KR20170028115A - Method for controlling of dc micro grid system - Google Patents

Method for controlling of dc micro grid system Download PDF

Info

Publication number
KR20170028115A
KR20170028115A KR1020150124991A KR20150124991A KR20170028115A KR 20170028115 A KR20170028115 A KR 20170028115A KR 1020150124991 A KR1020150124991 A KR 1020150124991A KR 20150124991 A KR20150124991 A KR 20150124991A KR 20170028115 A KR20170028115 A KR 20170028115A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
line
resistance
voltage drop
real time
Prior art date
Application number
KR1020150124991A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102402528B1 (en
Inventor
김재한
조진태
김주용
송일근
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020150124991A priority Critical patent/KR102402528B1/en
Publication of KR20170028115A publication Critical patent/KR20170028115A/en
Priority to KR1020220062859A priority patent/KR102425037B1/en
Priority to KR1020220062857A priority patent/KR102422854B1/en
Priority to KR1020220062860A priority patent/KR102425612B1/en
Priority to KR1020220062856A priority patent/KR102422455B1/en
Priority to KR1020220062858A priority patent/KR102424583B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102402528B1 publication Critical patent/KR102402528B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/14—District level solutions, i.e. local energy networks
    • Y04S20/18—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method to control a direct current (DC) microgrid system, correctly estimating a voltage drop valve generated in a line terminal of a DC microgrid network having a long distance line in real time, so as to perform droop control. According to the present invention, the method comprises the following steps of a control unit: setting a thermal resistance model when a rectifier of a long distance DC microgrid system is operated; receiving line information and calculating line resistance when the thermal resistance model is set; receiving an output current (I) of the rectifier and a line temperature, and calculating a real time voltage drop value (V_drop) based on the same; and considering, in real time, a voltage drop value (V_drop) of a DC line calculated in real time to perform droop control with respect to a converter of the DC microgrid system when the voltage drop value (V_drop) of the DC line is calculated in real time.

Description

DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING OF DC MICRO GRID SYSTEM}METHOD FOR CONTROLLING OF DC MICRO GRID SYSTEM [0002]

본 발명은 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장거리 선로를 가진 직류(DC) 마이크로그리드 네트워크의 선로 말단에서 발생하는 전압강하 값을 실시간으로 정확하게 추정하여 드룹(droop) 제어를 수행할 수 있도록 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a DC micro-grid system, and more particularly, to a method of controlling a DC micro-grid system by accurately estimating a voltage drop value generated at a line end of a DC micro- And more particularly, to a control method of a DC micro-grid system.

일반적으로 저압 직류(DC) 배전 시스템은 비교적 큰 전류용량을 갖는다.Generally, a low voltage direct current (DC) power distribution system has a relatively large current capacity.

이때 상기 배전에서 고려해야 할 전압강하는 선로의 저항(즉, 임피던스)에 의해 발생하는데 전송전류가 커질수록 전압강하의 정도도 심해진다.At this time, the voltage drop to be considered in the distribution is caused by the resistance (i.e., impedance) of the line, and as the transmission current becomes larger, the degree of voltage drop becomes worse.

이러한 전압강하가 심해지면 선로 출력 측에 연결되어 있는 전력 변환수단(예 : 인버터, 컨버터 등)이 저전압 보호동작에 의해 탈락하여 수용가에 정전이 발생하거나 전력품질 및 기기효율 등이 급격히 저하되는 현상이 발생한다.If such a voltage drop becomes severe, the power conversion means (eg, inverter, converter, etc.) connected to the line output side is dropped by the low voltage protection operation, causing a power outage in the customer, Occurs.

한편 장거리 선로를 가진 DC 마이크로그리드 시스템의 경우, 선로 임피던스에 의한 전압강하에 의해서 선로입력 측과 말단 측에 전압차이가 발생하고, 이러한 전압차이에 의해 드룹(droop) 제어를 수행하기 어려웠다.On the other hand, in the case of a DC micro-grid system having a long-distance line, a voltage difference occurs between the line input side and the terminal side due to the voltage drop due to line impedance, and it is difficult to perform the droop control due to such a voltage difference.

