KR102645686B1 - 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치 - Google Patents

컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨버터장치가 동작하는 중에 컨버터장치에 연결된 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3개 이상의 컨버터장치를 입력과 출력을 연결하여 병렬연결을 구성한 후, 진단장치, 상쇄장치, 일반장치를 설정하여 진단장치가 캐패시터 내부 파라미터 추정 시 발생시키는 부하전류의 왜곡을 상쇄장치가 보상하여, 부하전류를 일정하게 유지하면서 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 방법에 관한 것이다.

Description

컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치{Device for lmplementation of Parallel Converter System for Parameter Estimation and Continuous Operation}
본 실시예는 병렬로 연결된 컨버터에 외란신호를 주입하여 컨버터 노화의 핵심 요소인 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하는 방법에 관한 것이다. 특히 기존 방법과 달리 외란신호로 인해 부하 전압 또는 전류가 왜곡되지 않도록 병렬로 연결된 다른 컨버터에 상쇄신호를 주입하여 부하에 영향을 주지 않으면서 캐패시터 내부 파라미터를 정확하게 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
DC-DC(직류-직류) 컨버터는 직류를 직류로 변환하는 컨버터로, 출력전압을 입력전압보다 높이거나 낮추는 역할을 한다. DC-DC 컨버터는 최근 전기자동차, 태양광발전, 모바일 기기, 가전제품 등 다양한 응용 분야에 사용되고 있으며, DC-DC 컨버터 시장규모는 2025년에는 세계적으로 224억 달러에 이를 전망이다.
DC-DC(직류-직류) 컨버터가 다양한 분야에 사용되면서 안전과 관련한 제약들이 엄격해지고 있으며, 엄격해지는 제약을 만족하기 위해 고장 원인 파악, 기대 수명 충족을 위한 설계, 안전한 동작을 위한 상태감시 등 DC-DC 컨버터의 신뢰성을 높이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 사고를 미연에 방지할 수 있는 DC-DC 컨버터의 상태감시 관련 기술의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.
DC-DC(직류-직류) 컨버터는 전력용 반도체 스위치 소자를 이용하여 직류인 입력전압을 고주파로 변환한 후 인덕터와 캐패시터로 구성된 필터를 이용하여 직류의 출력전압을 생성하는데, 특히 캐패시터에는 DC-DC 컨버터가 동작하는 동안 전력용 반도체 스위치가 만든 고주파 전압이 계속해서 가해진다. 따라서 캐패시터는 DC-DC 컨버터 소자 중 열화에 취약하여 수명이 짧으며, 열화로 인해 내부 파라미터인 ESR(Equivalent Series Resistor, 등가직렬저항) 값과 캐패시턴스 값의 변동이 크게 발생한다. DC-DC 컨버터 고장의 30% 정도가 캐패시터의 노화로 발생하는데, 노화로 인해 캐패시터에 고장 발생 시 해당 캐패시터가 단락되는 경우가 빈번하다. 캐패시터가 단락될 경우 DC-DC 컨버터가 단락되어 누전 및 화재가 발생하거나 DC-DC 컨버터와 연결된 외부 시스템으로 사고가 확산될 수 있어, 사고를 미연에 방지하기 위해 캐패시터 노화를 추정하는 기술이 필요하다.
캐패시터 노화를 추정하는 데는 오프라인 측정과 온라인 측정 방법이 있다. 오프라인 측정이란 DC-DC(직류-직류) 컨버터 등 컨버터가 동작하지 않을 때 캐패시터를 측정하는 방법으로 컨버터가 주기적으로 동작을 멈추는 분야에 효과적이다. 온라인 측정이란 컨버터가 동작하는 동안 캐패시터를 컨버터에서 분리하지 않고 측정하는 방법으로 측정하는 동안 컨버터를 중지시키지 않아도 되는 장점이 있다. 캐패시터 내부 파라미터인 ESR(Equivalent Series Resistor) 값과 캐패시턴스 값을 추정하여 캐패시터의 노화를 추정하는 방법은 온라인 측정 방법에 적합하여 많은 연구가 진행되었다.
2001년 3월7일 자로 대한민국에 출원되고 2004년 3월9일자로 공고된 “출원번호 10-2001-0011750, 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법”특허와 2015년 7월17일자로 대한민국에 출원되고 2016년 2월1일자로 공고된 “출원번호 10-2015-0101494, 양방향 하이브리드 태양광 PCS에서 DC 링크 캐패시터의 노화진단 장치”특허는 모두 온라인 측정 방법으로써 인버터 또는 태양광 PCS 동작 중에 캐패시터 리플(Ripple) 전압을 측정하여 캐패시터 내부 파라미터인 ESR(Equivalent Series Resistor) 값을 계산하지만, 매우 작은 전압 리플을 요구하는 대다수의 직류 분야에서는 캐패시터를 병렬로 연결하는 등 전압 리플을 가능한 작아지도록 설계하므로 노화에 따른 ESR 값 증가로 인한 리플 전압을 노이즈와 구별하여 정확히 측정하기 어렵다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 기존 연구에서는 컨버터를 제어하는 제어신호에 외란신호를 주입하여 이 외란신호에 반응하는 캐패시터의 전압 또는 전류를 측정하여 전달함수를 구하고, 구한 전달함수를 바탕으로 ESR 값 및 캐패시턴스 값 등 캐패시터 내부 파라미터를 추정하고, 이를 바탕으로 노화를 추정하였다. 이러한 기존 연구들에도 한계가 있는데, 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 주입하는 방법은 주입한 섭동신호로 인해 컨버터의 출력전압 또는 출력전류에 진동이 발생하여 전력이 손실되고, 전력품질이 하락하는 문제가 있다. 또한 섭동신호를 주입하는 동안 부하 전류나 전압 요구값이 변동하면 컨버터가 변동된 부하 요구값을 만족시키기 위해 컨버터의 전압 또는 전류 동작점을 변화시키는데, 이때는 섭동신호를 이용한 캐패시터 내부 파라미터 추정의 정확도가 떨어지는 문제가 있다. 외란신호로 계단함수(Step Function)신호를 주입하는 방법은 주입한 계단함수신호로 인해 컨버터의 출력전압 및 출력전류가 변경되어 부하가 요구하는 출력을 정확히 내지 못하므로 컨버터의 정밀한 출력이 요구되는 분야에서는 사실상 적용이 불가하다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 컨버터의 캐패시터 내부 파라미터를 추정하기 위해 컨버터에 외란신호를 주입한 후 외란신호로 인한 캐패시터의 응답을 측정하는 동안, 주입한 외란신호에 영향을 받지 않고 컨버터가 부하가 요구하는 전압 또는 전류를 공급하며 동작을 유지하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 입력단이 각각 연결되고 출력단이 각각 연결되어 병렬 연결을 구성하고 동작하는 3개 이상의 컨버터장치(110, 120, 130)에 대해, 상기 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치 출력단에 연결된 캐패시터의 전류(112, 122, 132)에 대해 시계열데이터를 획득하는 측정부(140); 상기 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치를 제어하는 제어부(150); 상기 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 노화 정도를 추정하는 추정부(160); 를 포함하는 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치를 제공한다.
