KR20130035115A - Vdcol(voltage dependent current order limiter)) controller - Google Patents

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윤종수
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Abstract

PURPOSE: A VDCOL[Voltage Dependent Current Order Limiter] controller is provided to produce an accurate and stable current reference by reflecting the state of a system bus in an analytical method. CONSTITUTION: A VDCOL controller includes a system bus parameter measuring unit(10), a current variation rate output unit(20), and a current reference output unit(30). The system bus parameter measuring unit measures system bus parameters necessary in a current system bus state. The current variation rate output unit produces a current variation rate by using a mathematical formula including the system bus parameters. The current reference output unit sums the produced current variation rate and produces a current reference to a direct current among the measured system bus parameters by the current variation rate output unit. [Reference numerals] (10) System bus parameter measuring unit; (20) Current variation rate output unit; (30) Current reference output unit;

Description

ＶＤＣＯＬ 제어기{VDCOL(Voltage Dependent Current Order Limiter)) controller}WDCOL controller {Voltage Dependent Current Order Limiter (VDCOLL) controller}

본 발명은 VDCOL(Voltage Dependent Current Order Limiter) 제어기에 관한 것이다.
The present invention relates to a voltage dependent current order limiter (VDCOL) controller.

발명의 배경기술로는 계통 연계형 연료전지 시스템의 전력변환 제어장치 및 방법에 관한 특허문헌이 있으며, 독립 운전모드와 계통 연계 운전모드시에 사용되는 제어기의 형태를 전류형으로 단일화함으로써, 운전모드 절환시에 발생하는 과도상태를 방지하는 것에 대하여 개시하고 있다.
Background Art of the Invention There is a patent document on a power conversion control device and method of a grid-connected fuel cell system. Disclosing is to prevent the transient state occurring during the switching.

KR 0664084 B1 2006. 12. 26KR 0664084 B1 December 26, 2006

본 발명은 계통의 상태를 반영하여 해석적으로 전류 지령치를 산출하는 VDCOL 제어기를 제안하는 것이다.
The present invention proposes a VDCOL controller that calculates the current command value analytically by reflecting the state of the system.

본 발명의 일 측면에 따르면, VDCOL(Voltage Dependent Current Order Limiter) 제어기가 개시된다.According to one aspect of the invention, a Voltage Dependent Current Order Limiter (VDCOL) controller is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 VDCOL 제어기는 계통 상태로부터 필요한 계통 파라미터를 측정하는 계통 파라미터 측정부, 상기 계통 파라미터를 포함하는 수학식을 이용하여 전류변화율을 산출하는 전류변화율 산출부 및 상기 계통 파라미터 중에서 직류 전류와 상기 전류변화율을 합하여 전류 지령치를 산출하는 전류 지령치 산출부를 포함한다.The VDCOL controller according to an embodiment of the present invention includes a system parameter measuring unit for measuring a necessary system parameter from a system state, a current change rate calculator for calculating a current change rate using an equation including the system parameter, and a direct current among the system parameters. And a current command value calculating unit that calculates a current command value by adding a current and the current change rate.

여기서, 상기 수학식은 컨버터의 직류 전압에 관한 식이다.Here, the above equation is an equation relating to the DC voltage of the converter.

여기서, 상기 수학식은 컨버터의 유효 전력에 관한 식이다.Here, the above equation is related to the active power of the converter.

여기서, 상기 수학식은 컨버터의 무효 전력에 관한 식이다.
Here, the above equation is related to the reactive power of the converter.

본 발명은 해석적 방법에 의하여 계통의 상태를 반영하여 정확하고 안정적인 전류 지령치를 산출할 수 있으며, 별도의 계통 해석이 필요없어지게 될 수 있다.
The present invention can calculate an accurate and stable current command value by reflecting the state of the system by an analytical method, it may be unnecessary to separate system analysis.

도 1은 HVDC 제어기의 전류제어시의 동작 특성을 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 VDCOL 제어기를 나타낸 도면.
도 3은 해석적인 가변 VDCOL 제어기를 나타낸 도면.
도 4는 DC 전압으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면.
도 5는 유효 전력으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면.
도 6은 무효 전력으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면.1 is a view showing the operating characteristics of the current control of the HVDC controller.
Figure 2 shows a typical VDCOL controller.
3 shows an analytical variable VDCOL controller.
4 illustrates a controller for calculating the rate of change of current from a DC voltage.
5 illustrates a controller for calculating a rate of change of current from active power.
6 illustrates a controller for calculating a rate of change of current from reactive power.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the reference numerals in order to facilitate the overall understanding.

도 1은 HVDC 제어기의 전류제어시의 동작 특성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the operating characteristics of the current control of the HVDC controller.

