KR20090047287A - System and method for phase locked loop using fft in electric power system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 입력전원을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 LPF와; 상기 LPF의 출력에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 영전압 검출부와; 상기 영전압 검출부의 사각형 파형을 전달받아 FFT를 적용하여 기본파를 추출하여 계통전원 전압의 위상을 출력하는 마이크로 프로세서;를 포함하여 구성함으로서, FFT를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득할 수 있게 되는 것이다.

Figure P1020070113374

FFT, 위상추종 시스템 및 그 방법

The present invention provides a phase tracking system using a FFT in a power system and a method thereof, comprising: an LPF for filtering an input power source to remove noise components; A zero voltage detector for detecting a zero voltage at the output of the LPF to obtain a square waveform; A microprocessor that receives the square waveform of the zero voltage detector and extracts a fundamental wave by applying an FFT to output a phase of a grid power supply voltage, and performs additional phase tuning by performing phase tracking using an FFT. It is possible to obtain a stable and direct phase value without the need.

Figure P1020070113374

FFT, phase tracking system and method

Description

전력계통에서의 ＦＦＴ를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법{System and method for phase locked loop using FFT in electric power system}System and method for phase locked loop using FFT in electric power system

본 발명은 전력계통에서의 위상추종에 관한 것으로, 특히 지금까지 전력계통의 위상추종에서 사용되지 않은 새로운 방법인 FFT(Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환)를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득하기에 적당하도록 한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to phase tracking in a power system, and in particular, additional tracking is performed by performing a phase tracking using a fast Fourier transform (FFT), a new method that has not been used in phase tracking of a power system. The present invention relates to a phase tracking system using a FFT in a power system that is suitable for acquiring a stable and direct phase value without a process, and a method thereof.

일반적으로 전력계통(electric power system)은 발전소, 변전소, 송전선을 포함하여 넓은 지역에 걸쳐 있는 전기적인 연계를 말한다. 단순한 전력계통은 1개의 발전소와 집중한 부하 및 그것들을 연결한 1개의 송전선로로 된 것이다. 이 경우라도 높은 신뢰도로 운용되기 위해서는, 전압값이나 주파수를 일정하게 유지하고, 정전이 없게 하는 일 등을 위해, 전압이나 주파수를 제어하는 방법, 송전선로의 구성을 어떻게 해야 하는가 등의 많은 문제를 안고 있다. 특수한 사정 때문에 주파수가 다른 전력계통을 구성할 때는, 두 계통을 직접 이을 수 없으므로 주파수변환기를 통해서 접속한다.In general, electric power systems are electrical connections that span a large area, including power plants, substations, and transmission lines. A simple power system consists of one power plant, concentrated loads and one transmission line connecting them. Even in this case, in order to operate with high reliability, there are many problems such as how to control the voltage and frequency, how to configure the transmission line, etc. in order to keep the voltage value and frequency constant and eliminate the power failure. Holding it. When configuring power systems with different frequencies due to special circumstances, the two systems cannot be connected directly, so they are connected via a frequency converter.

그리고 신재생에너지 부분에 각광 받으면서 전력변환 장치의 계통연계 운전에 대한 연구가 활발히 전개 되고 있다. 계통연계 운전을 하기 위해서는 반드시 계통의 위상정보를 정확히 측정하여 계통의 주파수와 위상이 동일 한 상태로 전류를 공급하여야 한다. 그러기 위해서는 위상추종(Phase-locking) 알고리즘이 필요하다.In addition, research on grid-connected operation of power converters has been actively conducted in the spotlight of renewable energy. In order to operate the grid connection, the system must accurately measure the phase information of the system and supply current with the same frequency and phase of the system. This requires a phase-locking algorithm.

종래에는 전력계통에서의 위상추종을 위해 3상 PLL(phase-locked loop)을 사용하였다. 여기서 PLL은 입력 신호의 위상에 추종하는 위상 동기회로를 말한다.Conventionally, a three-phase phase-locked loop (PLL) is used for phase tracking in a power system. Here, the PLL refers to a phase synchronization circuit that follows the phase of the input signal.

또한 전력계통에서 사용되는 일반적인 3상 PLL(phase-locked loop)의 구조는 PI(Proportional Integral, 비례 적분) 제어기를 사용하여 d축의 전압을 0으로 만들게 제어를 해서 위상을 추정하는 형태를 사용하고 있다. (참조논문 : "Wide bandwidth single and three-phase PLL structures for grid-tied PV systems" Amuda, L.N.; Cardoso Filho, B.J.; Silva, S.M.; Silva, S.R.; Diniz, A.S.A.C.; Photovoltaic Specialists Conference, 2000. Conference Record of the Twenty-Eighth IEEE 15-22 Sept. 2000 Page(s):1660 - 1663 )In addition, the general three-phase phase-locked loop (PLL) structure used in the power system uses a PI (Proportional Integral) controller to control the voltage on the d-axis to zero to estimate the phase. . (Reference paper "Wide bandwidth single and three-phase PLL structures for grid-tied PV systems" Amuda, LN; Cardoso Filho, BJ; Silva, SM; Silva, SR; Diniz, ASAC; Photovoltaic Specialists Conference, 2000. of the Twenty-Eighth IEEE 15-22 Sept. 2000 Page (s): 1660-1663)

그래서 위상추정은 3상 D-Q 변환을 통하여 D축 또는 Q축에 동위상이 되게 제어기를 구성하여 위상정보를 얻는다.Therefore, phase estimation is achieved by configuring the controller to be in phase with the D-axis or the Q-axis through three-phase D-Q conversion.

그러나 3상이 이상적인 경우에는 항상 평형 상태이지만 센서의 오차나 계통의 단상부하 등으로 인해 완전 평형 상태가 아니므로 D-Q(2축 좌표축) 변환된 전압의 성분에 리플이 상당히 섞여 있어 제어기를 안정적으로 튜닝하는데 어려움이 있 다.However, when three phase is ideal, it is always in equilibrium, but it is not fully equilibrated due to sensor error or single phase load of the system. There is difficulty.