상기 측정부(140)는, 상기 캐패시터(111, 121, 131)에 설치되어 상기 캐패시터의 전류(112, 122, 132)를 증폭하거나 감소시키고 전압신호로 변환하는 측정회로(141); 상기 측정회로에서 출력된 신호에 대해 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과하는 필터(142); 및 상기 필터에서 출력된 신호를 디지털신호로 변환하여 시계열데이터를 획득하는 ADC(Analog-Digital-Converter)(143); 를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(150)는, 병렬 연결되어 운전하는 상기 컨버터장치의 출력단에 연결된 부하가 요구하는 전압과 전류를 공급할 수 있도록 상기 컨버터장치(110, 120, 130)를 제어하거나, 상기 캐패시터(111, 121, 131)의 내부 파라미터 추정을 위해 외란신호를 상기 병렬 연결을 구성하는 상기 컨버터장치(110, 120, 130)에 주입할 수 있다.
상기 추정부(160)는, 캐패시터 내부 파라미터 추정이 시작되면 상기 제어부(150)가 출력한 상기 외란신호와 상기 외란신호와 동일한 시점에 대응되는 상기 측정부(140)가 획득한 시계열데이터를 통해 상기 캐패시터(111, 121, 131)의 전달함수를 추정하고, 추정한 전달함수를 통해 내부 파라미터를 추정하고, 추정한 내부 파라미터를 통해 노화 정도를 추정할 수 있다. 상기 시계열데이터와 상기 외란신호의 시점을 맞추기 위해 상기 측정부(140), 상기 제어부(150), 상기 추정부(160)는 동작 클럭이 동기화될 수 있다.
다른 실시예는, 장치가 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 방법에 있어서, 입력단이 각각 연결되고 출력단이 각각 연결되어 병렬 연결을 구성하는 3개 이상의 컨버터장치에 대해 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치를 진단장치, 상쇄장치, 일반장치로 설정하는 설정단계; 상기 진단장치에 상기 외란신호로 진단신호를 주입하고, 상기 상쇄장치에 상기 외란신호로 상쇄신호를 주입하고, 상기 일반장치에 일반신호를 주입하는 제어단계; 상기 진단장치의 캐패시터 전류에 대해 제1시계열데이터를 획득하고, 상기 상쇄장치의 캐패시터 전류에 대해 제2시계열데이터를 획득하는 측정단계; 상기 진단장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 상기 진단장치 캐패시터의 노화 정도를 추정하고, 상기 상쇄장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 상기 상쇄장치 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 추정단계; 를 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법을 제공한다. 캐패시터 내부 파라미터를 추정은 타이머에 의해 시작되거나 외부의 신호에 의해 시작될 수 있다.
상기 설정단계는 내부 파라미터를 추정하고자 하는 캐패시터와 연결된 컨버터장치를 진단장치로 설정하고, 상기 진단장치에 주입하는 상기 진단신호로 인하여 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 보상하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 동안 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 방지하는 역할을 하는 상기 상쇄장치를 설정하고, 상기 진단장치와 상기 상쇄장치를 제외한 나머지 컨버터장치를 상기 일반장치로 설정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제어단계는, 상기 진단장치에 상기 진단신호로 섭동(Perturbation)신호 또는 계단함수(Step Function)신호를 주입하고, 상기 진단신호가 상기 진단장치에 주입될 경우 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 상기 상쇄장치가 보상하여 부하 전압 또는 전류가 유지될 수 있도록 연산을 통해 상기 상쇄신호를 생성하여 상기 상쇄장치에 주입하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제어단계는, 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 동안 부하가 요구하는 전압 또는 전류가 변경될 경우, 상기 일반장치로 설정된 컨버터장치가 부하에 전압 또는 전류를 공급하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 측정단계는, 상기 진단신호가 상기 진단장치에 주입된 순간부터 상기 진단장치에 연결된 캐패시터 전류가 과도응답(Transient response)을 지나 정상상태(Steady State)로 안정화될 때까지 상기 캐패시터 전류를 측정하고, 상기 상쇄신호가 상기 상쇄장치에 주입된 순간부터 상기 상쇄장치에 연결된 캐패시터 전류가 과도응답(Transient response)을 지나 정상상태(Steady State)로 안정화될 때까지 상기 캐패시터 전류를 측정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 측정단계는, 상기 캐패시터 전류를 증폭하거나 감소시켜 전압신호로 변환하며, 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과한 후 디지털신호로 변환하여 상기 제1시계열데이터 및 상기 제2시계열데이터를 획득하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 측정단계는, 상기 제1시계열데이터 및 상기 제2시계열데이터를 획득하기 위한 ADC(Analog-Digital-Converter)들을 포함할 수 있다.
