KR20170095557A - 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170095557A
KR20170095557A KR1020160017100A KR20160017100A KR20170095557A KR 20170095557 A KR20170095557 A KR 20170095557A KR 1020160017100 A KR1020160017100 A KR 1020160017100A KR 20160017100 A KR20160017100 A KR 20160017100A KR 20170095557 A KR20170095557 A KR 20170095557A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
output
control unit
switches
value
Prior art date
Application number
KR1020160017100A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101789913B1 (ko
Inventor
김래영
이기영
정상민
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020160017100A priority Critical patent/KR101789913B1/ko
Publication of KR20170095557A publication Critical patent/KR20170095557A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101789913B1 publication Critical patent/KR101789913B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M2007/4822—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법이 개시된다. 상기 전력 변환 장치는 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터, 상기 제 1 인버터의 동작을 제어하는 제 1 동작 제어부 및 상기 제 2 인버터의 동작을 제어하는 제 2 동작 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 동작 제어부 및 상기 제 2 동작 제어부 중 적어도 하나는 상기 인버터들 사이에서 발생될 수 있는 순환 전류를 억제시키는 순환 전류 제어부를 포함한다.

Description

순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법{POWER CONVERSION DEVICE FOR PREVENTING A CIRCULATING CURRENT AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 병렬 연결된 인버터들을 제어하여 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
전력 변환 장치는 전력을 변환하는 장치로서, 주로 인버터를 이용한다. 이러한 전력 변환 장치는 하나의 인버터를 사용하여 구현될 수도 있지만, 이하 도 1에 보여지는 바와 같이 대용량 시스템을 위하여 병렬로 연결된 복수의 인버터들을 사용하여 구현될 수도 있다.
도 1은 종래의 전력 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력 변환 장치는 병렬로 연결된 인버터들(100 및 102)을 포함할 수 있다.
인버터1(100)은 3상 출력 전류들(Iu1, Iv1, Iw1)을 출력하고, 인버터2(102) 또한 3상 출력 전류들(Iu2, Iv2, Iw2)을 출력한다.
다만, 인버터들(100 및 102)이 병렬로 연결되어 있기 때문에, 도 1의 점선으로 보여지는 바와 같이 인버터들(100 및 102) 사이에 순환 전류가 발생할 수 있다. 이러한 순환 전류는 전력 변환 장치의 전체 에너지 변환 효율을 감소시키고 출력 전류의 품질을 저하시킬 수 있다.
그러나, 종래의 전력 변환 장치에는 이러한 순환 전류를 억제시킬 수 있는 기능을 포함하지 않았다.
한국공개특허공보 제2016-0012162호 (공개일 : 2016년 2월 2일)
본 발명은 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터, 상기 제 1 인버터의 동작을 제어하는 제 1 동작 제어부 및 상기 제 2 인버터의 동작을 제어하는 제 2 동작 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 동작 제어부 및 상기 제 2 동작 제어부 중 적어도 하나는 상기 인버터들 사이에서 발생될 수 있는 순환 전류를 억제시키는 순환 전류 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 장치는 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터; 상기 제 2 인버터의 스위치들의 동작을 제어하는 인버터 제어부; 및 상기 인버터 제어부의 출력을 보상하여 상기 스위치들의 듀티비를 조절하는 보상부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 구동 방법은 제 1 인버터와 병렬로 연결된 제 2 인버터의 출력 전류들을 검출하는 단계; 상기 검출된 출력 전류들의 합을 통하여 순환 전류의 값을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 순환 전류의 값에 따라 상기 제 2 인버터 내의 스위치들을 제어하기 위한 제어값을 보상하여 상기 순환 전류를 억제시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 전력 변환 장치는 병렬로 연결된 인버터들 사이의 순환 전류를 억제시키며, 따라서 전력 변환 장치의 전체 에너지 변환 효율이 향상되고 출력 전류의 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 전력 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구조를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 전력 변환 장치의 상세한 구조를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 제어부를 도시한 도면이다.
