KR20070025269A - Islanding detection device using automatic phase-shift method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 계통 연계형 태양광 발전 시스템(분산전원)의 전력흐름을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the power flow of the grid-tied photovoltaic power generation system (distributed power supply) according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 실험을 위해 구현한 계통 연계형 태양광 발전 시스템(분산전원)의 구성도이다. Figure 2 is a block diagram of a grid-tied photovoltaic power generation system (distributed power supply) implemented for the experiment according to the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출장치의 알고리즘 구성도이다.3 is an algorithm configuration diagram of an isolated driving detection apparatus using an automatic phase shifting method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 고립운전시 자동 위상 이동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변환을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.4 is a simulation result showing the frequency and inverter output current command conversion of the connection point (PCC) by the automatic phase shift method in the isolated operation according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 계통주파수 변화 및 고립운전시의 자동 위상 이동법의 특성을 나타내는 도면이다.5 is a view showing the characteristics of the automatic phase shift method in the system frequency change and isolated operation according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 자동 위상 이동법에 의한 고립운전이 검출됨을 보여주는 실험결과이다.6 is an experimental result showing that the isolated operation by the automatic phase shift method according to the present invention is detected.
도 7은 본 발명에 따른 종래의 샌디아 주파수 변동법과 자동 위상 이동법에 의한 정상운영시 계통 주파수가 60.5Hz일때 출력전류를 비교한 결과이다.7 is a result of comparing the output current when the system frequency is 60.5Hz in normal operation by the conventional Sandia frequency fluctuation method and the automatic phase shift method according to the present invention.
도 8은 종래 기술의 고립운전시 샌디아 주파수 변동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변화를 나타내는 도면이다.8 is a view showing the frequency and inverter output current command change of the connection point (PCC) by the Sandia frequency fluctuation method in the isolated operation of the prior art.
도 9는 본 발명에 따른 고립운전시 자동 위상 이동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변화를 나타내는 도면이다.9 is a view showing a frequency and inverter output current command change of the connection point (PCC) by the automatic phase shift method in the isolated operation according to the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
20 : DC-DC컨버터 30 : 인버터20: DC-DC converter 30: inverter
32 : 펄스폭변조(PWM)부 34 : 전류 컨트롤러32: pulse width modulation (PWM) section 34: current controller
36 : 전압 컨트롤러 38 : 정현파(sin)부36: voltage controller 38: sinusoidal (sin) portion
60 : 위상동기루프(PLL)부60: phase synchronization loop (PLL) section
본 발명은 자동 위상 이동법에 의한 고립운전 검출 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an isolated operation detection apparatus and method by an automatic phase shift method.
더욱 상세하게는 태양광 발전 시스템, 풍력발전, 연료전지 발전 등을 포함하는 계통연계형 분산전원의 인버터 출력전류가 연계점의 전압에 비해 계속 뒤지거나 앞서게 하는 원리를 적용하여 분산전원의 연계점 전압의 주파수가 발산(수렴)하게 하여 고립운전상태를 검출하는 자동 위상 이동법에 의한 고립운전 검출 장치와 방법에 관한 것이다. More specifically, the link point voltage of the distributed power supply is applied by applying the principle that the inverter output current of the grid-connected distributed power supply including the solar power generation system, wind power generation, fuel cell power generation, etc. continues to lag behind or precede the voltage of the connection point. The present invention relates to an isolated operation detecting apparatus and a method by an automatic phase shifting method in which the frequency of the divergence (convergence) is detected.
일반적으로 분산형전원이 배전계통에 도입되어 연계운전을 하기 위해서는 전압이나 주파수의 변동, 고조파 성분의 유입, 역률저하, 직류성분 전류 유입, 고립운전방지, 계통차단 및 재연결, 접지, 과도현상 보호 등 여러 가지의 해결해야할 문제가 있다. 계통 연계형 시스템의 경우 계통의 정전이나 각종 사고에 대한 보호 기술이 확보되어야 한다. 계통의 지락 사고나 정전을 인버터 측에서 검출하지 못하면 인명사고가 일어날 수 있으므로 보호 기술은 반드시 필요하다. In general, distributed power supply is introduced into distribution system to perform linkage operation. Voltage or frequency change, harmonic component inflow, power factor reduction, DC component current inflow, isolation operation prevention, system cutoff and reconnection, grounding, transient protection There are several problems to solve. In the case of grid-tied systems, protection technology against power outages and other accidents of the system must be secured. If a ground fault or power failure of the system is not detected by the inverter, personal injury may occur, so protection is essential.