상기 추정단계는, 상기 진단신호와 상기 제1시계열데이터로 상기 진단장치 캐패시터의 전달함수를 추정하고, 상기 전달함수를 바탕으로 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하고, 상기 내부 파라미터를 바탕으로 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 단계; 상기 상쇄신호와 상기 제2시계열데이터로 상기 상쇄장치 캐패시터의 전달함수를 추정하고, 상기 전달함수를 바탕으로 진단장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하고, 상기 내부 파라미터를 바탕으로 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 단계; 를 더 포함하는 할 수 있다.
상기 추정단계는, 상기 진단신호와 상기 제1시계열데이터를 동일한 시점에 획득하여 상기 진단장치 캐패시터의 전달함수를 구하고, 상기 상쇄신호와 상기 제2시계열데이터를 동일한 시점에 획득하여 상기 상쇄장치 캐패시터의 전달함수를 구하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
노화가 된 컨버터장치가 있을 경우, 노화된 장치를 동작시키지 않고, 나머지 컨버터장치들로 캐패시터 파라미터 추정 단계를 반복 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 컨버터가 동작하는 동안 컨버터의 부하에 영향을 주지 않고 캐패시터 내부 파라미터를 측정하여 캐패시터의 노화를 추정할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 실시예에 의하면, 캐패시터 노화를 추정하여 해당 캐패시터가 사용된 컨버터의 정비 또는 교체 시기를 알 수 있고, 캐패시터 노화로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법의 흐름도이다.
도 3은 기존 연구에서 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 기존 연구에서 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정할 때 부하전류가 변경되는 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정할 때 부하전류가 변경되는 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 기존 연구에서 외란신호로 계단함수(Step function)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 외란신호로 계단함수(Step function)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 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.
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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치는 n개(3개 이상)의 제1컨버터장치(110), 제2컨버터장치(120), 제n컨버터장치(130)의 입력단이 하나로 연결되고, 상기 제1컨버터장치(110)의 출력단에는 제1컨버터장치캐패시터(111)가 연결되고, 상기 제2컨버터장치(120)의 출력단에는 제2컨버터장치캐패시터(121)가 연결되고, 상기 제n컨버터장치(130)의 출력단에는 제n컨버터장치캐패시터(131)가 연결되며, 상기 제1컨버터장치(110), 상기 제2컨버터장치(120), 상기 제n컨버터장치(130)의 출력단이 모두 하나로 연결되어 병렬 연결을 구성할 수 있다.
상기 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치는 상기 n개(3개 이상)의 캐패시터 전류(112, 122, 132)에 대해 시계열데이터를 획득하는 측정부(140); 상기 n개(3개 이상)의 컨버터장치(110, 120, 130)를 제어하기 위해 n개(3개 이상)의 제어신호를 상기 n개(3개 이상)의 컨버터장치(110, 120, 130)로 전달하는 제어부(150); 상기 n개(3개 이상)의 캐패시터(111, 121, 131)의 내부 파라미터를 추정하여 노화 정도를 추정하는 추정부(160); 를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 n개의 캐패시터(111, 121, 131)에 설치되어 상기 n개의 캐패시터의 전류(112, 122, 132)를 증폭하거나 감소시키고 전압신호로 변환하는 측정회로(141); 상기 측정회로(141)에서 출력된 신호에 대해 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과하는 필터(142); 및 상기 필터(142)에서 출력된 신호를 디지털신호로 변환하여 시계열데이터를 획득하는 ADC(143); 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1컨버터장치(110), 상기 제2컨버터장치(120), 상기 제n컨버터장치(130)가 포함된 n개의 컨버터장치는 컨버터를 포함할 수 있다. 일 예로써 컨버터장치는 발전장치로써 태양광발전장치를 포함하고 태양광발전장치에서 생산된 전력을 변환하여 부하로 공급하는 컨버터를 포함할 수 있다. 다른 예로써, 컨버터장치들은 에너지저장장치를 포함하고, 에너지저장장치에 저장된 전력을 변환하여 부하에 공급하는 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 제1컨버터장치(110), 상기 제2컨버터장치(120), 상기 제n컨버터장치(130)가 포함된 n개의 컨버터장치는 스위치를 포함하고 있으면서 스위치를 이용하여 전력을 차핑(chopping)하는 방식으로 전력을 변환할 수 있다. 예를 들어, 컨버터장치는 벅컨버터, 부스트컨버터, 플라이백컨버터, 2상 또는 3상 인버터 등일 수 있다. 상기 제1컨버터장치(110), 상기 제2컨버터장치(120), 상기 제n컨버터장치(130)가 포함된 n개의 컨버터장치들은 일정한 제어주파수를 가지거나 일정 범위 이내의 제어주파수를 가질 수 있다. 여기서, 제어주파수는 전력을 차핑하는 주기를 결정할 수 있다.
상기 측정부(140)는 상기 n개의 캐패시터 전류(112, 122, 132)를 측정하고, 그 측정값을 시간 순서에 따라 메모리에 시계열데이터로 저장할 수 있다. 상기 측정부(140)는 상기 n개의 캐패시터 전류(112, 122, 132)를 측정값을 그대로 저장하여 시계열데이터를 생성할 수도 있고, 측정값을 필터링하거나 측정값을 스케일링하여 시계열데이터를 생성할 수도 있다. 상기 측정부(140)가 측정하는 상기 n개의 캐패시터 전류(112, 122, 132)는 컨버터장치(110, 120, 130) 구성에 따라 n개 이상일 수 있다.
상기 측정회로(141)는 상기 n개의 캐패시터 전류(112, 122, 132)를 전압 형태로 변환하여 획득할 수 있으며, 필요에 따라 적정 크기로 전압을 증폭시키거나 감소시킬 수 있다.