도 5는 종래의 전력 변환 장치에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 전력 변환 장치에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 병렬로 연결된 인버터들을 포함하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 인버터들의 병렬 구조로 인하여 인버터들 사이에서 발생될 수 있는 순환 전류를 방지하는 기술을 제안한다.
본 발명의 전력 변환 장치는 신재생 에너지용 AC/DC 모듈형 인버터, 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 에너지 저장 시스템, 무정전 전원 시스템, 무효전력 보상 시스템, 전압 보상 시스템 등 넓은 분야에 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 전력 변환 장치는 일 인버터로부터 출력되는 3상 출력 전류들의 합이 0이 되도록 인버터를 제어하여 순환 전류의 발생을 방지시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 변환 장치는 인버터의 스위치들의 듀티비(duty rate)를 제어하여 상기 인버터로부터 출력되는 3상 출력 전류들의 합을 0으로 만들 어 순환 전류를 억제시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구조를 개략적으로 도시한 회로도이다. 다만, 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 2개의 인버터들이 병렬로 연결된 구조를 도시하였으나, 전력 변환 장치는 3개 이상의 인버터들을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 전력 변환 장치는 복수의 DC/AC 인버터들(200 및 202), 스위칭부들(210 및 212) 및 동작 제어부들(220 및 222)을 포함할 수 있다.
각 인버터들(200 및 202)은 직류를 교류로 변환하는 소자이다. 여기서, 인버터1(200)과 인버터2(202)는 병렬로 연결된다. 구체적으로는, DC 전원을 기준으로 하여 인버터들(200 및 202)이 병렬로 연결된다.
제 1 스위칭부(210)는 인버터1(200)의 출력단에 연결되며, 제 2 스위칭부(212)는 인버터2(202)의 출력단에 연결된다.
이러한 스위칭부들(210 및 212)은 해당 인버터들(200 및 202)의 동작 여부를 결정하는 소자로서, 인버터들(200 및 202)과 AC grid 사이의 연결을 스위칭시킨다. 예를 들어, 4개의 인버터들이 존재하고 해당 스위칭부들 중 2개의 스위칭부들이 활성화되고 다른 스위칭부들이 비활성화되면, 활성화된 2개의 스위칭부들에 연결된 2개의 인버터들이 병렬로 연결된 상태로 AC grid에 연결될 수 있다.
제 1 동작 제어부(220)는 인버터1(200)의 동작을 제어하는 역할을 수행하며, 제 1 인버터 제어부(230)를 포함할 수 있다.
제 1 인버터 제어부(230)는 인버터1(200) 내의 소자들의 동작을 제어하여 인버터1(200)의 3상 출력 전류들(Iu1, Iv1, Iw1)을 조절한다.
제 2 동작 제어부(222)는 인버터2(202)의 동작을 제어하는 역할을 수행하며, 제 2 인버터 제어부(232) 및 순환 전류 제어부(234)를 포함할 수 있다.
제 2 인버터 제어부(232)는 인버터2(202) 내의 소자들의 동작을 제어하는 인버터2(202)의 3상 출력 전류들(Iu2, Iv2, Iw2)을 조절한다.
인버터들(200 및 202)로부터 출력된 출력 전류들(Iu1, Iv1, Iw1) 및 출력 전류들(Iu2, Iv2, Iw2)은 합하여져 새로운 3상 출력 전류들을 생성하고, 상기 생성된 출력 전류들은 해당 AC grid로 입력된다. 여기서, 상기 생성된 3상 출력 전류들의 합이 0이 되도록 전력 변환 장치가 제어된다.
순환 전류 제어부(234)는 병렬로 연결된 인버터들(200 및 202)로 인하여 발생될 수 있는 인버터들(200 및 202) 사이의 순환 전류를 억제시키는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 순환 전류 제어부(234)는 인버터2(202)의 3상 출력 전류들(Iu2, Iv2, Iw2)의 합이 0이 되도록 제어한다. 이 경우, 3상 계통 전압이 평형을 이루게 되며, 그 결과 인버터들(200 및 202) 사이의 순환 전류가 발생되지 않을 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 전력 변환 장치는 순환 전류를 방지하기 위하여 순환 전류 제어부(234)를 추가적으로 포함한다.