HVDC 제어기가 전류제어를 수행할 경우, 한쪽 단의 컨버터 전압이 하강하면 전류를 유지하기 위하여 다른쪽 단의 전압이 같이 하락하게 된다. 즉, 도 1에서 초기의 HVDC 양단 전압차가 ΔV1a인 상태에서 한쪽 단의 전압이 계통의 외란에 의해 V1에서 V2로 ΔV12만큼 하락하게 되면, HVDC 양단의 전류를 일정하게 유지하기 위하여 HVDC 양단의 전압차를 일정하게 유지되도록 제어된다. 즉, ΔV1a = ΔV2b가 되도록 제어 동작이 수행된다. 이로 인하여, 상대단의 전압이 Va에서 Vb로 Vab만큼 하락하여 운전점은 A에서 B로 바뀌게 된다. 이때, 전압이 Va에서 Vb로 바뀌는 과정에서 수행되는 제어로 인하여 컨버터의 점호각이 증가하고, 이로 인하여 컨버터에서 요구되는 무효전력이 증가하고 전압의 하락에 따라 컨버터에서 필터나 커패시터에 의해 공급되는 무효전력을 상당히 감소시킨다. 이러한 무효전력 수급의 불균형은 AC 계통에 해로운 영향을 주고 정류전압의 동요를 발생해 정류 실패와 전압불안정의 원인이 된다. 특히, 전압이 30% 이상 하락하면 무효전력 수급 불균형에 의한 문제가 발생하게 된다.
When the HVDC controller performs current control, when the converter voltage of one stage falls, the voltage of the other stage drops together to maintain current. That is, in FIG. 1, when the voltage difference between both ends of the initial HVDC is ΔV 1a , when the voltage at one end drops by ΔV 12 from V 1 to V 2 due to system disturbance, the HVDC is maintained to maintain a constant current across the HVDC. The voltage difference between both ends is controlled to be kept constant. That is, the control operation is performed such that ΔV 1a = ΔV 2b . As a result, the voltage at the opposite end drops by V ab from V a to V b, and the operating point changes from A to B. At this time, the firing angle of the converter increases due to the control performed in the process of changing the voltage from V a to V b , which increases the reactive power required by the converter and is supplied by the filter or capacitor in the converter as the voltage decreases. Significantly reduces reactive power. This unbalanced reactive power supply adversely affects the AC system and causes fluctuations in the rectified voltage, causing commutation failure and voltage instability. In particular, if the voltage drops by more than 30%, a problem due to the reactive power supply and demand imbalance occurs.

도 2는 일반적인 VDCOL 제어기를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a general VDCOL controller.

HVDC 제어기가 전류 제어를 수행하는 도중에 전압이 하락함으로 인하여 발생하는 무효전력 수급 불균형 등의 문제를 해결하기 위한 방안으로 도 2에 도시된 바와 같은 VDCOL 제어기가 사용되고 있다.A VDCOL controller as shown in FIG. 2 is used as a method for solving a problem such as reactive power supply and demand imbalance caused by a voltage drop while the HVDC controller performs current control.

도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 VDCOL 제어기는 DC 전압과 DC 전류만의 선형관계로 전류 지령치를 산출한다. 하지만, 컨버터에서 전류에 영향을 미치는 요소는 AC 전압, DC 전압 및 점호각이나, 일반적인 VDCOL 제어기는 AC 전압 또는 DC 전압만을 고려하기 때문에 실제 필요한 전류 지령치와 차이가 발생하는 전류 지령치를 산출할 수 있다.As shown in FIG. 2, a general VDCOL controller calculates a current command value in a linear relationship between DC voltage and DC current only. However, the factors influencing the current in the converter are AC voltage, DC voltage and firing angle, but since the general VDCOL controller considers only AC voltage or DC voltage, it is possible to calculate the current set value which is different from the actual current set value. .

만약, 전류 지령치가 실제 필요한 전류지령치보다 크게 되면, 유효전력의 회복은 빠르게 되고 위상각 안정도는 좋아지는 반면에, 그에 따라 필요한 무효전력량이 늘어나 무효전력 부족 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 AC 모선 전압의 회복이 느리게 되며 전압 안정도에 안 좋은 영향을 미치게 된다. 반대로, 전류지령치가 실제 필요한 전류지령치보다 작게 되면, 유효전력의 회복이 느리게 되고 위상각 안정도에는 안 좋은 영향을 주지만, 그로 인하여 필요한 무효전력량이 줄어들기 때문에 여분의 무효전력이 발생하고, 이로 인하여 AC 모선 전압의 회복이 빠르게 되며 전압안정도가 좋아지게 된다.
If the current command value is larger than the actual current command value, the effective power recovery is faster and the phase angle stability is improved, while the amount of reactive power required is increased accordingly, which causes the reactive power shortage phenomenon. Recovery will be slow and will have a negative impact on voltage stability. On the contrary, if the current command value is smaller than the actually required current command value, the recovery of the active power is slow and adversely affects the phase angle stability, but as a result, the amount of reactive power required decreases, thereby generating extra reactive power. Recovery of bus voltage is faster and voltage stability is improved.

도 3은 해석적인 가변 VDCOL 제어기를 나타낸 도면이다.3 shows an analytical variable VDCOL controller.