상기 필터(142)는 상기 측정회로(141)에서 출력된 신호에 대해 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과할 수 있다. 상기 측정회로(141)가 출력한 신호를 먼저 ADC(143)를 통해 디지털신호로 변환하여 시계열데이터를 획득한 후, 소프트웨어로 구현한 필터(142)를 통해 시계열데이터의 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과할 수도 있다.
상기 ADC(143)는 상기 필터(142)에서 출력된 신호를 디지털신호로 변환하여 시계열데이터를 획득한다. 또한 정해진 시간 동안 여러 번 반복해서 시계열데이터를 획득할 수도 있다.
상기 제어부(150)는 디지털프로세서로 구성되며 n개의 제어신호를 출력하여, 제어신호를 통해 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)의 동작을 제어한다. 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)가 PWM(Pulse Width Modulation)으로 제어되는 컨버터일 경우, 상기 제어부(150)가 출력하는 상기 제어신호는 PWM신호일 수 있으며, 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)가 특정한 전압크기에 따라 제어되는 컨버터일 경우, 상기 제어부(150)가 출력하는 상기 제어신호는 특정한 값을 가지는 전압신호일 수 있다. 부하가 요구하는 전압 또는 전류를 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)가 공급할 수 있도록 상기 제어부(150)는 제어신호를 통해 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)를 제어한다. 상기 캐패시터(111, 121, 131)의 내부 파라미터를 추정할 경우, 상기 제어부(150)는 상기 제어신호에 외란신호를 더하여 상기 n개의 컨버터장치(110, 120, 130)에 전달할 수 있다.
상기 추정부(160)는 디지털프로세서로 구성되며 상기 n개의 캐패시터(111, 121, 131) 내부 파라미터를 추정할 경우, 상기 제어부(150)가 출력하는 제어신호와 상기 측정부(140)가 획득한 시계열데이터를 이용하여 캐패시터의 전달함수를 획득하며, 획득한 전달함수를 이용하여 캐패시터 내부 파라미터와 노화 정도를 추정할 수 있다.
상기 추정부(160)가 상기 캐패시터의 전달함수를 구하기 위해 상기 제어부(150)가 출력하는 상기 제어신호의 출력시점과 상기 측정부(140)가 획득한 상기 시계열데이터의 획득시점을 일치시킬 수 있으며, 이를 위해 상기 측정부(140), 상기 제어부(150), 상기 추정부(160)는 동작 클럭이 동기화될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법은 입력단이 각각 연결되고 출력단이 각각 연결되어 병렬 연결을 구성하는 3개 이상의 컨버터장치에 대해, 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치를 진단장치, 상쇄장치, 일반장치로 설정하는 설정단계(S210); 상기 진단장치에 외란신호로써 진단신호를 주입하고, 상기 상쇄장치에 외란신호로써 상쇄신호를 주입하고, 상기 일반장치에 일반신호를 주입하는 제어단계(S220); 상기 진단장치의 캐패시터 전류와 상기 상쇄장치의 캐패시터 전류에 대해 시계열데이터를 획득하는 측정단계(S230); 상기 진단신호와 상기 시계열데이터를 이용하여 상기 진단장치의 캐패시터 내부 파라미터 및 노화 정도를 추정하고 상기 상쇄신호와 상기 시계열데이터를 이용하여 상기 상쇄장치의 캐패시터 내부 파라미터 및 노화 정도를 추정하는 추정단계(S240); 를 포함할 수 있다.
캐패시터 내부 파라미터 추정 방법은 내부적으로 시작될 수 있는데, 예를 들어, 타이머에 의해 주기적으로 발생될 수 있고, 특정 조건이 만족될 때, 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치에 의해 발생될 수 있다. 특정 조건은 캐패시터 전류와 관련된 조건일 수 있다. 일 예로써, 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치는 캐패시터 전류가 기준값을 초과하거나 미달하는 경우, 내부 파라미터 추정 방법을 시작할 수 있다. 다른 예로써, 캐패시터 내부 파라미터 추정 장치는 획득한 캐패시터 전류의 시계열데이터에서, 시간에 따른 변동량의 표준편차를 계산하고 표준편차가 기준범위를 벗어나는 경우, 내부 파라미터 추정 방법을 시작할 수 있다.
상기 설정단계(S210)는 병렬 연결을 구성하는 상기 n개(3개이상)의 컨버터장치를 진단장치, 상쇄장치, 일반장치로 분류 및 설정하는 단계로, 내부 파라미터를 추정하고자 하는 캐패시터를 포함하는 컨버터장치를 진단장치로 설정할 수 있다. 상기 진단장치에 캐패시터 내부 파라미터 추정을 위해 외란신호로써 상기 진단신호를 주입할 때 부하전류에 나타나는 왜곡을 상쇄시키도록 동작하는 컨버터장치를 상기 상쇄장치로 설정할 수 있다. 그 이외에 내부 파라미터 추정 시 상기 진단장치나 상기 상쇄장치로 설정되지 않은 상기 컨버터장치는 상기 일반장치로 설정될 수 있다. 상기 진단장치는 상기 컨버터장치 구성에 따라 1개 이상으로 설정될 수 있고, 상기 상쇄장치도 상기 컨버터장치 구성에 따라 1개 이상으로 설정될 수 있다. 상기 일반장치는 상기 컨버터장치 구성에 따라 설정되지 않을 수도 있고, 1개 이상으로 설정될 수 있다.