기존 전력 변환 장치를 살펴보면, 인버터를 제어하기 위한 인버터 제어부만이 존재하였다. 전력 변환 장치가 하나의 인버터만 포함할 때는 순환 전류 문제가 발생되지 않았지만, 2개 이상의 인버터들이 병렬로 연결되면 인버터들 사이에 순환 전류가 발생할 수 있다.
그러나, 이러한 순환 전류를 인버터 제어부는 제어할 수 없었다. 순환 전류가 발생되는 경우, 전력 변환 장치의 전체 에너지 변환 효율이 감소하고 출력 전류의 품질이 저하될 수 있었다.
반면에, 본 실시예의 전력 변환 장치는 순환 전류 제어부를 추가적으로 포함하여 병렬로 연결되는 인버터들 사이의 순환 전류를 억제시킬 수 있다. 결과적으로, 순환 전류가 발생되지 않기 때문에, 전력 변환 장치의 전체 에너지 변환 효율이 향상되고 출력 전류의 품질이 향상될 수 있다.
한편, 위에서는 인버터2(202)에 해당하는 동작 제어부(222)만이 순환 전류 제어부(234)를 포함하는 것으로 설명하였다. 이는 인버터2(202)로부터 순환 전류가 억제되면 인버터1(202)을 제어하지 않아도 순환 전류가 제어되기 때문이다. 물론, 인버터1(200)으로부터 순환 전류가 억제되도록 인버터1(200)의 동작을 제어하는 동작 제어부(220)도 순환 전류 제어부를 추가적으로 포함할 수도 있다.
기술을 더 확장하면, 3개 이상의 인버터들이 상호 병렬로 연결되는 회로에서, 예를 들어 첫번째 인버터의 동작을 제어하는 동작 제어부를 제외한 나머지 인버터들의 동작을 제어하는 동작 제어부들이 각기 순환 전류 제어부를 포함할 수 있다. 즉, N개의 인버터들이 존재하는 경우, (N-1)개의 순환 전류 제어부가 존재하게 된다.
도 3은 도 2의 전력 변환 장치의 상세한 구조를 도시한 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 제어부를 도시한 도면이다. 도 5는 종래의 전력 변환 장치에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍 다이어그램이고, 도 6은 본 발명의 전력 변환 장치에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 3을 참조하면, 인버터1(200)은 6개의 스위치들(300 내지 310) 및 인덕터들(312, 314 및 316)을 포함할 수 있다.
2개의 스위치들(300 및 302)은 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(220)의 제어에 따라 출력 전류(Iu1)를 조절한다. 구체적으로는, 동작 제어부(220)로부터 출력된 제 1 제어 신호에 따라 스위치들(300 및 302)의 온/오프(on/off)가 제어되어 출력 전류(Iu1)가 조절된다. 즉, 상기 제 1 제어 신호에 따라 스위치(300 또는 302)가 기설정된 듀티비로 동작하여 원하는 출력 전류(Iu1)가 출력된다. 이 때, 스위치들(300 및 302)은 상보적으로 동작한다.
2개의 스위치들(304 및 306)은 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(220)로부터 출력된 제 2 제어 신호에 따라 기설정된 듀티비로 동작하여 출력 전류(Iv1)를 조절한다.
2개의 스위치들(308 및 310)은 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(220)로부터 출력된 제 3 제어 신호에 따라 기설정된 듀티비로 동작하여 출력 전류(Iw1)를 조절한다.
한편, 각 상을 위한 스위치들(300 및 302, 304 및 306, 308 및 310) 사이의 노드들은 해당 인덕터들(312, 314 및 316)을 통하여 해당 AC grid에 연결된다.
인버터2(202)는 6개의 스위치들(320 내지 330) 및 인덕터들(332, 334 및 336)을 포함할 수 있다.
2개의 스위치들(320 및 322)은 인덕터(232)를 통하여 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(222)로부터 출력된 제 4 제어 신호에 따라 출력 전류(Iu2)를 조절한다. 이 때, 동작 제어부(222)는 순환 전류를 억제할 수 있는 듀티비로 스위치들(320 및 322)의 동작을 제어하되, 스위치들(320 및 322)은 상보적으로 동작한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하겠다.
