체 변압기를 제어하는 제어 장치는 복수의 모듈 제어기(300, 302) 및 보터(310)를 포함한다. 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 제1 모듈 제어기(300) 및 제n(n은 2 이상의 자연수) 모듈 제어기(302)를 포함한다. 도 3에서 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)는 각 전력변환 모듈의 입력단에 위치한 AC/DC 컨버터를 의미한다.Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, a control device for controlling a semiconductor transformer includes a plurality of
복수의 모듈 제어기(300, 302)는 전력변환 모듈들 내 측정값을 이용하여 전력변환 모듈들 내 스위칭 소자들을 제어하는 스위칭 신호들을 생성한다. 즉, 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 스위칭 신호들을 이용하여 전력변환 모듈들 내 스위칭 소자들을 제어할 수 있다. A plurality of
이때, 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 서로 다른 시점에 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 즉, 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 서로 동기화되지 않을 수 있다. 또한, 복수의 모듈 제어기(300, 302) 중 일부가 고장나거나 스위칭 신호를 생성하지 못하는 경우, 일부 모듈 제어기에 의해 제어되는 전력변환 모듈은 전력변환 기능을 수행하지 못한다. 이는, 반도체 변압기의 신뢰도를 저하시키는 요인이 된다.At this time, the plurality of
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치는 보터(310)를 이용하여 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 보터(voter, 310)는 다중화기(multiplexer) 또는 동기화기(synchronizer)로 동작하는 구성요소다.The control device according to an embodiment of the present invention can solve the above-described problem by using the
먼저, 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 스위칭 신호들을 보터(310)에게 전송한다. 복수의 모듈 제어기(300, 302)는 스위칭 신호들을 곧바로 복수의 AC/DC 컨버터(320, 3220)에 전송하는 것이 아니라, 보터(310)에게 전송한다.First, the plurality of
보터(310)는 복수의 모듈 제어기(300, 302)로부터 스위칭 신호들을 수신하고, 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 이용하여 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)를 제어한다. The
구체적으로, 보터(310)는 복수의 모듈 제어기(300), 302)로부터 스위칭 신호들을 수신한다. 보터(310)는 수신한 스위칭 신호들 중 하나의 모듈 제어기로부터 수신한 스위칭 신호를 선택한다. 선택된 스위칭 신호는 동기화된 신호가 된다. 이때, 보터(310)는 신호 선택 로직(312)을 이용하여 스위칭 신호를 선택하거나, 랜덤하게 스위칭 신호를 선택할 수 있다. 보터(310)는 선택한 스위칭 신호를 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)에 포함된 스위치 소자들에 동일하게 전송함으로써, 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)를 제어한다.Specifically, the
복수의 모듈 제어기(300, 302)의 스위칭 신호 생성 시점들 간 차이로 인해, 복수의 모듈 제어기(300, 302)가 비동기 상태에 있더라도, 보터(310)는 복수의 모듈 제어기(300, 302)에 의해 생성된 스위칭 신호들을 동기화할 수 있다. 보터(310)는 동기화된 신호를 이용하여 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)의 동작도 동기화할 수 있다.Due to differences between the switching signal generation times of the plurality of
나아가, 복수의 모듈 제어기(300, 302) 중 어느 하나가 고장이 나더라도, 나머지 모듈 제어기들로부터 수신한 스위칭 신호를 이용함으로써, 복수의 AC/DC 컨버터(320, 322)를 모두 동작시킬 수 있다. 보터(310)는 다중화기 동작을 통해, 모듈 제어기의 고장으로 인해 반도체 변압기의 신뢰도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, even if one of the plurality of
추가적으로, 보터(310)의 신뢰도 향상을 위해, 보터(310)의 신호선택 로직(312)은 EPLD(Erasable Programmable Logic Device), FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등 단일 소자로 구성될 수 있다.Additionally, to improve the reliability of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 AC/DC 컨버터를 제어하는 모듈 제어기를 설명하기 위해 예시한 도면이다.Figure 4 is a diagram illustrating a module controller that controls a first AC/DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 모듈 제어기는 전력변환 모듈에 입력되는 입력 전압값과 입력 전류값을 입력 받고, 제1 AC/DC 컨버터를 제어하기 위한 스위칭 신호를 생성하고, 스위칭 신호를 보터(310)에게 전송한다. 도 4에서 제1 AC/DC 컨버터는 전력변환 모듈의 입력단에 위치한 AC/DC 컨버터를 의미한다. 이를 위해, 모듈 제어기는 전역통과필터(400), αβ-to-dq 변환기(410), 위상고정루프(420), 전압 제어기(430), 전류 제어기(440), dq-to-αβ 변환기(450)를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 4, the module controller receives the input voltage value and input current value input to the power conversion module, generates a switching signal to control the first AC/DC converter, and sends the switching signal to the
전력변환 모듈의 입력 전압은 Vac이고, 입력 전류는 Iac이다. 이때, 입력 전압과 입력 전류에 관한 정보는 센서부에 의해 측정된다. 측정된 입력 전압 및 입력 전류는 1상(one-phase) 값이다.The input voltage of the power conversion module is V ac , and the input current is I ac . At this time, information about the input voltage and input current is measured by the sensor unit. The measured input voltage and input current are one-phase values.