특히, 태양광 발전을 포함한 분산전원의 계통 연계를 위해 확보되어야 할 기술은 고립운전 방지기술(Anti-Islanding control)이다. 태양광 발전 시스템 및 기타 분산전원이 정전 혹은 사고 등으로 계통에서 분리되었을 때 태양광 발전 시스템의 출력과 배전선 부하의 소비전력이 균형을 이루면 시스템이 배전선 부하를 떠맡아 운전을 계속한다. 이 현상을 고립운전이라하며 이런 상태가 지속되면 선로 유지보수자의 안전사고를 야기할 수 있으며 전기설비에 나쁜 영향을 줄 수도 있다. 따라서 계통에서 전원공급이 끊겼을 경우 이를 즉각 감지하여 발전을 중단해야 한다.In particular, the technology to be secured for grid linkage of distributed power generation including photovoltaic power generation is anti-islanding control. When a photovoltaic system and other distributed power sources are disconnected from the grid due to power outages or accidents, if the output of the photovoltaic system and the power consumption of the distribution line load are balanced, the system takes over the distribution line load and continues to operate. This phenomenon is called isolated operation. If this condition persists, it may cause safety accidents of the track maintainer and may adversely affect the electrical installation. Therefore, if the power supply is cut off in the system, it must be immediately detected and the power generation stopped.
계통 연계형 분산전원의 고립운전을 검출하기 위해서는 발전 시스템, 수용가, 그리고 계통이 함께 연결된 연계점(PCC : Point of common coupling)에서의 전압 정보가 필수적이다. 연계점의 전압 또는 주파수가 규정된 허용범위(IEEE929-2000)를 벗어나면 고립운전으로 판단하는 방법을 수동법이라 하는데 허용 전압범위 내에서는 고립운전이 발생하더라도 검출할 수 없다. 이를 해결하기 위한 방법으로 몇 가지 능동 검출법들이 소개되었다.To detect the isolated operation of grid-connected distributed sources, voltage information at the generation system, the customer, and the point of common coupling (PCC) that the grid is connected to is essential. If the voltage or frequency of the link point is out of the specified allowable range (IEEE929-2000), the method of judging isolated operation is called the manual method. Several active detection methods have been introduced to solve this problem.
현재까지 개발된 능동검출법에는 주파수 바이어스 방법, 샌디아 주파수 변동 방법, 주파수 점프 방법, 샌디아 전압 변동 방법 등이 있는데, 이들 중에서 샌디아 연구소(SNL : Sandia National Laboratory)에서 개발한 샌디아 주파수 변동 방법과 샌디아 전압 변동 방법이 현재까지 알려진 고립운전 검출방법들 중에서는 검출 불능영역(NDZ : Non-Detection Zone)이 가장 좁아 비교적 효과적이다. 그러나 고립운전을 검출하기 위해서 정상운전상태에서도 인버터 출력전류의 기준치에 왜곡을 두게 되므로 전류의 총 고조파외형율(THD : Total Harmonic Distortion)이 증가하고 역률이 저하되는 단점이 있었다.Active detection methods developed to date include the frequency bias method, the Sandia frequency variation method, the frequency jump method, and the Sandia voltage variation method. Among them, the Sandia frequency variation method developed by Sandia National Laboratory (SNL) The non-detection zone (NDZ) is relatively effective among the isolated operation detection methods known to date. However, in order to detect the isolated operation, the inverter output current is distorted even in the normal operation state, so the total harmonic distortion (THD) of the current increases and the power factor decreases.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정상상태에서는 분산전원의 출력전류 기준치를 연계점에서의 전압과 동상인 정현파로 출력시키다 고립운전이 발생하면 인버터의 출력전류 기준치를 연계점 전압에 비해 뒤지거나 앞서게 함으로써 분산전원의 연계점(PCC) 주파수가 발산(수렴)하게 하여 고립운전을 검출할 수 있는 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있고, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. In a steady state, the output current reference value of the distributed power supply is output as a sine wave in phase with the voltage at the linkage point. It is an object of the present invention to provide an isolated operation detection apparatus and method using an automatic phase shifting method that detects isolated operation by causing the PCC frequency of a distributed power source to diverge (converge) by being behind or ahead of a point voltage. There is,
