KR20140052152A - Method of phase tracking of power system using lpn filter - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a phase tracking system tracking a phase in a power system using a low pass north (LPN) filter and, more specifically, to a phase tracking system comprising a frequency extraction unit which detects a system voltage and detects a frequency component from one or more of multiple phases composing the detected system voltage; a reference signal generating unit which obtains a reference signal based on the frequency component extracted in the frequency extraction unit; and a phase tracking unit which tracks the phase of the system voltage by conducting LPN filtering for the reference signal obtained in the reference signal generating unit.

Description

ＬＰＮ 필터를 이용한 전력계통의 위상추종 시스템{Method of phase tracking of power system using LPN filter}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a phase tracking system of a power system using a LPN filter,

본 발명은 전력계통에서의 위상추종에 관한 것으로, 구체적으로는 저역통과노치(Low Pass Notch: LPN) 필터를 이용하여 계통전원의 위상을 추종하는 시스템을 제공하기 위한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to phase tracking in a power system, and more particularly, to a system for tracking a phase of a system power source using a low pass notch (LPN) filter.

일반적으로 전력계통(electric power system)은 발전소, 변전소, 송전선을 포함하여 넓은 지역에 걸쳐 있는 전기적인 연계를 의미한다. Generally, an electric power system means an electrical connection over a wide area including a power plant, a substation, and a transmission line.

전력계통을 높은 신뢰도로 운용되기 위해서는, 전압값이나 주파수를 일정하게 유지하고, 정전발생 방지를 위해 전압이나 주파수를 제어하는 방법, 송전선로의 구성에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 예컨대, 주파수가 다른 전력계통을 구성할 때는, 두 계통을 직접 이을 수 없으므로 주파수변환기를 통해서 두 계통을 접속시키는데, 신재생에너지 분야가 각광받으면서 전력변환장치의 계통연계 운전에 대한 연구가 활발히 전개되고 있다. 특히, 전력계통의 안정화 측면에서 계통연계형 전력변환장치의 다양한 기능이 요구된다.In order to operate the power system with high reliability, much research has been conducted on a method of controlling a voltage and a frequency and a transmission line configuration in order to keep a voltage value and a frequency constant, prevent a power outage. For example, when constructing power systems with different frequencies, two systems can not be directly connected. Therefore, two systems are connected through a frequency converter. Research on the grid-connected operation of the power conversion apparatus is actively carried out have. Particularly, in order to stabilize the power system, various functions of the grid-connected power converter are required.

소용량의 계통연계 전력변환 시스템의 경우, 계통의 상태에 따라 기준 주파수 범위와 전압 범위를 벗어나면 탈락하는 독립운전 방지(anti-islanding) 알고리즘을 보유하고 있지만, 대용량 계통연계 전력변환 시스템(Power Conditioning System: PCS)의 경우 계통에 미치는 영향이 커지므로 저전압 보상 알고리즘(Low Voltage Ride Through: LVRT)이 요구되는 실정이다. In the case of a small capacity grid-connected power conversion system, although it has an anti-islanding algorithm that falls out of the reference frequency range and voltage range according to the state of the system, a large capacity grid- : PCS), the low-voltage compensation (LVRT) algorithm is required.

한편, 계통연계 운전을 하기 위해서는 반드시 계통의 위상정보를 정확히 측정하여 계통의 주파수와 위상이 동일한 상태로 전류를 공급하여야 한다. 그러기 위해서는 위상추종(Phase-locking) 알고리즘이 필요하다. On the other hand, in order to perform grid-connected operation, the phase information of the system must be accurately measured and the current should be supplied in a state in which the frequency and phase of the system are the same. This requires a phase-locking algorithm.

종래에는, 전력계통에서의 위상추종을 위해 3상 PLL(phase-locked loop)을 사용하여 계통연계형 전력변환장치를 제어하였고, 이는 계통전압을 통해 도출되는 것이 대부분이다. 전력계통에 사용되는 일반적인 3상 PLL 구조는 비례적분(Proportional Intergral: PI) 제어기를 사용하여 d축의 전압을 0으로 만들도록 제어하여 위상을 추종하는 형태를 사용한다. 따라서, 위상추종은 3상 D-Q 변환을 통해 D축 또는 Q축에 동위상이 되도록 제어기를 구성하여 위상정보를 얻는다.Conventionally, a three-phase phase-locked loop (PLL) is used for phase tracking in a power system to control a grid-connected power converter, which is mostly derived through a grid voltage. A common three-phase PLL structure used in the power system uses a proportional integral (PI) controller to control the d-axis voltage to zero to follow the phase. Thus, the phase tracking is configured to be in phase with the D-axis or Q-axis through three-phase DQ conversion to obtain phase information.

그러나, 이러한 위상 추종 방법은 3상이 항상 평형 상태와 같은 이상적인 경우가 아닌 경우, 예컨대, 센서의 오차나 계통의 단상부하 등으로 인하여 완전 평형 상태가 아니거나 D-Q 변환된 전압 성분에 고조파 성분이 포함되어 상당한 리플이 섞여있는 경우에는 정확한 계통 위상 추종이 어렵고 제어기를 안정정으로 튜닝하는데에도 어려움이 발생하게 된다. However, in the phase tracking method, when the three-phase is not always the ideal state such as an equilibrium state, for example, a harmonic component is included in the DQ-converted voltage component due to a sensor error or a single- If the ripple is mixed, it is difficult to follow the correct system phase and it is difficult to tune the controller to the stable state.

