KR20140142050A - 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법 - Google Patents

계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 부하측 불평형 전류를 감지하여 P,Q 변환 후, 맥동치만 추출하여 보상할 전류를 계산하여 전류 제어기 레퍼런스에 보상하는 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서에 따른 계통 연계형 태양광 인버터는, 부하와 연동하는 계통 연계형 태양광 인버터에 있어서, DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 근거로 PI 제어를 수행하는 전압 제어기; 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행하는 전류 제어기; 및 상기 전류 제어기로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;를 포함한다.

Description

계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법{GRID CONNECTED PHOTOVOLTAIC INVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 명세서는 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 부하측 불평형 전류를 감지하여 P,Q 변환 후, 맥동치만 추출하여 보상할 전류를 계산하여 전류 제어기 레퍼런스에 보상하는 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 계통 연계형 태양광 인버터는, 유효 전력을 계통측으로 주입하여 발전을 한다.
이러한 상기 계통 연계형 태양광 인버터는, 부하측이 순간적으로나 지속적으로 불평형일 경우, 전원측 전류에 불평형 전류가 형성된다.
한국 특허 출원 번호 제10-2008-0021807호
본 명세서의 목적은, 부하에 순간적으로 또는 지속적으로 불평형이 발생하는 경우, 부하측 전류를 감지하여 불평형 전류를 보상하는 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터는, 부하와 연동하는 계통 연계형 태양광 인버터에 있어서, DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 근거로 PI 제어를 수행하는 전압 제어기; 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행하는 전류 제어기; 및 상기 전류 제어기로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;를 포함한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전압 제어기는, 상기 DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 d, q 레퍼런스 전류로 변환할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전류 제어기는, 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류에 보상하고, 상기 보상된 전류를 전압으로 변환할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 부하의 불평형 감지 시, 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 측정하는 측정부;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전류 제어기는, 상기 측정된 상기 부하의 불평형 전류 및 전압을 p, q 변환하고, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 대응하는 맥동치만을 추출하고, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류와 상기 추출된 맥동치를 근거로 상기 보상 전류를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전류 제어기는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 상기 추출된 맥동치를 감산하여 상기 보상 전류를 산출할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 제어 방법은, 부하와 연동하는 계통 연계형 태양광 인버터의 제어 방법에 있어서, 전압 제어기를 통해, DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 근거로 PI 제어를 수행하는 단계; 전류 제어기를 통해, 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행하는 단계; 및 PWM 신호 생성부를 통해, 상기 전류 제어기로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성하는 단계;를 포함한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 PI 제어를 수행하는 단계는, 상기 DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 d, q 레퍼런스 전류로 변환할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전류 제어를 수행하는 단계는, 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류에 보상하는 과정; 및 상기 보상된 전류를 전압으로 변환하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 보상 전류는, 측정부를 통해, 상기 부하의 불평형 감지 시, 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 측정하는 단계; 상기 전류 제어기를 통해, 상기 측정된 상기 부하의 불평형 전류 및 전압을 p, q 변환하는 단계; 상기 전류 제어기를 통해, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 대응하는 맥동치만을 추출하는 단계; 및 상기 전류 제어기를 통해, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류와 상기 추출된 맥동치를 근거로 상기 보상 전류를 산출하는 단계;를 통해 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 보상 전류를 산출하는 단계는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 상기 추출된 맥동치를 감산하여 상기 보상 전류를 산출할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터 및 그의 제어 방법은, 부하에 순간적으로 또는 지속적으로 불평형이 발생하는 경우, 부하측 전류를 감지하여 불평형 전류를 보상함으로써, 전원측에서는 전류가 3상이 평형하게 되며, 전원측의 전력 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 통신 과정을 보인 신호 흐름도이다.
도 3은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 통신 과정을 보인 신호 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 계통 연계형 태양광 인버터(10)는, DC 링크 전압 제어기(110), 전압 제어기(120), 전류 제어기(130), PWM 신호 생성부(140) 및, 측정부(150)로 구성된다. 도 1에 도시된 계통 연계형 태양광 인버터(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 계통 연계형 태양광 인버터(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 계통 연계형 태양광 인버터(10)가 구현될 수도 있다.
상기 DC 링크 전압 제어기(110)는, DC 링크 전압을 상기 전압 제어기(150)에 제공(또는, 공급/전달)한다.
상기 전압 제어기(120)는, 상기 DC 링크 전압 제어기(110)로부터 제공되는 상기 DC 링크 전압을 근거로 PI 제어를 수행한다.
즉, 상기 전압 제어기(120)는, 상기 DC 링크 전압 제어기(110)로부터 제공되는 상기 DC 링크 전압을 d, q 레퍼런스 전류로 변환한다.
상기 전류 제어기(130)는, 부하(미도시)의 불평형이 감지되는 경우, 상기 측정부(150)를 통해 측정된(또는, 감지된) 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 p, q 변환한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 측정부(150)를 통해 측정된 전류(또는, 상기 부하의 불평형 전류)를 유효 전력(p)으로 변환하고, 상기 측정부(150)를 통해 측정된 전압(또는, 상기 부하의 평형 전압)을 무효 전력(q)으로 변환한다.
또한, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 대응하는 맥동치만을 추출한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류를 미리 설정된 로우 패스 필터(Low-Pass Filter : LPF)에 통과시켜, 맥동치만을 추출한다.
또한, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류와 상기 추출된 맥동치를 근거로 보상 전류를 산출한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 상기 추출된 맥동치를 감산하여 상기 보상 전류를 산출한다.
또한, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 상기 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류에 보상하고, 상기 보상된 전류를 전압으로 변환한다.
상기 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 생성부(140)는, 상기 전류 제어기(130)로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성한다. 여기서, 상기 생성된 PWM 신호를 근거로, 상기 계통 연계형 태양광 인버터(10)가 적용된 전체 시스템을 제어한다.
상기 측정부(150)는, 상기 부하의 불평형이 감지되는 경우, 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 측정(또는, 감지)한다.
또한, 상기 측정부(150)는, 상기 측정된 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 상기 전류 제어기(130)에 제공한다.
이와 같이, 부하에 순간적으로 또는 지속적으로 불평형이 발생하는 경우, 부하측 전류를 감지하여 불평형 전류를 보상할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 제어 방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 통신 과정을 보인 신호 흐름도이다.
먼저, 측정부(150)는, 전류 제어기(130)의 제어에 의해, 부하(미도시)의 불평형 감지 시, 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 측정(또는, 감지)한다(S210).
이후, 상기 전류 제어기(1320)는, 상기 측정된 상기 부하의 불평형 전류 및 전압을 p, q 변환한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 측정된 전류(또는, 상기 부하의 불평형 전류) 및 전압을 근거로 상기 측정된 전류(또는, 상기 부하의 불평형 전류) 및 전압을 유효 전력(p) 및 무효 전력(q)으로 변환한다(S220).
이후, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 대응하는 맥동치만을 추출한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류를 미리 설정된 로우 패스 필터에 통과시켜, 맥동치만을 추출한다(S230).
이후, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류와 상기 추출된 맥동치를 근거로 보상 전류를 산출한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 상기 추출된 맥동치를 감산하여 상기 보상 전류를 산출한다(S240).
도 3은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 계통 연계형 태양광 인버터의 통신 과정을 보인 신호 흐름도이다.
먼저, 전압 제어기(120)는, DC 링크 전압 제어기(110)로부터 제공(또는, 공급)되는 DC 링크 전압을 근거로 PI 제어를 수행한다.
즉, 상기 전압 제어기(120)는, 상기 DC 링크 전압 제어기(110)로부터 제공되는 DC 링크 전압을 d, q 레퍼런스 전류로 변환한다(S310).
이후, 전류 제어기(130)는, 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 부하(미도시)의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행한다.
즉, 상기 전류 제어기(130)는, 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류에 보상하고, 상기 보상된 전류를 전압으로 변환한다(S320).
이후, PWM 신호 생성부(140)는, 상기 전류 제어기(140)로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성한다.
또한, 상기 생성된 PWM 신호를 근거로, 상기 계통 연계형 태양광 인버터(10)가 적용된 전체 시스템을 제어한다(S330).
본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 부하에 순간적으로 또는 지속적으로 불평형이 발생하는 경우, 부하측 전류를 감지하여 불평형 전류를 보상하여, 전원측에서는 전류가 3상이 평형하게 되며, 전원측의 전력 품질을 향상시킬 수 있다.
전술한 내용은 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 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 계통 연계형 태양광 인버터 110: DC 링크 전압 제어기
120: 전압 제어기 130: 전류 제어기
140: PWM 신호 생성부 150: 측정부