전력변환 모듈의 입력 전압 및 입력 전류는 전역통과필터(400)에 의해 필터링된다. 구체적으로, 전력변환 모듈의 입력 전압 및 입력 전류는 전역통과필터(400)에 의해 서로 90도 위상 지연을 갖는 αβ 좌표계 상의 값으로 변환된다. 즉, 입력 전압 및 입력 전류는 αβ신호로 변환된다.The input voltage and input current of the power conversion module are filtered by an all-pass filter (400). Specifically, the input voltage and input current of the power conversion module are converted to values on the αβ coordinate system with a 90-degree phase delay from each other by the all-
αβ 신호는 αβ-to-dq 변환기(410)에 의해 dq 신호로 변환된다. αβ-to-dq 변환기(410)는 αβ 좌표계로 표현되는 입력 전압 및 입력 전류를 dq 좌표계로 변환한다. dq 신호는 입력 전압 및 입력 전류의 직류 성분을 나타낸다. The αβ signal is converted into a dq signal by the αβ-to-
dq 변환의 특성상 위상이 일치하면 dq 축 중의 하나가 0이 되고 다른 하나는 입력의 최대치를 나타낸다. dq 변환의 특성을 이용하여, 위상고정루프(420)는 입력 전압 및 입력 전류의 위상 정보를 추출할 수 있다. 추출된 위상 정보는 αβ-to-dq 변환기(410) 및 dq-to-αβ 변환기(450)의 변환에 이용된다.Due to the nature of dq conversion, when the phases match, one of the dq axes becomes 0 and the other represents the maximum value of the input. Using the characteristics of dq conversion, the phase locked
한편, 전압 제어기(430)는 제1 AC/DC 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지하기 위한 제어기다. 전압 제어기(430)는 제1 AC/DC 컨버터의 출력 전압과 출력 전압 지령(reference)을 이용하여, 제1 AC/DC 컨버터의 입력 전류 지령()을 생성할 수 있다. 구체적으로, 전압 제어기(430)는 제1 AC/DC 컨버터의 측정된 출력 전압(Vdc)을 출력 전압 지령()만큼 뺄셈함으로써, 전압 오차를 계산한다. 전압 제어기(430)는 전압 오차에 비례이득(proportional integral, PI) 제어를 적용하여 제1 AC/DC 컨버터의 입력 전류 지령을 생성한다. Meanwhile, the
한편, 본 명세서에서, 비례이득 제어는 미분이득 제어, 적분이득 제어, 비례-적분 제어, 비례=미분 제어, 비례-적분-미분 제어 등 다양한 제어 방법으로 변경될 수 있다.Meanwhile, in this specification, proportional gain control can be changed to various control methods such as differential gain control, integral gain control, proportional-integral control, proportional = derivative control, and proportional-integral-derivative control.
전류 제어기(440)는 제1 AC/DC 컨버터의 입력 전류를 일정하게 유지하기 위한 제어기다. 전류 제어기(440)는 제1 AC/DC 컨버터의 입력 전류의 dq 성분과 전압 제어기(430)에 의해 계산된 입력 전류 지령을 이용하여, 제1 AC/DC 컨버터의 입력 전압 지령()을 생성할 수 있다.The
생성된 입력 전압 지령은 입력 전압의 dq 성분과 합해진 후 dq-to-αβ 변환기(450)에 의해 αβ 신호로 변환된다. αβ 신호는 펄스폭 변조(pulse-width modulation, PWM)를 통해 스위칭 신호가 된다. 예를 들어, 스위칭 신호 생성기는 αβ 신호와 삼각파에 펄스폭 변조를 적용함으로써, 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 생성된 스위칭 신호는 보터(310)에게 전송된다.The generated input voltage command is added to the dq component of the input voltage and then converted into an αβ signal by the dq-to-
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 DC/DC 컨버터를 제어하는 모듈 제어기를 설명하기 위해 예시한 도면이다.Figure 5 is a diagram illustrating a module controller that controls a DC/DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 모듈 제어기는 전압 제어기(500), 전류 제어기(510) 및 신호 생성부(520)를 포함한다. 모듈 제어기는 전력변환 모듈의 출력 전압(Vout), 출력 전압 지령(), 평형 보상 신호(Vbal) 출력 전류(Iout), 및 맥동 보상 신호(Vcomp)에 기초하여, DC/DC 컨버터에 대한 스위칭 신호를 생성한다.Referring to FIG. 5, the module controller includes a
모듈 제어기는 전력변환 모듈의 직류 출력 전압을 안정화시키고, 복수의 전력변환 모듈들의 출력들 간 균형을 유지한다. 이를 위해, 모듈 제어기는 반도체 변압기의 부하 전류가 전력변환 모듈들에게 균등하게 분배되도록 한다.The module controller stabilizes the direct current output voltage of the power conversion module and maintains balance between the outputs of the plurality of power conversion modules. To this end, the module controller ensures that the load current of the semiconductor transformer is evenly distributed to the power conversion modules.