이러한 단점을 극복하게 위해 한 상의 전압에 대해 고속 FFT 및 링 버퍼를 사용하는 계통 위상 추종 방법이 제시되고 있으나, 이러한 방법에서도 계통의 위상 변이, 주파수 변동, 전압 크기 변동 등이 발생한 경우 정확한 계통 위상 추종을 위하여 한 주기 정도의 시간이 소요되는 문제점이 발생한다.In order to overcome these disadvantages, a system phase tracking method using a fast FFT and a ring buffer for a single phase voltage has been proposed. However, even if the system phase shift, frequency fluctuation, There is a problem that the time required for one cycle is long.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전력계통에서 전원이 급변하는 상황에서도 안정적인 계통의 위상정보를 얻을 수 있도록 LPN 필터를 이용한 위상추종 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a phase tracking system using a LPN filter so as to obtain stable phase information of a system even in a power supply rapidly changing state in a power system.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통에서의 위상을 추종하는 위상추종 시스템은, 계통전압을 검출하여, 상기 검출된 계통전압을 이루는 다수의 상 중 하나 이상으로부터 주파수 성분을 검출하는 주파수 추출부; 상기 주파수 추출부에서 추출된 주파수 성분을 토대로 기준신호를 도출하는 기준신호 생성부; 및 상기 기준신호 생성부에서 도출한 기준신호에 대해 LPN(Low Pass North) 필터링을 수행하여 계통전압의 위상을 추종하는 위상 추종부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a phase tracking system for tracking a phase in a power system, the system comprising: a phase detection unit for detecting a phase of a system voltage from at least one of a plurality of phases constituting the detected system voltage, A frequency extracting unit for detecting a frequency of the received signal; A reference signal generator for deriving a reference signal based on the frequency component extracted by the frequency extractor; And a phase follower for performing LPN (Low Pass North) filtering on the reference signal derived from the reference signal generator to follow the phase of the system voltage.

본 발명의 실시예에 따른 상기 위상 추종부는, 상기 기준신호 생성부에서 생성된 코사인 성분의 기준신호 및 사인 성분의 기준신호 각각에 포함된 고조파 성분을 제거하는 LPN 필터 처리부를 포함할 수 있다.The phase tracking unit according to an embodiment of the present invention may include a LPN filter processing unit for removing harmonic components included in the reference signal of the cosine component and the reference signal of the sine component generated by the reference signal generator.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 상기 LPN 필터 처리부는, 계통전압에 대하여 저역통과필터링을 수행하는 저역통과필터(low pass filter) 특성 및 일정 대역폭의 주파수 성분을 제거하는 대거소역필터(band stop filter) 특성이 cascade 형태로 결합된 함수를 이용할 수 있다.In this case, the LPN filter processing unit according to the embodiment of the present invention includes a low pass filter for performing low-pass filtering on the system voltage and a band stop filter for removing frequency components of a predetermined bandwidth. ) Functions can be used in combination with cascade types.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 위상 추종부는, 상기 LPN 필터 처리부에서 고조파 성분이 제거된 코사인 성분의 기준신호 및 사인 성분의 기준신호로부터 위상차를 도출하는 아크탄젠츠 연산부를 더 포함하며, 상기 도출된 위상차 및 계통 주파수로부터 계통전압의 위상정보를 도출할 수 있다.Further, the phase tracking unit according to an embodiment of the present invention may further include an arc tangent operation unit for deriving a phase difference from a reference signal of a cosine component and a sine component reference signal from which harmonic components have been removed from the LPN filter processing unit, The phase information of the grid voltage can be derived from the derived phase difference and the grid frequency.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 상기 주파수 추출부는, 정상상태인 상의 계통전압에 대하여 저역통과필터링을 수행하는 저역통과필터부(Low Pass Filter: LPF); 상기 LPF 처리된 계통전압으로부터 영전압을 검출하여 사각형 파형을 도출하는 영전압 검출부; 및 상기 도출된 사각형 파형에 대해 상승 에지(edge)와 하강 에지(edge) 사이의 시간을 측정하여 기본 주파수 성분을 추출하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.Meanwhile, the frequency extracting unit according to the embodiment of the present invention may include a low pass filter (LPF) for performing low-pass filtering on a system voltage of a steady state; A zero voltage detector for detecting a zero voltage from the LPF processed system voltage to derive a square waveform; And a microprocessor for extracting a fundamental frequency component by measuring a time between a rising edge and a falling edge with respect to the derived square waveform.

상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the present invention by those skilled in the art. And can be understood and understood.

본 발명에 따르면, LPN 필터를 이용하여 전력계통에서 전원이 급변하는 상황에서도 안정적인 계통의 위상정보를 얻을 수 있다.According to the present invention, stable phase information of the system can be obtained even in a situation where power is suddenly changed in the power system by using the LPN filter.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터를 이용한 계통전원의 위상정보를 추종하는 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 주파수 추출을 수행하는 과정의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 계통전압의 주파수 및 위상을 추출하는 과정의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 관련된 LPN 필터 처리부의 LPF 특성에 따른 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 LPN 필터 처리부의 BSF 특성에 따른 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 상기 도 4 및 도 5에 따른 LPF 및 BSF 특성을 결합한 LPN 필터 처리부에서의 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터를 이용한 계통전원의 위상 추종 성능의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 Q(Quality Factor)값에 따른 LPN 필터를 이용한 주파수 위상 추종 특성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a diagram illustrating an example of a system for tracking phase information of a system power source using an LPN filter according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a process of performing frequency extraction in the phase tracking system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an example of a process of extracting a frequency and a phase of a system voltage in a phase tracking system according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing an example of a frequency response characteristic graph according to LPF characteristics of an LPN filter processing unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing an example of a frequency response characteristic graph according to BSF characteristics of an LPN filter processing unit.
6 is a graph showing an example of a graph of a frequency response characteristic in an LPN filter processing unit combining LPF and BSF characteristics according to FIG. 4 and FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of phase tracking performance of a system power supply using an LPN filter according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a frequency phase tracking characteristic using an LPN filter according to a Q (quality factor) value in a phase tracking system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be practiced without these specific details.

