KR20060111301A - 분산전원 시스템의 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분산전원 시스템의 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 내장된 리미터들의 파라미터들을, 출력단의 전압과 전류를 소정 처리하여 분산 전원시스템의 최적 함수를 도출하고, 그 도출된 최적함수에 의해 구해지는 파라미터를 소정 처리하여 최적의 리미터 파라미터로 검출함으로써, 분산전원 시스템의 동적 동작 능력을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 대체 에너지를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는 인버터 시스템과; 비선형 리미터를 내장하고, 그 비선형 리미터의 파라미터들을, 적응 제어신호에 의해 적응적으로 가변하여, 인버터 시스템의 인버팅을 제어하는 제어수단과; 상기 인버터 시스템에서 발생하는 전압과 전류를 피이드백 받아 소정처리하고, 그 처리결과에 근거하여 상기 인버터 시스템의 동적 응답특성을 최적화하기 위한 상기 비선형 리미터의 적응 제어신호를 출력하는 동적응답특성 향상수단을 포함하여 구성한다.

Description

분산전원 시스템의 제어장치 및 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR DISPERSION POWER SYSTEM}

도 1은 종래 분산전원 시스템의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명 분산전원 시스템의 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명 분산전원 시스템의 제어방법에 대한 동작흐름도.

도 4는 도2에 있어서, 분산전원 시스템에, Disturbance가 발생할때, 제어수단의 리미터 출력단 파형의 동적 특성을 보여주는 파형도.

도5는 도2에 있어서, 분산전원 시스템에, Disturbance 발생에 따른 제어수단의 출력전압 응답 파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100:대체 에너지 200:인버터 시스템

300:제어수단 400:동적응답 특성 향상수단

본 발명은 대체 에너지를 이용하는 분산 전원시스템에 관한 것으로, 특히 내장된 리미터들의 파라미터들을, 출력단의 전압과 전류를 소정 처리하여 분산 전원 시스템의 최적 함수를 도출하고, 그 도출된 최적함수에 의해 구해지는 파라미터를 소정 처리하여 최적의 리미터 파라미터로 검출하도록 한 분산전원 시스템의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

대체 에너지의 일종인, 연료전지 시스템(fuel cell system)은 연료가 가지고 있는 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 이러한 연료전지 시스템의 발전기는 통상 고분자 전해질 막을 중심으로 양쪽에 양극(anode)과 음극(cathode)이 부착되어 있고, 양극(산화전극 또는 연료극)에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가, 그리고 음극(환원전극 또는 공기극)에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기에너지가 발생된다.

이러한 대체 에너지에 의해 발생하는 전기에너지는, 도1과 같은 분산전원 시스템을 통하여 각 가정이나, 공장으로 주파수 변환되어 공급된다.

즉, 인버터 시스템(20)은 대체 에너지(10)를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는데, 이때 제어수단(30)은 상기 인버터 시스템(20)의 출력단에서 전압과 전류를 검출하고, 그 검출된 전압과 전류에 의해 상기 인버터 시스템(20)의 인버팅을 제어한다.

이때, 상술한 분산전원 시스템의 제어장치는, 내장된 리미터들이 비선형 소자이므로, 그 리미터들의 리미트 최대값/최소값은 전체 시스템의 다이내믹 동작에 큰 영향을 미치는데, 종래에는 상기 리미터들의 리미트 최대값과 리미트 최소값을 최초 고정된 값으로 설정하여 사용하므로 전체 시스템의 동적 안정도가 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은, 내장된 리미터들의 파라미터들을, 출력단의 전압과 전류를 소정 처리하여 분산 전원시스템의 최적 함수를 도출하고, 그 도출된 최적함수에 의해 구해지는 파라미터를 소정 처리하여 최적의 리미터 파라미터로 검출함으로써, 분산전원 시스템의 동적 동작 능력을 향상시키도록 한 분산전원 시스템의 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 대체 에너지를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는 인버터 시스템과;