또한 종래 3상 PLL의 경우 PI 제어기가 포함되게 되는데, 이 때문에 최적의 이득(gain)을 튜닝(tuning)해야만 하는 문제가 있으며, 이에 따라 위상을 추종할 수 있는 범위가 존재하게 되어 모든 신호의 모든 영역에 대해서 추종하는 것은 불가능하다. 따라서 PLL이 동작할 수 있는 영역과 추종 속도의 한계가 있다.In addition, in the case of the conventional three-phase PLL, the PI controller is included. Therefore, there is a problem that the optimum gain must be tuned. Therefore, a range capable of following the phase exists so that all the signals of all the signals are present. It is impossible to follow the area. Therefore, there is a limit in the range in which the PLL can operate and the tracking speed.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 FFT를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득할 수 있는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to perform phase tracking using an FFT to obtain a stable and direct phase value without any additional tuning process. A phase tracking system using FFT in a system and a method thereof are provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a phase tracking system using an FFT in a power system according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 입력전원을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 LPF(Low Pass Filter, 저역 통과 필터)(100)와; 상기 LPF(100)의 출력에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 영전압 검출부(200)와; 상기 영전압 검출부(200)의 사각형 파형을 전달받아 FFT를 적용하여 기본파를 추출하여 계통전원 전압의 위상을 출력하는 마이크로 프로세서(Micro porcessor)(300);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown therein, a low pass filter (LPF) 100 for filtering out input power to remove noise components; A zero voltage detector (200) for detecting a zero voltage at an output of the LPF (100) to obtain a square waveform; And a microprocessor 300 that receives the square waveform of the zero voltage detector 200 and extracts a fundamental wave by applying an FFT to output a phase of a grid power supply voltage.

상기 마이크로 프로세서(300)는, 상기 영전압 검출부(200)의 사각형 파형에서 두 에지(edge) 사이의 시간을 측정하는 시간 계산부(310)와; 상기 시간 계산부(310)에서 측정한 시간을 이용하여 주파수를 계산하는 주파수 계산부(320)와; 상기 주파수 계산부(320)의 계산 결과를 입력받고, 기준 신호와 입력신호의 곱과 평 균을 통하여 신호의 코사인(cosine) 성분과 사인(sine) 성분의 위상차 정보를 구하고, 구해진 위상차 성분을 이용하여 계통전원 신호의 크기 및 위상정보를 구하여 출력하는 FFT 기본파 추출부(330);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The microprocessor 300 includes a time calculator 310 for measuring a time between two edges in a square waveform of the zero voltage detector 200; A frequency calculator 320 for calculating a frequency using the time measured by the time calculator 310; The calculation result of the frequency calculator 320 is input, and the phase difference information of the cosine and sine components of the signal is obtained by multiplying and multiplying the reference signal and the input signal, and using the obtained phase difference component. And an FFT fundamental wave extracting unit 330 for obtaining and outputting the magnitude and phase information of the system power signal.

상기 시간 계산부(310)는, 주기(Tperiod)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The time calculation unit 310 obtains a period (T period ) by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00001
Figure 112007080032510-PAT00001

여기서 t1 은 상기 영전압 검출부(200)의 출력에 나오는 사각형의 신호의 포지티브 에지 타임(positive edge time)이고, t2 는 상기 영전압 검출부(200)의 출력에 나오는 사각형의 신호의 네거티브 에지 타임(negative edge time)인 것을 특징으로 한다.Where t 1 is the positive edge time of the square signal output from the zero voltage detector 200, and t 2 is the negative edge time of the square signal output from the zero voltage detector 200. (negative edge time).

상기 주파수 계산부(320)는, 주기(f)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The frequency calculator 320 obtains a period f by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00002
Figure 112007080032510-PAT00002

여기서 Tperiod 는 상기 시간 계산부(310)에서 출력된 주기인 것을 특징으로 한다.In this case, T period may be a period output from the time calculator 310.

상기 FFT 기본파 추출부(330)는, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,The FFT fundamental wave extracting unit 330 obtains the magnitude and phase difference component of the system power signal by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00003
Figure 112007080032510-PAT00003

여기서

Figure 112007080032510-PAT00004
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00005
는 계통전원 신호의 위상 차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00006
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00007
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 한다.here
Figure 112007080032510-PAT00004
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00005
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00006
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00007
Is a cosine component of the system power signal.

도 2는 도 1에서 FFT 기본파 추출부의 상세블록도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of an FFT fundamental wave extractor in FIG. 1.

이에 도시된 바와 같이, 상기 FFT 기본파 추출부(330)는, 동기시키고자 하는 계통 전압인 입력전원 신호(

Figure 112007080032510-PAT00008
)와 기준신호의 코사인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00009
)을 곱하는 제 1 곱셈부(331)와; 동기시키고자 하는 계통 전압인 입력전원 신호(
Figure 112007080032510-PAT00010
)와 기준신호의 사인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00011
)을 곱하는 제 2 곱셈부(332)와; 상기 제 1 곱셈부(331)의 출력을 반주기 동안 평균하여 위상차 코사인 성분(cos(a))을 출력하는 제 1 반주기 평균 처리부(333)와; 상기 제 2 곱셈부(332)의 출력을 반주기 동안 평균하여 위상차 사인 성분(sin(a))을 출력하는 제 2 반주기 평균 처리부(334)와; 상기 제 1 및 제 2 반주기 평균 처리부(333, 334)의 출력을 입력받아 아크탄젠트 처리를 수행하여 계통전원 신호의 파형 크기와 위상차 성분을 출력하는 아크탄젠트 처리부(335);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the FFT fundamental wave extracting unit 330 includes an input power signal that is a system voltage to be synchronized (
Figure 112007080032510-PAT00008
) And the cosine component of the reference signal (
Figure 112007080032510-PAT00009
A first multiplier 331 for multiplying Input power signal that is the system voltage to synchronize
Figure 112007080032510-PAT00010
) And the sine component of the reference signal (
Figure 112007080032510-PAT00011
A second multiplier 332 for multiplying A first half-cycle averaging processor (333) for outputting a phase difference cosine component (cos (a)) by averaging the output of the first multiplier (331) for half a period; A second half-cycle averaging processor 334 for outputting a phase difference sine component sin (a) by averaging the output of the second multiplier 332 for half a cycle; And an arc tangent processor 335 that receives the outputs of the first and second half-cycle average processing units 333 and 334 and performs an arc tangent process to output a waveform magnitude and a phase difference component of a system power signal. It is done.