본 발명은 전력계통에서의 위상추종에 관한 것으로, 구체적으로는 저역통과노치(Low Pass Notch: LPN) 필터를 이용하여 계통전원의 위상을 추종하는 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to phase tracking in a power system, and more particularly, to provide a method and system for tracking a phase of a system power source using a low pass notch (LPN) filter.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터를 이용한 계통전원의 위상정보를 추종하는 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a system for tracking phase information of a system power source using an LPN filter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템(100)은 신재생 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 전력부(110), 3상 인버터(120), RLC 회로로 구성되는 부하(130), 전력계통(140), 인버터(120)로부터 주파수를 검출하는 주파수 추출부(150) 및 인버터(120)로부터 검출된 계통전압에 LPN 필터를 적용하여 위상정보를 추종하는 위상추종부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a phase tracking system 100 according to an embodiment of the present invention includes a power unit 110 for generating power using renewable energy, a three-phase inverter 120, a load A frequency extracting unit 150 for detecting a frequency from the inverter 120 and a phase follower 160 for following the phase information by applying a LPN filter to the system voltage detected from the inverter 120 ).

전력부(110)로부터 생산된 전력은 인버터(120)로 전달되어 직류전력에서 교류전력으로 변환되고, 인버터(120)로부터 제공되는 교류전력은 전력계통(140)에 연결됨과 아울러 부하(130)에 공급된다.The power generated from the power unit 110 is transmitted to the inverter 120 and is converted from the DC power to the AC power and the AC power provided from the inverter 120 is connected to the power system 140, .

인버터(120)는 비선형 장치로서 도 1에 예시된 것처럼 3상 계통 연계 인버터를 사용할 수 있으며, 전력변환과정에서 고조파(리플 성분) 또는 무효전력이 포함된 교류전력을 생성할 수 있다.The inverter 120 may use a three-phase grid-connected inverter as illustrated in FIG. 1 as a non-linear device, and may generate AC power including a harmonic (ripple component) or reactive power in the power conversion process.

주파수 추출부(150)는 3상 인버터(120)에서 변환된 계통전압(Va, Vb, Vc) 중 하나 이상으로부터 신호를 분석하여 현재의 주파수 성분(f)을 추출한다. 주파수 추출부(150)에서 추출된 주파수(f)는 위상추종부(160)로 전달되어 기준신호를 생성하는데 이용될 수 있다. The frequency extraction unit 150 extracts a current frequency component f by analyzing a signal from at least one of the grid voltages V a , V b , and V c converted by the three-phase inverter 120. The frequency f extracted by the frequency extracting unit 150 may be transmitted to the phase tracking unit 160 and used to generate a reference signal.

위상추종부(160)는 3상 인버터(120)에서 변환된 계통전압(Va, Vb, Vc) 중 임의의 교류전력에 고조파 분석 알고리즘, 예컨대 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 적용하여 현재 위상정보를 추종한다. The phase tracking unit 160 applies a harmonic analysis algorithm such as Fast Fourier Transform (FFT) to arbitrary AC power among the grid voltages V a , V b , and V c converted by the three-phase inverter 120 And follows the current phase information.

이때, 위상추종부(160)는 주파수 추출부(150)로부터 전달된 주파수 성분(f)을 토대로 기준 신호를 생성하는 기준신호 생성부(161), 코사인 성분과 사인 성분으로 나눠진 기준 신호에 대해 각각 LPN 필터 처리를 수행하는 LPN 필터 처리부(162), LPN 필터 처리된 기준 신호로부터 위상차(α)를 도출하는 아크탄젠트 연산부(163) 및 도출된 위상차(α)를 이용하여 계통 전력의 위상을 추종하는 믹서부(164)를 포함할 수 있다. The phase tracking unit 160 includes a reference signal generating unit 161 for generating a reference signal based on the frequency component f transmitted from the frequency extracting unit 150 and a reference signal generating unit for generating a reference signal based on the cosine component and the sine component, An LPT filter processing unit 162 for performing an LPN filter process, an arc tangent operation unit 163 for deriving a phase difference alpha from a LPN filtered reference signal, and a phase difference? And a mixer unit (164).

기준신호 생성부(161)는 임의의 상에서의 계통 전압으로부터 검출된 주파수 성부(f)을 이용하여 기준파형의 위상을 구하고 위상정보를 이용하여 코사인 및 사인 기준신호(cos ωt, sin ωt)를 생성할 수 있다.The reference signal generator 161 obtains the phase of the reference waveform using the frequency component f detected from the grid voltage of an arbitrary phase and generates the cosine and sine reference signals cos? T and sin? T using the phase information can do.

그리고, LPN 필터 처리부(162)는 도 1에 도시된 것처럼 임의의 계통 전압(Va(t))에 기준신호 생성부(161)에서 생성한 코사인 기준 신호(cos ωt) 및 사인 기준 신호(sin ωt)를 곱하여 얻은 각각의 기준신호에 LPN 필터링을 수행한다.1, the LPN filter processor 162 adds the cosine reference signal cos? T generated by the reference signal generator 161 to the arbitrary system voltage V a (t) and the sinusoidal reference signal sin ωt) to perform LPN filtering on each of the reference signals.