비선형 리미터를 내장하고, 그 비선형 리미터의 파라미터들을, 적응 제어신호에 의해 적응적으로 가변하여, 인버터 시스템의 인버팅을 제어하는 제어수단과;

상기 인버터 시스템에서 발생하는 전압과 전류를 피이드백 받아 소정처리하고, 그 처리결과에 근거하여 상기 인버터 시스템의 동적 응답특성을 최적화하기 위한 상기 비선형 리미터의 적응 제어신호를 출력하는 동적응답특성 향상수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 분산전원 시스템에 있어서,

인버터 시스템의 출력단의 전압과 전류를 검출하고, 그 전압과 전류에 기초한 동적 최적함수를 구현하는 과정과;

상기 동적 최적함수에 응답하는 리미터 파라미터들의 1차 미분값을 계산하 고, 그 계산한 리미터 파라미터들의 1차 미분값을 반복최적 알고리즘에 적용하여 리미터 파라미터들의 값을 갱신하는 과정과;

상기 갱신된 리미터 파라미터들에 의한 동적응답 특성의 변화량을 기준변화량과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 해당 리미터 파라미터를 적용하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 분산전원 시스템의 제어장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 분산전원 시스템의 제어장치에 대한 실시예의 구성을 보인 블록도이다.

도2에 도시한 바와같이 본 발명은, 대체 에너지(100)를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는 인버터 시스템(200)과; 비선형 리미터를 내장하고, 그 비선형 리미터의 파라미터들을, 적응 제어신호에 의해 적응적으로 가변하여, 상기 인버터 시스템(200)의 인버팅을 제어하는 제어수단(300)과; 상기 인버터 시스템(200)에서 발생하는 전압과 전류를 피이드백 받아 소정 처리하고, 그 처리 결과에 근거하여 상기 인버터 시스템(200)의 동적 응답특성을 최적화하기 위한 상기 비선형 리미터의 적응 제어신호를 출력하는 동적응답특성 향상수단(400)을 구비한다.

상기 동적 응답특성 향상수단(400)은, 전류와 전압을 이용하여 동적 최적함수를 구현하여 그 동적 최적함수에 응답하는 리미터 파라미터들을 1차 미분하고, 상기 1차 미분한 파라미터들을 반복 최적 알고리즘을 통해 갱신하여 그 갱신된 리 미터 파라미터의 응답특성의 변화량이 기준값 이하가 되면 해당 파라미터를 적용하기 위한 비선형 리미터의 적응제어신호를 출력한다.

여기서, 본 발명의 동작을 설명한다.

우선, 인버터 시스템(200)은 대체 에너지(100)를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는데, 이때 제어수단(300)은 상기 인버터 시스템(200)의 출력단에서 전압과 전류를 검출하고, 그 검출된 전압과 전류에 의해 상기 인버터 시스템(200)의 인버팅을 제어한다.

여기서, 상기 제어수단(300)은 내장된 비선형 리미터들의 파라미터값을, 상기 인버터 시스템(200)의 출력단에서 발생하는 전압과 전류에 따라 적응적으로 가변하는데, 이때, 상기 제어수단(300)의 리미터들의 파라미터값들은, 동적응답 특성 향상수단(400)에 의해 적응적으로 가변된다.

상기 동적응답 특성 향상수단(400)의 동작을, 도3을 참조하여 설명한다.

우선, 상기 동적응답 특성 향상수단은, 상기 인버터 시스템에서 출력되는 전압과 전류를 피이드백 받고(SP1), 그 피이드백된 전압과 전류에 기초하여 동적 최적함수를 구현한다(SP2).

여기서, 상기 동적함수는, 하기의 수학식으로 구현된다.

[수학식]

그 다음, 상기 동적 최적 함수에 응답하는 리미터 파라미터들의 1차 미분값 을 계산하고(SP3), 그 계산한 리미터 파라미터들의 1차 미분값을 반복 최적 알고리즘에 적용하여 리미터 파라미터들의 값을 갱신한다(SP4).

여기서, 상기 리미티 파라미터들은, 리미터를 통과하는 신호의 최대값과 최소값을 의미한다.