다른 목적으로는, 분산전원의 공통연결점에서의 전압의 주파수가 발산(수렴)하게 하여 고립운전을 검출하는 자동 위상 이동에 의한 새로운 고립운전 검출장치로서, 검출 불능영역이 존재하지 않으며, 정상상태에서 출력전류의 왜곡이 없이 고립운전이 발생되면 즉시 이를 검출하여 발전을 중단하는 고립운전 검출 장치 및 방 법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Another object is a new isolated operation detecting device by automatic phase shifting which detects the isolated operation by causing the frequency of the voltage at the common connection point of the distributed power source to diverge (converge). It is an object of the present invention to provide an isolation operation detection device and a method for detecting power generation immediately after isolation operation occurs without distortion of output current.
상술한 본 발명의 목적은, 태양광 발전 시스템, 풍력발전, 연료전지 발전 등을 포함하는 계통연계형 분산전원의 고립운전을 검출하는 장치 및 방법에 있어서, 정현파의 진폭에 따라 펄스폭을 변화시켜 분산전원의 인버터로 전달하는 펄스폭변조(PWM)부와, 상기 분산전원의 인버터 입력단 전압을 일정하게 제어하기 위한 전압 컨트롤러와, 상기 분산전원의 인버터 출력단 전류를 일정하게 제어하기 위한 전류 컨트롤러와, 상기 분산전원의 출력전류 기준치를 연계점에서의 전압과 동상인 정현파를 발생시키는 정현파(sin)부 및 상기 분산전원의 인버터 출력전류를 검출하여 연계점 전압의 위상과 일치하도록 제어하는 위상동기루프(PLL)부를 포함하여 이루어지는 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출 장치가 제공되고, SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention as described above is to provide an apparatus and method for detecting an isolated operation of a grid-connected distributed power source including a photovoltaic system, wind power generation, fuel cell generation, and the like. A pulse width modulation (PWM) unit for transmitting to an inverter of a distributed power supply, a voltage controller for constantly controlling the inverter input terminal voltage of the distributed power supply, a current controller for constantly controlling the inverter output terminal current of the distributed power supply, A sinusoidal sin unit for generating a sinusoidal wave in phase with the voltage at the linkage point and a phase synchronous loop for detecting the inverter output current of the distributed power supply to match the phase of the linkage point voltage. There is provided an isolation operation detecting apparatus using an automatic phase shifting method including a PLL) section.
분산전원의 인버터 출력전류 지령치의 위상에 를 더해줌으로써 정상상태에서는 가 영이 되고, 고립운전상태가 되면 가속이득 값에 의해 분산전원의 인버터 출력전류가 연계점의 전압에 비해 계속 뒤지거나 앞서게 하는 원리를 적용하여 분산전원의 연계점 전압의 주파수가 발산(수렴)하게 하여 고립운전상태를 검출하는 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출 방법을 제공함으로써 달성된다.On the phase of the inverter output current command value of the distributed power supply By adding Is zero, and acceleration gain The automatic phase shifting method detects the isolated operation state by diverging (converging) the frequency of the link point voltage of the distributed power supply by applying the principle that the inverter output current of the distributed power supply lags or advances with the voltage of the linking point according to the value. It is achieved by providing an isolated operation detection method using a.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출 장치와 방법을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, an isolated operation detecting apparatus and method using an automatic phase shifting method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 계통 연계형 태양광 발전 시스템(분산전원)의 전력흐름을 나타내는 도면이다. 도 1를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 1 is a view showing the power flow of the grid-tied photovoltaic power generation system (distributed power supply) according to the present invention. In more detail with reference to Figure 1,
계통에서 전력공급이 중단되어도 수용가로 표현된 RLC병렬 부하에서 LC공진에 의해 연계점(PCC : Point of common coupling) 전압의 크기와 주파수가 유지되어 고립운전이 발생될 수 있다.Even if the power supply is interrupted in the system, isolated operation may occur because the magnitude and frequency of the point of common coupling (PCC) voltage are maintained by LC resonance in the RLC parallel load expressed by the customer.