도 3은 도 2에서 반주기 평균 처리부에서 버퍼를 이용한 연속 평균 처리의 예를 보인 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of continuous average processing using a buffer in the half-cycle average processing unit in FIG. 2.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 반주기 평균 처리부(333, 334)는, 링버퍼를 이용하여 반주기 평균 처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the first and second half-cycle averaging units 333 and 334 are characterized by performing a half-cycle averaging process using a ring buffer.

상기 제 1 반주기 평균 처리부(333)는, 다음의 수학식에 의해 계통전원 신호의 코사인 성분(

Figure 112007080032510-PAT00012
)을 구하고,The first half-period average processing unit 333 uses a cosine component of the system power signal by the following equation (
Figure 112007080032510-PAT00012
),

Figure 112007080032510-PAT00013
Figure 112007080032510-PAT00013

여기서 아랫첨자 n은 지금 시점의 인터럽터 순간을 의미하며, 아랫첨자 n-1은 바로 하나 앞의 인터럽터 시점을 의미하며, N은 버퍼의 총 개수를 의미하며, SC는 코사인 성분 버퍼의 합을 의미하는 것을 특징으로 한다.Here, subscript n means the interrupt moment of the present point, subscript n-1 means the interrupt point of the previous one, N means the total number of buffers, and SC means the sum of the cosine component buffers. It is characterized by.

상기 제 2 반주기 평균 처리부(334)는, 다음의 수학식에 의해 계통전원 신호의 사인 성분(

Figure 112007080032510-PAT00014
)을 구하고,The second half-cycle averaging unit 334 uses the sine component of the system power signal by the following equation.
Figure 112007080032510-PAT00014
),

Figure 112007080032510-PAT00015
Figure 112007080032510-PAT00015

여기서 아랫첨자 n은 지금 시점의 인터럽터 순간을 의미하며, 아랫첨자 n-1은 바로 하나 앞의 인터럽터 시점을 의미하며, N은 버퍼의 총 개수를 의미하며, SS는 사인 성분의 버퍼의 합을 의미하는 것을 특징으로 한다.Here, the subscript n means the interrupter instant of the present point in time, the subscript n-1 means the interrupter point in front of the previous one, N means the total number of buffers, and SS means the sum of the buffers of the sinusoidal components. Characterized in that.

상기 아크탄젠트 처리부(335)는, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,The arc tangent processing unit 335 obtains the magnitude and phase difference component of the system power signal by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00016
Figure 112007080032510-PAT00016

여기서

Figure 112007080032510-PAT00017
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00018
는 계통전원 신호의 위상차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00019
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00020
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 한다.here
Figure 112007080032510-PAT00017
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00018
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00019
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00020
Is a cosine component of the system power signal.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법을 보인 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a phase tracking method using an FFT in a power system according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 입력전원에 대해 LPF 처리를 수행하여 입력전원에 대한 필터링을 통해 노이즈 성분을 제거하는 제 1 단계(ST1, ST2)와; 상기 제 1 단계에서 LPF 처리된 입력전원에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 제 2 단계(ST3)와; 상기 제 2 단계의 사각형 파형을 전달받아 FFT를 적용하여 기본파를 추출하여 계통전원 전압의 위상을 출력하는 제 3 단계(ST4 ~ ST7);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown therein, first steps (ST1, ST2) of performing noise-pass processing on the input power to remove noise components through filtering on the input power; A second step ST3 of detecting a zero voltage from the LPF-treated input power in the first step to obtain a square waveform; And a third step (ST4 to ST7) of receiving the square wave of the second step and extracting the fundamental wave by applying the FFT to output the phase of the grid power supply voltage.

상기 제 3 단계는, 상기 제 2 단계의 사각형 파형에서 두 에지(edge) 사이의 시간을 측정하는 시간 계산 단계(ST4)와; 상기 시간 계산 단계에서 측정한 시간을 이용하여 주파수를 계산하는 주파수 계산 단계(ST5)와; 상기 주파수 계산 단계의 계산 결과를 입력받고, 기준 신호와 입력신호의 곱과 평균을 통하여 신호의 코사인(cosine) 성분과 사인(sine) 성분의 위상차 정보를 구하고, 구해진 위상차 성분을 이용하여 계통전원 신호의 크기 및 위상정보를 구하여 출력하는 FFT 기본파 추출 단계(ST6, ST7);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.The third step includes: a time calculation step (ST4) of measuring a time between two edges in the square waveform of the second step; A frequency calculation step (ST5) of calculating a frequency using the time measured in the time calculation step; Receive the calculation result of the frequency calculation step, obtain the phase difference information of cosine and sine components of the signal through the product and the average of the reference signal and the input signal, the system power signal using the obtained phase difference component And FFT fundamental wave extraction steps (ST6 and ST7) for obtaining and outputting the magnitude and phase information of?.

