KR20130068615A - 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법 - Google Patents

신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력변환장치의 시험 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 시험을 위한 시험 환경 정보를 설정하고, 설정된 시험 환경 정보에 대응하는 모의신호 설정정보를 생성하는 시험 처리부, 및 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로에 연결되어, 시험 처리부의 모의신호 설정정보에 근거하여 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 모의신호를 출력하고, 모의신호에 대한 제어회로의 출력신호를 계측하여 신재생에너지원 전력변환기의 전력 변환을 모의하는 전력변환 시험부를 포함하고, 시험 처리부는 전력변환 시험부의 출력신호 계측 결과 및 신재생에너지원 전력변환기의 모의 결과를 토대로 신재생에너지원 전력변환기에 대한 시험 결과를 생성하여 출력한다.

Description

신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법{Apparatus and method for testing power converter of new renewable energy}
본 발명은 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 단위의 시험을 통해서 신재생에너지원 전력변환기의 기능을 시험할 수 있는 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
신재생에너지원의 전력 변환기의 기능 시험을 위해서는 태양 전지 시뮬레이터나 계통연계 시뮬레이터 등의 고가의 장치들이 필요하며, 장비의 크기가 크므로 별도의 공간을 할당하여 시험 환경을 구축을 해야 한다.
신재생에너지원 전력 변환기는 전력용 반도체 소자 등으로 구성된 전력 변환 유닛과 소프트웨어로 기능을 구현한 제어기를 포함하는 제어 회로로 구성된다. 전력 변환 유닛은 전력 변환을 위한 반도체 소자와 그 소자들로 구성된 회로를 기반으로 시뮬레이션이 가능하며, 몇몇의 전력 전자 시뮬레이터가 개발을 위해서 널리 활용되고 있다.
반면에 제어회로의 회로 구성은 시뮬레이션을 통해서 개발을 많이 하고 있으나, 제어회로의 제어기에 탑재되는 소프트웨어는 실제 제어 회로를 활용하여 개발한다. 그 이유는 제어기의 소프트웨어는 인터럽트와 같은 이벤트에 의해서 동작을 하도록 구현하는데, MCU마다 차이가 있지만 시뮬레이션을 지원하는 MCU들도 대부분 인터럽트나 이벤트 발생 등은 지원하지 않아서 실제 개발 중인 제어회로를 활용하여 시험한다.
신재생에너지원 발전 전력은 사용자 설정 값에 기반하여 발전 전력을 모의하고, 그 모의한 값을 기준으로 전력 변환 유닛의 변환 결과를 모의하여 제어회로에 전달한다. 계통 모의는 사용자 설정 값에 기반하여 계통의 환경을 모의하고, 그 모의한 값을 기준으로 전력 변환기의 입력 값과 실제 제어회로 입력 값을 모의한다. 신재생에너지원 전력변환기는 제어 회로가 전력 변환기의 입출력을 모니터링하여, 입력 신호를 분석하여 출력이 최대가 되도록 전력 변환 유닛에 제어 신호를 인가하여 전력 변환을 수행한다.
이에, 신재생에너지원 발전 전력과 계통을 가상으로 모의하여 제어 회로에 입력하고, 그에 대한 제어 회로의 출력 값을 검사함으로써 전력 변환기의 기능을 시험 할 수 있다.
따라서, 신재생에너지원 전력 변환 변환기의 시험을 위해 전력 변환 유닛은 시뮬레이션을 통해 사전에 기능 검증이 가능하며 제어 회로의 제어신호에 의해서 반도체 소자를 구동하여 전력을 변환하기 때문에 하드웨어로 구성되면 그 소자를 변경하지 않는 한 동일한 처리 결과를 나타낸다.
반면에 제어 회로의 제어기는 소프트웨어로 기능을 구현하기 때문에 소프트웨어를 변경함에 따라 기능이 변경된다. 따라서, 제어회로의 제어기는 전력 변환 유닛보다 변경이 용이하며, 소프트웨어에 따라 기능 및 성능의 차이가 발생할 수 있다.
따라서, 신재생에너지원 전력 변환기의 개발 과정에서 보면 전력 변환 유닛에 비해 제어회로가 문제 발생의 확률이 상대적으로 높고, 제어회로에서 잘못된 제어 신호를 출력할 경우, 전력 변환 유닛의 소자가 파손되기도 한다. 하지만, 신재생에너지원의 전력 변환기의 시험 장치는 신재생에너지원의 전력 변환기 단위나 전력 변환 유닛을 위한 시험장치 형태가 대다수이다.