인버터의 출력전류는 디지털 PLL을 통해 검출한 연계점(PCC) 전압의 위상과 일치하도록 제어하므로, 연계점(PCC)의 전압을 라고 하면 계통으로 유입되는 유효전력, 무효전력 는 식 각각 아래와 같다.Since the output current of the inverter is controlled to match the phase of the PCC voltage detected through the digital PLL, the voltage of the PCC is adjusted. Speaking of active power flowing into the grid , Reactive power Are as follows.
위 식에서 인 상태에서 고립운전이 발생하면 연계점(PCC) 전압의 크기가 변하게 되고, 인 경우에는 주파수가 변한다. 그리고 , 인 경우에는 연계점(PCC) 전압의 크기와 주파수가 그대로 유지된다. 그런데 IEEE929-2000에서 규정하는 계통의 전압, 주파수 허용 변동범위를 적용하면 수동 검출법으로 검출할 수 없는 검출 불능 영역(NDZ : Non Detection Zone)이 나타나게 된다.From the stomach When isolated operation occurs in the state of, the magnitude of the PCC voltage changes, If, the frequency changes. And , In case of, the magnitude and frequency of the PCC voltage are maintained. However, when the voltage and frequency tolerance range of the system specified by IEEE929-2000 is applied, a non-detection zone (NDZ) that cannot be detected by a manual detection method appears.
도 2는 본 발명에 따른 실험을 위해 구현한 계통 연계형 태양광 발전 시스템(분산전원)의 구성도이다. 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,Figure 2 is a block diagram of a grid-tied photovoltaic power generation system (distributed power supply) implemented for the experiment according to the present invention. Referring to Figure 2 in more detail,
도 2에 도시된 는 인버터 입력단 전압을 일정하게 제어하기 위한 전압제어기 출력으로서 인버터 전류 지령치의 크기이고, 은 인버터 출력전류의 지령치이다.Shown in Figure 2 Denotes the magnitude of the inverter current command value as a voltage controller output for uniformly controlling the inverter input terminal voltage, Is the command value of the inverter output current.
본 발명에서 제안하는 검출장치는 정상상태에서는 인버터 출력전류의 기준치를 연계점(PCC) 전압과 동상이 되도록 하여 총고조파외형율(THD)이 증가하는 문제를 해결하면서, 고립운전 상태가 발생하면 인버터 출력전류의 기준치를 전압에 비해 뒤지거나 앞서게 함으로써 결과적으로 연계점(PCC) 전압의 주파수가 발산(수렴)하게 하여 고립운전을 검출하는 방법이다.The detection device proposed in the present invention solves the problem of increasing the total harmonic distortion factor (THD) by increasing the reference value of the inverter output current with the PCC voltage in a steady state, and inverting the inverter when an isolated operation state occurs. It is a method of detecting isolated operation by causing the frequency of the PCC voltage to diverge (converge) as a result of the output current being lower than or ahead of the reference voltage.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출장치의 알고리즘 구성도이다. 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,3 is an algorithm configuration diagram of an isolated driving detection apparatus using an automatic phase shifting method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to Figure 3 in more detail,
인버터의 출력지령이 이라고 하면 에 의해 인버터 출력 전류지령은 앞서거나 뒤진 전류지령을 내보내게 된다. 이때의 은 다음과 같다.Inverter output command Speaking of Inverter output current command causes the current or backward current command to be sent. At this time Is as follows.
여기서 는 연계점의 추정 각주파수이고 은 계통주파수로 고정된 각 주파수이며 는 가속이득이다.here Is the estimated angular frequency of the junction Is the frequency fixed at the system frequency Is acceleration gain.
고립운전 상태가 발생되면 인버터 출력 전류지령 에 의해 RLC 병렬부하에 나타나는 연계점의 전압은 이며 이때의 는 식 아래와 같다. Inverter output current command when isolated operation occurs The voltage at the junction point appearing in the RLC parallel load is Where Is as shown below.
이면 이고 ,이면 이므로 연계점(PCC)의 주파수 가 증가(감소)한다. 결국 일 경우 가속이득 에 의하여 주파수는 계속 증가(감소)하므로 변동 한계치를 넘는 순간 인버터를 정지시킨다. Back side ego , Back side Frequency of the junction point (PCC) Increases (decreases) finally Acceleration gain if The frequency continues to increase (decrease) so that the inverter is stopped as soon as the variation limit is exceeded.
즉, 도 3은 고립운전 검출을 위한 전류 지령치 발생도이며, 고립운전이 발생되어 연계점(PCC) 전압 주파수가 발산(수렴)하게 되어 위상동기루프(PLL : Pharse Locked Loop)로 추정한 주파수가 허용범위(59.3~60.5[Hz])를 벗어나면 즉각 고립운전으로 판정한다.That is, FIG. 3 is a diagram of generating a current command value for detecting the isolated operation, and the isolated operation is generated so that the PCC voltage frequency is diverged (converged), so that the frequency estimated by the phase locked loop (PLL) is If it is out of the allowable range (59.3 ~ 60.5 [Hz]), it is judged as isolated operation immediately.
자동 위상 이동법에 의한 고립운전 검출 방법을 더욱 상세하게 설명하면, When the isolated operation detection method by the automatic phase shift method is explained in more detail,
분산전원의 인버터 출력지령전류는 로 표현되고, 고립운전이 발생하게 되면 에 의하여 이 되어 인버터 출력 지령전류는 연계점(PCC)의 전압보다 위상이 앞서거나 뒤진 전류를 출력하게 된다.Inverter output command current of distributed power supply When isolated operation occurs By As a result, the inverter output command current outputs a current that is out of phase or behind the voltage of the PCC.
고립운전 상태가 발생되면 전류원 에 대하여 RLC 병렬회로 의한 연계점(PCC) 전압 이 된다. Current source when isolated operation occurs PCC voltage by RLC parallel circuit Becomes
여기서 이다. here to be.
그런데, 연계점(PCC)에서 검출되는 전압 위상 이므로 이 된다. However, the voltage phase detected at the link point PCC Because of Becomes
따라서 이 되므로 에 대한 2차방정식으로 나타내면 다음과 같은 식이 된다. therefore So The quadratic equation for gives the equation
이것을 로 나타내면,this If expressed as
이 되며, Will be
따라서 이면 이고 이면 가 발산(수렴)되는데 그 방향은 의 부호와 같다. therefore Back side ego Back side Is diverging (converging) Same as the sign of.
즉, 고립운전이 발생되면 초기 주파수 추정 값이 일때, 이면 되고, 이 되므로 이되어 계속 감소하게 되고, That is, when isolated operation occurs, the initial frequency estimation value when, Back side Become, So Will continue to decrease,
되면 되고 이 되므로 되어 계속 증가한다. When Being So Continues to increase.
따라서, 고립운전이 발생하여 추정 주파수가 계통 주파수보다 낮으면 주파수 는 점점 감소하며, 추정 주파수가 계통 주파수보다 크면 연계점(PCC) 전압 주파수는 점점 증가한다.Therefore, if isolated frequency occurs and the estimated frequency is lower than the grid frequency, the frequency decreases gradually. If the estimated frequency is larger than the grid frequency, the PCC voltage frequency gradually increases.
[실시예]EXAMPLE
IEEE929-2000에서 규정된 고립운전 검출 실험 조건에 맞추어 양호도(Quality Factor)를 Q=2.5인 조건에서 시뮬레이션과 실험을 하였다.Simulation and experiment were carried out under the condition that the quality factor was Q = 2.5 in accordance with the isolation operation detection test conditions specified in IEEE929-2000.
이때의 양호도는 아래와 같이 규정되어 있다.Goodness at this time is prescribed | regulated as follows.
이때 태양광 발전 시스템(분산전원)의 인버터 출력을 로 하면 다음과 같은 부하조건이 나온다.At this time, inverter output of photovoltaic power generation system If the load condition is as follows.
위와 같은 부하조건에서 , 인 경우 제안된 고립운전 검출법의 우수성과 타당성을 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였다.Under the same load conditions , In the case of, the superiority and validity of the proposed isolated operation detection method are verified through simulation and experiment.
도 4는 본 발명에 따른 고립운전시 자동 위상 이동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변환을 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 4 is a simulation result showing the frequency and inverter output current command conversion of the connection point (PCC) by the automatic phase shift method in the isolated operation according to the present invention. Referring to Figure 4 in more detail,
도 4의 (a)는 0.5초 이후 정현파에서 오른쪽은 원래의 전류지령이고, 왼쪽은 실제 전류지령이다. 고립운전시 상용 주파수인 60[Hz]보다 높은 주파수를 갖는 LC부하인 경우 위상이 앞선 전류지령을 출력하게 된다. 이때는 전자와 반대로 가속이득 K의 영향으로 주파수는 계속 증가하게 되고 인버터는 고립운전으로 판단하여 발전을 중단한다.4 (a) shows the original current command on the right side of the sinusoidal wave after 0.5 seconds, and the actual current command on the left side. In the case of isolated operation, in case of LC load having a frequency higher than the commercial frequency of 60 [Hz], the current command before the phase is outputted. At this time, the frequency continues to increase under the influence of the acceleration gain K, as opposed to the former, and the inverter determines that the operation is isolated and stops generating power.
도 4의 (b)는 0.5초 이후의 정현파에서 왼쪽은 원래의 전류지령이고, 오른쪽은 실제 전류지령이다. 고립운전시 상용주파수인 60[Hz]보다 낮은 주파수를 갖는 LC부하인 경우 위상이 뒤진 전류지령을 출력하게 된다. 이때 가속이득인 K의 영향으로 주파수는 계속 감소하게 되고 태양광 발전 시스템의 인버터에서는 고립운전으로 판단하여 발전을 중단한다.4B shows the original current command on the left side and the actual current command on the sine wave after 0.5 seconds. In case of LC load with frequency lower than 60 [Hz] which is common frequency during isolated operation, it outputs current command out of phase. At this time, the frequency continues to decrease under the influence of the acceleration gain K, and the inverter of the photovoltaic power generation system judges the isolated operation to stop the power generation.
도 5는 본 발명에 따른 계통주파수 변화 및 고립운전시의 자동 위상 이동법의 특성을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,5 is a view showing the characteristics of the automatic phase shift method in the system frequency change and isolated operation according to the present invention. Referring to Figure 5 in more detail,
0.6초까지 정상 운전시 계통의 주파수가 허용범위 내인 59.7~60.3[Hz]의 변동이 있을 경우 제안된 고립운전 검출 알고리즘이 안정적으로 동작함을 보여주며 0.6초에서 고립운전이 발생하면 가속이득 K의 영향으로 주파수가 계속 증가하게 됨을 보여주는 시뮬레이션 결과이다.If the system frequency is within 59.7 ~ 60.3 [Hz] within the allowable range up to 0.6 seconds, the proposed isolated operation detection algorithm operates stably. Simulation results show that the frequency continues to increase under influence.
도 6은 본 발명에 따른 자동 위상 이동법에 의한 고립운전이 검출됨을 보여주는 실험결과이다. 도 6를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,6 is an experimental result showing that the isolated operation by the automatic phase shift method according to the present invention is detected. Referring to Figure 6 in more detail,
인 경우과 일때의 각각의 조건에서 연계점의 주파수가 허용 범위를 초과하여 고립운전이 검출됨을 보여주는 실험결과이다. If and Experimental results show that isolated operation is detected when the frequency of the link point exceeds the allowable range under each condition.
도 7은 본 발명에 따른 종래의 샌디아 주파수 변동법과 자동 위상 이동법에 의한 정상운영시 계통 주파수가 60.5Hz일때 출력전류를 비교한 결과이다. 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,7 is a result of comparing the output current when the system frequency is 60.5Hz in normal operation by the conventional Sandia frequency fluctuation method and the automatic phase shift method according to the present invention. In more detail with reference to Figure 7,
정상 운전시 계통의 주파수가 60.5[Hz]로 상승 했을 경우 기존의 고립운전 검출방법 중 가장 우수하다는 샌디아 주파수 변동법과 비교하여 제안된 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출법은 출력전류지령에 왜곡이 없음을 보여주는 결과이다.When the frequency of the system rises to 60.5 [Hz] during normal operation, the isolated operation detection method using the automatic phase shifting method has a distortion in the output current command compared to the Sandia frequency variation method which is the best among the existing isolated operation detection methods. This shows no results.
도 8은 종래 기술의 고립운전시 샌디아 주파수 변동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변화를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,8 is a view showing the frequency and inverter output current command change of the connection point (PCC) by the Sandia frequency fluctuation method in the isolated operation of the prior art. In more detail with reference to Figure 8,
인 경우과 일때의 각각의 조건에서 샌디아 주파수 변동법은 출력전류 에 고립운전 검출시 왜곡이 나타남을 보여주는 결과이다. If and At each condition, the Sandia frequency fluctuation method The result shows that the distortion appears when the isolated operation is detected.
도 9는 본 발명에 따른 고립운전시 자동 위상 이동법에 의한 연계점(PCC)의 주파수 및 인버터 출력 전류지령 변화를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면,9 is a view showing a frequency and inverter output current command change of the connection point (PCC) by the automatic phase shift method in the isolated operation according to the present invention. In more detail with reference to Figure 9,
인 경우과 일때의 각각의 조건에서 자동 위상 이동법을 이용한 고립운전 검출법은 출력전류 에 왜곡이 없이 고립운전 검출이 가능함을 보이는 결과이다. If and The isolated current detection method using the automatic phase shift method under each condition of This shows that isolated operation can be detected without distortion.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.
상술한 바와 같이 본 발명인 자동 위상 이동법에 의한 고립운전 검출 장치와 방법은, 다양한 분산전원의 발전 시스템에 적용하여 고립운전을 검출하면 기존 방법으로서는 검출이 불가능했던 영역도 검출 가능하기 때문에 신뢰성이 높은 시스템의 구현이 가능한 효과가 있고,As described above, the isolated operation detection apparatus and method by the automatic phase shifting method according to the present invention can be applied to various distributed power generation systems to detect isolated operation, so that it is possible to detect an area that cannot be detected by the conventional method, and thus has high reliability. It is possible to implement the system,
다른 효과로는, 기존 방식은 고립운전이 아닌 정상상태에서도 혹시 발생하게 될 고립운전을 검출하기 위해서 출력전류의 지령치가 정현파가 아닌 왜곡된 파형이 나타나기 때문에 전류의 총고조파외형율(THD : Total Harmonic Distortion)이 증가하고, 역률이 낮아지는 단점이 있지만, 본 발명에 따른 검출법은 정상상태에서는 전류 지령치를 정현파로 하기 때문에 전류의 총고조파외형율(THD : Total Harmonic Distortion)가 낮으며, 역률은 단위 역률로 높고, 고립운전상태가 발생되면 연계점(PCC)의 전압 주파수가 발산(수렴)하게 되어 신속히 고립운전상태를 검출할 수 있는 효과가 있다. Another effect is that the total harmonic distortion rate of the current (THD: Total Harmonic) is shown because the conventional method shows a distorted waveform instead of the sine wave of the output current in order to detect an isolated operation that may occur even in the normal state instead of the isolated operation. Distortion) is increased and power factor is lowered, but the detection method according to the present invention has a low total harmonic distortion (THD) of the current because the current command value is a sine wave in a steady state. When the power factor is high and an isolated driving state occurs, the voltage frequency of the linking point (PCC) is diverged (converged), so that the isolated operating state can be detected quickly.
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