따라서 현재 발생하는 전압강하 값을 정확하게 추정할 수 있는 방법과 장거리 선로를 가진 DC 마이크로그리드 시스템에서도 드룹 제어를 수행할 수 있는 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a method that can accurately estimate the current voltage drop value and a method that can perform droop control in a DC micro grid system having a long distance line.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2010-0093078호(2010.08.24.공개, 전력 제어)에 개시되어 있다. The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2010-0093078 (published on Aug. 24, 2010, Power Control).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 장거리 선로를 가진 직류(DC) 마이크로그리드 네트워크의 선로 말단에서 발생하는 전압강하 값을 실시간으로 정확하게 추정하여 드룹(droop) 제어를 수행할 수 있도록 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION According to an aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a voltage drop value generated at a line end of a direct current (DC) micro grid network having a long distance line, and to control the droplet of the DC micro-grid system.

본 발명의 일 측면에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법은, 장거리 DC 마이크로그리드 시스템의 정류기가 구동될 때, 제어부가 열저항 모델을 설정하는 단계; 열저항 모델이 설정되면, 상기 제어부가 선로정보를 입력받고 선로저항을 계산하는 단계; 상기 제어부가 상기 정류기의 출력전류(I) 및 선로온도를 입력받고, 이에 기초하여 실시간 전압강하 값(Vdrop)을 계산하는 단계; 및 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop)이 실시간으로 계산되면, 상기 제어부가 상기 실시간으로 계산된 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop)을 실시간으로 반영하여, 상기 DC 마이크로그리드 시스템의 컨버터에 대해 드룹 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of controlling a DC microgrid system according to an aspect of the present invention includes: setting a thermal resistance model when a rectifier of a long-range DC microgrid system is driven; When the thermal resistance model is set, the controller receives line information and calculates a line resistance; The control unit receiving the output current (I) and the line temperature of the rectifier and calculating a real time voltage drop value (V drop ) based thereon; And the voltage drop value (V drop ) of the DC line are calculated in real time, the control unit reflects in real time the voltage drop value (V drop ) of the DC line calculated in real time, And performing a droop control.

본 발명에 있어서, 상기 선로저항은, 수학식 1을 이용해 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the line resistance is calculated using Equation (1).

(수학식 1)(1)

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, A는 도체의 단면적[mm2], l은 선로길이, 비례정수(

Figure pat00002
)는 고유저항을 의미한다.Where A is the cross-sectional area of the conductor [mm 2 ], l is the line length,
Figure pat00002
) Means a resistivity.

본 발명에 있어서, 상기 선로저항은, 수학식 2를 이용하여 전선의 온도에 따른 선로저항 값으로서 산출되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the line resistance is calculated as a line resistance value according to the temperature of the electric wire using Equation (2).

(수학식 2)(2)

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, t0는 기준온도, R은 기준온도에서의 전선저항 값, t는 상승한 온도,

Figure pat00004
는 저항의 온도계수를 의미한다.Where t 0 is the reference temperature, R is the wire resistance at the reference temperature, t is the temperature at which it has risen,
Figure pat00004
Means the temperature coefficient of resistance.

본 발명에 있어서, 상기 실시간 전압강하 값(Vdrop)은, 아래의 수학식 3을 이용해 산출되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the real-time voltage drop value (V drop ) is calculated using the following equation (3).

(수학식 3)(3)

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, I는 DC 선로의 출력전류, R은 선로저항을 의미한다.Here, I denotes the output current of the DC line, and R denotes the line resistance.

본 발명에 있어서, 상기 열저항 모델은, 전선의 표면에 온도센서를 부착하여 산출된 값을 이용하여 산출하되, 상기 열저항은, 도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts) 사이의 열저항(Rcs), 시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti) 사이의 열저항(Rsi), 및 피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm) 사이의 열저항(Rim)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Between in the present invention, the thermal resistance model, but calculated using the value calculated by attaching a temperature sensor to the surface of the wire, the heat resistance, the conductor temperature (T c) and the sheath temperature (T s) of between the thermal resistance (R cs), the temperature of the sheath (T s) the thermal resistance between the temperature (T i) of the covering (R si), and temperature (T i) of the coating and the temperature (T m) of the temperature sensor And a thermal resistance (R im ).

본 발명에 있어서, 상기 열저항 모델에는 병렬로 열캐패시터 모델이 연결되며, 상기 열캐패시터 모델은, 도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts)사이의 열캐패시터Ccs), 시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti)사이의 열캐패시터(Csi), 및 전선 피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm)사이의 열캐패시터(Cim)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, and the thermal resistance model, the thermal capacitor models connected in parallel, and the heat capacitor model, the conductor temperature (T c) and the temperature of the sheath (T s) column capacitor C cs), system temperature of between A thermal capacitor C si between the temperature T s of the sheath and the temperature T i of the sheath and a thermal capacitor C im between the temperature Ti of the wire coating and the temperature T m of the temperature sensor .