본 발명의 목적은, 신재생에너지원 전력변환기를 시험함에 있어서 제어회로 단위로 시험을 수행하여 신재생에너지원 전력변환기의 시험이 용이하도록 한 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 신재생에너지원 전력변환기의 시험 절차에 대한 간소함과 편리성을 제공하고, 시험 비용을 감소시킬 수 있는 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치는, 신재생에너지원 전력변환기의 시험을 위한 시험 환경 정보를 설정하고, 설정된 시험 환경 정보에 대응하는 모의신호 설정정보를 생성하는 시험환경 설정부, 및 상기 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로에 연결되어, 상기 시험환경 설정부의 모의신호 설정정보에 근거하여 상기 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 모의신호를 출력하고, 상기 모의신호에 대한 상기 제어회로의 출력신호를 계측하여 상기 신재생에너지원 전력변환기의 전력 변환을 모의하는 전력변환 시험부를 포함한다.
상기 시험 처리부는, 상기 전력변환 시험부의 출력신호 계측 결과 및 상기 신재생에너지원 전력변환기의 모의 결과를 토대로 상기 신재생에너지원 전력변환기에 대한 시험 결과를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 시험 방법은, 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 시험을 위한 시험 환경 정보를 설정하는 단계, 설정된 시험 환경 정보에 대응하는 모의신호를 설정하는 단계, 상기 모의신호를 상기 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 출력하는 단계, 및 상기 모의신호에 대한 상기 제어회로의 출력신호를 계측하여 상기 신재생에너지원 전력변환기의 전력 변환을 모의하고, 상기 출력신호 및 상기 신재생에너지원 전력변환기의 모의 결과를 토대로 상기 신재생에너지원 전력변환기에 대한 시험 결과를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 신재생에너지원 전력변환기를 시험함에 있어서 제어회로 단위로 시험을 수행하여 신재생에너지원 전력변환기의 시험이 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 신재생에너지원 전력변환기를 시험함에 있어서 제어회로 단위로 시험을 수행하여 신재생에너지원 전력변환기의 시험 절차에 대한 간소함과 편리성을 제공하는 이점이 있으며, 더욱이 신재생에너지원 전력변환기에 대한 시험 비용을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 3은 도 2의 모의신호 발생부에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 4는 도 3의 신재생에너지원 발전 모의부의 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 모의신호 발생부의 출력 신호에 대한 처리 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 7은 도 2의 전력 변환 시험부에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 다른 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 시험 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명에 적용되는 신재생에너지원 전력변환기(이하, '전력 변환기'라 칭한다.)는 신재생에너지원으로부터 신재생에너지 발전 전력을 입력 받아 부하에서 사용 가능하거나 전력계통으로 전송 가능한 형태로 변환하여 부하나 전력계통으로 전력을 출력한다. 여기서, 신재생에너지원은 태양전지나 풍력 터빈 등이 해당된다.
이때, 전력 변환기는 실제로 전력 변환을 수행하는 전력 변환부와, 전력 변환의 각 단계의 입출력 전압/전류를 검출하여, 전력 변환부의 전력용 반도체 스위칭 소자 등을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어회로를 포함한다.
전력 변환부는 신재생에너지원의 발전 특성에 따라 변화하는 전압을 일정하게 평활화하는 DC-DC 변환 유닛과, 한 개 이상의 반도체 스위칭 소자로 구성하여 제어회로로부터 게이트 구동 신호를 입력 받아 반도체 스위칭 소자를 온/오프하여 직류를 교류로 변환하는 DC-AC 변환 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치(이하, '시험 장치'라 칭한다.)는 전력변환기 전체를 모의 시험하는 데서 오는 문제를 해결하기 위하여, 전력변환기의 제어회로에 직/간접으로 연결하여, 제어회로에 대해서 모의시험을 진행하여 전력변환기를 시험하도록 한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 이하를 참조하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시험 장치(100)는, 크게 시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)로 구성된다.
시험 처리부(110)는 사용자로부터의 환경 설정값 및 이벤트 신호 등을 입력 받아 처리하고, 전력변환 시험부(150)의 계측 결과를 토대로 시험 결과를 산출하여 출력하는 수단이다. 시험 처리부(110)는 계산량이 많으므로 PC 등에 구현된다.