Claims (5)

  1. 부하와 연동하는 계통 연계형 태양광 인버터에 있어서,
    DC 링크 전압 제어기로부터 제공되는 DC 링크 전압을 PI 제어를 통해 d, q 레퍼런스 전류로 변환하는 전압 제어기;
    상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류 및 상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 근거로 전류 제어를 수행하는 전류 제어기; 및
    상기 전류 제어기로부터 변환된 전압을 근거로 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 인버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 제어기는,
    상기 부하의 불평형 감지 시 산출된 보상 전류를 상기 변환된 d, q 레퍼런스 전류에 보상하고, 상기 보상된 전류를 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 인버터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하의 불평형 감지 시, 상기 부하의 불평형 전류 및, 전압을 측정하는 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 인버터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전류 제어기는,
    상기 측정된 상기 부하의 불평형 전류 및 전압을 p, q 변환하고, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 대응하는 맥동치만을 추출하고, 상기 p 변환된 상기 불평형 전류와 상기 추출된 맥동치를 근거로 상기 보상 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 인버터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전류 제어기는,
    상기 p 변환된 상기 불평형 전류에 상기 추출된 맥동치를 감산하여 상기 보상 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광 인버터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107069785A (zh) * 2017-05-25 2017-08-18 河南迎基太阳能科技有限公司 一种调度系统
CN109842120A (zh) * 2019-03-15 2019-06-04 三峡大学 一种微网群分布式电压不平衡补偿方法
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