구체적으로, 전압 제어기(500)는 DC/DC 컨버터의 출력 전압 지령을 측정된 출력 전압만큼 뺄셈함으로써, 출력 전압 오차를 계산한다. 전압 제어기(500)는 평형 보상 신호를 출력 전압 오차에 더함으로써, 출력 전류의 불균형을 보상한다. 여기서, 평형 보상 신호는 전력변환 모듈들의 각 출력 전류 간 불균형을 해소하기 위한 신호이다.Specifically, the
전압 제어기(500)는 출력 전압 지령, 평형 보상 신호 및 출력 전압, 즉 보상된 출력 전압 오차에 PI 제어를 수행함으로써, DC/DC 컨버터의 출력 전류 지령()을 생성한다.The
전류 제어기(510)는 출력 전류 지령을 측정된 출력 전류만큼 뺄셈함으로써, 출력 전류 오차를 계산한다. 전류 제어기(510)는 출력 전류 오차에 PI 제어를 수행함으로써, 전압 지령을 생성할 수 있다. 생성된 전압 지령은 맥동 보상 신호와 합해진 후 신호 생성부(520)에 의해 스위칭 신호가 된다. 여기서, 맥동 보상 신호는 제1 AC/DC 컨버터의 출력 전압 및 전력변환 모듈의 출력 전류에 발생하는 맥동을 제거하기 위한 신호이다. The
이처럼, 모듈 제어기는 평형 보상 신호와 맥동 보상 신호를 이용하여 전력변환 모듈들 간 불균형을 해소하고, 맥동을 제거할 수 있다. In this way, the module controller can use the balance compensation signal and the pulsation compensation signal to resolve the imbalance between the power conversion modules and remove the pulsation.
모듈 제어기는 평형 보상 신호 또는 맥동 보상 신호 중 적어도 하나를 이용할 수도 있다.The module controller may use at least one of a balanced compensation signal or a pulsation compensation signal.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평형 보상 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 6 is a diagram showing a process for generating a balance compensation signal according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 평형 보상 신호(Vbal)는 모듈 제어기에 의해 생성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the balance compensation signal (V bal ) may be generated by a module controller.
먼저, 모듈 제어기는 전력변환 모듈의 측정된 출력 전압(Iout)을 제1 저역통과필터(600)에 통과시킨다. 마찬가지로, 모듈 제어기는 반도체 변압기의 부하 전류(Iload)를 제2 저역통과필터(610)에 통과시킨다. 제1 저역통과필터(600) 및 제2 저역통과필터(610)는 전력변환 모듈의 출력 전압 및 반도체 변압기의 부하 전류에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 것이다.First, the module controller passes the measured output voltage (I out ) of the power conversion module through the first low-pass filter (600). Likewise, the module controller passes the load current (I load ) of the semiconductor transformer through the second low-
모듈 제어기는 분할기(620)를 이용하여, 필터링된 부하 전류값을 전력변환 모듈의 개수만큼 나눈다. 분할된 부하 전류는 전력변환 모듈의 기준 출력 전류가 된다. 즉, 기준 출력 전류는 각 전력변환 모듈이 출력해야하는 전류이다.The module controller uses the
모듈 제어기는 기준 출력 전류와 측정된 출력 전류 간 차이에 기초하여 출력 전류 오차를 계산한다. 모듈 제어기는 출력 전류 오차를 이용하여 평형 보상 신호를 생성할 수 있다.The module controller calculates the output current error based on the difference between the reference output current and the measured output current. The module controller can use the output current error to generate a balanced compensation signal.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 모듈 제어기는 데드존(630)을 이용하여 출력 전류 오차가 기 설정된 값보다 큰 경우에만 평형 보상 신호를 생성할 수도 있다. 즉, 데드존(630)은 출력 전류 오차가 기 설정된 값보다 작은 경우에는, 출력을 하지 않는다.According to one embodiment of the present invention, the module controller may use the
출력 전류 오차가 기 설정된 값보다 큰 경우, 모듈 제어기는 출력 전류 오차를 보상 이득(640)만큼 출력 전류 오차의 크기를 조절한다. 이후, 모듈 제어기는 조절된 출력 전류 오차를 평형 보상 신호로 변환한다.If the output current error is greater than the preset value, the module controller adjusts the size of the output current error by the
전술한 과정을 통해 생성된 평형 보상 신호는 DC/DC 컨버터의 스위칭 신호를 생성하는 데 이용되며, 각 모듈 간의 전류가 균등하게 배분되도록 한다.The balanced compensation signal generated through the above-described process is used to generate the switching signal of the DC/DC converter and ensures that the current between each module is equally distributed.