한편, 전력변환 시험부(150)는 전력변환기의 제어회로(25)에 직접 연결된다. 이때, 전력변환 시험부(150)는 시험 처리부(110)로부터 출력된 신호를 제어회로(25)로 입력하고, 제어회로(25)의 출력신호를 계측하는 수단이다.
시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)는 별도의 기기로 구현될 수 있다. 이때, 시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)는 유선 또는 무선 방식으로 통신 연결되어 신호를 송수신할 수 있다. 물론, 시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)는 하나의 기기에 일체로 구현될 수도 있다.
시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)의 구현은 실시 형태에 따라 다양하게 변형 가능함은 당연한 것이다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 시험 처리부(110)와 전력변환 시험부(150)가 별도의 기기로 구현되는 것을 예로 하여 설명한다.
시험 처리부(110) 및 전력변환 시험부(150)에 대한 보다 구체적인 설명은 도 3의 실시예를 참조하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시험 처리부(110)는 사용자 인터페이스부(111), 시험환경 설정부(112), 모의 시험부(113), 저장부(114), 차분 조정부(115), 및 제1 통신부(116)를 포함한다.
사용자 인터페이스부(111)는 사용자로부터 전력변환기에 대한 환경 정보 및 이벤트를 입력 받는다. 일 예로서, 사용자 인터페이스부(111)는 시험 대상이 되는 전력변환기의 제어회로(25) 및 반도체 소자, 저항값, 캐패시터 용량 등의 구성 정보를 사용자로부터 입력 받는다. 물론, 시험 장치의 시험 결과를 사용자 인터페이스부(111)를 통해 출력할 수 있다.
시험환경 설정부(112)는 사용자 인터페이스부(111)를 통해 입력된 전력변환기의 환경 정보에 근거하여 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로(25)에 대한 시험환경을 설정한다.
일 예로서, 시험환경 설정부(112)는 한 개 이상의 반도체 소자로 구성된 전력 변환부의 구성 정보와 제어회로(25)의 동작 전압, 입출력 전압/전류의 스케일링(scaling) 비율, 및 계통 정보 등의 시험환경을 설정한다.
모의 시험부(113)는 시험환경 설정부(112)에 의해 설정된 시험환경 및 조건에 따라 시험을 모의하여 전력 변환부(150)의 모의신호 발생부(151)의 출력할 신호를 추산한다. 제어회로(25)로부터의 출력신호를 입력 받아 전력 변환을 모의한 전력변환 모의부(156)의 모의 결과를 기반으로 시험 결과를 산출하여 사용자가 지정한 시험 결과 형태로 출력한다.
저장부(114)는 시험환경 설정부(112)에 의해 설정된 전력변환기의 제어회로(25)에 대한 시험환경 설정정보가 저장된다. 또한, 저장부(114)는 제어회로(25)의 입·출력 측정 데이터가 저장된다.
차분 조정부(115)는 반도체 스위칭 소자, 게이트 신호 출력 사이의 저항 또는 콘덴서 등의 실제 전력 변환기에 대한 전력 변환 유닛과 전력변환 시험부(150)의 하드웨어 구성 차이에 따른 변화를 반영하여 제어회로(25)의 출력 측정 데이터에 대한 차분을 조정한다.
제1 통신부(116)는 전력변환 시험부(150)와의 데이터 송수신을 처리한다.
한편, 전력변환 시험부(150)는 모의신호 발생부(151), 전력변환 모의부(156), 계측부(157), 및 제2 통신부(158)를 포함한다.
모의신호 발생부(151)는 시험 처리부(110)로부터 입력된 신호에 근거하여 신재생에너지원 발전, DC 링크 전압, 및 계통에 대한 모의신호를 발생하여 제어회로(25)로 출력한다. 모의신호 발생부(151)에 대한 구체적인 구성 설명은 도 3을 참조하도록 한다.
한편, 전력변환 모의부(156)는 제어회로(25)의 출력신호에 근거하여 한 개 이상의 반도체 스위칭 소자나 전력용 반도체 소자를 통한 전력 변환을 모의한다. 이때, 전력변환 모의부(156)는 전력변환기의 전력변환 유닛에 대한 전력 변환 결과를 모의하기 위하여 전력용 반도체와 MOSFET, IGBT 등 한 개 이상의 반도체 스위칭 소자를 포함한다.