2개의 스위치들(324 및 326)은 인덕터(234)를 통하여 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(222)로부터 출력된 제 5 제어 신호에 따라 출력 전류(Iv2)를 조절한다. 이 때, 동작 제어부(222)는 순환 전류를 억제할 수 있는 듀티비로 스위치들(324 및 326)의 동작을 제어하되, 스위치들(324 및 326)은 상보적으로 동작한다.
2개의 스위치들(328 및 330)은 인덕터(236)를 통하여 해당 AC grid에 병렬로 연결되며, 동작 제어부(222)로부터 출력된 제 6 제어 신호에 따라 출력 전류(Iw2)를 조절한다. 이 때, 동작 제어부(222)는 순환 전류를 억제할 수 있는 듀티비로 스위치들(328 및 330)의 동작을 제어하되, 스위치들(328 및 330)은 상보적으로 동작한다.
이하, 도 4를 참조하여 인버터2(202)를 제어하는 동작 제어부(222)의 구체적인 구조 및 동작을 살펴보겠다.
동작 제어부(222)의 제 2 인버터 제어부(232)는 축 변환 행렬부들(400 및 402), 회전 좌표 변환 행렬부들(404 및 406), PI 제어부들(410 및 412), 리미터들(414 및 416), 안티 와인드업부들(anti-windup units, 418 및 420), 회전 좌표 역변환 행렬부(422), 축 역변환 행렬부(424) 및 공간 벡터 변조부(426)를 포함할 수 있다.
순환 전류 제어부(234)는 합산부(430), 부호 변환기(432) 및 보상 제어기(434)를 포함할 수 있다.
제 1 축 변환 행렬부(400)는 인버터2(202)의 3상 출력 전압들(Vu, VV, Vw)을 2축으로 변환하며, 예를 들어 abc축의 전압들을 dq축의 전압들로 변환시키며, 제 1 회전 좌표 변환 행렬부(404)는 제 1 축 변환 행렬부(400)의 출력을 회전 좌표계의 출력으로 변환시킨다. 결과적으로, 시간에 따라 가변되는 출력 전압들(Vu, VV, Vw)이 제 1 축 변환 행렬부(400) 및 제 1 회전 좌표 변환 행렬부(404)에 의해 시간에 따라 변화되지 않는 출력 전압들(Vε ds 및 Vε qs)로 변환된다.
제 2 축 변환 행렬부(402)는 인버터2(202)의 3상 출력 전류들(Iu, IV, Iw)을 2축으로 변환하며, 예를 들어 abc축의 전류들을 dq축의 전류들로 변환시키며, 제 2 회전 좌표 변환 행렬부(406)는 제 2 축 변환 행렬부(402)의 출력을 회전 좌표계의 출력으로 변환시킨다. 결과적으로, 시간에 따라 가변되는 출력 전류들(Iu, IV, Iw)이 제 2 축 변환 행렬부(402) 및 제 2 회전 좌표 변환 행렬부(406)에 의해 시간에 따라 변화되지 않는 출력 전류들(Iε ds 및 Iε qs)로 변환된다.
제 1 PI 제어기(410)는 변환 행렬부들(402 및 406)에 의해 변환된 인버터2(202)의 출력 전류들(Iu, IV, Iw)에 해당하는 출력 전류들(Iε ds 및 Iε qs) 중 하나와 d축 전류 지정값(Iε* ds )을 비교하여 오차값을 계산하고, 계산된 오차값에 따라 d축 제어 전압(Vε * ds _ fb)을 출력한다. 여기서, 제 1 PI 제어기(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 미분 및 적분을 수행할 수 있다.
제 2 PI 제어기(412)는 변환 행렬부들(402 및 406)에 의해 변환된 인버터2(202)의 출력 전류들(Iu, IV, Iw)에 해당하는 출력 전류들(Iε ds 및 Iε qs) 중 하나와 q축 전류 지정값(Iε* qs )을 비교하여 오차값을 계산하고, 계산된 오차값에 따라 q축 제어 전압(Vε * qs _ fb)을 출력한다. 여기서, 제 2 PI 제어기(412)는 도 4에 도시된 바와 같이 미분 및 적분을 수행할 수 있다.