LPN 필터는 일정 기준치 이하의 주파수 신호만 통과하도록 처리하는 저역필터(low pass filter)와 일정 범위의 대역에서는 주파수 신호가 통과하지 않도록 처리하는 대역 소거 필터(band stop filter)가 결합된 형태로, 본 발명에서는 계통 전원의 고조파 성분 및 2차 고조파(기본파의 2배 주파수)를 제거하기 위해 사용된다.The LPN filter is a combination of a low pass filter that processes only a frequency signal below a certain reference value and a band stop filter that prevents a frequency signal from passing through a certain range of frequencies. The invention is used to remove the harmonic components of the system power supply and the second harmonic (twice the fundamental frequency).

다음으로, 아크탄젠트 연산부(163)는 LPN 필터 처리부(162)에서 처리된 코사인 성분과 사인 성분의 기준신호로부터 기본파 위상차(α)를 도출하고, 믹서부(164)는 계통의 기준신호의 위상차(α), 크기(Vm) 및 계통의 각 주파수(ω)로부터 계통 전압의 위상정보를 추종한다.Next, the arctangent calculating section 163 derives the fundamental wave phase difference alpha from the reference signals of the cosine component and the sine component processed by the LPN filter processing section 162, and the mixer section 164 calculates the phase difference (?), the magnitude (Vm), and the angular frequency (?) of the system.

이하, 상기 도 1에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 주파수 추출 및 위상추종을 수행하는 과정에서의 기술적 특징에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the technical features in the process of performing frequency extraction and phase tracking in the phase tracking system according to the embodiment of the present invention described above with reference to FIG. 1 will be briefly described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 주파수 추출을 수행하는 과정의 일 예를 나타내는 도면으로, 상기 도 1의 주파수 추출부의 구성을 구체적으로 도시한 것이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a process of performing frequency extraction in the phase tracking system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates the structure of the frequency extraction unit of FIG.

도 2를 참조하면, 주파수 추출부(200)는 계통으로 입력되는 입력전원을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 저역통과필터(Low Pass Filter: LPF)(210), LPF(210)의 출력에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 얻는 영전압 검출부(220), 영전압 검출부(220)의 사각형 파형을 전달받아 주파수 성분을 추출하는 마이크로 프로세서(230)를 포함한다.2, the frequency extracting unit 200 includes a low pass filter (LPF) 210 for filtering an input power input to the system to remove noise components, a zero voltage And a microprocessor 230 for receiving a square waveform of the zero voltage detector 220 and extracting a frequency component of the quadrangle waveform of the zero voltage detector 220.

마이크로 프로세서(230)는 영전압 검출부(220)의 사각형 파형에서 두 에지(edge) 사이의 시간을 측정하는 시간 계산부(231) 및 시간 계산부(231)에서 측정한 시간을 이용하여 주파수를 계산하는 주파수 계산부(232)를 포함할 수 있다.The microprocessor 230 calculates the frequency using the time measured by the time calculator 231 and the time calculator 231 for measuring the time between two edges in the square waveform of the zero voltage detector 220 And a frequency calculator 232 for calculating a frequency.

도 2에 도시된 위상추종 시스템의 주파수 추출을 통해 계통전압의 위상을 도출하는 과정에 대하여 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. A process of deriving the phase of the system voltage through frequency extraction of the phase tracking system shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 계통전압의 주파수 및 위상을 추출하는 과정의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an example of a process of extracting a frequency and a phase of a system voltage in a phase tracking system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 과정은 상기 도 1 및 도 2에서 상술한 시스템 구성요소에서 수행하는 것으로 상기 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명하도록 한다.The process shown in FIG. 3 is performed by the system components described above with reference to FIG. 1 and FIG. 2, and will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 주파수 추출부(200)는 계통으로 입력되는 입력전원에 대해 LPF 처리를 수행하여 입력전원에 대한 필터링을 통해 노이즈 성분을 제거하고(S301), 영전압 검출부(220)는 LPF 처리된 입력전원에서 영전압을 검출하여 사각형 파형을 도출한다(S302).Referring to FIG. 3, the frequency extracting unit 200 shown in FIG. 2 performs an LPF process on an input power input to the system to remove a noise component through filtering on an input power source (S301) The controller 220 detects a zero voltage at the LPF-processed input power source to derive a square waveform (S302).

그리고, 마이크로 프로세서(230)는 영전압 검출부(220)로부터 전달된 사각형 파형 두 에지(edge) 사이의 시간을 측정하여 기본 주파수 성분을 추출하고 전원의 위상을 출력한다(S303 내지 S307).The microprocessor 230 measures the time between two edges of the rectangular waveform transmitted from the zero voltage detector 220, extracts the fundamental frequency component, and outputs the phase of the power source (S303 to S307).

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 시간 계산부(231)는 영전압 검출부(220)에서 출력되는 구형파 신호의 상승시간(t1)과 하강시간(t2)을 이용하여 수학식 1과 같은 주기(Tperiod)를 구할 수 있다(S303).More specifically, the time calculator 231 calculates the period (t 1 ) and the fall time (t 2 ) of the square wave signal output from the zero voltage detector 220, T period ) can be obtained (S303).

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서, t1은 영전압 검출부(220)의 출력에 나오는 구형파 신호의 포지티브 에지 타임(positive edge time)이고, t2는 영전압 검출부(220)의 출력에 나오는 구형파 신호의 네거티브 에지 타임(negative edge time)을 나타낸다.In Equation 1, t 1 is the positive edge time of the square wave signal output from the zero voltage detector 220, t 2 is the negative edge of the square wave signal output from the zero voltage detector 220, Represents the time (negative edge time).