도 3을 참조하면, VDCOL 제어기는 계통 파라미터 측정부(10), 전류변화율 산출부(20) 및 전류 지령치 산출부(30)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the VDCOL controller includes a system parameter measuring unit 10, a current change rate calculator 20, and a current command value calculator 30.

계통 파라미터 측정부(10)는 현재의 계통 상태로부터 필요한 계통 파라미터를 측정한다. 예를 들어, 계통 파라미터는 컨버터의 DC 전압에 관한 식의 파라미터, 컨버터의 유효 전력에 관한 식의 파라미터, 컨버터의 무효 전력에 관한 식의 파라미터 등을 포함할 수 있다. 즉, 계통 파라미터는 DC 전압(VDC, Vd), DC 전류(IDC, Id), 유효 전력(PDC, Pd), 무효 전력(QDC, Qd), 점호각(α) 등을 포함할 수 있다.The system parameter measuring unit 10 measures a system parameter required from the current system state. For example, the system parameters may include parameters of equations relating to the DC voltage of the converter, parameters of equations relating to the active power of the converter, parameters of equations relating to the reactive power of the converter, and the like. That is, the system parameters include DC voltage (V DC , V d ), DC current (I DC , I d ), active power (P DC , P d ), reactive power (Q DC , Q d ), firing angle (α) And the like.

예를 들어, 컨버터의 DC 전압에 관한 식은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.For example, an equation regarding the DC voltage of the converter may be expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Vd는 DC 전압이고, Id는 DC 전류이고, VL은 실효전압이고, α는 점호각이다.
Here, V d is a DC voltage, I d is a DC current, V L is an effective voltage, and α is a firing angle.

전류변화율 산출부(10)는 계통 파라미터를 포함하는 수학식을 이용하여 전류변화율을 산출한다. 예를 들어, 수학식 1의 DC 전압에 관한 식으로부터 전류 변화율을 산출할 수 있다. 이와 같은 전류변화율 산출부(10)는 도 4에 도시된 제어기와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 도 4는 DC 전압으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면이다.The current change rate calculation unit 10 calculates a current change rate by using an equation including a system parameter. For example, the rate of change of the current can be calculated from the equation relating to the DC voltage of the equation (1). The current change rate calculation unit 10 may be represented as the controller shown in FIG. That is, FIG. 4 is a diagram illustrating a controller that calculates a current change rate from a DC voltage.

또한, 도 5는 유효 전력으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면이고, 도 6은 무효 전력으로부터 전류 변화율을 산출하는 제어기를 예시한 도면이다. 유효 전력 또는 무효 전력으로부터 전류 변화율 산출하는 제어기는 각각 유효 전력 또는 무효 전력에 관한 식으로부터 도출될 수 있다.5 is a diagram illustrating a controller for calculating a current change rate from active power, and FIG. 6 is a diagram illustrating a controller for calculating a current change rate from reactive power. The controller for calculating the current change rate from the active power or the reactive power may be derived from an equation relating to the active power or the reactive power, respectively.

전류 지령치 산출부(30)는 측정된 계통 파라미터 중 직류 전류에 전류변화율 산출부(20)에 의하여 산출된 전류 변화율을 합하여 전류 지령치를 산출한다.
The current command value calculation unit 30 calculates the current command value by adding the current change rate calculated by the current change rate calculation unit 20 to the direct current among the measured system parameters.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

10: 계통 파라미터 측정부
20: 전류변화율 산출부
30: 전류 지령치 산출부10: system parameter measurement unit
20: current change rate calculation unit
30: current command value calculation unit

Claims (4)

계통 상태로부터 필요한 계통 파라미터를 측정하는 계통 파라미터 측정부;
상기 계통 파라미터를 포함하는 수학식을 이용하여 전류변화율을 산출하는 전류변화율 산출부; 및
상기 계통 파라미터 중에서 직류 전류와 상기 전류변화율을 합하여 전류 지령치를 산출하는 전류 지령치 산출부를 포함하는 VDCOL(Voltage Dependent Current Order Limiter) 제어기.
A system parameter measuring unit measuring a system parameter required from the system state;
A current change rate calculator for calculating a current change rate by using a formula including the system parameters; And
A voltage dependent current order limiter (VDCOLOL) controller including a current command value calculating unit for calculating a current command value by adding a DC current and the current change rate among the system parameters.
제1항에 있어서,
상기 수학식은 컨버터의 직류 전압에 관한 식인 것을 특징으로 하는 VDCOL 제어기.
The method of claim 1,
The equation is a VDCOL controller, characterized in that the equation for the DC voltage of the converter.
제1항에 있어서,
상기 수학식은 컨버터의 유효 전력에 관한 식인 것을 특징으로 하는 VDCOL 제어기.
The method of claim 1,
The equation is a formula for the active power of the converter.
제1항에 있어서,
상기 수학식은 컨버터의 무효 전력에 관한 식인 것을 특징으로 하는 VDCOL 제어기.The method of claim 1,
The equation is a formula for the reactive power of the converter.
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