상기 제어단계(S220)에서는 상기 진단장치에 외란신호로써 진단신호를 보내며, 진단신호는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법에 따라 섭동(Perturbation)신호 또는 계단함수(Step Function)신호일 수 있다. 상기 진단신호로 상기 섭동신호을 주입할 경우 상기 섭동신호의 주파수를 변경해가며 상기 진단장치 캐패시터의 전류를 측정할 수 있다. 상기 섭동신호의 주파수가 변경될 경우 상기 상쇄장치에 주입하는 상쇄신호의 주피수도 변경될 수 있으며 이때 상기 상쇄장치의 캐패시터 전류도 측정할 수 있다. 상기 진단신호로 상기 계단함수를 주입할 때, 상기 계단함수는 0에서 1로 변하는 단위계단함수(Unit Step Function)일 수 있고, 0에서 1이 아닌 특정한 값으로 변하는 계단함수이거나, 여러 값으로 변하는 일반적인 계단함수일 수 있다. 상기 진단신호로 인해 상기 진단장치가 부하전류를 왜곡시키는 것을 상기 상쇄장치가 보상할 수 있도록 상기 상쇄신호가 생성되어 상기 상쇄장치로 출력될 수 있다. 상기 일반장치를 제어하는 상기 일반신호는 내부 파라미터 추정 방법 실시 전과 동일한 신호를 유지할 수 있다. 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 동안에 부하전류가 변경될 경우, 상기 일반장치가 변경된 부하전류를 공급할 수 있도록 상기 일반신호가 변경되어 일반장치로 출력될 수 있으며, 상기 진단신호와 상기 상쇄신호는 부하전류와 관계없이 동일한 신호를 유지할 수 있다.
상기 측정단계(S230)에서는 상기 진단장치의 캐패시터 전류를 측정하여 제1시계열데이터를 획득할 수 있고, 상기 상쇄장치의 캐패시터 전류를 측정하여 제2시계열데이터를 획득할 수 있다. 상기 진단신호가 진단장치에 주입된 순간부터 상기 진단장치 캐패시터 전류가 과도응답(Transient response)을 지나 정상상태(Steady state)로 안정화되는데 때까지 상기 진단장치 전류를 측정할 수 있으며, 상기 상쇄신호가 상쇄장치에 주입된 순간부터 상기 상쇄장치 캐패시터 전류가 과도응답을 지나 정상상태로 안정화될 때까지 상기 상쇄장치 캐패시터 전류를 측정할 수 있다. 상기 측정단계에서는 상기 진단장치와 상기 상쇄장치 캐패시터 전류를 증폭하거나 감소시켜 전압신호로 변환하며, 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과한 후 디지털신호로 변환하여 시계열데이터를 획득할 수 있으며, 상기 시계열데이터를 획득하기 위해 ADC(Analog-Digital-Converter)를 더 포함할 수 있다.
상기 추정단계(S240)에서는 상기 진단장치 캐패시터와 상기 상쇄장치 캐패시터의 전달함수를 추정한다. 추정한 전달함수를 바탕으로 내부 파라미터를 연산하고 연산한 내부 파라미터를 바탕으로 노화 정도를 추정할 수 있다. 상기 진단장치에 주입하는 진단신호 대비 상기 진단장치 캐패시터 전류에 대한 제1시계열데이터를 바탕으로 전달함수를 구하고 내부 파라미터를 추정할 수 있다. 또한 상쇄신호 대비 상기 상쇄장치 캐패시터 전류에 대한 제2시계열데이터를 바탕으로 전달함수를 구하고 내부 파라미터를 추정할 수 있다. 상기 전달함수를 구하기 위해 동일한 시점에서 획득한 상기 진단신호와 상기 제1시계열데이터를 사용하고, 동일한 시점에서 획득한 상기 상쇄신호와 상기 제2시계열데이터를 사용할 수 있다. 이를 위해 상기 추정단계(S240)와 상기 측정단계(S230)와 상기 제어단계(S220)는 동기화되어 동작할 수 있다. 상기 추정단계(S240)에서 상기 n개의 컨버터장치와 각각 연결된 상기 n개의 캐패시터 중에서 노화된 캐패시터가 있을 경우, 노화된 캐패시터가 포함된 컨버터장치는 동작시키지 않고 나머지 (n-1)개의 컨버터장치로 상기 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법을 반복할 수 있다.
본 발명은 하기의 예시들로 기존 연구와 대비하여 더욱 상세히 설명되며, 이 예시들이 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
도 3은 기존 연구에서 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 컨버터장치(310) 출력단에 연결된 부하에 c4의 크기를 가지는 일정한 전류를 공급하기 위해 c1의 크기를 가지는 제어신호가 상기 컨버터장치(310)로 출력된다. 상기 컨버터장치(310) 출력단에 연결된 캐패시터(320)의 내부 파라미터 추정을 위해, c1의 크기를 유지하는 상기 제어신호에 c2의 크기를 가지는 섭동(Perturbation)신호를 주입하면 상기 캐패시터의 전류는 상기 섭동신호 c2에 응답하여 c3의 크기로 진동할 수 있다. 상기 섭동신호 c2값과 상기 캐패시터 전류 c3값을 이용하여 전달함수를 구할 수 있고, 이 전달함수를 이용하여 상기 캐패시터 내부 파라미터를 추정하고, 추정한 내부 파라미터를 이용하여 상기 캐패시터의 노화를 추정할 수 있다. 그러나 상기 캐패시터 내부 파라미터 추정을 위해 주입한 상기 섭동신호 c2값으로 인해 상기 부하전류는 c4값을 일정하게 유지하지 못하고 c5의 크기로 진동할 수 있다. 따라서 부하의 전력품질이 떨어지며 진동으로 인한 전력손실이 발생하여, 정밀한 전력품질이 요구되는 분야나 작은 전력손실을 요구하는 분야에서는 사실상 적용이 불가하다. 이를 해결하기 위한 일 실시예를 도 4에 나타내었다.
도 4는 일 실시예에 따른 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면 상기 컨버터장치(410, 420, 430)는 병렬 연결을 구성할 수 있다. 즉, 제1컨버터장치(410), 제2컨버터장치(420), 제3컨버터장치(430)의 입력단은 모두 하나로 연결되며, 제1컨버터장치캐패시터(411), 제2컨버터장치캐패시터(421), 제3컨버터장치캐패시터(431)는 상기 제1컨버터장치(410), 상기 제2컨버터장치(420), 상기 제3컨버터장치(430) 출력단에 각각 연결되며, 상기 제1컨버터장치(410)의 출력단, 상기 제2컨버터장치(420)의 출력단, 상기 제3컨버터장치(430)의 출력단은 모두 하나로 연결된 후, 부하에 연결될 수 있다. 일 실시예에서는 편의상 컨버터장치와 컨버터장치캐패시터를 3개로 구성하였지만, n개(n은 3개 이상)의 컨버터장치와 캐패시터로 나눌 수 있다고 보는 것이 바람직하다. 캐패시터 내부 파라미터 추정 전에는 상기 제1컨버터장치(410), 상기 제2컨버터장치(420), 상기 제3컨버터장치(430) 출력단에 연결된 부하에 d8의 크기를 가지는 전류를 공급하기 위해 상기 제1컨버터장치(410)에 d1의 크기를 가지는 제어신호를 전달하고, 상기 제2컨버터장치(420)에 d4의 크기를 가지는 신호를 전달하고, 상기 제3컨버터장치(430)에 d7의 크기를 가지는 제어신호를 전달할 수 있다. 캐패시터 내부 파라미터 추정이 시작되면 내부 파라미터를 추정하고자 하는 캐패시터에 연결된 컨버터장치를 진단장치로 설정할 수 있다. 일 실시예에서는 상기 제1컨버터장치(410)는 진단장치로 설정하고, 상기 제2컨버터장치(420)는 상쇄장치로 설정하고, 상기 제3컨버터장치(430)는 일반장치로 설정할 수 있다. 각 컨버터장치에 대응되는 상기 진단장치, 상기 상쇄장치, 상기 일반장치 설정은 변경될 수 있다. 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치(410)에는 상기 제1컨버터장치캐패시터(411) 내부 파라미터 추정을 위해 d2의 크기를 가지는 섭동(Perturbation)신호를 주입하고, 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(420)에는 d5의 크기를 가지는 섭동신호를 주입할 수 있다. 일반장치로 설정된 상기 제3컨버터장치(430)의 제어신호는 d7의 크기를 유지할 수 있다. 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치(410)의 제어신호 중 d2의 크기를 가지는 섭동신호와 상기 제1컨버터장치캐패시터의 전류(412) d3값을 이용하여 상기 제1컨버터장치캐패시터(411)의 내부 파라미터를 추정할 수 있다. 또한 상기 제2컨버터장치(420)의 제어신호 중 d5의 크기를 가지는 섭동신호와 상기 제2컨버터장치캐패시터의 전류(422) d6 신호를 이용하여 상기 상쇄장치 캐패시터(421) 내부 파라미터를 추정할 수 있다. 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(420)는 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치가(410) 왜곡시키는 상기 부하전류를 보상하므로, 내부 파라미터를 추정하는 동안 상기 부하전류는 왜곡되지 않고 내부 파라미터 추정 전과같이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 부하전류의 진동으로 인한 전력손실을 막고, 정밀한 전력품질이 요구되는 분야나 작은 전력손실을 요구하는 분야에서도 적용이 가능하다.
도 5는 기존 연구에서 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정할 때 부하전류가 변경되는 예시를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 컨버터장치(510) 연결된 부하에 일정한 e5의 크기를 가지는 전류를 공급하기 위해 제어신호는 e1의 크기를 유지할 수 있다. 또한 상기 컨버터장치(510)에 연결된 캐패시터(511)의 내부 파라미터 추정을 위해, 제어신호에 e2의 크기를 가지는 섭동(Perturbation)신호가 주입될 수 있다. 이때 부하전류의 크기가 e5에서 e7로 증가하면 증가된 전류를 상기 컨버터장치(510)가 공급하도록 상기 제어신호의 동작점은 e1에서 e3으로 증가할 수 있다. 이에 따라 상기 컨버터장치(510) 각 부분의 전압과 전류도 크게 변할 수 있다. 섭동신호는 계(System)의 상태를 크게 바꾸지 않는 정도의 외부로부터 상호작용으로, 컨버터장치 각 부분의 전압과 전류가 크게 바뀌면, 즉 계의 상태가 크게 바뀌면 상기 섭동신호 e2는 섭동신호로 의미가 없어지고 상기 섭동신호 e2와 상기 캐패시터(511)의 전류 e4를 이용한 전달함수 추정은 불가하다. 이를 해결하기 위한 일 실시예를 도 6에 나타내었다.
도 6은 일 실시예에 따른 외란신호로 섭동(Perturbation)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정할 때 부하전류가 변경되는 예시를 나타내는 도면이다.
도6을 참조하면 상기 컨버터장치(610, 620, 630)는 병렬 연결을 구성할 수 있다. 즉, 제1컨버터장치(610), 제2컨버터장치(620), 제3컨버터장치(630)의 입력단은 모두 하나로 연결되며, 제1컨버터장치캐패시터(611), 제2컨버터장치캐패시터(621), 제3컨버터장치캐패시터(631)는 상기 제1컨버터장치(610), 상기 제2컨버터장치(620), 상기 제3컨버터장치(630) 출력단에 각각 연결되며, 상기 제1컨버터장치(610)의 출력단, 상기 제2컨버터장치(620)의 출력단, 상기 제3컨버터장치(630)의 출력단은 모두 하나로 연결된 후, 부하에 연결될 수 있다. 일 실시예에서는 편의상 컨버터장치와 컨버터장치캐패시터를 3개로 구성하였지만, n개(n은 3개 이상)의 컨버터장치와 캐패시터로 나눌 수 있다고 보는 것이 바람직하다. 상기 제1컨버터장치(610)는 진단장치로 설정되어 외란신호로 f1의 크기를 가지는 섭동(Perturbation)신호가 주입되고, 상기 제2컨버터장치(620)는 상쇄장치로 설정되어 f3 크기를 가지는 상쇄신호가 주입될 수 있다. 상기 제3컨버터장치는 일반장치로 설정될 수 있다. 각 컨버터장치에 대응되는 상기 진단장치, 상기 상쇄장치, 상기 일반장치 설정은 변경될 수 있다. 상기 제1컨버터장치(610), 상기 제2컨버터장치(620), 상기 제3컨버터장치(630)는 f7의 크기를 가지는 부하전류를 적절히 분배하여 부하에 공급하고 있다. 이때 상기 부하전류의 크기가 f8로 증가하면 일반장치로 설정된 상기 제3컨버터장치(630)의 제어신호만 f5에서 f6으로 증가하여, 증가된 부하전류을 공급한다. 따라서 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치(610)와 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(620)의 각 부분의 전압 및 전류 동작점은 유지되어 상기 f1의 크기를 가지는 섭동신호와 상기 f3의 크기를 가지는 섭동신호도 유효하다. 따라서 상기 f1의 크기를 가지는 상기 섭동신호와 상기 f2의 크기를 가지는 제1컨버터장치캐패시터의 전류(612)를 이용하여 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치캐패시터(611)의 내부 파라미터를 추정할 수 있고, 상기 f3의 크기를 가지는 섭동신호와 f4의 크기를 가지는 상기 제2컨버터장치캐패시터의 전류(622)를 이용하여 상기 제2컨버터장치의 캐패시터(621)의 내부 파라미터를 추정할 수 있다.
도 7은 기존 연구에서 외란신호로 계단함수(Step function)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 컨버터장치(710) 연결된 부하에 g5의 크기를 가지는 일정한 전류를 공급하기 위해 상기 컨버터장치(710)에 연결된 제어신호는 g1 크기를 유지될 수 있다. 상기 컨버터장치(710)에 연결된 캐패시터(711)의 내부 파라미터 추정을 위해, 제어신호에 g2의 크기를 가지는 계단함수(Step function)신호가 주입되면 상기 캐패시터(711)의 전류는 계단함수신호 g2로 인해 g4의 크기로 순간적으로 증가하였다가 감소할 수 있다. 상기 계단함수신호 g2와 상기 캐패시터(711)의 전류를 측정하여 전달함수를 구할 수 있고, 이 전달함수를 이용하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하고, 추정한 내부 파라미터를 이용하여 캐패시터의 노화를 추정할 수 있다. 그러나 상기 캐패시터(711)의 내부 파라미터 추정을 위해 주입한 g2의 크기를 가지는 상기 계단함수신호로 인해 상기 부하전류는 g5를 일정하게 유지하지 못하고 g6의 크기로 증가할 수 있다. 따라서 내부 파라미터를 추정하는 동안 상기 부하전류가 변경되어 이 방법은 사실상 적용이 불가하다. 이를 해결하기 위한 일 실시예를 도 8에 나타내었다.
도 8은 일 실시예에 따른 외란신호로 계단함수(Step function)신호를 컨버터장치에 주입하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면 상기 컨버터장치(810, 820, 830)는 병렬 연결을 구성할 수 있다. 즉, 제1컨버터장치(810), 제2컨버터장치(820), 제3컨버터장치(830)의 입력단은 모두 하나로 연결되며, 제1컨버터장치캐패시터(811), 제2컨버터장치캐패시터(821), 제3컨버터장치캐패시터(831)는 상기 제1컨버터장치(810), 상기 제2컨버터장치(820), 상기 제3컨버터장치(830) 출력단에 각각 연결되며, 상기 제1컨버터장치(810)의 출력단, 상기 제2컨버터장치(820)의 출력단, 상기 제3컨버터장치(830)의 출력단은 모두 하나로 연결된 후, 부하에 연결될 수 있다. 일 실시예에서는 편의상 컨버터장치와 컨버터장치캐패시터를 3개로 구성하였지만, n개(n은 3개 이상)의 컨버터장치와 캐패시터로 나눌 수 있다고 보는 것이 바람직하다. 캐패시터 내부 파라미터 추정이 시작되면 내부 파라미터를 측정하고자 하는 캐패시터에 연결된 컨버터장치를 진단장치로 설정할 수 있다. 일 실시예에서는 상기 제1컨버터장치(810)는 진단장치로 설정되고, 상기 제2컨버터장치(820)는 상쇄장치로 설정되고, 상기 제3컨버터장치(830) 일반장치로 설정될 수 있다. 각 컨버터장치에 대응되는 진단장치, 상쇄장치, 일반장치 설정은 변경될 수 있다. 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치(810)에는 상기 제1컨버터장치캐패시터(811)의 내부 파라미터 추정을 위해 상기 제1컨버터장치(810)의 제어신호에 h1의 크기를 가지는 계단함수(Step function)신호를 주입하고, 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(820)의 제어신호에는 h3의 크기를 가지는 계단함수신호를 주입할 수 있다. 일반장치로 설정된 상기 제3컨버터장치(830)의 제어신호는 h5의 크기를 유지할 수 있다. 진단장치로 설정된 상기 제1컨버터장치(810) 제어신호의 계단함수신호 h1신호와 제1컨버터장치캐패시터의 전류(812) h2값을 이용하여 상기 제1컨버터장치캐패시터(811)의 내부 파라미터를 추정하며, 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(820) 제어신호의 계단함수신호 h3신호와 제2컨버터장치캐패시터의 전류(822) h4값을 이용하여 상기 제2컨버터장치캐패시터(821)의 내부 파라미터를 추정할 수 있다. 상쇄장치로 설정된 상기 제2컨버터장치(820)로 인해 상기 부하전류는 내부 파라미터 추정 전과 추정하는 동안 왜곡되지 않고 일정하게 유지된다. 따라서 진동으로 인한 전력손실을 막고 전력품질을 유지할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 진단장치, 상쇄장치, 일반장치로 설정되어 병렬 연결을 구성하는 3개 이상의 컨버터장치들에 대해,
    상기 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치 출력단에 연결된 캐패시터의 전류에 대해 시계열데이터를 획득하는 측정부; 상기 병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치를 제어하는 제어부; 및 상기 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 노화 정도를 추정하는 추정부;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 진단장치에 외란신호로 진단신호를 주입하고, 상기 상쇄장치에 상기 외란신호에 대응되는 상쇄신호를 주입하고, 상기 일반장치에 일반신호를 주입하는,
    컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 캐패시터의 전류를 증폭하거나 감소시키고 전압신호로 변환하는 측정회로;
    상기 측정회로에서 출력된 신호에 대해 특정 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과하는 필터; 및
    상기 필터에서 출력된 신호를 디지털신호로 변환하여 상기 시계열데이터를 획득하는 ADC(Analog-Digital-Converter);
    를 포함하는 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 컨버터장치들의 출력단에 연결된 부하가 요구하는 전압과 전류를 공급할 수 있도록 상기 컨버터장치들을 제어하거나,
    상기 캐패시터의 내부 파라미터 추정을 위해 외란신호를 상기 진단장치에 주입하는 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한, 병렬 컨버터 시스템 구현 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 3항에 있어서,
    상기 추정부는,
    캐패시터 내부 파라미터 추정이 시작되면 상기 제어부가 출력한 상기 외란신호와 상기 외란신호와 동일한 시점에 대응되는 상기 시계열데이터를 통해 상기 캐패시터의 전달함수를 추정하고, 추정한 전달함수를 통해 내부 파라미터를 추정하고, 추정한 내부 파라미터를 통해 노화 정도를 추정하는 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부, 상기 추정부, 상기 측정부는 동작 클럭이 동기화되는 컨버터 파라미터 추정 및 연속운전을 위한 병렬 컨버터 시스템 구현 장치.
  6. 장치가 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 방법에 있어서,
    입력단이 각각 연결되고 출력단이 각각 연결되어 병렬 연결을 구성하는 3개 이상의 컨버터장치들에 대해
    병렬 연결을 구성하는 개별 컨버터장치를 진단장치, 상쇄장치, 일반장치로 설정하는 설정단계;
    상기 진단장치에 외란신호로 진단신호를 주입하고, 상기 상쇄장치에 상기 외란신호에 대응되는 상쇄신호를 주입하고, 상기 일반장치에 일반신호를 주입하는 제어단계;
    상기 진단장치의 캐패시터 전류에 대해 제1시계열데이터를 획득하고, 상기 상쇄장치의 캐패시터 전류에 대해 제2시계열데이터를 획득하는 측정단계; 및
    상기 진단장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 상기 진단장치 캐패시터의 노화 정도를 추정하고, 상기 상쇄장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하여 상기 상쇄장치 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 추정단계;
    를 포함하는, 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 방법은 타이머에 의해 시작되거나 외부의 신호에 의해 시작되는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 설정단계는
    내부 파라미터를 추정하고자 하는 캐패시터와 연결된 컨버터장치를 상기 진단장치로 설정하고,
    상기 진단장치에 주입하는 상기 진단신호로 인하여 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 보상하여 캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 동안 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 방지하는 역할을 하는 상기 상쇄장치를 설정하고,
    상기 진단장치와 상기 상쇄장치를 제외한 나머지 컨버터장치를 상기 일반장치로 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    상기 진단장치에 상기 진단신호로 섭동(Perturbation)신호 또는 계단함수(Step Function)신호를 주입하고,
    상기 진단신호가 상기 진단장치에 주입될 경우 부하 전압 또는 전류가 왜곡되는 것을 상기 상쇄장치가 보상하여 부하 전압 또는 전류가 유지될 수 있도록 연산을 통해 상기 상쇄신호를 생성하여 상기 상쇄장치에 주입하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 9항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    캐패시터 내부 파라미터를 추정하는 동안 부하가 요구하는 전압 또는 전류가 변경될 경우, 상기 일반장치로 설정된 컨버터장치가 부하에 전압 또는 전류를 공급하는 단계;
    를 더 포함하는, 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 측정단계는,
    상기 진단신호가 상기 진단장치에 주입된 순간부터 상기 진단장치에 연결된 캐패시터 전류가 과도응답(Transient response)을 지나 정상상태(Steady State)로 안정화될 때까지 상기 캐패시터 전류를 측정하고,
    상기 상쇄신호가 상기 상쇄장치에 주입된 순간부터 상기 상쇄장치에 연결된 캐패시터 전류가 과도응답(Transient response)을 지나 정상상태(Steady State)로 안정화될 때까지 상기 캐패시터 전류를 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서,
    상기 측정단계는,
    상기 캐패시터 전류를 증폭하거나 감소시켜 전압신호로 변환하며, 불필요한 주파수 대역의 노이즈 신호를 여과한 후 디지털신호로 변환하여 상기 제1시계열데이터 및 상기 제2시계열데이터를 획득하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서,
    상기 측정단계는,
    상기 제1시계열데이터 및 상기 제2시계열데이터를 획득하기 위한 ADC(Analog-Digital-Converter)들을
    포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  14. 제 6항에 있어서,
    상기 추정단계는,
    상기 진단신호와 상기 제1시계열데이터로 상기 진단장치 캐패시터의 전달함수를 추정하고, 상기 전달함수를 바탕으로 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하고, 상기 내부 파라미터를 바탕으로 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 단계;
    상기 상쇄신호와 상기 제2시계열데이터로 상기 상쇄장치 캐패시터의 전달함수를 추정하고, 상기 전달함수를 바탕으로 진단장치 캐패시터의 내부 파라미터를 추정하고, 상기 내부 파라미터를 바탕으로 캐패시터의 노화 정도를 추정하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 추정단계는,
    상기 진단신호와 상기 제1시계열데이터를 동일한 시점에 획득하여 상기 진단장치 캐패시터의 전달함수를 구하고,
    상기 상쇄신호와 상기 제2시계열데이터를 동일한 시점에 획득하여 상기 상쇄장치 캐패시터의 전달함수를 구하는 단계;
    를 더 포함하는 캐패시터 내부 파라미터 추정 방법.
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