한편, 저역통과필터들(600, 610), 데드존(630) 또는 보상 이득(640) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.Meanwhile, at least one of the low-
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥동 보상 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 7 is a diagram showing a process for generating a pulsation compensation signal according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 평형 보상 신호(Vbal)는 모듈 제어기에 의해 생성될 수 있다. 이하에서, 평형 보상 신호는 DC/DC 컨버터의 입력 전압에 기초하여 생성되는 것으로 설명한다. 평형 보상 신호는 제1 AC/DC 컨버터의 출력단에 발생하는 맥동 전압을 제거하기 위한 것이지만, 제1 AC/DC 컨버터의 출력 전압은 DC/DC 컨버터의 입력 전압과 같으므로, DC/DC 컨버터의 입력 전압을 기준으로 설명한다.Referring to FIG. 7, the balance compensation signal (V bal ) may be generated by a module controller. Hereinafter, the balanced compensation signal will be described as being generated based on the input voltage of the DC/DC converter. The balanced compensation signal is intended to remove the pulsating voltage occurring at the output stage of the first AC/DC converter, but since the output voltage of the first AC/DC converter is the same as the input voltage of the DC/DC converter, the input voltage of the DC/DC converter The explanation is based on voltage.
먼저, 모듈 제어기는 DC/DC 컨버터의 입력 전압(Vdc)을 제1 저역통과필터(700)에 통과시킨다. 모듈 제어기는 필터링된 입력 전압과 입력 전압 지령 간 차이에 기초하여 입력 전압 오차를 계산한다. 입력 전압 오차는 DC/DC 컨버터의 입력단에 발생하는 맥동 신호가 된다. 맥동 전압은 50 Hz 또는 60 Hz의 두 배의 주파수인 100 Hz 또는 120 Hz의 저주파수를 갖는다. First, the module controller passes the input voltage (V dc ) of the DC/DC converter through the first low-pass filter (700). The module controller calculates the input voltage error based on the difference between the filtered input voltage and the input voltage reference. The input voltage error becomes a pulsation signal that occurs at the input terminal of the DC/DC converter. The pulsating voltage has a low frequency of 100 Hz or 120 Hz, which is twice the frequency of 50 Hz or 60 Hz.
맥동 신호는 전력변환 모듈의 출력 전류(Iout)에 영향을 미친다. 즉, 맥동 신호는 전력변환 모듈(20)의 출력 전류에 맥동을 발생시킨다. 나아가, 맥동 신호의 크기는 전력변환 모듈의 출력 전류의 크기가 클수록 증가하는 특성을 갖는다.Pulsating signals affect the output current (I out ) of the power conversion module. That is, the pulsation signal generates pulsation in the output current of the
따라서, 모듈 제어기는 입력 전압 오차에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성할 수 있지만, 맥동 신호의 특성을 고려하여 입력 전압 오차와 전력변환 모듈의 출력 전류 모두에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성할 수도 있다. 바람직하게는, 입력 전압 오차 및 출력 전류 모두를 이용하는 것이 출력 전류의 맥동을 제거하는 데 유리하다.Accordingly, the module controller may generate a pulsation compensation signal based on the input voltage error, but may also generate a pulsation compensation signal based on both the input voltage error and the output current of the power conversion module, considering the characteristics of the pulsation signal. Preferably, using both the input voltage error and the output current is advantageous to eliminate pulsations in the output current.
이하에서는, 입력 전압 오차와 전력 변환 모듈의 출력 전류 모두에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하는 과정을 설명한다.Below, a process for generating a pulsation compensation signal based on both the input voltage error and the output current of the power conversion module will be described.