리미터들(414 및 416)은 인버터2(202)의 용량을 고려하여 해당 제어 전압(Vε * ds_fb, Vε* qs_fb)의 레벨을 제한시킨다.
안티 와인드업부들(418 및 420)은 PI 제어기들(410 및 412)이 적분기를 사용함에 의해 발생될 수 있는 문제를 해결하기 위해 사용된다. 구체적으로는, 적분기 사용시 제어값(인버터2(202)의 출력)이 제한되지 않고 PI 제어기(410 또는 412)의 제한폭을 초과하여 쌓이게 되며, 이로 인하여 PI 제어기(410 또는 412)의 입력 부호가 반전되어도 windup된 적분값으로 인하여 PI 제어기(410 또는 412)의 출력이 제대로 반응하지 않게 될 수 있다. 안티 와인드업부(418 또는 420)는 이러한 문제를 해결하기 위하여 적분기 내부의 값을 PI 제어기(410 또는 412)의 출력의 제한 값에 따라 적절히 제한시킨다.
회전 좌표 역변환 행렬부(422)는 안티 와인드업부들(418 및 420)의 출력 전압들(Vε* ds, Vε * qs)을 회전 좌표계의 전압들로 변환하며, 즉 시간에 따라 가변되는 전압들(Vs* ds, Vs* qs)로 변환한다.
축 역변환 행렬부(424)는 회전 좌표 역변환 행렬부(422)의 출력 전압들(Vs* ds, Vs * qs)을 3축의 전압들로 변환시키며, 예를 들어 dq축의 전압들을 abc축의 전압들로 변환시킨다.
공간 벡터 변조부(426)는 인버터(202)의 스위치들(300 내지 310)을 제어하기 위한 신호들(제어값)을 출력한다. 예를 들어, 공간 벡터 변조부(426)는 PWM 제어를 수행할 수 있다.
다만, 동작 제어부(222)의 최종 출력은 공간 벡터 변조부(426)의 출력이 아니라 공간 벡터 변조부(426)의 출력에 순환 전류 제어부(234)의 출력이 합해진 값이 된다. 즉, 동작 제어부(222)로부터 출력되는 최종 제어 신호는 공간 벡터 변조부(426)의 출력과 순환 전류 제어부(234)의 출력의 합이다.
순환 전류 제어부(234)를 구체적으로 살펴보면, 합산부(430)는 인버터2(202)의 3상 출력 전류들(Iu, IV, Iw)을 합하여 순환 전류의 값을 확인하며, 부호 변환기(432)는 합산부(430)의 출력의 부호를 변환시킨다. 다른 실시예에 따르면, 순환 전류 제어부(234)는 부호 변환기(432)를 포함하지 않을 수 있다.
보상 제어기(434)는 부호 변환기(432)의 출력, 즉 확인된 순환 전류의 값에 따라 전류를 보상한다.
예를 들어, 보상 제어기(434)는 비례-적분 제어기(PI control), 타입1 비례-공진 제어기(P+Resonant control type1) 또는 타입2 비례-공진 제어기(P+Resonant control type2)를 통하여 보상 동작을 수행할 수 있다.
이러한 보상 제어기(434)의 출력은 공간 벡터 변조부(426)의 출력과 합해져서 최종 제어 신호들을 생성한다. 결과적으로, 순환 전류 제어부(234)의 출력이 제 2 인버터 제어부(232)의 출력이 더해짐에 따라 인버터2(202)의 스위치들(300 내지 302)의 듀티비가 조절되게 되며, 그 결과 인버터2(202)의 출력 전류들의 합이 0이 되어 인버터들(200 및 202) 사이에 순환 전류의 발생이 억제될 수 있다.
여기서, 보상 제어기(434)의 출력은 공간 벡터 변조부(426)의 3상 출력들에 각기 동일하게 합하여질 수 있다.
한편, 순환 전류 제어부(234)가 제 2 인버터 제어부(232)의 출력을 보상하므로, 보상부로 명명될 수도 있다.
정리하면, 본 실시예의 전력 변환 장치는 순환 전류 제어부(234)를 사용하여 순환 전류를 억제할 수 있다.
순환 전류 억제 기능이 없는 종래의 전력 변환 장치는 인버터들 사이의 순환 전류를 억제시키지 못하며, 이는 도 5의 세번째 그림에서 확인할 수 있다.
순환 전류 억제 기능을 가지는 본 발명의 전력 변환 장치는 인버터들 사이의 순환 전류를 억제시키며, 이는 도 6의 세번째 그림에서 확인할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
200 : 인버터1 202 : 인버터2
210 : 제 1 스위칭부 212 : 제 2 스위칭부
220 : 제 1 동작 제어부 222 : 제 2 동작 제어부
230 : 제 1 인버터 제어부 232 : 제 2 인버터 제어부
234 : 순환 전류 제어부

Claims (12)

  1. 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터;
    상기 제 1 인버터의 동작을 제어하는 제 1 동작 제어부; 및
    상기 제 2 인버터의 동작을 제어하는 제 2 동작 제어부를 포함하되,
    상기 제 1 동작 제어부 및 상기 제 2 동작 제어부 중 적어도 하나는 상기 인버터들 사이에서 발생될 수 있는 순환 전류를 억제시키는 순환 전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 인버터는 3상 출력 전류들을 조절하기 위한 제 1 스위치들을 포함하고 상기 제 2 인버터는 3상 출력 전류들을 조절하기 위한 제 2 스위치들을 포함하되,
    상기 제 1 동작 제어부는 상기 제 1 스위치들의 온/오프 동작을 제어하는 제 1 인버터 제어부를 포함하고,
    상기 제 2 동작 제어부는 상기 제 2 스위치들의 온/오프 동작 및 상기 순환 전류를 억제시키기 위한 제 2 인버터 제어부 및 상기 순환 전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 순환 전류 제어부는,
    상기 제 2 인버터의 3상 출력 전류들의 합하여 순환 전류의 값을 계산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력의 부호를 변환하는 부호 변환기; 및
    상기 부호 변환기의 출력에 따라 순환 전류를 억제하기 위한 보상값을 출력하는 보상 제어기를 포함하되,
    상기 보상 제어기의 출력은 상기 제 1 인버터 제어기의 3상 출력들에 각기 동일하게 합하여지는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제 2 동작 제어부는 상기 제 2 인버터 제어부의 출력에 상기 순환 전류 제어부의 출력을 합하여 상기 제 2 스위치들의 듀티비를 조절하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2 동작 제어부는 상기 제 2 인버터의 출력 전류들의 합이 0이 되도록 상기 제 2 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터;
    상기 제 2 인버터의 스위치들의 동작을 제어하는 인버터 제어부; 및
    상기 인버터 제어부의 출력을 보상하여 상기 스위치들의 듀티비를 조절하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보상부는,
    상기 제 2 인버터의 3상 출력 전류들의 합하여 순환 전류의 값을 계산하는 합산부;
    상기 합산부의 출력의 부호를 변환하는 부호 변환기; 및
    상기 부호 변환기의 출력에 따라 순환 전류를 억제하기 위한 보상값을 출력하는 보상 제어기를 포함하되,
    상기 보상 제어기의 출력은 상기 제 1 인버터 제어기의 3상 출력들에 각기 동일하게 합하여지는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인버터 제어부 및 상기 보상부는 상기 제 2 인버터의 출력 전류들의 합이 0이 되도록 상기 제 2 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제7항에 있어서, 각 상을 위한 스위치들은 상기 인버터 제어부 및 상기 보상부의 제어에 따라 상보적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제 1 인버터와 병렬로 연결된 제 2 인버터의 출력 전류들을 검출하는 단계;
    상기 검출된 출력 전류들의 합을 통하여 순환 전류의 값을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 순환 전류의 값에 따라 상기 제 2 인버터 내의 스위치들을 제어하기 위한 제어값을 보상하여 상기 순환 전류를 억제시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 순환 전류를 억제시키는 단계는,
    상기 제 2 인버터의 스위치들을 상보적으로 동작 제어하기 위한 제어값을 출력하는 단계;
    상기 확인된 순환 전류의 값에 따라 보상값을 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 보상값을 상기 출력된 제어값에 합하여 상기 스위치들을 제어하기 위한 제어 신호들을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제 2 인버터의 출력 전류들의 합이 0이 되도록 상기 출력된 보상값을 상기 출력된 제어값에 합하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치 구동 방법.
KR1020160017100A 2016-02-15 2016-02-15 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법 KR101789913B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160017100A KR101789913B1 (ko) 2016-02-15 2016-02-15 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160017100A KR101789913B1 (ko) 2016-02-15 2016-02-15 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170095557A true KR20170095557A (ko) 2017-08-23
KR101789913B1 KR101789913B1 (ko) 2017-10-26

Family

ID=59759307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160017100A KR101789913B1 (ko) 2016-02-15 2016-02-15 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101789913B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200051180A (ko) * 2018-11-05 2020-05-13 한양대학교 산학협력단 순환 전류를 저감하는 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법
KR20200093996A (ko) * 2019-01-29 2020-08-06 한양대학교 산학협력단 전력 변환 장치 및 이에 있어서 순환 전류 저감 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240048042A (ko) 2022-10-04 2024-04-15 (주)베러셀 대용량 병렬 전력변환장치의 평균 전류값 전송장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100301307B1 (ko) * 1998-05-08 2001-10-27 이건수 병렬인버터의순환전류제어시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200051180A (ko) * 2018-11-05 2020-05-13 한양대학교 산학협력단 순환 전류를 저감하는 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법
KR20200093996A (ko) * 2019-01-29 2020-08-06 한양대학교 산학협력단 전력 변환 장치 및 이에 있어서 순환 전류 저감 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101789913B1 (ko) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ouchen et al. Direct power control of shunt active power filter using space vector modulation based on supertwisting sliding mode control
Edpuganti et al. Fundamental switching frequency optimal pulsewidth modulation of medium-voltage cascaded seven-level inverter
US8009450B2 (en) Method and apparatus for phase current balance in active converter with unbalanced AC line voltage source
US20180309379A1 (en) System and method for controlling a back-to-back three-level converter with voltage ripple compensation
US20130181654A1 (en) Motor drive system employing an active rectifier
Foti et al. An optimal current control strategy for asymmetrical hybrid multilevel inverters
CA2285846C (en) Power converting system multiplexed with voltage dividing transformers, the voltage transformers, and controller for the system
JP5984916B2 (ja) 電力変換器
JP2013143836A (ja) ３レベル電力変換装置
US10951125B2 (en) Supression of cross current in a plural converter system
KR102009512B1 (ko) 3상 인버터의 옵셋 전압 생성 장치 및 방법
AU2013408349A1 (en) Control strategies for multilevel line regenerative drive
Xiao et al. Low complexity model predictive flux control for three-level neutral-point clamped inverter-fed induction motor drives without weighting factor
EP3093976B1 (en) Electric power conversion system
US20210091681A1 (en) Capacitor size reduction and lifetime extension for cascaded h-bridge drives
JP2011115018A (ja) 自励式無効電力補償装置
JP2018129963A (ja) 電力変換器の制御装置
KR101789913B1 (ko) 순환 전류를 방지하는 전력 변환 장치 및 이의 구동 방법
Jidin et al. Torque ripple minimization in DTC induction motor drive using constant frequency torque controller
Ku et al. Fault-tolerant control strategy for open-circuit fault of two-parallel-connected three-phase AC–DC two-level PWM converter
JP5392649B2 (ja) 自励式無効電力補償装置
WO2022070269A1 (ja) 電力変換装置
CN111656665A (zh) 电力转换装置
Yu et al. Operation and control schemes of a novel direct AC-AC modular multilevel converter
Jung et al. A design of circulating current controller for paralleled inverter with non-isolated dc-link

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant