KR20150075454A - Apparatus for compensating reactive power and method for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for compensating reactive power and a method for compensating voltage unbalance between modules. The apparatus for compensating reactive power according to an embodiment of the present invention relates to the apparatus for compensating reactive power which outputs a compensation current compensating reactive power generated in a three-phase load and includes: a modular multilevel converter (MMC) adjusting the number of H-bridge inverters (HBI) connected in series on each phase according to an inputted output voltage reference value; and a module control unit detecting unbalance of each module voltage applied to the HBIs and calculates the compensation voltage for compensating the unbalance and the output voltage reference value by using the compensation voltage.

Description

무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법 {Apparatus for compensating reactive power and method for the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a reactive power compensating apparatus and a reactive power compensating apparatus,

본 출원은 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법에 관한 것으로서, 특히 무효전력보상장치 내부의 모듈간 전압 불평형을 보상할 수 있는 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a reactive power compensating apparatus and a reactive power compensating apparatus, and more particularly, to a reactive power compensating apparatus and a reactive power compensating apparatus capable of compensating for voltage imbalance between modules in a reactive power compensating apparatus. will be.

일반적으로 전기로(electric furnace)는 전기적 부하에서 일어날 수 있는 거의 모든 문제를 다 지니고 있는, 급전계통의 입장에서 보았을 때 최악의 부하라 할 수 있다. 아크의 발생으로 동작하는 전기로 부하는 원천적으로 불규칙성과 비선형성을 지닐 수 밖에 없으며, 일반적인 부하에 비하여 역률이 현저히 낮다. 따라서, 보조설비를 구비하여, 이러한 전기로에 의한 계통 전력 품질의 문제를 완화시킬 수 있다. In general, an electric furnace can be regarded as the worst in terms of the feeding system, which has almost all the problems that can occur in electrical loads. The electric furnace load, which is operated by the generation of an arc, has inherently irregularity and nonlinearity, and the power factor is significantly lower than a normal load. Therefore, an auxiliary equipment can be provided to alleviate the problem of the grid power quality caused by such an electric furnace.

최근에는 상기 보조설비로 STATCOM(Static Synchronous Compensator)을 이용하고 있으며, 상기 STATCOM은 고조파 발생량이 적어 계통에 문제를 발생시키지 않으며, 응답속도가 빠르고 정밀한 제어가 가능한 장점이 있다. 다만, 상기 STATCOM의 동작시에 내부에 모듈간 전압 불평형이 발생할 수 있으며, 상기 모듈간 전압 불평형에 의하여 STATCOM 전체가 불안정하게 될 수 있으며, 상기 STATCOM의 제어가능영역이 제한되어 전체적인 성능저하를 초래할 수 있다.
In recent years, STATCOM (Static Synchronous Compensator) has been used as the auxiliary equipment. The STATCOM has a merit that the generation amount of harmonics is small and no problem occurs in the system, and the response speed is fast and precise control is possible. However, when the STATCOM is in operation, voltage unbalance may occur between the modules, and the entire STATCOM may become unstable due to the voltage imbalance between the modules, and the controllable range of the STATCOM may be limited, have.

공개특허공보 10-2013-0011163 (2013.01.30)Patent Document 10-2013-0011163 (2013.01.30)

본 출원은, 무효전력보상장치 내부의 모듈간 전압 불평형을 보상할 수 있는 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법을 제공하고자 한다.
The present application aims to provide a reactive power compensation device capable of compensating for voltage imbalance between modules in a reactive power compensation device and a method for compensating a voltage imbalance between modules of a reactive power compensation device.

본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치는, 3상 부하에 발생하는 무효전력을 보상하는 보상전류를 출력하는 것으로서, 입력되는 출력전압 기준값에 따라, 각 상에 직렬연결되는 모듈인버터(HBI: H-bridge inverter)들의 개수를 조절하여 출력전압을 생성하는 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC: Modular Multilever Converter); 및 상기 모듈인버터들에 인가되는 각각의 모듈전압들의 불평형을 감지하여, 상기 불평형을 보상하기 위한 보상전압을 계산하고, 상기 보상전압을 이용하여 상기 출력전압 기준값을 보상하는 모듈제어부를 포함할 수 있다. The reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention outputs a compensating current for compensating for reactive power generated in a three-phase load. The reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a module inverter HBI : A modular multilever converter (MMC) that generates an output voltage by controlling the number of H-bridge inverters; And a module control unit for detecting an unbalance of each of the module voltages applied to the module inverters, calculating a compensation voltage for compensating for the unbalance, and compensating the output voltage reference value using the compensation voltage .

여기서 상기 모듈제어부는, 상기 모듈전압의 평균값과 각각의 모듈전압 사이의 모듈전압오차를 구하고, 상기 모듈전압오차를 이용하여, 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위해 필요한 보상전력기준값을 도출할 수 있다. Here, the module control unit may obtain a module voltage error between an average value of the module voltages and each module voltage, and derive a compensation power reference value necessary to compensate for the unbalance of the module voltage using the module voltage error .

여기서 상기 모듈제어부는, 상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나눈 값에 상기 인버터전류의 위상을 적용하여, 상기 보상전압을 생성할 수 있다. Here, the module control unit may generate the compensation voltage by applying the phase of the inverter current to a value obtained by dividing the compensation power reference value by the effective current value of the inverter current flowing into the module inverter.

여기서 상기 무효전력보상장치는, 상기 멀티레벨 컨버터의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여 상기 인버터전류를 측정하고, 상기 인버터전류에 대한 측정결과를 이용하여 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 도출하는 주제어부를 더 포함할 수 있다. Wherein the reactive power compensator measures the inverter current using a current sensor provided on each phase of the multilevel converter and calculates an effective current value and a phase of the inverter current using the measured result of the inverter current And may further include a main control unit.

여기서 상기 모듈제어부는, 상기 주제어부와의 통신을 이용하여, 상기 주제어부로부터 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 전송받을 수 있다. Here, the module control unit may receive the rms current value and the phase of the inverter current from the main control unit using communication with the main control unit.

여기서 상기 모듈제어부는, 상기 인버터전류의 실효전류값을 기 설정된 최소전류값 이상으로 제한할 수 있다.
Here, the module control unit may limit the effective current value of the inverter current to a predetermined minimum current value or more.

본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법은, 복수의 모듈인버터(HBI: H-bridge inverter)를 포함하는 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상제어방법에 관한 것으로서, 상기 모듈인버터들에 인가되는 각각의 모듈전압들을 입력받아, 상기 모듈전압의 평균값과 각각의 모듈전압 사이의 모듈전압오차를 계산하는 모듈전압오차계산단계; 상기 모듈전압오차를 이용하여, 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위해 필요한 보상전력기준값을 도출하는 보상전력기준값도출단계; 상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나눈 값에 상기 인버터전류의 위상을 적용하여, 상기 보상전압을 생성하는 보상전압생성단계; 및 상기 보상전압을 이용하여 상기 출력전압 기준값을 보상하는 출력전압기준값보상단계를 포함할 수 있다. The method for compensating inter-module voltage unbalance in a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention is a method for compensating for inter-module voltage unbalance in a reactive power compensating apparatus including a plurality of module inverters (HBI: H-bridge inverters) A module voltage error calculation step of receiving module voltages applied to the module inverters and calculating a module voltage error between an average value of the module voltages and each module voltage; Deriving a compensation power reference value for deriving a compensation power reference value necessary for compensating for the unbalance of the module voltage using the module voltage error; A compensation voltage generating step of applying the phase of the inverter current to a value obtained by dividing the compensation power reference value by an effective current value of an inverter current flowing through the module inverter to generate the compensation voltage; And an output voltage reference value compensation step of compensating the output voltage reference value using the compensation voltage.

여기서 상기 보상전압생성단계는, 상기 출력전압 기준값을 생성하는 주제어부로부터, 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 전송받는 것일 수 있다. Here, the compensation voltage generating step may include receiving the effective current value and the phase of the inverter current from the main controller for generating the output voltage reference value.

여기서, 상기 주제어부는 상기 멀티레벨 컨버터의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여, 상기 인버터전류를 측정하고, 상기 측정결과를 이용하여 상기 실효전류값 및 위상을 도출하는 것일 수 있다. Here, the main controller may measure the inverter current using a current sensor provided on each phase of the multilevel converter, and derive the effective current value and phase using the measurement result.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the means for solving the above-mentioned problems are not all enumerating the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.

본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법에 의하면, 무효전력보상장치 내부의 모듈간 전압 불평형을 보상할 수 있다. 따라서, 직류전압의 상승시 발생할 수 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 캐패시터 및 스위칭 소자의 파괴를 방지할 수 있으며, 직류전압의 하강시 발생할 수 있는 출력전압 제어불가능성을 해소할 수 있다. According to the method for compensating the voltage imbalance between modules of the reactive power compensating apparatus and the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible to compensate the voltage imbalance between the modules in the reactive power compensating apparatus. Therefore, it is possible to prevent destruction of the capacitor and the switching element of the modular multilevel converter that may occur when the direct current voltage rises, and the impossibility of controlling the output voltage, which may occur when the direct current voltage falls, can be eliminated.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법에 의하면, 통신망을 통하여 각 상에 인가되는 전류의 실효전류값 및 위상을 전송받으므로, 모듈제어부에서의 연산량을 감소시킬 수 있으며, 모듈제어부의 수량이 증가하는 것과는 별개로 전류센서의 수량이 일정하여 시스템 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있고, 과도상태에서의 전류위상을 보다 정확하게 검출하여 모듈 불평형 보상 제어의 안정도를 향상시킬 수 있다.
In addition, according to the method for compensating the voltage imbalance between modules of the reactive power compensating apparatus and the reactive power compensating apparatus according to the embodiment of the present invention, since the effective current value and the phase of the current applied to each phase are transmitted through the communication network, The amount of computation in the control unit can be reduced and the number of current sensors can be kept constant independent of the increase in the number of module control units, thereby reducing the system cost and complexity, and more precisely detecting the current phase in the transient state, The stability of the compensation control can be improved.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 주제어부 및 모듈제어부를 나타내는 블록도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치에서의 주제어부 및 모듈제어부의 동작을 나타내는 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a schematic diagram showing a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a main control unit and a module control unit of the reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the operation of the main controller and the module controller in the reactive power compensator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of compensating inter-module voltage imbalance in a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a reactive power compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치(100)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(1), 주제어부(10) 및 모듈제어부(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a reactive power compensating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a modular multilevel converter 1, a main control unit 10, and a module control unit 20.

이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치(100)를 설명한다.
Hereinafter, a reactive power compensation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도1에 도시한 바와 같이, 3상 계통전원(S)은 3상 부하(L)에 전력을 공급할 수 있다. 다만, 상기 3상 부하(L)가 전기로(electric furnace) 등과 같이 불규칙적이고 비선형적인 특성을 가지는 경우에는, 상기 3상 부하(L)는 불평형 부하로 동작할 수 있다. 즉, 상기 3상 부하(L)는, 각 상에서의 임피던스(impedance)가 상이할 수 있으며, 각 상에는 불평형 전류성분이 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 3상 부하(L)가 델타 결선인 경우에는 상기 불평형 전류성분이 상기 3상 부하(L) 내부를 순환하면서 흐르게 되고, 상기 3상 부하(L)가 Y 결선인 경우에는 상기 불평형 전류성분이 중성선을 통하여 외부로 빠져나가게 된다. 즉, 상기 3상 부하(L)가 불평형 부하인 경우에는, 자체의 리액턴스 성분에 의한 무효전력 이외에, 상기 불평형전류성분에 의하여 역률이 현저하게 낮아지게 될 수 있다. 따라서, 상기 3상 부하(L)에 대한 계통 전력 품질의 문제를 완화하기 위하여, 무효전력보상장치(100)를 더 포함할 수 있다. 즉, 무효전력보상장치(100)를 3상 계통전원(S)과 3상 부하(L) 사이에 연결하여, 3상 계통전원(S)의 공급시 상기 3상 부하(L)에 발생할 수 있는 무효전력이나 불평형 전류성분을 상기 무효전력보상장치(100)가 보상하도록 할 수 있다.
As shown in Fig. 1, the three-phase system power supply S can supply electric power to the three-phase load L. However, when the three-phase load L has an irregular and non-linear characteristic such as an electric furnace, the three-phase load L can operate as an unbalanced load. That is, the three-phase load L may have different impedances at each phase, and an unbalanced current component may be generated in each phase. In this case, when the three-phase load L is a delta connection, the unbalanced current component circulates in the three-phase load L. When the three-phase load L is a Y connection, The current component is discharged to the outside through the neutral line. That is, when the three-phase load L is an unbalanced load, the power factor can be remarkably lowered due to the unbalanced current component in addition to the reactive power due to the reactance component of its own. Therefore, in order to alleviate the problem of the grid power quality with respect to the three-phase load L, the reactive power compensating apparatus 100 may be further included. That is, the reactive power compensating apparatus 100 is connected between the three-phase system power supply S and the three-phase load L so that the three- The reactive power compensating apparatus 100 can compensate for the reactive power or the unbalanced current component.

구체적으로, 상기 3상 무효전력보상장치(100)는 모듈형 멀티레벨 컨버터(1, MMC: Modular Multilevel Converter)를 포함할 수 있으며, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)는 상기 3상 계통전원(S)과 3상 부하(L) 사이에 Δ 결선 또는 Y 결선의 형태로 연결될 수 있다. 여기서, Vsa, Vsb, Vsc는 3상 계통전원(S)의 계통전압, isa, isb, isc는 계통에 흐르는 계통전류, iLa, iLb, iLc는 3상 부하(L)에 흐르는 부하전류를 의미하고, ica, icb, icc는 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)가 출력하는 보상전류, Vca, Vcb, Vcc는 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 출력전압을 의미한다. In detail, the three-phase reactive power compensating apparatus 100 may include a modular multilevel converter (MMC) 1, and the modular multilevel converter 1 may include a three-phase system power supply S) and the three-phase load (L) in the form of delta wiring or Y wiring. Here, V sa, V sb, V sc is a three-phase grid voltage of the system power source (S), i sa, i sb, i sc are lines passing through the grid current, i La, i Lb, i Lc is a three-phase load ( means the load current flowing in L) and, i ca, i cb, i cc is a compensation current, V ca, V cb, V cc is a modular multi-level converter (1) for outputting a modular multi-level converter (1) Quot; output voltage "

도1에 도시한 바와 같이, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)는 상기 3상 부하(L)의 각 상에 대응하는 단상인버터(1a, 1b, 1c)들을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 단상인버터(1a, 1b, 1c)에는 복수개의 모듈인버터(M1 내지 Mn)가 포함될 수 있으며, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)에 설정되는 출력전압 기준값에 따라 상기 복수개의 모듈인버터(M1 내지 Mn)가 선택적으로 직렬연결될 수 있다. 여기서, 상기 모듈인버터는 각각 4개의 스위치와 하나의 캐패시터를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 스위치의 개폐에 따라서 상기 캐패시터에 인가되는 전압의 부호 및 크기가 결정될 수 있다. 이때, 상기 캐패시터에 인가되는 전압이 각각의 모듈인버터가 출력하는 상기 모듈전압에 해당한다. 따라서, 상기 단상인버터(1a, 1b, 1c)에 직류전압을 인가하면, 상기 단상인버터(1a, 1b, 1c)에 연결되는 커패시터의 개수에 대응하여 상기 출력전압(Vca, Vcb, Vcc)의 크기가 결정되며, 상기 출력전압(Vca, Vcb, Vcc)의 크기에 따라, 상기 단상인버터(1a, 1b, 1c)가 출력하는 보상전류(ica, icb, icc)의 크기도 달라지게 된다. 즉, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)는, 각각의 단상 인버터(1a, 1b, 1c)들의 양단에 인가되는 직류전압과 상기 단상인버터(1a, 1b, 1c)에 직렬연결되는 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)들의 개수에 대응하여, 상기 보상전류(ica, icb, icc)를 생성할 수 있다. As shown in Fig. 1, the modular multilevel converter 1 may include a single-phase inverter 1a, 1b, 1c corresponding to each phase of the three-phase load L. The plurality of module inverters M1 to Mn may be included in each of the single-phase inverters 1a, 1b and 1c, and the plurality of module inverters M1 to Mn may be provided in accordance with the output voltage reference value set in the modular multi- (M1 to Mn) may be selectively connected in series. Here, the module inverter may include four switches and one capacitor, respectively, and the sign and magnitude of the voltage applied to the capacitor may be determined according to opening and closing of the switch. At this time, a voltage applied to the capacitor corresponds to the module voltage output from each module inverter. Thus, when a DC voltage is applied to the single-phase inverters 1a, 1b and 1c, the output voltages V ca , V cb and V cc corresponding to the number of capacitors connected to the single-phase inverters 1a, The magnitudes of the compensation currents ic, icb and icc output from the single-phase inverters 1a, 1b and 1c are determined according to the magnitudes of the output voltages V ca , V cb and V cc Will be different. That is, the modular multilevel converter 1 includes a DC voltage applied to both ends of each of the single-phase inverters 1a, 1b and 1c, and a DC voltage applied to the module inverters 1a, 1b and 1c connected in series to the single- (I ca , i cb , i cc ) corresponding to the number of the currents M1 to Mn.