상기 시간 계산 단계는, 주기(Tperiod)를 다음의 수학식에 의해 구하고,In the time calculating step, a period (T period ) is obtained by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00021
Figure 112007080032510-PAT00021

여기서 t1 은 상기 제 2 단계의 출력에 나오는 사각형의 신호의 포지티브 에지 타임(positive edge time)이고, t2 는 상기 제 2 단계의 출력에 나오는 사각형의 신호의 네거티브 에지 타임(negative edge time)인 것을 특징으로 한다.Where t 1 is the positive edge time of the square signal at the output of the second stage and t 2 is the negative edge time of the square signal at the output of the second stage. It is characterized by.

상기 주파수 계산 단계는, 주기(f)를 다음의 수학식에 의해 구하고,In the frequency calculating step, the period f is obtained by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00022
Figure 112007080032510-PAT00022

여기서 Tperiod 는 상기 시간 계산 단계에서 출력된 주기인 것을 특징으로 한다.Here, T period is characterized in that the period output in the time calculation step.

상기 FFT 기본파 추출 단계는, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,In the FFT fundamental wave extraction step, the magnitude and phase difference component of the system power signal are obtained by the following equation,

Figure 112007080032510-PAT00023
Figure 112007080032510-PAT00023

여기서

Figure 112007080032510-PAT00024
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00025
는 계통전원 신호의 위상차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00026
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00027
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 한다.here
Figure 112007080032510-PAT00024
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00025
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00026
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00027
Is a cosine component of the system power signal.

본 발명에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법은 지금까지 전력계통의 위상추종에서 사용되지 않은 새로운 방법인 FFT를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득할 수 있는 효과가 있게 된다.Phase tracking system using FFT in power system and method thereof according to the present invention are stable and direct without any additional tuning process by performing phase tracking using FFT, a new method that has not been used in phase tracking of power system. There is an effect of obtaining a phase value.

이에 따라 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖게 된다.Accordingly, the present invention has the following advantages.

첫째, 종래의 기술에서 요구되었던 이득 튜닝(gain tuning) 과정없이 구현이 직관적이다.First, the implementation is intuitive without the gain tuning process required in the prior art.

둘째, 입력신호에 노이즈로 인한 불필요한 성분이 포함되어 있어도 FFT를 통하여 정확히 입력신호의 기본파 신호를 측정가능하여 노이즈(NOISE)에 강하다.Second, even if the input signal contains unnecessary components due to noise, it is possible to accurately measure the fundamental wave signal of the input signal through the FFT, which is strong against noise.

셋째, FFT 알고리즘이 간단하여 일반적인 마이크로프로세서로도 시간 문제없이 구현이 가능하다.Third, the FFT algorithm is simple and can be implemented without any time problem with a general microprocessor.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.A phase tracking system using an FFT in a power system according to the present invention configured as described above and a preferred embodiment of the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or precedent of a user or an operator, and thus, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.

먼저 본 발명은 지금까지 전력계통의 위상추종에서 사용되지 않은 새로운 방법인 FFT를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득하고자 한 것이다.First of all, the present invention is to obtain a stable and direct phase value without performing any additional tuning process by performing phase tracking by using FFT, a new method that has not been used in phase tracking of power systems.

위상정보를 추출하기 위하여 필요한 다른 정보는 입력되는 전원전압의 주파수를 정확히 측정하는 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템의 개념도이다.Another information necessary to extract the phase information is to accurately measure the frequency of the input power voltage. 1 is a conceptual diagram of a phase tracking system using an FFT in a power system according to an embodiment of the present invention.

주파수 정보를 추출할 때는 위상정보가 필요한 것이 아니기 때문에 파형의 지연과는 상관이 없다. 따라서 입력전원 전압에는 여러 노이즈 성분이 많이 포함되어 있으므로 뒤쪽의 영전압 측정회로에 영향을 줄이기 위하여 강한 저역필터를 사용하여 노이즈를 충분히 감쇠시키는 것이 필요하다. 위상지연이나 파형의 크기의 감쇄는 주파수 측정과는 상관없는 내용이므로 고성능의 저역필터가 필요없으며, RC(Resistance-Capacitance) 필터를 통하여 충분히 기본파 이외의 노이즈 성분을 감쇄시킨다. 도 1에서 보듯이 LPF(100)의 저역필터를 통과한 신호는 노이즈 성분은 충분히 제거 됐으며 파형이 지연된 것을 볼 수 있다.Since the phase information is not necessary when extracting the frequency information, it has nothing to do with the delay of the waveform. Therefore, since the input power voltage contains many noise components, it is necessary to sufficiently attenuate the noise by using a strong low pass filter in order to reduce the influence on the zero voltage measuring circuit behind. Since phase delay and attenuation of the waveform size are not related to frequency measurement, a high performance low pass filter is not necessary, and a noise filter other than the fundamental wave is sufficiently attenuated through a resistance-capacitance filter. As shown in FIG. 1, the signal passing through the low pass filter of the LPF 100 is sufficiently removed from the noise component and the waveform is delayed.

이 신호를 영전압 감지부(200)의 입력으로 사용하면 도 1에서와 같이 사각형의 파형이 얻어지며, 이 신호를 마이크로 프로세서(300)로 입력하여 두 에지(edge) 사이의 시간을 정확히 측정하여 주파수를 계산할 수 있다.When the signal is used as an input of the zero voltage detector 200, a rectangular waveform is obtained as shown in FIG. 1, and the signal is input to the microprocessor 300 to accurately measure the time between two edges. The frequency can be calculated.

시간 계산부(310)에서는 영전압 감지부(200)의 출력에 나오는 사각형의 신호의 positive edge time(t1)와 negative edge time(t2)을 이용하여 다음의 수학식 1과 같이 주기(Tperiod)를 구한다.In the time calculator 310, a period T is obtained by using the positive edge time t 1 and the negative edge time t 2 of the square signal output from the zero voltage detector 200 as shown in Equation 1 below. Find period

Figure 112007080032510-PAT00028
Figure 112007080032510-PAT00028

주파수는 주기의 역이므로, 주파수 계산부(320)에서는 다음의 수학식 2로 주파수를 구한다.Since the frequency is the inverse of the period, the frequency calculating unit 320 obtains the frequency by the following equation (2).