모듈 제어기는 전력변환 모듈의 출력 전류를 제2 저역통과필터(710)에 통과시킨다. 제1 저역통과필터(700) 및 제2 저역통과필터(710)는 노이즈를 제거하기 위한 것이다.The module controller passes the output current of the power conversion module through the second low-
모듈 제어기는 곱셉기(720)를 이용하여 DC/DC 컨버터의 입력 전압 오차와 전력변환 모듈의 출력 전류를 곱한다. 모듈 제어기는 곱셈 결과에 보상 이득(730)만큼 곱한다. The module controller uses the
모듈 제어기는 위상 보정기(740)를 이용하여 곱셈 결과의 위상을 보정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 전류 제어기(510)에 의해 출력되는 전압 지령의 위상은 전압 제어기(500) 및 전류 제어기(510)에 의해 지연될 수 있다. 지연된 전압 지령과 맥동 보상 신호 간 위상 차를 제거하기 위해, 모듈 제어기는 위상 보정기(740)를 이용할 수 있다.The module controller can correct the phase of the multiplication result using the
모듈 제어기는 위 과정을 통해 맥동 보상 신호를 생성할 수 있다. 맥동 보상 신호는 DC/DC 컨버터의 입력단에 발생하는 맥동 신호를 제거함으로써, 전력변환 모듈의 출력 전류에 맥동이 발생하는 것을 방지한다.The module controller can generate a pulsation compensation signal through the above process. The pulsation compensation signal prevents pulsation from occurring in the output current of the power conversion module by removing the pulsation signal occurring at the input terminal of the DC/DC converter.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기의 제어 장치의 구성도다.Figure 8 is a configuration diagram of a control device for a semiconductor transformer according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 제어 장치(80)는 복수의 모듈 제어기(800, 810, 820) 및 보터(830)를 포함한다. 복수의 모듈 제어기(800, 810, 820)의 개수는 다양하게 설정될 수 있다. 제어 대상인 전력변환 모듈은 AC/DC 컨버터, DC 링크부 및 DC/DC 컨버터를 포함한다. 여기서, DC 링크부는 입력단 DC 링크 및 출력단 DC 링크를 포함한다.Referring to FIG. 8 , the
복수의 모듈 제어기(800, 810, 820)는 복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제1 스위칭 신호들을 생성한다.The plurality of
보터(830)는 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 이용하여 복수의 AC/DC 컨버터를 제어한다.The
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 스위칭 신호들 중 하나를 동기화된 신호로 선택한다.According to one embodiment of the present invention, one of the first switching signals is selected as the synchronized signal.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 모듈 제어기로부터 제1 스위칭 신호들의 수신 여부에 따라 복수의 모듈 제어기의 고장 여부를 판단한다. 복수의 모듈 제어기 중 일부로부터 제1 스위칭 신호가 수신되지 않으면, 보터(830)는 해당 모듈 제어기가 고장난 것으로 판단한다.According to one embodiment of the present invention, whether the plurality of module controllers are broken is determined depending on whether first switching signals are received from the plurality of module controllers. If the first switching signal is not received from some of the plurality of module controllers, the
한편, 복수의 모듈 제어기(800, 810, 820)는 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성할 수 있다.Meanwhile, the plurality of
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 제어기의 구성도다.Figure 9 is a configuration diagram of a module controller according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 모듈 제어기(90)는 계산부(900), 생성부(910) 및 제어부(920)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the
본 발명의 일 실시예에 의하면, 계산부(900)는 반도체 변압기의 부하 전류 및 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산한다. 생성부(910)는 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성한다. 생성부(910)는 평형 보상 신호를 기반으로 해당 모듈의 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성한다. 제어부(920)는 제2 스위칭 신호들을 이용하여 DC/DC 컨버터를 제어한다.According to one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 의하면, 평형 보상 신호는 기준 출력 전류 및 모듈의 출력 전류 간 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우에 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the balance compensation signal may be generated when the difference between the reference output current and the output current of the module is greater than a preset value.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 생성부(910)는 하나의 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성한다. 생성부(910)는 맥동 신호에 기초하여 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성한다. 제어부(920)는 제2 스위칭 신호들을 이용하여 DC/DC 컨버터를 제어한다.According to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 생성부(910)는 맥동 신호 및 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하고, 맥동 보상 신호를 이용하여 제2 스위칭 신호들을 생성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 계산부(900)는 반도체 변압기의 부하 전류 및 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산한다.According to another embodiment of the present invention, the
생성부(910)는 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성한다. 생성부(910)는 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성한다. 생성부(910)는 맥동 신호 및 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성한다. 생성부(910)는 모듈의 출력 전압 지령, 출력 전압 및 평형 보상 신호에 비례이득 제어를 적용하여 모듈의 출력 전류 지령을 생성한다. 생성부(910)는 출력 전류 지령 및 출력 전류에 비례이득 제어를 적용하여 새로운 전압 지령을 생성한다. 생성부(910)는 생성된 전압 지령 및 맥동 보상 신호에 기초하여 펄스폭 변조를 적용함으로써, 제2 스위칭 신호를 생성한다. 제어부(920)는 제2 스위칭 신호들을 이용하여 DC/DC 컨버터를 제어한다.The
본 발명의 일 실시예에 의하면, 모듈 제어기(90)는 생성된 전압 지령의 위상에 따라 맥동 보상 신호의 위상을 보정하는 보정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기의 제어 장치가 적용되는 부하들을 예시한 도면이다.Figure 10 is a diagram illustrating loads to which a control device for a semiconductor transformer according to an embodiment of the present invention is applied.
도 10을 참조하면, 교류 입력 전원(1000)이 배전망에 의해 공급되는 1상 특고압인 경우, 반도체 변압기(1010)의 직류 출력단은 직류배전망(Low Voltage Direct Current, LVDC) 또는 공통직류부스을 형성할 수 있다. 반도체 변압기(1010)의 출력단은 다양한 장치들과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 10, when the
반도체 변압기(1010)는 발전 전원 장치 및 부하 공급 장치로 이용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 변압기(1010)의 출력단이 상용화된 1상 또는 3상 무정전전원장치(1020)에 연결될 경우, 1상 또는 3상 교류부하(1022)에 전력을 공급할 수 있다. 반도체 변압기(1010)의 출력단이 전기차(1032)를 충전할 수 있는 충전장치(1030)에 연결될 수도 있다. 반도체 변압기(1010)의 출력단은 태양전지 혹은 축전지(1042)를 이용하여 발전 또는 충방전할 수 있는 전력변환장치(1040)에 연결될 수도 있다. 반도체 변압기(1010)의 출력단은 일반산업용이나 철도차량에 적용되는 전동기(1052) 구동을 위한 인버터 장치(1050)에 연결될 수 있다. The
이러한 응용에서 반도체 변압기(1010)가 기존의 권선 변압기에 비해 유리한 점은 공통직류부스를 제공함으로서, 기존의 충전장치, 인버터 등의 장치들이 공통적으로 가지고 있는 교류/직류 변환장치, 즉 정류기를 제거할 수 있다는 것이다. 나아가, 반도체 변압기(1010)는 전동기(1052)의 회생 운전시 발생하는 전력을 다른 장치들에게 전달할 수 있다. 또한, 반도체 변압기(1010)는 전력의 역송도 가능하므로, 태양광발전 등 신재생전원의 연계에서도 효과적인 변환장치 구성을 제공할 수 있다. In this application, the advantage of the
전술한 도면들에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도면들에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도면들은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In the above-described drawings, each process is described as being sequentially executed, but this is merely an illustrative explanation of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, a person skilled in the art to which an embodiment of the present invention pertains can change the order described in the drawings or perform one or more of the processes without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention. Since various modifications and variations can be applied by executing in parallel, the drawings are not limited to a time series order.
한편, 도면들에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등의 비일시적인(non-transitory) 매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the processes shown in the drawings can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. In other words, such computer-readable recording media include non-transitory media such as ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. Additionally, computer-readable recording media can be distributed across networked computer systems so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.
또한, 본 발명의 구성 요소들은 메모리, 프로세서, 논리 회로, 룩-업 테이블(look-up table) 등과 같은 집적 회로 구조를 사용할 수 있다. 이러한 집적 회로 구조는 하나 이상의 마이크로 프로세서 또는 다른 제어 장치의 제어를 통해 본 명세서에 기술 된 각각의 기능을 실행한다. 또한, 본 발명의 구성 요소들은 특정 논리 기능을 수행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령을 포함하고 하나 이상의 마이크로 프로세서 또는 다른 제어 장치에 의해 실행되는 프로그램 또는 코드의 일부에 의해 구체적으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 요소들은 각각의 기능을 수행하는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 프로세서 등을 포함하거나 이에 의해 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 요소들은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 명령어들을 하나 이상의 메모리에 저장할 수 있다.Additionally, the components of the present invention may use integrated circuit structures such as memory, processor, logic circuit, look-up table, etc. These integrated circuit structures execute each function described herein through control of one or more microprocessors or other control devices. Additionally, the components of the present invention may be specifically implemented by a program or portion of code that includes one or more executable instructions for performing specific logical functions and is executed by one or more microprocessors or other control devices. Additionally, the components of the present invention may include or be implemented by a central processing unit (CPU), a microprocessor, etc. that perform their respective functions. Additionally, the components of the present invention may store instructions executed by one or more processors in one or more memories.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 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.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.
900: 계산부
910: 생성부
920: 제어부900: Calculation unit
910: Generation unit
920: Control unit
Claims (18)
복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하기 위한 서로 다른 시점의 제1 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 모듈 제어기; 및
상기 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 이용하여 상기 복수의 AC/DC 컨버터를 제어하는 보터(voter);
를 포함하되,
상기 보터는,
상기 제1 스위칭 신호들 중 하나를 상기 동기화된 신호로 선택하는 것인 제어 장치.A control device for a semiconductor transformer comprising a plurality of modules, wherein the modules include an AC/DC converter, a DC link unit, and a DC/DC converter,
A plurality of module controllers that generate first switching signals at different times to control switches included in a plurality of AC/DC converters; and
a voter that controls the plurality of AC/DC converters using signals synchronized from the first switching signals;
Including,
The boater,
A control device that selects one of the first switching signals as the synchronized signal.
상기 모듈 제어기는,
상기 반도체 변압기의 부하 전류 및 상기 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산하는 계산부;
상기 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성하고, 상기 평형 보상 신호를 기반으로 상기 모듈의 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성하는 생성부; 및
상기 제2 스위칭 신호들을 이용하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 제어부
를 포함하는 제어 장치.According to paragraph 1,
The module controller is,
a calculation unit that calculates a reference output current based on the load current of the semiconductor transformer and the number of modules;
Generating a balanced compensation signal based on the reference output current and the output current of one module, and generating second switching signals for controlling switches included in the DC/DC converter of the module based on the balanced compensation signal. wealth; and
A control unit that controls the DC/DC converter using the second switching signals
A control device comprising a.
상기 평형 보상 신호는,
상기 기준 출력 전류 및 상기 모듈의 출력 전류 간 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우에 생성되는 것인 제어 장치.According to paragraph 3,
The balance compensation signal is,
A control device that is generated when the difference between the reference output current and the output current of the module is greater than a preset value.
상기 모듈 제어기는,
하나의 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성하고, 상기 맥동 신호에 기초하여 상기 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성하는 생성부; 및
상기 제2 스위칭 신호들을 이용하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 제어부
를 포함하는 제어 장치.According to paragraph 1,
The module controller is,
Generating a pulsation signal based on the input voltage and input voltage command of a DC/DC converter of one module, and generating second switching signals for controlling switches included in the DC/DC converter based on the pulsation signal. wealth; and
A control unit that controls the DC/DC converter using the second switching signals
A control device comprising a.
상기 생성부는,
상기 맥동 신호 및 상기 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하고, 상기 맥동 보상 신호를 이용하여 상기 제2 스위칭 신호들을 생성하는 제어 장치.According to clause 5,
The generating unit,
A control device for generating a pulsation compensation signal based on the pulsation signal and the output current of the module, and generating the second switching signals using the pulsation compensation signal.
상기 보터는,
상기 복수의 모듈 제어기로부터 제1 스위칭 신호들의 수신 여부에 따라 상기 복수의 모듈 제어기의 고장 여부를 판단하는 제어 장치.According to paragraph 1,
The boater,
A control device that determines whether the plurality of module controllers are broken depending on whether first switching signals are received from the plurality of module controllers.
상기 모듈 제어기는,
상기 반도체 변압기의 부하 전류 및 상기 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산하는 계산부; 및
상기 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성하고, 상기 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성하고, 상기 맥동 신호 및 상기 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하고, 상기 모듈의 출력 전압 지령, 출력 전압 및 상기 평형 보상 신호에 비례이득 제어를 적용하여 상기 모듈의 출력 전류 지령을 생성하고, 상기 출력 전류 지령 및 출력 전류에 비례이득 제어를 적용하여 새로운 전압 지령을 생성하고, 상기 생성된 전압 지령 및 상기 맥동 보상 신호에 기초하여 펄스폭 변조를 적용함으로써, 제2 스위칭 신호를 생성하는 생성부
를 포함하는 제어 장치.According to paragraph 1,
The module controller is,
a calculation unit that calculates a reference output current based on the load current of the semiconductor transformer and the number of modules; and
Generate a balanced compensation signal based on the reference output current and the output current of one module, generate a pulsation signal based on an input voltage of a DC/DC converter of the module and an input voltage command, and generate the pulsation signal and the module. Generate a pulsation compensation signal based on the output current of the module, apply proportional gain control to the output voltage command, output voltage, and the balance compensation signal of the module to generate an output current command of the module, and generate the output current command and output A generator that generates a new voltage command by applying proportional gain control to the current and generates a second switching signal by applying pulse width modulation based on the generated voltage command and the pulsation compensation signal.
A control device comprising a.
상기 모듈 제어기는,
상기 생성된 전압 지령의 위상에 따라 상기 맥동 보상 신호의 위상을 보정하는 보정부
를 더 포함하는 제어 장치.According to clause 8,
The module controller is,
A correction unit that corrects the phase of the pulsation compensation signal according to the phase of the generated voltage command.
A control device further comprising:
복수의 AC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하기 위한 서로 다른 시점의 제1 스위칭 신호들을 생성하는 단계;
상기 제1 스위칭 신호들로부터 동기화된 신호를 식별하는 단계; 및
상기 동기화된 신호를 이용하여 상기 복수의 AC/DC 컨버터를 제어하는 단계
를 포함하되,
상기 동기화된 신호를 식별하는 단계는,
상기 제1 스위칭 신호들 중 하나를 상기 동기화된 신호로 선택하는 단계를 포함하는 제어 방법.A method of controlling a semiconductor transformer including a plurality of modules, wherein the modules include an AC/DC converter and a DC/DC converter.
Generating first switching signals at different times to control switches included in a plurality of AC/DC converters;
identifying a synchronized signal from the first switching signals; and
Controlling the plurality of AC/DC converters using the synchronized signal
Including,
The step of identifying the synchronized signal is,
A control method comprising selecting one of the first switching signals as the synchronized signal.