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 장거리 선로를 가진 직류(DC) 마이크로그리드 네트워크의 선로 말단에서 발생하는 전압강하 값을 실시간으로 정확하게 추정하여 드룹(droop) 제어를 수행할 수 있도록 한다.According to an aspect of the present invention, droop control can be performed by accurately estimating a voltage drop value occurring at a line end of a direct current (DC) micro grid network having a long distance line in real time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드룹 제어 특성을 설명하기 위한 그래프를 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 실시간 온도가 반영된 선로저항 산출 방법을 설명하기 위한 케이블의 구조를 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정한 도체와 온도센서 간 열저항 모델을 보인 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control apparatus of a DC micro-grid system according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a graph illustrating a droop control characteristic according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling a DC micro-grid system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a structure of a cable for explaining a line resistance calculation method in which a real-time temperature is reflected according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates an example of a thermal resistance model between a conductor and a temperature sensor set according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, a method of controlling a DC micro-grid system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control apparatus for a DC micro-grid system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 장치는, 전압강하 값 산출부(110), 제어부(120), 및 게이트 펄스 발생부(130)를 포함한다.1, the controller of the DC micro-grid system according to the present embodiment includes a voltage drop value calculating unit 110, a control unit 120, and a gate pulse generating unit 130.

상기 전압강하 값 산출부(110)는 DC 선로의 전류(I), 선로저항(R), 및 온도센서(미도시)를 이용해 측정한 온도(Tm)를 이용하여 전압강하 값(Vdrop)을 산출한다.The voltage drop value calculating unit 110 calculates a voltage drop value V drop by using a temperature T m measured using a current I of the DC line, a line resistance R and a temperature sensor (not shown) .

상기 제어부(120)는 DC 선로에 전압강하 발생 시 실시간으로 계산되는 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop) 만큼을 드룹 제어에 실시간 반영한다. The control unit 120 reflects the voltage drop value (V drop ) of the DC line, which is calculated in real time when a voltage drop occurs in the DC line, to the droop control in real time.

여기서 상기 제어부(120)는 비례적분(PI) 제어기가 사용될 수 있다.Here, the controller 120 may be a proportional integral (PI) controller.

이하 상기 드룹 제어의 특성에 대해서 도 2의 그래프를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the droop control will be described with reference to the graph of FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드룹 제어 특성을 설명하기 위한 그래프를 보인 예시도로서, DC 선로의 기준전압이 750V인 경우의 배터리 연계용 컨버터의 드룹 제어 특성 그래프를 보인 예시도이다.FIG. 2 is a graph illustrating a droop control characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a droop control characteristic graph of a converter for battery connection when a reference voltage of a DC line is 750V.

예컨대 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, DC 선로의 전압을 검출하다가 750V 아래로 떨어지면 전류를 방전하게 되며, 반대로 750V를 초과하게 되면 전류를 충전한다. 만약 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 전압강하가 발생하게 되면 실시간으로 계산되는 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop) 만큼을 드룹 제어 특성 그래프에 도시된 바와 같이 실시간으로 반영한다. 이때 전압 제어권을 가진 정류기(미도시)는 기존의 제어 특성 곡선에서 변화가 없으며, 정류기(미도시)와 연계 기기간의 선로거리 만큼을 반영하여 전압강하 값(Vdrop)을 계산하며 이 값은 실시간으로 계속 변동한다. 한편 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 전압강하 값(Vdrop)이 음의 값이 되는 경우, 즉 선로말단에 연계된 발전원(PV, 풍력발전기 등)의 발전량에 의해 선로말단 전압이 상승하는 경우, 배터리(미도시)는 선로로부터 전류를 입력받아 충전된다.For example, as shown in FIG. 2 (a), when the voltage of the DC line is detected, the current is discharged when the voltage falls below 750 V, and when the voltage exceeds 750 V, the current is charged. As shown in FIG. 2 (b), when a voltage drop occurs, the voltage drop value (V drop ) of the DC line calculated in real time is reflected in real time as shown in the droop control characteristic graph. At this time, the rectifier (not shown) having the voltage control right has no change in the conventional control characteristic curve, and the voltage drop value (V drop ) is calculated by reflecting the line distance between the rectifier (not shown) . On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), when the voltage drop value V drop becomes a negative value, that is, when the power generation amount of the power generation source (PV, wind power generator, The battery (not shown) is charged by receiving a current from the line.

상기 게이트 펄스 발생부(130)는 상기 제어부(120)의 제어에 따라 게이트 펄스(예 : 컨버터의 내부 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스)를 발생한다. 가령 상기 게이트 펄스의 주파수를 증가시키거나 감소시킴으로써 컨버터의 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 증가시키거나 감소시킨다.The gate pulse generator 130 generates a gate pulse (e.g., a gate pulse for controlling an internal switching element of the converter) under the control of the controller 120. [ For example increasing or decreasing the frequency of the gate pulse, thereby increasing or decreasing the switching frequency of the switching element of the converter.

예컨대 상기 게이트 펄스 발생부(130)는 AC 전압을 입력받아 DC 출력을 내보내는 일반적인 2레벨 정류기, 혹은 3레벨 NPC 정류기 등의 내부 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 발생시켜 출력하거나, DC 선로에 연계된 배터리를 충전하는 컨버터의 내부 스위치 소자를 제어하는 게이트 펄스를 발생시켜 출력할 수 있다.For example, the gate pulse generator 130 may generate and output a gate pulse for controlling an internal switching element such as a general two-level rectifier or a three-level NPC rectifier that receives an AC voltage and outputs a DC output, It is possible to generate and output a gate pulse for controlling the internal switch element of the converter for charging the battery.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling a DC micro-grid system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 정류기가 구동될 때(S101), 제어부(120)는 열저항 모델을 설정한다(S102).As shown in Fig. 3, when the rectifier is driven (S101), the controller 120 sets a thermal resistance model (S102).

예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 전선의 표면에 온도센서를 부착하면, 도 5에 도시된 바와 같은 열저항 모델을 구할 수 있다.For example, when a temperature sensor is attached to the surface of the electric wire as shown in Fig. 4, a heat resistance model as shown in Fig. 5 can be obtained.

이때 각각의 열저항들(Rcs, Rsi, Rim)은 도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts) 사이의 열저항(Rcs), 시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti) 사이의 열저항(Rsi), 피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm) 사이의 열저항(Rim)으로 설정된다. 이 값들은 케이블 제조사로부터 얻을 수 있으며, 또는 실험에 의해서 얻을 수도 있다.At this time, each of the thermal resistance (R cs, R si, R im) is the conductor temperature (T c) and the temperature of the system heat resistance between (T s) (R cs) , the temperature of the sheath (T s) and of the coating temperature is set to the thermal resistance (R im) between (T i) thermal resistance (R si), the temperature (T i) of the coating and the temperature (T m) of the temperature sensor between. These values can be obtained from the cable manufacturer or obtained experimentally.

또한 상기 도 5를 참조하여 열캐패시터 모델이 설정될 수 있다.Also, a thermal capacitor model can be set with reference to FIG.

즉, 상기 열캐패시터 모델은 구성요소들에서 발생되는 열의 전도 지연을 열캐패시터로 모델링한 것이며, 각각의 크기 또는 재질에 의한 것으로서, 열캐패시터 모델은 상기 열저항 모델에 병렬적으로 연결되어 모델링될 수 있다. That is, the thermal capacitor model is a thermal capacitor modeling the conduction delay of the heat generated in the components, and the thermal capacitor model is based on the size or material thereof, and the thermal capacitor model can be modeled by being connected in parallel to the thermal resistance model have.

상기 열캐패시터 모델은 도 5에 도시된 바와 같이, 도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts)사이의 열캐패시터Ccs),시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti)사이의 열캐패시터(Csi), 피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm)사이의 열캐패시터(Cim)로 설정된다. 이때 상기 열저항과 마찬가지로 상기 열캐패시터는 케이블 제조사로부터 구하거나 실험에 의해 구해질 수 있다.5, the thermal capacitor model includes a thermal capacitor C cs between a conductor temperature T c and a temperature T s of the sheath, a temperature T s of the sheath and a temperature T i of the sheath, is set to the column capacitors (C si), the column capacitors (C im) between the coating temperature (Ti) and the temperature sensor of the temperature (T m) between. At this time, the thermal capacitor may be obtained from a cable manufacturer or obtained by an experiment, like the thermal resistance.