그 다음, 상기 갱신된 리미터 파라미터들에 의한 동적응답 특성의 변화량을 검출하고, 그 검출된 동적응답 특성의 변화량을 기준 변화량과 비교하여(SP5) 그 비교결과에 따라 해당 리미터 파리미터들을 상기 제어수단(300)의 리미터들에게 적용한다(SP6).

즉, 상기 동적응답특성 향상수단(400)은, 상기 갱신된 리미터 파라미터(300)들에 의한 동적 응답특성의 변화량이, 기준변화량 보다 작으면 현재 갱신된 리미터 파라미터들을 상기 제어수단(300)의 리미터들에게 적용하도록 제어한다.

여기서, 도4는 분산전원 시스템에, Disturbance가 발생할때, 제어수단의 리미터 출력단 파형의 동적 특성을 보여주는 파형도이고, 도5는 분산전원 시스템에, Disturbance 발생에 따른 제어수단의 출력전압 응답 파형도로서, 본 발명에 의해 최적화된 파라미터(caseA)가 그렇지 못한 파라미터(caseB)보다 동적 안정도면에서 매우 우수함을 알 수 있고, 이에 따라 전압안정도 효율이 좋을 경우 그에 따른 주파수 및 전류 안정도도 우수할 것임을 예상할 수 있다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 내장된 리미터들의 파라미터들을, 출력단의 전압과 전류를 소정 처리하여 분산 전원시스템의 최적 함수를 도출하고, 그 도출된 최적함수에 의해 구해지는 파라미터를 소정 처리하여 최적의 리미터 파라미터로 검출함으로써, 분산전원 시스템의 동적 동작 능력을 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 대체 에너지를, 소정 제어에 의해 주파수 가변하여 상용교류전원을 발생하는 인버터 시스템과;

   비선형 리미터를 내장하고, 그 비선형 리미터의 파라미터들을, 적응 제어신호에 의해 적응적으로 가변하여, 인버터 시스템의 인버팅을 제어하는 제어수단과;

   상기 인버터 시스템에서 발생하는 전압과 전류를 피이드백 받아 소정처리하고, 그 처리결과에 근거하여 상기 인버터 시스템의 동적 응답특성을 최적화하기 위한 상기 비선형 리미터의 적응 제어신호를 출력하는 동적응답특성 향상수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어장치.
2. 제1 항에 있어서, 동적 응답특성 향상수단은,

   전류와 전압을 이용하여 동적 최적함수를 구현하여 그 동적 최적함수에 응답하는 리미터 파라미터들을 1차 미분하고,

   상기 1차 미분한 파라미터들을 반복 최적 알고리즘을 통해 갱신하여 그 갱신된 리미터 파라미터의 응답특성의 변화량이 기준값 이하가 되면 해당 파라미터를 적용하기 위한 비선형 리미터의 적응제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어장치.
3. 제2 항에 있어서, 동적최적함수는,

   하기의 수학식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어장치.

   [수학식]

   
4. 분산전원 시스템에 있어서,

   인버터 시스템의 출력단의 전압과 전류를 검출하고, 그 전압과 전류에 기초한 동적 최적함수를 구현하는 과정과;

   상기 동적 최적함수에 응답하는 리미터 파라미터들의 1차 미분값을 계산하고, 그 계산한 리미터 파라미터들의 1차 미분값을 반복최적 알고리즘에 적용하여 리미터 파라미터들의 값을 갱신하는 과정과;

   상기 갱신된 리미터 파라미터들에 의한 동적응답 특성의 변화량을 기준변화량과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 해당 리미터 파라미터를 적용하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어방법.
5. 제4 항에 있어서, 리미터 파라미터를 적용하는 과정은,

   갱신된 리미터 파라미터들에 의한 동적 응답특성의 변화량이, 기준변화량 보다 작으면 현재 갱신된 리미터 파라미터들을 리미터에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어방법.
6. 제4 항에 있어서,

   동적최적함수는,

   하기의 수학식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 분산전원 시스템의 제어방법.

   [수학식]

   

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