주파수 계산부(232)는 수학식 2를 통해 위상추종에 필요한 계통 주파수(f)를 도출한다(S304).The frequency calculator 232 derives the systematic frequency f required for phase follow-up through Equation (2) (S304).

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식 2에서, Tperiod는 시간 계산부(231)에서 출력된 주기를 나타낸다.In Equation (2), T period indicates a period output from the time calculation unit 231. [

다음으로, 도 1에 도시된 기준신호 생성부(161)는 전 단계에서 도출한 계통 주파수(f)를 이용하여 하기 수학식 3 내지 수학식 7의 과정을 통해 기준신호의 코사인 성분 및 사인파 성분을 도출한다(S305).Next, the reference signal generator 161 shown in FIG. 1 calculates a cosine component and a sine wave component of the reference signal using the following equation (3) to (7) using the systematic frequency f derived in the previous step (S305).

먼저, 기준신호 생성부(161)는 수학식 2의 주파수(f)를 이용하여 기준파형의 위상 및 위상정보를 이용하여 수학식 3과 같이 코사인 기준신호와 사인 기준신호를 설정할 수 있다.First, the reference signal generator 161 may set the cosine reference signal and the sign reference signal using Equation (3) using the phase and phase information of the reference waveform using the frequency (f) of Equation (2).

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

일반적으로, 계통 전압은 다양한 부하의 존재로 고조파 성분이 많이 포함되어 있다. 따라서, 계통연계형 PCS는 계통으로 전송되는 전력을 기본파에 동기시키는 것이 중요하므로 계통전력에서 고조파 성분 및 노이즈 성분을 제거한 기본파 성분을 추출하는 것이 필요하다. Generally, the grid voltage includes many harmonic components due to the presence of various loads. Therefore, it is important to synchronize the power transmitted to the grid with the fundamental wave, so it is necessary to extract the fundamental wave component from which the harmonic component and the noise component are removed from the grid power.

계통 전압신호는 기본 주파수에 다양한 차수의 고조파 성분(3차, 5차, 7차,…, n차)이 포함된 형태로 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The system voltage signal can be expressed by Equation (4) as a form including harmonics of various orders (third order, fifth order, seventh order, ..., n order) to the fundamental frequency.

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 수학식 4에서, VGRID(t)는 계통전압을 나타내고, α는 위상을 나타내고, ω는 계통의 각 주파수(2πf)를 나타내고, Vm은 기본파 성분의 크기를 나타내고, Vmn은 n차 고조파 성분의 크기를 나타낸다. In Equation 4, V GRID (t) denotes a grid voltage, α denotes a phase, ω represents the angular frequency (2πf) of the system, V m represents the magnitude of the fundamental wave component, V mn is n Represents the magnitude of the harmonic component.

즉, 계통전압 VGRID(t)은 기본 주파수 성분

Figure pat00006
와 다양한 차수의 고주파 성분
Figure pat00007
의 합으로 나타낼 수 있다.That is, the grid voltage V GRID (t)
Figure pat00006
And various orders of high frequency components
Figure pat00007
As shown in FIG.

계통전압 신호의 위상을 구하기 위해 상기 수학식 3과 같이 설정한 기준신호를 상기 수학식 4의 계통신호에 곱하여 수학식 5와 같은 코사인 성분의 계통전압(VGRIDC(t))과 사인 성분의 계통전압(VGRIDS(t))을 구할 수 있다.In order to obtain the phase of the grid voltage signal, the grid signal of Equation (4) is multiplied by the reference signal set as shown in Equation (3) to calculate the system voltage (V GRIDC (t) The voltage V GRIDS (t) can be obtained.

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 수학식 5에 나타난 바와 같이 계통전압은 주기적인 정현파 신호와 직류성분의 cos α와 sinα로 구성되고, 정현파 신호는 기본파의 2배 이상의 주파수 성분을 가진 신호로 구성된다. As shown in Equation (5), the system voltage is composed of periodic sinusoidal signals and direct current components cos alpha and sin alpha, and the sinusoidal wave signal is composed of a signal having a frequency component twice or more the fundamental wave.

이와 같은 정현파 성분에 포함된 고조파 성분을 제거하기 위하여 LPN 필터 처리부(162)는 코사인 성분 및 사인 성분의 기준신호에 LPN 필터를 적용하여 리플 성분을 제거한다(S306).In order to remove the harmonic components included in the sinusoidal component, the LPN filter processor 162 applies the LPN filter to the reference signals of the cosine component and the sine component to remove the ripple component (S306).

상술한 것처럼, LPN 필터 처리부(162)는 저역필터(LPF) 특성과 대거소역필터(BSF) 특성이 결합된 필터 처리를 수행하며, 이는 하기 수학식 6과 같은 필터 전달함수를 이용할 수 있다.As described above, the LPN filter processing unit 162 performs filter processing in which a low-pass filter (LPF) characteristic and a small-pass filter (BSF) characteristic are combined, and can use a filter transfer function as shown in Equation (6).

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 수학식 6에서, HL(s)는 저역필터의 전달함수를 나타내고, HN(s)는 대거소역필터의 전달함수를 나타내며, 양 전달함수(HL(s), HN(s))의 cascade 형태를 나타내는 필터 전달함수를 기준신호에 적용함으로써 계통 전원의 고조파 성분 및 2차 고조파 성분을 제거할 수 있다. In Equation 6, H L (s) represents the transfer function of the low pass filter, H N (s) is a large number indicates a transfer function of a minor role filter, both the transfer function (H L (s), H N (s) ) Can be applied to the reference signal to remove the harmonic component and the second harmonic component of the system power supply.