Figure 112007080032510-PAT00029
Figure 112007080032510-PAT00029

이 주파수를 이용하여 기준파형의 위상을 다음의 수학식 3을 이용하여 구할 수 있다.Using this frequency, the phase of the reference waveform can be obtained using Equation 3 below.

Figure 112007080032510-PAT00030
Figure 112007080032510-PAT00030

이 위상정보를 이용하여 cosine 및 sine 기준 신호를 다음의 수학식 4와 같이 발생시킬 수 있다.Using this phase information, cosine and sine reference signals can be generated as shown in Equation 4 below.

Figure 112007080032510-PAT00031
Figure 112007080032510-PAT00031

모든 신호는 sin과 cos의 합으로 표시 될 수 있다. 계통 전압은 다양한 부하가 존재함으로 인해 고조파 성분이 많이 포함되어 있다. 기본파에 동기시키는 것이 계통연계형 태양광 발전장치의 목적이므로 고조파 성분 및 노이즈 성분의 제거한 기본파 성분을 추출하는 것이 필요하다. 계통 전압신호는 기본 주파수 + 3고조파 성분 + 5고조파 성분 + 7고조파 성분 + ... 이다. 즉, 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.All signals can be expressed as the sum of sin and cos. The grid voltage contains many harmonics due to the presence of various loads. Since it is the purpose of the grid-connected photovoltaic device to synchronize the fundamental waves, it is necessary to extract the fundamental wave components from which harmonic components and noise components have been removed. The system voltage signal is the fundamental frequency + 3 harmonic components + 5 harmonic components + 7 harmonic components + .... That is, it can be expressed as Equation 5 below.

Figure 112007080032510-PAT00032
Figure 112007080032510-PAT00032

여기서 VGRID(t)는 동기 시키고자 하는 계통 전압을 나타내며

Figure 112007080032510-PAT00033
는 위상을 나타내며,
Figure 112007080032510-PAT00034
는 계통의 각 주파수를 나타내며, Vm은 기본파 성분의 크기, Vmn은 n 차 고조파 성분의 크기를 나타낸다.Where V GRID (t) represents the grid voltage to be synchronized
Figure 112007080032510-PAT00033
Represents the phase,
Figure 112007080032510-PAT00034
Denotes each frequency of the system, V m denotes the magnitude of the fundamental wave component, and V mn denotes the magnitude of the nth harmonic component.

여기서 우리가 계통의 주파수는 위에서의 방법으로 쉽게 정확히 측정이 가능하므로 측정된 계통 주파수를 이용하여

Figure 112007080032510-PAT00035
의 정현파 신호는 쉽게 구현이 가능하다.Here, the frequency of the system can be easily and accurately measured using the method described above.
Figure 112007080032510-PAT00035
Sinusoidal signals can be easily implemented.

그리고 계통전압 신호와 일치시키기 위해서는 기준 신호와의 위상차인

Figure 112007080032510-PAT00036
를 구해내야 한다.
Figure 112007080032510-PAT00037
를 구하기 위해 본 발명에서는 기존의 PLL 알고리즘과 달리 FFT를 이용하여 이를 구해낸다. 그러나 일반적으로 FFT 알고리즘은 복잡하여 마이크로 프로세서로 구현하기가 어려운 단점이 있는데, 본 발명에서는 이를 쉽게 구현 가능한 새로운 FFT 방법을 제시한다.In order to match the grid voltage signal, the phase difference from the reference signal
Figure 112007080032510-PAT00036
You must save.
Figure 112007080032510-PAT00037
In order to obtain the present invention, unlike the conventional PLL algorithm, the present invention obtains this using an FFT. However, in general, the FFT algorithm is complicated and difficult to implement in a microprocessor, and the present invention proposes a new FFT method that can be easily implemented.

기본파 성분의 위상성분 및 크기를 추출하기 위해서는 cosine 성분과 sine 성분을 추출하여 arctan를 취하면 위상차 성분인

Figure 112007080032510-PAT00038
와 크기 성분 Vm을 다음의 수학식 6과 같이 추출할 수 있다.To extract the phase component and magnitude of the fundamental wave component, extract the cosine component and the sine component and take the arctan.
Figure 112007080032510-PAT00038
And the size component V m can be extracted as in Equation 6 below.

Figure 112007080032510-PAT00039
Figure 112007080032510-PAT00039

FFT 기본파 추출부(330)는 수학식 6을 통해 위상차 성분인

Figure 112007080032510-PAT00040
와 크기 성분 Vm 을 구한다.The FFT fundamental wave extracting unit 330 is a phase difference component through Equation 6.
Figure 112007080032510-PAT00040
And the size component V m are obtained.

각각의 sine 성분과 cosin 성분을 구하는 방법은 아래에 설명하는 바와 같다. 앞에서 주파수를 측정하는 방법을 이용하여 주파수를 구한 다음 cosine 과 sine 기준신호를 다음의 수학식 7과 같이 발생시킨다.The method for obtaining the respective sine and cosin components is described below. Using the method of measuring the frequency, the frequency is obtained and cosine and sine reference signals are generated as in Equation 7 below.

Figure 112007080032510-PAT00041
Figure 112007080032510-PAT00041

두 기준신호를 각각 위상을 구하고자 하는 입력전원신호 VGRID(t)에 곱하면 다음의 수학식 8 및 9와 같다.Multiplying the two reference signals by the input power signal V GRID (t) to obtain the phase, respectively, is as follows.