그러므로, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)는 비교적 낮은 단가의 저압소자인 모듈인버터(M1 내지 Mn)의 조합으로 구현할 수 있는 장점이 있으며, 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)의 개수를 조절하여 다양한 전압과 전류용량의 요구에 대응하는 것이 가능하다. 특히, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)는 복수개의 모듈인버터(M1 내지 Mn)를 중첩하여 보상전류를 생성하므로, 정현파에 가까운 형태의 보상전류를 생성할 수 있으며, 이 경우, 스위칭 주파수의 2배에 해당하는 주파수와 모듈인버터 개수의 곱에 해당하는 고차 고조파가 발생하므로 저차 고조파 발생에 따른 고조파 공진 등의 문제를 해소할 수 있다.
Therefore, the modular multilevel converter 1 is advantageous in that it can be realized by a combination of the module inverters M1 to Mn, which are low-voltage elements of a relatively low unit price. By controlling the number of the module inverters M1 to Mn, It is possible to cope with the demand of voltage and current capacity. In particular, since the modular multilevel converter 1 generates a compensation current by superimposing a plurality of module inverters M1 to Mn, it can generate a compensation current close to a sinusoidal wave. In this case, The harmonic resonance due to the generation of the lower harmonics can be solved because the higher harmonics corresponding to the product of the frequency corresponding to the frequency and the number of the module inverters are generated.

다만, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)가 정상적으로 동작하기 위해서는, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)에 인가되는 직류전압이, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)가 출력하는 출력전압에 비하여 충분히 높은 수준(예를들어, 출력전압의 최대값의 1.2~1.5배)으로 유지되어야 한다. 만약, 직류전압이 변동하여 기 설정된 최소설정값 이하로 낮아지게 되면 각각의 모듈인버터(M1 내지 Mn)는 제어성을 상실하게 된다. 반대로, 상기 직류전압이 기 설정된 최대설정값 이상으로 높아지게 되면 상기 출력전압이 과전압으로 위험한 수준에 이르게 될 수 있으며, 이 경우 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 동작이 중단될 수 있다. 즉, 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 각 상간 직류전압의 크기 유지는 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 정상적인 동작을 위하여 필요한 기본적인 요소에 해당한다. However, in order for the modular multilevel converter 1 to operate normally, the DC voltage applied to the modular multilevel converter 1 is sufficiently higher than the output voltage output by the modular multilevel converter 1 Should be maintained at a high level (for example, 1.2 to 1.5 times the maximum value of the output voltage). If the DC voltage fluctuates and falls below a predetermined minimum set value, the module inverters M1 to Mn lose controllability. On the contrary, if the DC voltage becomes higher than the predetermined maximum set value, the output voltage may reach a dangerous level due to the overvoltage. In this case, the operation of the modular multilevel converter 1 may be interrupted. That is, the maintenance of the magnitude of each phase-to-phase DC voltage of the modular multilevel converter 1 corresponds to a basic element necessary for the normal operation of the modular multilevel converter 1.

여기서, 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 상간 직류전압의 크기가 일정하게 유지되는 경우라고 하더라도, 하나의 상에 직렬로 연결되는 각 모듈인버터(M1 내지 Mn) 사이에 직류전압 불평형이 발생하는 경우가 있을 수 있다. 예를들어, 각 모듈 인버터에 서로 상이한 내부손실이 발생하거나 파라미터 오차가 발생하는 등의 경우에는, 상기 직렬연결된 각각의 모듈인버터에는 서로 다른 직류전압이 인가되므로, 상기 모듈간 전압 불평형이 발생할 수 있다. 상기 모듈간 전압 불평형이 발생하는 경우에는, 낮은 전압을 가지는 모듈인버터는 제어성을 상실하게 되어 원하는 모듈출력전압을 생성하지 못하게 되며, 높은 전압을 가지는 모듈인버터는 과전압의 위험에 의하여 전체 무효전력보상장치의 동작이 중단될 수 있다. Here, even when the magnitude of the DC voltage between phases of the modular multilevel converter 1 is kept constant, when DC voltage imbalance occurs between the module inverters M1 to Mn connected in series on one phase . For example, when a different internal loss occurs in each of the module inverters, a parameter error occurs, and the like, different DC voltages are applied to the series-connected module inverters, so that voltage imbalance between the modules may occur . In the case where the voltage unbalance between the modules occurs, the module inverter having a low voltage loses controllability, thereby failing to generate a desired module output voltage. In the case of a module inverter having a high voltage, The operation of the apparatus may be interrupted.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치(100)는, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 각 모듈인버터에 인가되는 직류전압의 불평형을 해소하기 위하여, 주제어부(10) 및 모듈제어부(20)의 구성을 더 포함할 수 있다.
Therefore, the reactive power compensating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes the main controller 10 and the main controller 10 in order to eliminate unbalance of the DC voltage applied to each module inverter of the modular multi- And may further include the configuration of the module control unit 20. [

즉, 도2에 도시한 바와 같이, 상기 무효전력보상장치(100)에는 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 전반적인 동작을 제어하는 주제어부(10)가 포함될 수 있으며, 상기 주제어부(10)가 설정한 출력전압 기준값에 따라 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)가 출력하는 출력전압을 조절하는 모듈제어부(20)가 포함될 수 있다. 여기서, 상기 모듈제어부(20)는 각각의 상에 대응하여 3개 구비될 수 있으며, 상기 모듈제어부(20)는 각 상에 대응하는 복수개의 모듈인버터(M1 내지 Mn)들의 구체적인 동작을 제어할 수 있다. 도2에서는 각 상마다 하나의 모듈제어부(20)가 포함되는 경우를 예시하고 있으나, 각 상마다 2개 또는 2개 이상의 모듈제어부(20)를 포함하는 것도 가능하다. 2, the reactive power compensating apparatus 100 may include a main control unit 10 for controlling the overall operation of the modular multi-level converter 1, and the main control unit 10 And a module controller 20 for adjusting an output voltage output from the modular multilevel converter 1 according to the set output voltage reference value. Here, the module control unit 20 may be provided with three corresponding to each phase, and the module control unit 20 may control specific operations of the plurality of module inverters M1 to Mn corresponding to each phase have. Although FIG. 2 illustrates a case where one module control unit 20 is included in each phase, it is also possible to include two or more module control units 20 for each phase.

여기서, 상기 주제어부(10)는 3상 부하(L)에서 발생하는 무효전력 내지 불평형전류에 대한 입력을 받을 수 있으며, 상기 입력받은 무효전력 내지 불평형전류를 보상하기 위해 필요한 출력전압 기준값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 주제어부(10)는 기 설정된 무효전력보상 알고리즘 내지 불평형전류보상 알고리즘 등에 따라 상기 출력전압 기준값을 생성할 수 있으며, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1) 내부의 상간 직류전압의 불평형 해소를 위한 보상제어 등을 더 추가하여 상기 출력전압 기준값을 생성할 수 있다. 이후, 상기 주제어부(10)가 생성한 상기 출력전압 기준값은 통신망을 통하여 상기 모듈제어부(20)로 전송될 수 있다. 상기 출력전압 기준값의 계산에 활용되는 무효전력보상 알고리즘 내지 불평형전류보상알고리즘이나, 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1) 내부의 상간 직류전압의 불평형에 대한 보상제어 등은 계통전력품질 향상을 위하여 일반적으로 사용되는 알고리즘 내지 제어기법에 해당하므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
Here, the main control unit 10 may receive an input of reactive power or unbalanced current generated in the three-phase load L, and may calculate an output voltage reference value required to compensate for the input reactive power or the unbalanced current have. Specifically, the main control unit 10 can generate the output voltage reference value according to a predetermined reactive power compensation algorithm or an unbalanced current compensation algorithm, etc., and can eliminate the imbalance of the interphase direct current voltage in the modular multi-level converter 1 The output voltage reference value may be generated by adding a compensation control for the output voltage reference value. Then, the output voltage reference value generated by the main control unit 10 may be transmitted to the module control unit 20 through a communication network. The reactive power compensation algorithm or the unbalanced current compensation algorithm used for the calculation of the output voltage reference value or the compensation control for the imbalance of the phase-to-phase DC voltage inside the modular multi-level converter 1, And therefore, a detailed description thereof will be omitted here.

상기 주제어부(10)가 출력전압 기준값을 통신망을 통하여 입력하면, 상기 모듈제어부(20)는 상기 출력전압 기준값에 해당하는 출력전압을 출력하기 위하여, 상기 직렬연결되는 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)들의 개수를 조절할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 모듈인버터들은 각각 하나의 스위치와 하나의 캐패시터가 병렬연결된 회로로 모델링할 수 있으므로, 상기 모듈제어부(20)는 각각의 모듈인버터들의 스위치를 개방 또는 폐쇄하여 원하는 형태의 출력전압을 출력할 수 있다. 다만, 상기 모듈제어부(20)는, 상기 출력전압 기준값에 해당하는 출력전압을 출력하기 전에, 먼저 상기 출력전압 기준값에 대한 보상을 수행할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)들에 인가되는 모듈전압에 불평형이 발생할 수 있으므로, 상기 모듈제어부(20)는 상기 불평형을 보상하기 위한 보상전압을 계산할 수 있으며, 상기 보상전압을 이용하여 상기 출력전압 기준값을 보상할 수 있다. 이후, 상기 모듈제어부(20)는 상기 보상된 출력전압 기준값을 기준으로 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)의 동작을 제어할 수 있다. When the main control unit 10 inputs the output voltage reference value through the communication network, the module control unit 20 outputs the output voltage corresponding to the output voltage reference value to the module inverters M1 to Mn, Can be adjusted. As described above, since the module inverters can be modeled as circuits in which one switch and one capacitor are connected in parallel, the module control unit 20 opens or closes the switches of the respective module inverters, Can be output. However, the module control unit 20 may first perform compensation on the output voltage reference value before outputting the output voltage corresponding to the output voltage reference value. As described above, since unbalance may occur in the module voltages applied to the module inverters M1 to Mn, the module control unit 20 may calculate the compensation voltage for compensating for the unbalance, So that the output voltage reference value can be compensated. Then, the module control unit 20 can control the operation of the module inverters M1 to Mn based on the compensated output voltage reference value.

도3은 상기 모듈제어부(20)의 구체적인 동작을 나타내는 블록도로서, 이하 도3을 참조하여 상기 모듈제어부(20)의 동작을 설명한다. 여기서, 도3은 상기 모듈제어부(20)가 수행하는 각각의 기능을 별개의 블록으로 구분하여 표시하고 있으나, 상기 블록은 상기 모듈제어부(20)에 포함되는 하드웨어적인 구성 또는 소프트웨어적인 구성을 나타내는 것으로서, 각각의 블록이 수행하는 기능은 상기 모듈제어부(20)가 스스로 수행하는 것으로 볼 수 있다.
3 is a block diagram showing a specific operation of the module control unit 20. The operation of the module control unit 20 will be described below with reference to FIG. 3 shows the respective functions performed by the module control unit 20 in a separate block, but the blocks indicate a hardware configuration or a software configuration included in the module control unit 20 , And the function performed by each block can be regarded as being performed by the module control unit 20 itself.

먼저, 보상전력기준값 생성블록(21)은, 각각의 모듈인버터(M1 내지 Mn)에 인가되는 모듈전압 및 상기 모듈전압의 평균값을 입력받을 수 있으며, 상기 모듈전압 및 상기 모듈전압평균값 사이의 오차인 모듈전압오차를 각각의 모듈인버터에 대하여 구할 수 있다. 여기서, 상기 모듈전압오차가 전부 0이 아닌 경우에는 상기 모듈전압 불평형이 발생한 것으로 감지할 수 있다. 이후, 상기 모듈전압 불평형이 감지되면, 보상전력기준값 생성블록(21)에서 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위하여 필요한 보상전력기준값을 계산할 수 있다. 상기 모듈전압의 불평형은 각각의 모듈인버터에서 발생하는 내부손실의 크기가 상이하거나 스위칭 방식에 의한 각 모듈전압의 출력지연 때문에 발생하는 것이므로, 상기 모듈전압의 불평형을 해소하기 위하여 각각의 모듈인버터에 필요한 보상전력기준값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 보상전력기준값 생성블록(21)은 상기 모듈전압오차에 대하여 기 설정된 피드백제어알고리즘을 적용하여 상기 보상전력기준값을 도출할 수 있다. 상기 피드백제어알고리즘은 피드백 제어를 통하여 상기 모듈전압오차가 0이 되도록 상기 보상전력기준값을 제어하는 것으로서, 상기 모듈전압오차에 대하여 상기 피드백제어알고리즘의 전달함수를 곱하여 상기 보상전력기준값을 도출할 수 있다. 이때, 상기 전달함수는 비례제어, 비례적분제어, 적분비례제어 등의 다양한 피드백 제어알고리즘에서 활용되는 전달함수일 수 있다. First, the compensation power reference value generation block 21 can receive a module voltage applied to each of the module inverters M1 to Mn and an average value of the module voltage, and calculates an error between the module voltage and the module voltage average value Module voltage error can be obtained for each module inverter. Here, when the module voltage error is not all 0, it can be detected that the module voltage imbalance occurs. Thereafter, when the module voltage imbalance is detected, the compensation power reference value generation block 21 may calculate a compensation power reference value required to compensate for the imbalance of the module voltage. Since the unbalance of the module voltage is caused by the difference in the magnitude of the internal loss generated in each module inverter or due to the output delay of each module voltage by the switching method, the unbalance of the module voltage is required for each module inverter The compensation power reference value can be calculated. Specifically, the compensation power reference value generation block 21 may derive the compensation power reference value by applying a predetermined feedback control algorithm to the module voltage error. The feedback control algorithm controls the compensation power reference value such that the module voltage error becomes 0 through feedback control, and the compensation power reference value can be derived by multiplying the module voltage error by a transfer function of the feedback control algorithm . At this time, the transfer function may be a transfer function utilized in various feedback control algorithms such as proportional control, proportional integral control, and integral proportional control.

상기 보상전력기준값이 생성되면, 보상전압 크기연산블록(22)은 상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나누어 상기 보상전압의 크기를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 인버터전류는 상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(1)의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여 측정할 수 있으며, 상기 전류센서에서의 측정결과는 상기 주제어부(10)의 전류측정블록(11)으로 전송될 수 있다. 이후, 상기 주제어부(10)의 실효값 계산블록(12)에서는 상기 인버터전류에 대한 측정결과를 이용하여 상기 인버터전류의 실효전류값을 계산하고, 전류위상검출블록(13)에서는 상기 인버터전류의 위상을 계산하여 도출할 수 있다. 따라서, 상기 보상전압 크기연산블록(22)은 상기 실효값 계산 블록(12)이 전송한 실효전류값을 이용하여 상기 보상전압의 크기를 계산할 수 있다. 추가적으로, 상기 모듈제어부(20)는 전류크기제한블록(24)을 더 포함할 수 있으며, 상기 전류크기제한블록(24)을 이용하여 상기 실효전류값의 크기를 제한할 수 있다. 상기 보상전압의 크기는 상기 보상전력기준값을 상기 실효전류값으로 나누어 계산하는 것이므로, 만약 상기 실효전류값이 0에 가까워지는 경우에는 상기 보상전압의 크기가 무한대가 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여, 상기 전류크기제한블록(24)은 상기 인버터전류의 실효전류값을 기 설정된 최소전류값 이상으로 제한할 수 있다. When the compensation power reference value is generated, the compensation voltage magnitude calculation block 22 may calculate the magnitude of the compensation voltage by dividing the compensation power reference value by the effective current value of the inverter current flowing through the module inverters M1 to Mn. Here, the inverter current may be measured using a current sensor provided on each phase of the modular multilevel converter 1, and the measurement result of the current sensor may be measured by a current measuring block (not shown) of the main controller 10 11). Then, the effective value calculation block 12 of the main control part 10 calculates the effective current value of the inverter current by using the measurement result of the inverter current. In the current phase detection block 13, Can be derived by calculating the phase. Accordingly, the compensation voltage magnitude calculation block 22 can calculate the magnitude of the compensation voltage using the rms value transmitted from the rms value calculation block 12. [ In addition, the module control unit 20 may further include a current magnitude restriction block 24, which may limit the magnitude of the rms current value using the current magnitude restriction block 24. [ The magnitude of the compensation voltage is calculated by dividing the compensation power reference value by the effective current value. Therefore, when the effective current value approaches 0, the magnitude of the compensation voltage may become infinite. Therefore, in order to prevent this, the current size limiting block 24 may limit the effective current value of the inverter current to a predetermined minimum current value or more.

상기 보상전압의 크기연산이 완료되면, 보상전압생성블록(23)는 상기 전류위상 검출블록(13)으로부터 전송받은 인버터전류의 위상을 이용하여, 상기 보상전압을 생성할 수 있다. 즉, 상기 보상전압의 크기에 상기 인버터전류의 위상을 적용하여, 상기 보상전압을 생성하는 것이 가능하다. When the calculation of the magnitude of the compensation voltage is completed, the compensation voltage generation block 23 can generate the compensation voltage using the phase of the inverter current transmitted from the current phase detection block 13. That is, it is possible to generate the compensation voltage by applying the phase of the inverter current to the magnitude of the compensation voltage.

따라서, 상기 모듈제어부(20)는 상기 입력되는 출력전압 기준값에 상기 보상전압을 더한 값을 기준으로 상기 모듈인버터(M1 내지 Mn)의 동작을 제어함으로써, 상기 모듈간 전압 불평형을 해소할 수 있다.
Therefore, the module control unit 20 can eliminate the voltage imbalance between the modules by controlling the operation of the module inverters M1 to Mn based on a value obtained by adding the compensation voltage to the input reference voltage value.

도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법을 나타내는 순서도이다. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of compensating inter-module voltage imbalance in a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법은, 모듈전압오차계산단계(S10), 보상전력기준값도출단계(S20), 보상전압생성단계(S30) 및 출력전압기준값보상단계(S40)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, a method for compensating inter-module voltage imbalance in a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention includes calculating a module voltage error (S10), deriving a compensated power reference value (S20) S30 and an output voltage reference value compensating step S40.

이하, 도4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법을 설명한다.
Hereinafter, a method of compensating inter-module voltage imbalance in a reactive power compensating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

모듈전압오차계산단계(S10)는, 모듈인버터들에 인가되는 각각의 모듈전압들을 입력받을 수 있으며, 상기 모듈전압의 평균값과 각각의 모듈전압 사이의 모듈전압오차를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 모듈전압오차가 모두 0이 아닌 경우에는, 상기 모듈인버터에 모듈전압 불평형이 발생한 것으로 확인할 수 있으며, 상기 모듈전압 불평형을 해소하기 위한 보상전압의 계산을 진행할 수 있다. In the module voltage error calculation step (S10), the respective module voltages applied to the module inverters can be input, and the module voltage error between the average value of the module voltages and the respective module voltages can be calculated. Here, when the module voltage error is not 0, it can be confirmed that the module voltage imbalance occurs in the module inverter, and the compensation voltage for solving the module voltage imbalance can be calculated.

먼저, 보상전력기준값도출단계(S20)에서는, 상기 모듈전압오차에 기 설정된 피드백제어알고리즘을 적용하여, 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위해 필요한 보상전력기준값을 도출할 수 있다. 상기 모듈전압의 불평형은 상기 모듈인버터의 내부손실이나 파라미터 오차 등에 의하여 발생하는 것이므로, 각각의 모듈인버터에서의 모듈전압 불평형을 해소하기 위해 필요한 보상전력기준값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 피드백제어알고리즘은 피드백 제어를 통하여 상기 모듈전압오차가 0이 되도록 하는 상기 보상전력기준값을 찾는 것으로서, 상기 모듈전압오차에 상기 피드백제어알고리즘의 전달함수를 곱하여 상기 보상전력기준값을 도출할 수 있다. 여기서, 상기 전달함수는 비례제어, 비례적분제어, 적분비례제어 등의 다양한 피드백 제어 알고리즘에서 활용되는 것일 수 있다. First, in deriving the compensation power reference value (S20), a compensation power reference value necessary for compensating for the unbalance of the module voltage may be derived by applying a feedback control algorithm preset to the module voltage error. Since the unbalance of the module voltage is caused by an internal loss or a parameter error of the module inverter, it is possible to calculate a compensation power reference value necessary for eliminating the module voltage imbalance in each module inverter. Specifically, the feedback control algorithm finds the compensated power reference value that causes the module voltage error to be zero through feedback control, and derives the compensated power reference value by multiplying the module voltage error by the transfer function of the feedback control algorithm . Here, the transfer function may be utilized in various feedback control algorithms such as proportional control, proportional integral control, and integral proportional control.

상기 보상전력기준값이 도출되면, 보상전압생성단계(S30)를 통하여 상기 모듈전압 불평형을 해소하기 위하여 필요한 보상전압을 계산할 수 있다. 즉, 상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나누어 보상전압의 크기를 계산하고, 상기 보상전압의 크기에 상기 인버터전류의 위상을 적용하는 방식으로, 상기 보상전압을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상은, 상기 출력전압 기준값을 생성하는 주제어부와의 통신을 통하여 전송받을 수 있다. 구체적으로, 상기 주제어부는 상기 멀티레벨 컨버터의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여 상기 인버터전류를 측정하고, 상기 측정결과를 이용하여 상기 실효전류값 및 위상을 도출하는 기능을 수행할 수 있다. When the compensation power reference value is derived, a compensating voltage necessary for solving the module voltage imbalance can be calculated through a compensating voltage generating step S30. That is, by calculating the magnitude of the compensation voltage by dividing the compensation power reference value by the effective current value of the inverter current flowing through the module inverter, and applying the phase of the inverter current to the magnitude of the compensation voltage, can do. Here, the effective current value and the phase of the inverter current can be transmitted through communication with the main control unit for generating the output voltage reference value. Specifically, the main controller may measure the inverter current using a current sensor provided on each phase of the multi-level converter, and derive the effective current value and phase using the measurement result.

상기 보상전압을 생성한 이후에는, 출력전압기준값보상단계(S40)를 통하여, 상기 출력전압 기준값을 상기 보상전압으로 보상하여, 상기 모듈전압 불평형을 해소할 수 있다.
After the compensation voltage is generated, the output voltage reference value may be compensated to the compensation voltage through the output voltage reference value compensation step (S40) to eliminate the module voltage unbalance.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 무효전력보상장치 1: 모듈형 멀티레벨 컨버터
1a, 1b, 1c: 단상인버터 10: 주제어부
20: 인버터전압보상부
S: 3상 계통 L: 3상 부하
f: 계통연계 필터 리액터
S10: 모듈전압오차계산단계 S20: 보상전력기준값도출단계
S30: 보상전압 생성단계 S40: 출력전압기준값보상단계100: Reactive power compensation device 1: Modular multi-level converter
1a, 1b, 1c: Single-phase inverter 10:
20: inverter voltage compensating unit
S: Three phase system L: Three phase load
f: Grid-connected filter reactor
S10: Calculate module voltage error Step S20: Derive compensated power reference value Step
S30: Compensation voltage generation step S40: Output voltage reference value compensation step

Claims (9)

3상 부하에 발생하는 무효전력을 보상하는 보상전류를 출력하는 무효전력보상장치에 있어서,
입력되는 출력전압 기준값에 따라, 각 상에 직렬연결되는 모듈인버터(HBI: H-bridge inverter)들의 개수를 조절하여 출력전압을 생성하는 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC: Modular Multilever Converter); 및
상기 모듈인버터들에 인가되는 각각의 모듈전압들의 불평형을 감지하여, 상기 불평형을 보상하기 위한 보상전압을 계산하고, 상기 보상전압을 이용하여 상기 출력전압 기준값을 보상하는 모듈제어부를 포함하는 무효전력보상장치.
1. A reactive power compensation device for outputting a compensation current for compensating for reactive power generated in a three-phase load,
A modular multilevel converter (MMC) for generating an output voltage by adjusting the number of H-bridge inverters (HBIs) serially connected to each phase according to an input output voltage reference value; And
And a module controller for detecting an unbalance of each of the module voltages applied to the module inverters, calculating a compensation voltage for compensating for the unbalance, and compensating the output voltage reference value using the compensation voltage, Device.
제1항에 있어서, 상기 모듈제어부는
상기 모듈전압의 평균값과 각각의 모듈전압 사이의 모듈전압오차를 이용하여, 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위해 필요한 보상전력기준값을 도출하는 무효전력보상장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the module control unit
And derives a compensation power reference value required to compensate for the unbalance of the module voltage by using a module voltage error between the average value of the module voltages and each module voltage.
제2항에 있어서, 상기 모듈제어부는
상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나눈 값에 상기 인버터전류의 위상을 적용하여, 상기 보상전압을 생성하는 무효전력 보상장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein the module control unit
And applying the phase of the inverter current to a value obtained by dividing the compensation power reference value by an effective current value of an inverter current flowing through the module inverter, thereby generating the compensation voltage.
제3항에 있어서,
상기 멀티레벨 컨버터의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여 상기 인버터전류를 측정하고, 상기 인버터전류에 대한 측정결과를 이용하여 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 도출하는 주제어부를 더 포함하는 무효전력보상장치.
The method of claim 3,
Further comprising a main controller for measuring the inverter current using a current sensor provided on each phase of the multilevel converter and deriving an effective current value and a phase of the inverter current using a measurement result of the inverter current Power compensation device.
제4항에 있어서, 상기 모듈제어부는
상기 주제어부와의 통신을 이용하여, 상기 주제어부로부터 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 전송받는 무효전력 보상장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the module control unit
And receives the effective current value and the phase of the inverter current from the main control unit using communication with the main control unit.
제3항에 있어서, 상기 모듈제어부는
상기 인버터전류의 실효전류값을 기 설정된 최소전류값 이상으로 제한하는 무효전력보상장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the module control unit
And limits the effective current value of the inverter current to a predetermined minimum current value or more.
복수의 모듈인버터(HBI: H-bridge inverter)를 포함하는 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상제어방법에 있어서,
상기 모듈인버터들에 인가되는 각각의 모듈전압들을 입력받아, 상기 모듈전압의 평균값과 각각의 모듈전압 사이의 모듈전압오차를 계산하는 모듈전압오차계산단계;
상기 모듈전압오차를 이용하여, 상기 모듈전압의 불평형을 보상하기 위해 필요한 보상전력기준값을 도출하는 보상전력기준값도출단계;
상기 보상전력기준값을 상기 모듈인버터에 흐르는 인버터전류의 실효전류값으로 나눈 값에 상기 인버터전류의 위상을 적용하여, 상기 보상전압을 생성하는 보상전압생성단계; 및
상기 보상전압을 이용하여 상기 출력전압 기준값을 보상하는 출력전압기준값보상단계를 포함하는 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법.
1. A method for compensating for inter-module voltage unbalance in a reactive power compensating apparatus including a plurality of module inverters (HBI: H-bridge inverters)
A module voltage error calculation step of receiving the respective module voltages applied to the module inverters and calculating a module voltage error between the average value of the module voltages and the respective module voltages;
Deriving a compensation power reference value for deriving a compensation power reference value necessary for compensating for the unbalance of the module voltage using the module voltage error;
A compensation voltage generating step of applying the phase of the inverter current to a value obtained by dividing the compensation power reference value by an effective current value of an inverter current flowing through the module inverter to generate the compensation voltage; And
And an output voltage reference value compensating step of compensating the output voltage reference value using the compensation voltage.
제7항에 있어서, 상기 보상전압생성단계는
상기 출력전압 기준값을 생성하는 주제어부로부터, 상기 인버터전류의 실효전류값 및 위상을 전송받는 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법.
8. The method of claim 7, wherein the compensating voltage generating step
And the effective current value and the phase of the inverter current are received from the main controller for generating the output voltage reference value.
제8항에 있어서,
상기 주제어부는 상기 멀티레벨 컨버터의 각 상에 구비된 전류센서를 이용하여, 상기 인버터전류를 측정하고, 상기 측정결과를 이용하여 상기 실효전류값 및 위상을 도출하는 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the main controller uses the current sensor provided on each phase of the multilevel converter to measure the inverter current and derive the effective current value and phase using the measurement result, Compensation method.
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