여기서, Q(Quality Factor)는 주파수 특성 곡선의 특성을 나타내는 값으로, LPN 필터를 거친 주파수 특성은 Q 값의 영향을 받게 된다. 이에 대해서는 이하 도 8을 참조하여 다시 설명하도록 한다.Here, Q (Quality Factor) is a value representing the characteristic of the frequency characteristic curve, and the frequency characteristic through the LPN filter is affected by the Q value. This will be described again with reference to FIG.

이와 같이, LPN 필터 처리부(162)에서 LPN 필터링을 통해 고조파 성분이 제거된 기준신호의 코사인 성분 및 사인 성분은 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.As described above, the cosine component and the sine component of the reference signal from which the harmonic components are removed through the LPN filtering in the LPN filter processor 162 can be expressed by Equation (7).

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 수학식 7에서, 계통전압(VGRIDC(t),VGRIDS(t))에 대해 각각 LPN 필터링을 수행하게 되면 고조파 성분은 0으로 되고, 위상차 α에 대한 직류성분(

Figure pat00011
)만 남게 된다. 이에 대해서는 이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 자세하게 설명하도록 한다.In Equation (7), when the LPN filtering is performed on the grid voltages V GRIDC (t) and V GRIDS (t), the harmonic component becomes 0, and the DC component
Figure pat00011
). This will be described in more detail with reference to Figs. 4 to 6 below.

이후, 위상추종부(160)는 아크탄젠트 처리부(163)를 통해 상기 수학식 7의 코사인 및 사인 계통전압으로부터 하기 수학식 8과 같이 계통전압의 크기(Vm)와 위상차(α)를 구하고, 하기 수학식 9과 같이 계통의 위상성분(θ)을 구할 수 있다(S307).Then, the phase tracking unit 160 obtains the magnitude (V m ) and phase difference (?) Of the grid voltage from the cosine and sine grid voltages of Equation (7) through the arc tangent processor 163, The phase component? Of the system can be obtained as shown in the following Equation 9 (S307).

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 수학식 8에서, Vm은 계통전원 신호의 파형 크기를 나타내고, α는 계통전원 신호의 위상차 성분을 나타내고, Vsin α는 계통전원 신호의 사인 성분을 나타내고, Vcos α는 계통전원 신호의 코사인 성분을 나타낸다. In Equation 8, V m represents the wave size of the grid power supply signal, α denotes a phase difference component of the system power signal, V sin α represents the sine component of the system power signal, V cos α is the system power signal Represents a cosine component.

이에 따라, 위상 추출부(160)의 믹서부(164)는 기준신호 발생부(161)에서 생성한 기준신호의 위상(ωt)에 상기 수학식 8에서 구한 기준신호와 계통전압의 위상차 α를 합하여 하기 수학식 9와 같이 구하고자 하는 계통의 위상성분(θ)을 구할 수 있다.Accordingly, the mixer unit 164 of the phase extracting unit 160 adds the phase difference? Between the reference signal and the grid voltage obtained from Equation (8) to the phase? T of the reference signal generated by the reference signal generating unit 161 The phase component (?) Of the system to be obtained can be obtained as shown in the following Equation (9).

Figure pat00013
Figure pat00013

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 계통전압 위상추종 시스템은 LPN 필터링을 통해 상기 수학식 1 내지 수학식 9와 같은 과정을 통해 계통전압의 모든 상 중 임의의 상에 대한 위상정보를 도출할 수 있다. In this way, the system voltage phase tracking system according to the embodiment of the present invention can derive the phase information on any phase of all phases of the grid voltage through the processes of Equations 1 to 9 through LPN filtering have.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터부에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, an LPN filter unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6. FIG.

상술한 것처럼, LPN 필터 처리부(162)는 계통전원의 고조파 성분을 제거하기 위한 것으로, 상기 수학식 6에 예시된 필터 전달함수는 계통전원의 고조파 성분 및 2차 고조파(기본파의 2배 주파수) 성분을 제거하기 위해, 2차 저역필터(LPF) 및 2차 대거소역필터(BSF)가 cascade 형태로 결합된 4차 LPN 전달함수를 이용한다.As described above, the LPN filter processing unit 162 is for removing harmonic components of the system power supply. The filter transfer function illustrated in Equation (6) is a harmonic component of the system power supply and a second harmonic (twice the fundamental frequency) To remove the components, a quadratic LPN transfer function is used in which the second order low pass filter (LPF) and the second order small pass filter (BSF) are combined in a cascade form.

도 4는 본 발명의 실시예와 관련된 LPN 필터 처리부의 LPF 특성에 따른 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 LPN 필터 처리부의 BSF 특성에 따른 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a graph showing an example of a frequency response characteristic graph according to an LPF characteristic of an LPN filter processing unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph illustrating an example of a frequency response characteristic graph according to BSF characteristics of an LPN filter processing unit. FIG.

구체적으로, 도 4는 기준신호 성분이 2차 저역통과 필터를 거치는 경우 나타나는 주파수 진폭 및 위상의 응답특성을 나타내고, 도 5는 기준신호 성분이 2차 대거소역필터를 거치는 경우 나타나는 주파수 진폭 및 위상의 응답특성을 나타낸다.Specifically, FIG. 4 shows the response characteristics of the frequency amplitude and the phase appearing when the reference signal component passes through the second-order low-pass filter, and FIG. 5 shows the response characteristics of the frequency amplitude and phase appearing when the reference signal component passes through the second- Response characteristics.

도 6은 상기 도 4 및 도 5에 따른 LPF 및 BSF 특성을 결합한 LPN 필터 처리부에서의 주파수 응답특성 그래프의 일 예를 나타내는 도면이다. 상기 수학식 6과 같이 2차 저역통과 필터와 2차 대거소역필터의 결합을 통해 4차 필터링 함수가 도출되고, 이러한 필터를 거친 주파수 신호는 도 6과 같은 진폭과 위상을 나타낸다.6 is a graph showing an example of a graph of a frequency response characteristic in an LPN filter processing unit combining LPF and BSF characteristics according to FIG. 4 and FIG. As shown in Equation (6), the quadratic filtering function is derived from the combination of the second-order low-pass filter and the second-order large-and-small-pass filter, and the frequency signal passed through the filter shows amplitude and phase as shown in FIG.

한편, 상기 수학식 5를 참조하면, 계통 전원에 기준신호를 곱하게 되면 기본파 성분을 제외하고 2차 고조파 성분이 큰 값을 가지게 되는 것을 확인할 수 있다. 예컨대, 2차 LPF와 2차 BSF의 차단 주파수는 하기 수학식 10과 같이 계통 주파수(60㎐)의 2배인 120㎐가 된다.Referring to Equation (5), it can be seen that when the system power is multiplied by the reference signal, the second harmonic component has a large value except for the fundamental wave component. For example, the cut-off frequency of the second-order LPF and the second-order BSF is 120 Hz which is twice the system frequency (60 Hz) as shown in Equation (10).

Figure pat00014
Figure pat00014

수학식 10과 같이, LPN 필터를 거친 계통 주파수가 이전(60㎐)보다 2배가 되므로, 반 주기(T/2) 안에 계통전원의 위상을 추종할 수 있다. As shown in Equation (10), the system frequency through the LPN filter is twice as high as before (60 Hz), so that the phase of the system power can be followed in the half period (T / 2).

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터를 이용한 계통전원의 위상 추종 성능의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an example of phase tracking performance of a system power supply using an LPN filter according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LPN 필터를 사용하여 계통의 위상 추종시 주파수 계통 전원의 주파수 변동, 크기 변동, 위상 변동과 같은 급변시에도 반 주기(T/2) 이내 위상을 추종할 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 것처럼, 일정 시점(t0)에서 반 주기(T/2)가 경과된 시점(t1)에서 기준신호의 코사인 성분 및 사인 성분으로부터 위상차(α1)를 도출할 수 있고, 이에 따른 위상(θ1)을 도출할 수 있다.Referring to FIG. 7, when the LPN filter according to the present invention is used, the phase within a half period (T / 2) is changed even when the frequency system power source is suddenly changed, such as frequency variation, size variation, You can follow. For example, to derive the phase difference (α 1) from a, predetermined time point (t 0) the half period (T / 2) is the elapsed time (t 1) the cosine component and the sine component of the reference signal in, as shown in Figure 7 And the phase ([theta] 1 ) corresponding thereto can be derived.

반면, 종래 FFT 알고리즘을 적용하여 위상을 추종하게 되면, 일정 시점(t0)에서 한 주기(T)가 경과된 시점(t2)에서 기준신호의 코사인 성분 및 사인 성분으로부터 위상차(α2)를 도출하게 되어, 본 발명에 따른 LPN 필터 사용과 비교하여 위상추종 시간이 증가되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, the phase difference (α 2) from when the follow-up phase by conventional applying the FFT algorithm, a certain point in time (t 0) one cycle cosine component and the sine component of the reference signal at the time (t 2) a (T) has passed from the It can be seen that the phase follow-up time is increased as compared with the use of the LPN filter according to the present invention.

상술한 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템은 LPN 필터의 사용에 따라 주파수 특성 곡선의 특성을 나타내는 Q(Quality Factor)의 영향을 받게 된다.As described above, the phase tracking system according to the embodiment of the present invention is affected by the quality factor (Q) indicating the characteristic of the frequency characteristic curve according to the use of the LPN filter.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상추종 시스템에서 Q(Quality Factor)값에 따른 LPN 필터를 이용한 주파수 위상 추종 특성을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a frequency phase tracking characteristic using an LPN filter according to a Q (quality factor) value in a phase tracking system according to an embodiment of the present invention.

계통 전원의 조건이 급변함에 따라 위상 추종 특성도 Q 값의 영향을 받는다. 따라서, 위상 추종 분해성능을 벗어나지 않는 오버슈트(overshoot)까지는 허용하면서 최대한 빠른 응답 특성을 갖도록 Q 값을 선택하는 것이 바람직하다.As the system power supply condition changes rapidly, the phase follow-up characteristic is also affected by the Q value. Therefore, it is preferable to select the Q value so as to have the fastest response characteristic while permitting the overshoot not deviating from the phase follow-up decomposition performance.

도 8을 참조하면, LPN 필터에 Q=0.577(Bassel Thomson 필터)을 설정하게 되면 주파수 특성은 오버슈트가 발생하지 않는 응답특성을 보이지만 응답속도는 상대적으로 느려지는 반면, Q=0.707(Butterworth)로 설정하게 되면 주파수 특성은 약간의 오버슈트가 발생하지만 응답속도를 상대적으로 빨라지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, when Q = 0.577 (Bassel Thomson filter) is set to the LPN filter, the frequency characteristic shows a response characteristic in which no overshoot occurs but the response speed is relatively slow, while Q = 0.707 (Butterworth) If the setting is made, the frequency characteristic slightly overshoots, but the response speed is relatively fast.

따라서, 위상 추종 분해성능을 벗어나지 않는 오버슈트(overshoot)까지는 허용하면서 최대한 빠른 응답 특성을 갖도록 Q 값을 0.6 내지 0.62 사이의 값으로 선택하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to select the Q value from 0.6 to 0.62 so as to have the fastest response characteristic while permitting the overshoot not deviating from the phase follow-up decomposition performance.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (5)

전력계통에서의 위상을 추종하는 위상추종 시스템에 있어서,
계통전압을 검출하여, 상기 검출된 계통전압을 이루는 다수의 상 중 하나 이상으로부터 주파수 성분을 검출하는 주파수 추출부;
상기 주파수 추출부에서 추출된 주파수 성분을 토대로 기준신호를 도출하는 기준신호 생성부; 및
상기 기준신호 생성부에서 도출한 기준신호에 대해 LPN(Low Pass North) 필터링을 수행하여 계통전압의 위상을 추종하는 위상 추종부를 포함하는, 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 시스템.In a phase tracking system that follows a phase in a power system,
A frequency extraction unit for detecting a system voltage and detecting a frequency component from at least one of a plurality of phases constituting the detected system voltage;
A reference signal generator for deriving a reference signal based on the frequency component extracted by the frequency extractor; And
And a phase follower for performing LPN (Low Pass North) filtering on the reference signal derived from the reference signal generator to follow the phase of the system voltage. 제1항에 있어서,
상기 위상 추종부는,
상기 기준신호 생성부에서 생성된 코사인 성분의 기준신호 및 사인 성분의 기준신호 각각에 포함된 고조파 성분을 제거하는 LPN 필터 처리부를 포함하는, 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 시스템.The method according to claim 1,
The phase-
And a LPN filter processing unit for removing a harmonic component included in each of the reference signal of the cosine component and the reference signal of the sine component generated by the reference signal generator, according to the state of the power system. 제2항에 있어서,
상기 LPN 필터 처리부는,
계통전압에 대하여 저역통과필터링을 수행하는 저역통과필터(low pass filter) 특성 및 일정 대역폭의 주파수 성분을 제거하는 대거소역필터(band stop filter) 특성이 cascade 형태로 결합된 함수를 이용하는, 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 시스템.3. The method of claim 2,
The LPN filter processing unit,
A low-pass filter characteristic for performing low-pass filtering on the system voltage, and a power system in which a band stop filter characteristic for removing a frequency component of a predetermined bandwidth is combined in a cascade form, Adaptive Phase Tracking System Based on State. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 위상 추종부는,
상기 LPN 필터 처리부에서 고조파 성분이 제거된 코사인 성분의 기준신호 및 사인 성분의 기준신호로부터 위상차를 도출하는 아크탄젠츠 연산부를 더 포함하며,
상기 도출된 위상차 및 계통 주파수로부터 계통전압의 위상정보를 도출하는, 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 시스템. The method according to claim 2 or 3,
The phase-
Further comprising an arc tangent operation unit for deriving a phase difference from the reference signal of the cosine component and the sine component signal from which the harmonic components have been removed in the LPN filter processing unit,
And derives the phase information of the system voltage from the derived phase difference and the system frequency according to the state of the power system. 제1항에 있어서,
상기 주파수 추출부는,
정상상태인 상의 계통전압에 대하여 저역통과필터링을 수행하는 저역통과필터부(Low Pass Filter: LPF);
상기 LPF 처리된 계통전압으로부터 영전압을 검출하여 사각형 파형을 도출하는 영전압 검출부; 및
상기 도출된 사각형 파형에 대해 두 에지(edge) 사이의 시간을 측정하여 기본 주파수 성분을 추출하는 마이크로프로세서를 포함하는, 전력계통의 상태에 따른 적응형 위상추종 방법.The method according to claim 1,
Wherein the frequency extracting unit comprises:
A low pass filter (LPF) for performing low-pass filtering on a system voltage of a normal phase;
A zero voltage detector for detecting a zero voltage from the LPF processed system voltage to derive a square waveform; And
And a microprocessor for measuring a time between two edges of the derived square waveform to extract a fundamental frequency component.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160064695A (en) * 2014-11-28 2016-06-08 서울과학기술대학교 산학협력단 Apparatus and method for detecting phase and harmonic using fast fourier transform
KR101958894B1 (en) * 2018-11-28 2019-03-15 디아이케이(주) phase control apparatus applied in grid and emergency generator

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112748285B (en) * 2020-12-21 2023-04-28 中国航天科工集团八五一一研究所 Phase measurement method based on intelligent tracking correlation operation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230028A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Meidensha Corp Method of compensating current of active filter
KR100823832B1 (en) * 2006-12-29 2008-04-21 엘에스산전 주식회사 Apparatus and method for estimating frequency of signal in power system
KR100930955B1 (en) * 2007-11-07 2009-12-10 한국전기연구원 Phase Tracking System Using FFT in Power System and Its Method
EP2498331B1 (en) * 2009-11-02 2015-04-15 KMW Inc. Radio frequency filter
JP5855886B2 (en) * 2010-09-30 2016-02-09 株式会社ダイヘン Frequency detector
JP2012159334A (en) 2011-01-31 2012-08-23 Meidensha Corp Phase detection device and method of sinusoidal signal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160064695A (en) * 2014-11-28 2016-06-08 서울과학기술대학교 산학협력단 Apparatus and method for detecting phase and harmonic using fast fourier transform
KR101958894B1 (en) * 2018-11-28 2019-03-15 디아이케이(주) phase control apparatus applied in grid and emergency generator

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