한편 상기와 같이 열저항 모델이 설정되면, 제어부(120)는 선로정보를 입력받고(S103) 선로저항을 계산한다(S104).Meanwhile, when the thermal resistance model is set as described above, the controller 120 receives the line information (S103) and calculates the line resistance (S104).

예컨대 선로저항은 아래의 수학식1을 이용해 산출할 수 있다.For example, the line resistance can be calculated using the following equation (1).

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, A는 도체의 단면적[mm2], l은 선로길이, 비례정수(

Figure pat00007
)는 고유저항을 의미하며, 도전율을 C[%]라고 하면 상기 비례정수(
Figure pat00008
)는 다음과 같다.Where A is the cross-sectional area of the conductor [mm 2 ], l is the line length,
Figure pat00007
) Means a specific resistance, and when the conductivity is C [%], the above-mentioned proportional constant (
Figure pat00008
) Is as follows.

Figure pat00009
(C:연동선의 경우 100, 경동선의 경우 97)
Figure pat00009
(C: 100 for interlocking wire, 97 for tie-wire)

이때 상기 선로저항(R)은 도체의 단면적과 선로거리에 의해서 정해지는데 그 값이 변화하지 않기 때문에 초기에 한번 설정해주면 된다. At this time, the line resistance R is determined by the cross-sectional area of the conductor and the line distance. Since the value does not change, it is necessary to set it once at the beginning.

즉, DC계통연계 컨버터의 구동 초기에 상기 수학식1의 단면적(A)과 정류기(미도시)로부터의 선로길이(l), 도체의 종류 등을 입력하면 전체 선로의 저항값이 설정 완료되고, 또는 케이블 제조사로부터 선로저항 정보를 수집하여 입력할 수도 있다.That is, when the cross-sectional area (A) of Equation 1 and the line length (l) from the rectifier (not shown) and the kind of conductor are inputted at the beginning of the operation of the DC-link converter, the resistance value of the entire line is set, Alternatively, line resistance information may be collected and input from a cable manufacturer.

한편 상기 선로저항 값의 산출에 정확성을 증가시키려면 전선(케이블)의 온도를 반영해야 한다. On the other hand, in order to increase accuracy in the calculation of the line resistance value, the temperature of the cable (cable) must be reflected.

보통 선로저항은 20ㅀC를 기준으로 하고 있는데, 일반적으로 도체는 온도가 올라감에 따라 저항값이 증가한다. 따라서 다음의 수학식 2를 이용하여 전선의 온도에 따른 저항값을 산출할 수 있다.Usually, the line resistance is based on 20 ㅀ C. Generally, the resistance of the conductor increases as the temperature increases. Therefore, the resistance value according to the temperature of the electric wire can be calculated using the following equation (2).

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, t0는 기준온도, R은 기준온도에서의 전선저항 값, t는 상승한 온도,

Figure pat00011
는 저항의 온도계수로서 기준온도에 따라 그 값이 조금씩 달라지는 것인데 일반적으로 20ㅀC의 값을 기준으로 한다. 예컨대
Figure pat00012
의 값은 copper 0.003930, aluminum 0.004100, iron 0.005671, steel 0.003 등이다.Where t 0 is the reference temperature, R is the wire resistance at the reference temperature, t is the temperature at which it has risen,
Figure pat00011
Is the temperature coefficient of resistance, which varies slightly with the reference temperature, and is generally based on a value of 20 ㅀ C. for example
Figure pat00012
The values of copper 0.003930, aluminum 0.004100, iron 0.005671, steel 0.003 and so on.

따라서 제어부(120)는 정류기의 출력전류(I) 및 선로온도를 입력받고(S105), 이에 기초하여 실시간 전압강하 값(Vdrop)을 계산한다(S106).Accordingly, the controller 120 receives the output current I of the rectifier and the line temperature (S105), and calculates a real-time voltage drop value V drop based thereon (S106).

예컨대 상기 상술한 바와 같이 선로저항(R)과 열저항 모델에 의해 구해진 도체온도 값(Tc)을 이용하여 실시간 전압강하 값(Vdrop)을 계산하는데, DC 선로의 전류센서(CT)(미도시)에 의해서 검출된 DC선로(예 : AC가 DC로 변환되어 출력된 DC선로)의 출력전류(I)를 입력받아 아래의 수학식 3과 같이 계산한다. For example, as described above, the real-time voltage drop value V drop is calculated using the line resistance R and the conductor temperature value T c obtained by the thermal resistance model. The current sensor CT of the DC line (For example, a DC line converted from DC to DC) detected by the DC-DC converter (not shown), and calculates the output current I according to Equation (3) below.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서 선로저항(R)은 전선의 온도에 의해 변하지만 전류 값이 지배적인 영향을 미치며, 부하가 커질수록 전압강하 값(Vdrop)이 증가한다. Here, the line resistance (R) varies depending on the temperature of the wire, but the current value has a dominant influence. As the load increases, the voltage drop value (V drop ) increases.

상기와 같이 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop)이 실시간으로 계산되면, 상기 제어부(120)는 DC 선로에 전압강하 발생 시 실시간으로 계산되는 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop) 만큼을 드룹 제어에 실시간 반영한다(S107). When the voltage drop value (V drop ) of the DC line is calculated in real time as described above, the controller (120) controls the voltage drop value (V drop ) of the DC line calculated in real time when the voltage drop occurs in the DC line, (S107).

상기와 같이 본 실시예는 DC 마이크로그리드의 드룹 제어에 관한 것으로서, AC마이크로그리드와 달리 기존에 DC마이크로그리드에서는 상대적으로 큰 전류량 및 선로저항에 의한 전압강하로 인해 드룹 제어가 용이하지 않았다. As described above, the present embodiment relates to the droop control of the DC micro-grid. Unlike the AC micro-grid, the DC-micro grid does not easily control the droop due to a relatively large current amount and a voltage drop due to the line resistance.

즉, 드룹 제어 기법을 사용하면 2대 이상의 전력변환기에서 DC 그리드의 직류전압을 제어하게 되며 각 구성요소가 전압제어를 하는데 있어서 선로임피던스에 의해 제어하는 전압의 차이가 발생하게 되고 이에 따라 DC 그리드에 순환전류가 필연적으로 발생하게 된다. 그러므로 이를 억제하기 위한 제어기법이 필요한데 본 실시예의 기술에서는 선로임피던스에 의한 전압강하를 실시간으로 산정하여 이를 DC 마이크로그리드 시스템에 반영하도록 할 수 있도록 한다.In other words, when the droop control method is used, the DC voltage of the DC grid is controlled by two or more power converters. When each component controls the voltage, a difference in voltage controlled by the line impedance occurs. A circulating current is inevitably generated. Therefore, a control technique for suppressing this is required. In this embodiment, the voltage drop due to the line impedance can be calculated in real time and reflected in the DC micro-grid system.

다시 말해, 본 실시예는 DC 마이크로그리드 네트워크의 선로말단에서 발생하는 전압강하 값을 실시간으로 정확하게 추정할 수 있으며, 제어 기능의 추가 및 열저항 모델에 의한 선로 도체 온도측정 등 기능의 구현이 간단한데 비하여 큰 효과를 얻을 수 있으며, 또한 부하량 및 발전량이 변화하는 DC 마이크로그리드 시스템에서도 드룹 제어를 안정적으로 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.In other words, the present embodiment can accurately estimate the voltage drop value generated at the line end of the DC micro grid network in real time, and it is simple to realize functions such as the addition of the control function and the measurement of the line conductor temperature by the thermal resistance model It is possible to stably implement the droop control even in a DC micro grid system in which a large effect can be obtained and load and power generation amount are changed.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

110 : 전압강하 값 산출부
120 : 제어부
130 : 게이트 펄스 발생부110: voltage drop value calculating unit
120:
130: Gate pulse generator

Claims (6)

장거리 DC 마이크로그리드 시스템의 정류기가 구동될 때, 제어부가 열저항 모델을 설정하는 단계;
열저항 모델이 설정되면, 상기 제어부가 선로정보를 입력받고 선로저항을 계산하는 단계;
상기 제어부가 상기 정류기의 출력전류(I) 및 선로온도를 입력받고, 이에 기초하여 실시간 전압강하 값(Vdrop)을 계산하는 단계; 및
DC 선로의 전압강하 값(Vdrop)이 실시간으로 계산되면, 상기 제어부가 상기 실시간으로 계산된 DC 선로의 전압강하 값(Vdrop)을 실시간으로 반영하여, 상기 DC 마이크로그리드 시스템의 컨버터에 대해 드룹 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.
Establishing a thermal resistance model when the rectifier of the long-range DC micro-grid system is driven;
When the thermal resistance model is set, the controller receives line information and calculates a line resistance;
The control unit receiving the output current (I) and the line temperature of the rectifier and calculating a real time voltage drop value (V drop ) based thereon; And
When the voltage drop value (V drop ) of the DC line is calculated in real time, the control unit reflects the voltage drop value (V drop ) of the DC line calculated in real time in real time, And controlling the DC micro-grid system based on the control signal.
제 1항에 있어서, 상기 선로저항은,
수학식 1을 이용해 산출하는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.
(수학식 1)
Figure pat00014