Figure 112007080032510-PAT00042
Figure 112007080032510-PAT00042

Figure 112007080032510-PAT00043
Figure 112007080032510-PAT00043

위의 수학식 8과 수학식 9를 보면, 정현파 신호와 직류성분(cos(

Figure 112007080032510-PAT00044
), sin(
Figure 112007080032510-PAT00045
))으로 구성되어져 있다. 정현파 신호는 기본파의 2배 이상의 주파수 성분을 가진 신호로 구성이 되어 있다. 이는 2배의 주파수 주기 동안 평균을 하면 정현파 성분은 모두 한주기 평균은 0이므로 직류성분만 얻을 수 있다. 반주기 동안 평균하 면 다음의 수학식 10 및 수학식 11과 같이 위상차
Figure 112007080032510-PAT00046
에 대한 cosine 성분과 sine 성분만 남게 된다.Looking at Equations 8 and 9 above, the sinusoidal signal and the DC component (cos (
Figure 112007080032510-PAT00044
), sin (
Figure 112007080032510-PAT00045
It is composed of)). A sinusoidal signal consists of a signal with a frequency component more than twice that of the fundamental wave. This means that if you average over two frequency periods, all of the sinusoidal components have one cycle average of 0, so you can only obtain DC components. When averaged over half period, phase difference as in Equation 10 and Equation 11 below
Figure 112007080032510-PAT00046
Only cosine and sine components remain.

Figure 112007080032510-PAT00047
Figure 112007080032510-PAT00047

Figure 112007080032510-PAT00048
Figure 112007080032510-PAT00048

위의 두 성분으로부터 계통전원 전압의 파형 크기 Vm 및 위상차

Figure 112007080032510-PAT00049
를 다음의 수학식 12와 같이 구할 수 있다.Waveform magnitude V m and phase difference of the grid supply voltage from the two components above
Figure 112007080032510-PAT00049
Can be obtained as in Equation 12 below.

Figure 112007080032510-PAT00050
Figure 112007080032510-PAT00050

반주기 동안의 평균이 필요하므로 반주기 마다 값을 얻을 수 있으므로 데이터의 갱신주기가 길어 제어에 이용하는데 문제가 될 수 있다.Since the average is required for half a cycle, a value can be obtained for every half cycle, so the data update cycle is long, which can be a problem for control.

도 3은 도 2에서 반주기 평균 처리부에서 버퍼를 이용한 연속 평균 처리의 예를 보인 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of continuous average processing using a buffer in the half-cycle average processing unit in FIG. 2.

그래서 이를 극복하기 위하여 도 3과 같은 링버퍼를 이용하여, 항상 지금 시점에서 반주기 동안의 데이터를 저장하고 있다면 매 인터럽터 주기 마다 위상정보 및 크기 정보를 얻을 수 있어 제어주기를 제어기의 최대 빠르기인 인터럽터 주기로 가져갈 수 있는 장점이 있다.So, in order to overcome this, using the ring buffer as shown in FIG. 3, if data is always stored for half a period at this point in time, phase information and magnitude information can be obtained for each interrupt cycle, and the control cycle is the interrupt cycle, which is the maximum speed of the controller. There are advantages you can take.

Figure 112007080032510-PAT00051
Figure 112007080032510-PAT00051

Figure 112007080032510-PAT00052
Figure 112007080032510-PAT00052

여기서 아랫첨자 n은 지금 시점의 인터럽터 순간을 의미하며, 아랫첨자 n-1은 바로 하나 앞의 인터럽터 시점을 의미하며, N은 버퍼의 총 개수를 의미하며 SC는 cosine 성분 버퍼의 합을 의미하며, SS는 sine 성분의 버퍼의 합을 의미한다.Here, the subscript n means the interrupt moment of the present point, the subscript n-1 means the interrupt point of the previous one, N means the total number of buffers, SC means the sum of the cosine component buffers, SS is the sum of the buffers of the sine components.

계산량을 보면, 2번의 곱하기와 2번의 더하기, 2번의 빼기, 그리고 square root 한번, arctan 한번으로 기본파 신호의 크기와 위상차를 구할 수 있다. 반주기 평균을 위해서 버퍼가 반주기 동안의 데이터를 저장할 수 있는 양이 필요하나 이는 그리 큰 양이 아니다. 예로 100us의 인터럽터 주기를 가진다고 했을 때, 계통주파수가 60Hz이므로 166 x 2 = 332 개의 버퍼만 필요하다.From the calculations, we can find the magnitude and phase difference of the fundamental wave signal by two multiplications, two additions, two subtractions, one square root, and one arctan. For the half-cycle average, you need a buffer that can hold data for half a cycle, but that's not a big deal. For example, if you have an interrupt period of 100us, only 166 x 2 = 332 buffers are needed because the grid frequency is 60Hz.

따라서 다음의 수학식 15에서와 같이, 위의 알고리즘을 통해 얻은

Figure 112007080032510-PAT00053
를 더하면 계통의 전압신호 위상과 정확히 일치하는 위상을 구할 수 있다.Therefore, as shown in Equation 15 below,
Figure 112007080032510-PAT00053
By adding, we can find the phase that exactly matches the voltage signal phase of the system.

Figure 112007080032510-PAT00054
Figure 112007080032510-PAT00054

이처럼 본 발명은 FFT를 이용하여 위상추종을 수행하여 다른 부가적인 튜닝 과정 없이 안정적이면서 직접적인 위상값을 획득하게 되는 것이다.As described above, the present invention performs the phase tracking using the FFT to obtain a stable and direct phase value without any additional tuning process.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a phase tracking system using an FFT in a power system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에서 FFT 기본파 추출부의 상세블록도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of an FFT fundamental wave extractor in FIG. 1.

도 3은 도 2에서 반주기 평균 처리부에서 버퍼를 이용한 연속 평균 처리의 예를 보인 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of continuous average processing using a buffer in the half-cycle average processing unit in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법을 보인 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a phase tracking method using an FFT in a power system according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : LPF100: LPF

200 : 영전압 검출부200: zero voltage detector

300 : 마이크로 프로세서300 microprocessor

310 : 시간 계산부310: time calculation unit

320 : 주파수 계산부320: frequency calculation unit

330 : FFT 기본파 추출부330: FFT fundamental wave extraction unit

331 : 제 1 곱셈부331: first multiplier

332 : 제 2 곱셈부332: second multiplier

333 : 제 1 반주기 평균 처리부333: first half-cycle average processing unit

334 : 제 2 반주기 평균 처리부334: second half-cycle average processing unit

335 : 아크탄젠트 처리부335: arc tangent processing unit

Claims (15)

입력전원을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 LPF와;LPF for filtering the input power to remove noise components; 상기 LPF의 출력에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 영전압 검출부와;A zero voltage detector for detecting a zero voltage at the output of the LPF to obtain a square waveform; 상기 영전압 검출부의 사각형 파형을 전달받아 FFT를 적용하여 기본파를 추출하여 계통전원 전압의 위상을 출력하는 마이크로 프로세서;A microprocessor which receives the square waveform of the zero voltage detector and extracts a fundamental wave by applying an FFT to output a phase of a grid power supply voltage; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 마이크로 프로세서는,The microprocessor, 상기 영전압 검출부의 사각형 파형에서 두 에지 사이의 시간을 측정하는 시간 계산부와;A time calculator for measuring a time between two edges in the square waveform of the zero voltage detector; 상기 시간 계산부에서 측정한 시간을 이용하여 주파수를 계산하는 주파수 계산부와;A frequency calculator for calculating a frequency using the time measured by the time calculator; 상기 주파수 계산부의 계산 결과를 입력받고, 기준 신호와 입력신호의 곱과 평균을 통하여 신호의 코사인 성분과 사인 성분의 위상차 정보를 구하고, 구해진 위상차 성분을 이용하여 계통전원 신호의 크기 및 위상정보를 구하여 출력하는 FFT 기본파 추출부;Receive the calculation result of the frequency calculator, obtain the phase difference information of the cosine component and the sine component of the signal through the product and the average of the reference signal and the input signal, and obtain the magnitude and phase information of the system power signal using the obtained phase difference component An output FFT fundamental wave extracting unit; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that configured to include. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 시간 계산부는,The time calculation unit, 주기(Tperiod)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The period (T period ) is obtained by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00055
Figure 112007080032510-PAT00055
 여기서 t1 은 상기 영전압 검출부의 출력에 나오는 사각형의 신호의 포지티브 에지 타임이고, t2 는 상기 영전압 검출부의 출력에 나오는 사각형의 신호의 네거티브 에지 타임인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Where t 1 is the positive edge time of the square signal at the output of the zero voltage detector and t 2 is the negative edge time of the square signal at the output of the zero voltage detector. Phase tracking system using. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 주파수 계산부는,The frequency calculator, 주기(f)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The period f is obtained by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00056
Figure 112007080032510-PAT00056
 여기서 Tperiod 는 상기 시간 계산부에서 출력된 주기인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Wherein T period is a phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that the period output from the time calculator. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 FFT 기본파 추출부는,The FFT fundamental wave extraction unit, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,Obtain the magnitude and phase difference component of the grid power signal by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00057
Figure 112007080032510-PAT00057
 여기서
Figure 112007080032510-PAT00058
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00059
는 계통전원 신호의 위상차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00060
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00061
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.here
Figure 112007080032510-PAT00058
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00059
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00060
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00061
The phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that the cosine component of the system power signal. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 FFT 기본파 추출부는,The FFT fundamental wave extraction unit, 동기시키고자 하는 계통 전압인 입력전원 신호(
Figure 112007080032510-PAT00062
)와 기준신호의 코사 인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00063
)을 곱하는 제 1 곱셈부와;Input power signal that is the system voltage to synchronize
Figure 112007080032510-PAT00062
) And the cosine component of the reference signal (
Figure 112007080032510-PAT00063
A first multiplier for multiplying 동기시키고자 하는 계통 전압인 입력전원 신호(
Figure 112007080032510-PAT00064
)와 기준신호의 사인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00065
)을 곱하는 제 2 곱셈부와;Input power signal that is the system voltage to synchronize
Figure 112007080032510-PAT00064
) And the sine component of the reference signal (
Figure 112007080032510-PAT00065
A second multiplier for multiplying 상기 제 1 곱셈부의 출력을 반주기 동안 평균하여 위상차 코사인 성분(cos(a))을 출력하는 제 1 반주기 평균 처리부와;A first half-period average processing unit for outputting a phase difference cosine component (cos (a)) by averaging the output of the first multiplier for half a period; 상기 제 2 곱셈부의 출력을 반주기 동안 평균하여 위상차 사인 성분(sin(a))을 출력하는 제 2 반주기 평균 처리부와;A second half-cycle averaging processor for outputting a phase difference sine component sin (a) by averaging the output of the second multiplier for half a period; 상기 제 1 및 제 2 반주기 평균 처리부의 출력을 입력받아 아크탄젠트 처리를 수행하여 계통전원 신호의 파형 크기와 위상차 성분을 출력하는 아크탄젠트 처리부;An arc tangent processing unit receiving the outputs of the first and second half-cycle average processing units and performing arc tangent processing to output a waveform magnitude and a phase difference component of a system power signal; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that configured to include. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 1 및 제 2 반주기 평균 처리부는,The first and second half period average processing unit, 링버퍼를 이용하여 반주기 평균 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.A phase tracking system using an FFT in a power system, characterized in that to perform half-cycle averaging using a ring buffer. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 1 반주기 평균 처리부는,The first half period average processing unit, 다음의 수학식에 의해 계통전원 신호의 코사인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00066
)을 구하고,The cosine component of the system power signal by the following equation (
Figure 112007080032510-PAT00066
),
Figure 112007080032510-PAT00067
Figure 112007080032510-PAT00067
 여기서 아랫첨자 n은 지금 시점의 인터럽터 순간을 의미하며, 아랫첨자 n-1은 바로 하나 앞의 인터럽터 시점을 의미하며, N은 버퍼의 총 개수를 의미하며, SC는 코사인 성분 버퍼의 합을 의미하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Here, subscript n means the interrupt moment of the present point, subscript n-1 means the interrupt point of the previous one, N means the total number of buffers, and SC means the sum of the cosine component buffers. Phase tracking system using FFT in the power system, characterized in that. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 2 반주기 평균 처리부는,The second half period average processing unit, 다음의 수학식에 의해 계통전원 신호의 사인 성분(
Figure 112007080032510-PAT00068
)을 구하고,The sinusoidal component of the grid power supply signal is
Figure 112007080032510-PAT00068
),
Figure 112007080032510-PAT00069
Figure 112007080032510-PAT00069
 여기서 아랫첨자 n은 지금 시점의 인터럽터 순간을 의미하며, 아랫첨자 n-1은 바로 하나 앞의 인터럽터 시점을 의미하며, N은 버퍼의 총 개수를 의미하며, SS는 사인 성분의 버퍼의 합을 의미하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.Here, the subscript n means the interrupter instant of the present point in time, the subscript n-1 means the interrupter point in front of the previous one, N means the total number of buffers, and SS means the sum of the buffers of the sinusoidal components. Phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 아크탄젠트 처리부는,The arc tangent processing unit, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,Obtain the magnitude and phase difference component of the grid power signal by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00070
Figure 112007080032510-PAT00070
 여기서
Figure 112007080032510-PAT00071
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00072
는 계통전원 신호의 위상차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00073
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00074
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 시스템.here
Figure 112007080032510-PAT00071
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00072
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00073
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00074
The phase tracking system using the FFT in the power system, characterized in that the cosine component of the system power signal. 입력전원에 대해 LPF 처리를 수행하여 입력전원에 대한 필터링을 통해 노이즈 성분을 제거하는 제 1 단계와;Performing a LPF process on the input power to remove noise components through filtering on the input power; 상기 제 1 단계에서 LPF 처리된 입력전원에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 제 2 단계와;A second step of detecting a zero voltage from an input power source subjected to LPF processing in the first step to obtain a square waveform; 상기 제 2 단계의 사각형 파형을 전달받아 FFT를 적용하여 기본파를 추출하여 계통전원 전압의 위상을 출력하는 제 3 단계;A third step of receiving the square wave of the second step and extracting a fundamental wave by applying an FFT to output a phase of a grid power supply voltage; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법.Phase tracking method using the FFT in the power system characterized in that it comprises a. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 제 2 단계의 사각형 파형에서 두 에지 사이의 시간을 측정하는 시간 계산 단계와;A time calculation step of measuring a time between two edges in the square waveform of the second step; 상기 시간 계산 단계에서 측정한 시간을 이용하여 주파수를 계산하는 주파수 계산 단계와;A frequency calculating step of calculating a frequency using the time measured in the time calculating step; 상기 주파수 계산 단계의 계산 결과를 입력받고, 기준 신호와 입력신호의 곱과 평균을 통하여 신호의 코사인 성분과 사인 성분의 위상차 정보를 구하고, 구해진 위상차 성분을 이용하여 계통전원 신호의 크기 및 위상정보를 구하여 출력하는 FFT 기본파 추출 단계;Receive the calculation result of the frequency calculation step, obtain the phase difference information of the cosine component and the sine component of the signal through the product and the average of the reference signal and the input signal, and obtain the magnitude and phase information of the system power signal using the obtained phase difference component FFT fundamental wave extraction step of obtaining and outputting; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법.Phase tracking method using the FFT in the power system characterized in that it comprises a. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 시간 계산 단계는,The time calculation step, 주기(Tperiod)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The period (T period ) is obtained by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00075
Figure 112007080032510-PAT00075
 여기서 t1 은 상기 제 2 단계의 출력에 나오는 사각형의 신호의 포지티브 에지 타임이고, t2 는 상기 제 2 단계의 출력에 나오는 사각형의 신호의 네거티브 에지 타임인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법.Where t 1 is the positive edge time of the square signal at the output of the second stage and t 2 is the negative edge time of the square signal at the output of the second stage. Phase tracking method used. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 주파수 계산 단계는,The frequency calculation step, 주기(f)를 다음의 수학식에 의해 구하고,The period f is obtained by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00076
Figure 112007080032510-PAT00076
 여기서 Tperiod 는 상기 시간 계산 단계에서 출력된 주기인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법.Wherein T period is a phase tracking method using the FFT in the power system, characterized in that the period output in the time calculation step. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 14, 상기 FFT 기본파 추출 단계는,The FFT fundamental wave extraction step, 계통전원 신호의 크기와 위상차 성분을 다음의 수학식에 의해 구하고,Obtain the magnitude and phase difference component of the grid power signal by the following equation,
Figure 112007080032510-PAT00077
Figure 112007080032510-PAT00077
 여기서
Figure 112007080032510-PAT00078
은 계통전원 신호의 파형 크기이고,
Figure 112007080032510-PAT00079
는 계통전원 신호의 위상차 성분이며,
Figure 112007080032510-PAT00080
는 계통전원 신호의 사인 성분이고,
Figure 112007080032510-PAT00081
는 계통전원 신호의 코사인 성분인 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 FFT를 이용한 위상추종 방법.here
Figure 112007080032510-PAT00078
Is the waveform size of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00079
Is the phase difference component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00080
Is the sine component of the grid power signal,
Figure 112007080032510-PAT00081
The phase tracking method using the FFT in the power system, characterized in that the cosine component of the system power signal.
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