예를 들면, DC-AC 변환은 직류를 교류 변환하고, 계통과 동기화하기 위해 PWM 신호를 정현파 형태로 변환하여야 한다.
모의의 정확도를 높이기 위해 전력변환 시험부(150)에 DC-AC 전력 변환 회로를 구성하여 모의가 아닌 실제 반도체 스위칭 소자를 이용하여 정현파를 생성하고 생성된 정현파를 전력변환 시험부(150)의 MCU가 ADC로 입력을 받아서 전력변환기에서 계통으로의 출력되는 신호를 계측할 수 있다.
계측부(157)는 제어회로(25)의 입·출력 신호를 계측한다. 이때, 계측부(157)는 전력변환 시험부(150)의 출력 신호에 대한 계측 결과와 전력변환 모의부(156)의 모의 결과값을 시험 처리부(110)로 전송한다.
제2 통신부(158)는 시험 처리부(110)와의 데이터 송수신을 처리한다.
여기서, 제1 통신부(116) 및 제2 통신부(158)는 통신 프로토콜을 사용하여 PC 기반의 시험 처리부(110)와 임베디드 기반의 전력변환 시험부(150) 간에 정보를 전달한다. 일 예로서, 제1 통신부(116) 및 제2 통신부(158)의 통신 프로토콜은 RS-232C 또는 TCP/IP 등이 적용될 수 있다.
도 3은 도 2의 모의신호 발생부에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 모의신호 발생부(151)는 신재생에너지원 발전 모의부(152), DC 링크 전압 모의부(153), 및 계통 모의부(154)를 포함한다.
신재생에너지원 발전 모의부(152)는 시험 처리부의 시험환경 설정부에 의해 설정된 시험환경 정보를 기반으로 신재생에너지 발전 전력을 모의한다. 이때, 신재생에너지원 발전 모의부(152)는 모의 결과로서 발생된 신재생에너지 발전 전력 정보를 포함하는 모의신호를 제어회로로 출력한다.
일 예로서, 신재생에너지원 발전 모의부(152)는 신재생에너지원 발전량 데이터를 기반으로 발전량을 모의하여 전력 변환 장치의 입력 전압 및 전류를 추정하고, 설정된 시험환경 정보를 기반으로 전력 변환기의 입력 전압, 전류를 다운 스케일링(down-scaling)하여 제어회로에 인가한다.
DC 링크 전압 모의부(153)는 시험 처리부의 시험환경 설정부에 의해 설정된 시험환경 정보를 기반으로 DC 링크 전압을 모의한다. 이때, DC 링크 전압 모의부(153)는 모의 결과로서 발생된 DC 링크 전압 정보를 포함하는 모의신호를 제어회로로 출력한다.
일 예로서, DC 링크 전압 모의부(153)는 DC-DC 변환 유닛을 구성하는 반도체 소자의 값과 특성을 고려하여 평활과 승압을 모의하여 DC 링크의 출력 전압을 추정하고, 추정한 DC 링크 전압을 설정 정보를 기반으로 다운 스케일링하여 제어회로에 인가한다.
계통 모의부(154)는 시험 처리부의 시험환경 설정부에 의해 설정된 시험환경 정보를 기반으로 전압, 주파수, 진폭 등의 특성에 맞게 계통을 모의한다. 이때, 계통 모의부(154)는 모의 결과로서 발생된 릴레이 등의 정보를 포함하는 모의신호를 제어회로로 출력한다.
모의신호 발생부(151)는 추가적으로 제어신호 모의부(155)를 포함할 수 있다. 제어신호 모의부(155)는 사용자로부터 입력된 제어신호의 이벤트 발생 정보를 포함하는 모의신호를 발생하여 제어회로로 출력한다.
일 예로서, 제어신호 모의부(155)는 사용자 인터페이스를 통해 직류분 검출 이벤트가 입력되면, 직류분 검출 이벤트를 포함하는 제어신호를 모의하여 제어회로에 인가한다.
도 4는 도 3의 신재생에너지원 발전 모의부의 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다. 더욱 상세하게는, 전력 변환기가 태양광 발전 전력 변환기인 것을 예로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 신재생에너지원 발전 모의부는 (a)의 태양 전지 패널에서 태양에너지를 전기에너지로 변환하고, (b)에서 전력 변환기로 입력되는 DC 입력전압 및 전류를 측정한다.
(b)에서 감지된 값은 전력 변환기 기반이므로 수백 V의 전압이 측정되나, 제어회로에서 입력 가능한 전압은 수 V 단위이므로, 신재생에너지원 발전 모의부는 시험환경 설정부에서 설정된 시험환경 정보를 기반으로 (c)와 같이 수백 V의 전압을 제어회로에서 표현 가능한 수 V로 다운 스케일링하고, 그 결과 (d)와 같이 DC 모의 전압, 전류를 발생하여 제어회로로 인가한다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)는 시험 처리부의 모의 시험부에서 수행하고, (d) 과정은 전력변환 시험부의 신재생에너지원 발전 모의부에서 수행한다.
그 외의 DC 링크 전압 모의부(153), 계통 모의부(154) 및 제어신호 모의부(155)도 유사하게 동작한다. 실제 모의는 시험처리부의 모의 시험부에서 수행하고, 출력은 전력변환 시험부의 모의신호 발생부에서 처리하나, 일부 계산량이 적은 것에 한에 모의신호 발생부에서 처리하는 것도 가능하다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 모의신호 발생부의 출력 신호에 대한 처리 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
전력변환 시험부는 추가적으로, 시험 장치의 범용성을 위해 다양한 동작 전원을 지원하기 위한 신호 증폭/감쇄기 및 전압 레벨 변환기를 포함할 수 있다.
전압을 변환함에 있어서, 전력변환 시험부의 신재생에너지원 발전 모의부(152), DC 링크 전압 모의부(153), 및 계통 모의부(154)는 아날로그 신호를 출력하므로 신호 증폭/감쇄기가 적용되고, 제어회로 모의부(155)는 디지털 신호를 출력하므로 전압 레벨 변환기가 적용된다.
먼저, 도 5는 신호 증폭/감쇄기를 이용한 아날로그 신호 출력의 전압 변환 예를 나타낸 것이다.
제어회로의 동작전원은 사용하는 MCU에 따라 1.8V에서 5V까지 다양하다.
따라서, 전력변환 시험부의 신재생에너지원 발전 모의부(152), DC 링크 전압 모의부(153), 계통 모의부(154)에서 출력되는 모의신호의 전압 환경이 제어회로의 동작 전압과 같은 경우는, 출력측을 (a)의 경로를 통해 제어회로로 직접 연결한다.
한편, 전력변환 시험부의 신재생에너지원 발전 모의부(152), DC 링크 전압 모의부(153), 계통 모의부(154)에서 출력되는 모의신호의 전압 환경이 제어회로의 동작 전압과 다른 경우에는, 출력측을 (b)의 경로를 통해 신호 증폭/감쇄기를 거쳐서 제어회로의 동작 전압과 같은 전압으로 변환한 후 제어회로로 연결되도록 한다.
전력변환 시험부의 신재생에너지원 발전 모의부(152), DC 링크 전압 모의부(153), 계통 모의부(154)는 설정된 시험환경 정보에 따라 출력을 선택할 수 있도록 구성한다.
도 6은 전압 레벨 변환기를 이용한 디지털 신호 출력의 전압 변환 예를 나타낸 것이다.
제어회로의 동작전원은 사용하는 MCU에 따라 1.8V에서 5V까지 다양하다.
따라서, 전력변환 시험부의 제어신호 모의부(155)에서 출력되는 모의신호의 전압 환경이 제어회로의 동작 전압과 같은 경우는, 출력측을 (a)의 경로를 통해 제어회로로 직접 연결한다.
한편, 전력변환 시험부의 제어신호 모의부(155)에서 출력되는 모의신호의 전압 환경이 제어회로의 동작 전압과 다른 경우에는, 출력측을 (b)의 경로를 통해 전압 레벨 변환기를 거쳐서 제어회로의 동작 전압과 같은 전압으로 변환한 후 제어회로로 연결되도록 한다.
전력변환 시험부의 제어신호 모의부(155)는 설정된 시험환경 정보에 따라 출력을 선택할 수 있도록 구성한다.
도 7은 도 2의 전력변환 모의부에 대한 세부 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
전력변환 모의부는 전력용 반도체와 MOSFET, IGBT 등 1개 이상의 반도체 스위칭 소자를 포함한다. 예를 들면, DC-AC 변환을 통해 직류를 교류 변환하고, 계통과 동기화하기 위해 PWM 신호를 정현파 형태로 변환하여야 한다.
또한, 모의의 정확도를 높이기 위해 전력변환 모의부에 반도체 스위칭 소자를 이용하여 정현파를 생성하고, 생성된 정현파를 전력변환 시험부의 MCU가 ADC로 입력을 받음으로써 전력변환기에서 계통으로의 출력되는 신호를 모의할 수 있다.
전력변환 모의부에 구현되는 DC-AC 전력 변환 회로는 도 7과 같이, DAC(Digital Analog Converter)(156a), 게이트 구동회로(156b), 반도체 스위칭 소자(156c), LCL 필터(156d), 및 ADC(Analog Digital Converter)(156e)로 구현할 수 있다.
DAC(156a)은 제어회로의 DAC로 PWM 생성을 위한 게이트 구동 신호를 출력한다. 게이트 구동 회로(156b)는 게이트 단자를 온/오프하여 반도체 스위칭 소자(156c)를 동작시킴으로써 PWM 신호를 생성한다. 생성된 PWM 신호는 LCL 필터(156d)를 거치면서 정현파로 변환된다.
반도체 스위칭 소자(156c)와 게이트 저항, 게이트 콘덴서 용량 등 회로에 따라 출력 정현파와 모의된 정현파의 차분이 발생한다. 이러한 차분은 시험환경에서 설정된 소자의 특성을 참고하여 시험 처리부의 차분 조정부에서 차분을 조정하여 실측 값에 근사하게 추정할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 신재생에너지원 전력변환기의 시험 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시험 장치는 사용자 인터페이스를 통해 입력된 전력변환기의 환경 정보에 근거하여 전력변환기의 제어회로에 대한 시험환경을 설정하고(S100), 설정된 시험환경에 따른 모의신호 값을 설정한다(S110).
일 예로서, 'S110' 과정에서는 신재생에너지원 발전, DC 링크 전압, 계통 연계에 대한 모의신호 값을 설정한다. 'S110' 과정에서 설정된 모의신호 값에 근거하여 시험 대상이 되는 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 모의신호를 출력한다(S120).
'S120' 과정은 추가적으로, 사용자 인터페이스를 통해 입력된 이벤트 정보를 포함하는 제어신호에 대한 모의신호를 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 출력할 수 있다.
이후, 해당 제어회로를 통해 출력되는 신호에 근거하여 전력 변환을 모의하고, 전력 변환 모의 결과 및 제어회로의 출력신호를 계측한다(S130, S140). 이때, 시험 장치는 'S130' 및 'S140' 과정의 계측 결과를 통해 전력변환기에 대한 모의 시험 결과를 생성하여(S150), 출력한다(S160).
도 8에는 도시하지 않았으나, 'S150' 과정을 수행하는 동안 시험환경에서 설정된 소자의 특성을 참고하여 차분을 조정하는 과정을 추가로 수행할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치 및 그 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
100: 시험 장치 110: 시험 처리부
111: 사용자 인터페이스부 112: 시험환경 설정부
113: 모의 시험부 114: 저장부
115: 차분 조정부 116: 제1 통신부
150: 전력변환 시험부 151: 모의신호 발생부
152: 신재생에너지원 발전 모의부 153: DC 링크 전압 모의부
154: 계통 모의부 155: 제어신호 모의부
156: 전력변환 모의부 157: 계측부
158: 제2 통신부

Claims (1)

  1. 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로 시험을 위한 시험 환경 정보를 설정하고, 설정된 시험 환경 정보에 대응하는 모의신호 설정정보를 생성하는 시험 처리부; 및
    상기 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로에 연결되어, 상기 시험 처리부의 모의신호 설정정보에 근거하여 상기 신재생에너지원 전력변환기의 제어회로로 모의신호를 출력하고, 상기 모의신호에 대한 상기 제어회로의 출력신호를 계측하여 상기 신재생에너지원 전력변환기의 전력 변환을 모의하는 전력변환 시험부를 포함하고,
    상기 시험 처리부는, 상기 전력변환 시험부의 출력신호 계측 결과 및 상기 신재생에너지원 전력변환기의 모의 결과를 토대로 상기 신재생에너지원 전력변환기에 대한 시험 결과를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 신재생에너지원 전력변환기의 시험 장치.
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