상기 반도체 변압기의 부하 전류 및 상기 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산하는 단계;
상기 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성하는 단계;
상기 평형 보상 신호를 기반으로 상기 모듈의 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성하는 단계; 및
상기 제2 스위칭 신호들을 이용하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계
를 더 포함하는 제어 방법.According to clause 10,
calculating a reference output current based on the load current of the semiconductor transformer and the number of modules;
generating a balanced compensation signal based on the reference output current and the output current of one module;
generating second switching signals to control switches included in the DC/DC converter of the module based on the balance compensation signal; and
Controlling the DC/DC converter using the second switching signals
A control method further comprising:
상기 평형 보상 신호는,
상기 기준 출력 전류 및 상기 모듈의 출력 전류 간 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우에 생성되는 것인 제어 방법.According to clause 12,
The balance compensation signal is,
A control method that is generated when the difference between the reference output current and the output current of the module is greater than a preset value.
하나의 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성하는 단계;
상기 맥동 신호에 기초하여 상기 모듈의 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성하는 단계; 및
상기 제2 스위칭 신호들을 이용하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계
를 더 포함하는 제어 방법.According to clause 10,
Generating a pulsation signal based on the input voltage of the DC/DC converter of one module and the input voltage command;
generating second switching signals to control switches included in the DC/DC converter of the module based on the pulsation signal; and
Controlling the DC/DC converter using the second switching signals
A control method further comprising:
상기 제2 스위칭 신호들을 생성하는 단계는,
상기 맥동 신호 및 상기 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하는 단계; 및
상기 맥동 보상 신호를 이용하여 상기 제2 스위칭 신호들을 생성하는 단계를 포함하는 제어 방법.According to clause 14,
Generating the second switching signals includes:
generating a pulsation compensation signal based on the pulsation signal and the output current of the module; and
A control method comprising generating the second switching signals using the pulsation compensation signal.
상기 제1 스위칭 신호들은 복수의 모듈 제어기를 이용하여 생성되며,
상기 동기화된 신호는 보터를 이용하여 상기 제1 스위칭 신호들로부터 식별되며,
상기 보터에서 상기 제1 스위칭 신호들의 수신 여부에 따라 상기 복수의 모듈 제어기의 고장 여부를 판단하는 단계
를 더 포함하는 제어 방법.According to clause 10,
The first switching signals are generated using a plurality of module controllers,
the synchronized signal is identified from the first switching signals using a voter,
Determining whether the plurality of module controllers are broken depending on whether the first switching signals are received from the boater
A control method further comprising:
상기 반도체 변압기의 부하 전류 및 상기 복수의 모듈의 개수에 기초하여, 기준 출력 전류를 계산하는 단계;
상기 기준 출력 전류 및 하나의 모듈의 출력 전류에 기초하여 평형 보상 신호를 생성하는 단계;
하나의 모듈의 DC/DC 컨버터의 입력 전압 및 입력 전압 지령에 기초하여 맥동 신호를 생성하는 단계;
상기 맥동 신호 및 상기 모듈의 출력 전류에 기초하여 맥동 보상 신호를 생성하는 단계;
상기 모듈의 출력 전압 지령, 출력 전압 및 상기 평형 보상 신호에 비례이득 제어를 적용하여 상기 모듈의 출력 전류 지령을 생성하는 단계;
상기 출력 전류 지령 및 출력 전류에 비례이득 제어를 적용하여 새로운 전압 지령을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 전압 지령 및 상기 맥동 보상 신호에 기초하여, 펄스폭 변조를 적용함으로써, 상기 모듈의 DC/DC 컨버터에 포함된 스위치들을 제어하는 제2 스위칭 신호들을 생성하는 단계
를 더 포함하는 제어 방법.According to clause 10,
calculating a reference output current based on the load current of the semiconductor transformer and the number of modules;
generating a balanced compensation signal based on the reference output current and the output current of one module;
Generating a pulsation signal based on the input voltage of the DC/DC converter of one module and the input voltage command;
generating a pulsation compensation signal based on the pulsation signal and the output current of the module;
generating an output current command of the module by applying proportional gain control to the output voltage command, the output voltage, and the balance compensation signal of the module;
generating a new voltage command by applying proportional gain control to the output current command and the output current; and
Generating second switching signals for controlling switches included in the DC/DC converter of the module by applying pulse width modulation based on the generated voltage command and the pulsation compensation signal.
A control method further comprising:
상기 생성된 전압 지령의 위상에 따라 상기 맥동 보상 신호의 위상을 보정하는 단계
를 더 포함하는 제어 방법.According to clause 17,
Correcting the phase of the pulsation compensation signal according to the phase of the generated voltage command.
A control method further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210160989A KR102624204B1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Method and Device for Controlling Solid State Transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210160989A KR102624204B1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Method and Device for Controlling Solid State Transformer |
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2021
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Non-Patent Citations (1)
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보고서 - 철도 차량용 경량 지능형 전력 변압기 핵심 기술 개발[KRRI 연구 2017-109](2017.12.) 1부.* |
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