여기서, A는 도체의 단면적[mm2], l은 선로길이, 비례정수(
Figure pat00015
)는 고유저항을 의미한다.
The semiconductor device according to claim 1,
(1). ≪ / RTI >
(1)
Figure pat00014

Where A is the cross-sectional area of the conductor [mm 2 ], l is the line length,
Figure pat00015
) Means a resistivity.
제 1항에 있어서, 상기 선로저항은,
수학식 2를 이용하여 전선의 온도에 따른 선로저항 값으로서 산출되는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.
(수학식 2)
Figure pat00016

여기서, t0는 기준온도, R은 기준온도에서의 전선저항 값, t는 상승한 온도,
Figure pat00017
는 저항의 온도계수를 의미한다.
The semiconductor device according to claim 1,
Is calculated as a line resistance value according to the temperature of the electric wire using Equation (2).
(2)
Figure pat00016

Where t 0 is the reference temperature, R is the wire resistance at the reference temperature, t is the temperature at which it has risen,
Figure pat00017
Means the temperature coefficient of resistance.
제 1항에 있어서, 상기 실시간 전압강하 값(Vdrop)은,
아래의 수학식 3을 이용해 산출되는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.
(수학식 3)
Figure pat00018

여기서, I는 DC 선로의 출력전류, R은 선로저항을 의미한다.
2. The method of claim 1, wherein the real-time voltage drop (V drop )
Is calculated using Equation (3) below. ≪ EMI ID = 3.0 >
(3)
Figure pat00018

Here, I denotes the output current of the DC line, and R denotes the line resistance.
제 1항에 있어서, 상기 열저항 모델은,
전선의 표면에 온도센서를 부착하여 산출된 값을 이용하여 산출하되,
상기 열저항은,
도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts) 사이의 열저항(Rcs),
시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti) 사이의 열저항(Rsi), 및
피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm) 사이의 열저항(Rim)을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.
The method of claim 1,
A temperature sensor is attached to the surface of the wire, and the calculated value is used,
The thermal resistance
The thermal resistance (R cs ) between the conductor temperature (T c ) and the temperature of the sheath (T s )
(R si ) between the temperature of the sheath (T s ) and the temperature of the sheath (T i ), and
(R im ) between the temperature of the coating (T i ) and the temperature (T m ) of the temperature sensor.
제 5항에 있어서,
상기 열저항 모델에는 병렬로 열캐패시터 모델이 연결되며,
상기 열캐패시터 모델은,
도체온도(Tc)와 시스의 온도(Ts)사이의 열캐패시터Ccs),
시스의 온도(Ts)와 피복의 온도(Ti)사이의 열캐패시터(Csi), 및
전선 피복의 온도(Ti)와 온도센서의 온도(Tm)사이의 열캐패시터(Cim)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 마이크로그리드 시스템의 제어 방법.6. The method of claim 5,
A thermal capacitor model is connected in parallel to the thermal resistance model,
In the thermal capacitor model,
A thermal capacitor C cs between the conductor temperature T c and the temperature T s of the sheath,
The temperature of the system heat capacitor between (T s) and the temperature (T i) of the covering (C si), and
And a thermal capacitor (C im ) between the temperature of the wire coating (Ti) and the temperature of the temperature sensor (T m ).
KR1020150124991A 2015-09-03 2015-09-03 Method for controlling of dc micro grid system KR102402528B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150124991A KR102402528B1 (en) 2015-09-03 2015-09-03 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062859A KR102425037B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062857A KR102422854B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062860A KR102425612B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062856A KR102422455B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062858A KR102424583B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150124991A KR102402528B1 (en) 2015-09-03 2015-09-03 Method for controlling of dc micro grid system

Related Child Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220062858A Division KR102424583B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062859A Division KR102425037B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062860A Division KR102425612B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062857A Division KR102422854B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062856A Division KR102422455B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170028115A true KR20170028115A (en) 2017-03-13
KR102402528B1 KR102402528B1 (en) 2022-05-27

Family

ID=58411874

Family Applications (6)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150124991A KR102402528B1 (en) 2015-09-03 2015-09-03 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062856A KR102422455B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062858A KR102424583B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062860A KR102425612B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062859A KR102425037B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062857A KR102422854B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system

Family Applications After (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220062856A KR102422455B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062858A KR102424583B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062860A KR102425612B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062859A KR102425037B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system
KR1020220062857A KR102422854B1 (en) 2015-09-03 2022-05-23 Method for controlling of dc micro grid system

Country Status (1)

Country Link
KR (6) KR102402528B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049000A (en) * 2018-10-31 2020-05-08 한양대학교 산학협력단 Droop control method and controller for bi-directional distributed generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050017478A (en) * 2003-08-13 2005-02-22 현대자동차주식회사 A method for calculating available power for a battery
KR20070003631A (en) * 2005-06-30 2007-01-05 주식회사 엘지화학 Method and apparatus of estimating state of health of battery
KR20110068640A (en) * 2009-12-16 2011-06-22 삼성에스디아이 주식회사 Energy storage system of an apartment house and integrated power management system and method for controlling thereof
KR20140058090A (en) * 2012-11-06 2014-05-14 엘에스전선 주식회사 Method and apparatus for charging electric transportation vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050017478A (en) * 2003-08-13 2005-02-22 현대자동차주식회사 A method for calculating available power for a battery
KR20070003631A (en) * 2005-06-30 2007-01-05 주식회사 엘지화학 Method and apparatus of estimating state of health of battery
KR20110068640A (en) * 2009-12-16 2011-06-22 삼성에스디아이 주식회사 Energy storage system of an apartment house and integrated power management system and method for controlling thereof
KR20140058090A (en) * 2012-11-06 2014-05-14 엘에스전선 주식회사 Method and apparatus for charging electric transportation vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049000A (en) * 2018-10-31 2020-05-08 한양대학교 산학협력단 Droop control method and controller for bi-directional distributed generator

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220076431A (en) 2022-06-08
KR20220076432A (en) 2022-06-08
KR20220076434A (en) 2022-06-08
KR102422455B1 (en) 2022-07-20
KR102424583B1 (en) 2022-07-27
KR20220076430A (en) 2022-06-08
KR102422854B1 (en) 2022-07-21
KR102402528B1 (en) 2022-05-27
KR102425612B1 (en) 2022-07-28
KR20220076433A (en) 2022-06-08
KR102425037B1 (en) 2022-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105431992B (en) The control device of solar power generation inverter
EP3242371A1 (en) Apparatus for predicting power loss of transformer
CN109245570B (en) PWM rectifier control method and device based on extended state observer
EP2680425B1 (en) Power conversion apparatus
SE536142C2 (en) Active filter for resonance reduction
JP5717189B2 (en) Phase advance capacitor controller
KR102422455B1 (en) Method for controlling of dc micro grid system
KR101587581B1 (en) Method of AC charging for electric cars based on demand-responsive and apparatus
JP2021164400A (en) Dc/dc converter
JP6536355B2 (en) Sole operation detection device, control device, power conditioner, power supply system, and sole operation detection method
Musavi et al. A simplified power loss calculation method for PFC boost topologies
JP2012100515A (en) Method of suppressing high-order harmonic resonance
KR102478056B1 (en) Apparatus and method for controlloing converter for charging battery of vehicle
JP6281742B2 (en) Inverter system
JP6889026B2 (en) Power converter
JP6030468B2 (en) Power converter
JP5245498B2 (en) Power assist device
JP6536073B2 (en) Characteristic stabilization device for DC power supply system
JP5889020B2 (en) Converter controller for charging battery, control method thereof, control program, calibration method, calibration program, and charge / discharge inspection apparatus and charging apparatus using the same
JP2012157145A (en) Bidirectional converter, control circuit thereof, and control method thereof
JP2017046532A (en) Power control system, power control method, control method determination device, control method determination method and program
JP6493098B2 (en) Power supply device and charge control method thereof
JP2016171677A (en) Power conversion device
JP2015136271A (en) Charger and charging method
KR101155044B1 (en) Small-sized wind power generating power apparatus and control method thereby

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant