KR20190112222A - Apparatus for Hybrid Uninterruptible Power Supplying for EV Using Robust Tracking Control - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강인추종제어를 이용한 하이브리드형 무정전 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid type uninterruptible power supply using robust tracking control.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
일상적으로 사용되는 상용전원의 정전 및 전압 변동에 민감한 산업용 첨단 장비, 컴퓨터, 사무용기기 등 다양한 디지털 정보기기의 사용이 증가하면서 무정전전원장치(UPS, Uninterrupted Power Supply)에 대한 수요가 증가하고 있다.The demand for uninterrupted power supplies (UPS) is increasing due to the increasing use of various digital information devices, such as industrial high-tech equipment, computers, and office equipment, which are sensitive to power failures and voltage fluctuations of commercial power.
무정전 전원장치의 주요 기능은 선형 및 비선형 부하와 부하변동에 상관없이 일정 주파수 및 일정전압의 교류 전원을 공급하는 것이며, 이를 위해서는 무정전 전원장치에 포함된 커패시터의 출력전압이 모든 부하 및 부하변동에 대해서 안정되고 우수한 제어성능과 고조파 억제성능을 가져야 한다. 무정전 전원장치의 부하는 대부분 컴퓨터와 같은 직류부하(DC load)의 다이오드 전파 정류기로서, 이런 비선형 부하들은 고조파를 발생시키기 때문에 전압과 전류가 왜곡되므로 무정전 전원장치는 다양한 부하가 걸리는 경우에도 깨끗한 정현파 전압을 공급할 수 있는 성능이 요구된다.The main function of an uninterruptible power supply is to supply AC power with a constant frequency and a constant voltage regardless of linear and nonlinear loads and load fluctuations. It should have stable and excellent control performance and harmonic suppression performance. The load of the uninterruptible power supply is a diode full-wave rectifier of a DC load such as a computer, and since these nonlinear loads generate harmonics, the voltage and current are distorted, so the uninterruptible power supply has a clean sinusoidal voltage even under various loads. The ability to supply is required.
따라서, 무정전 전원장치 적용시, 제어입력 전압제한과 부하변동 하에서 다른 상태변수들을 일정한 수준으로 유지하면서 출력전압을 적절히 제어하는 것은 매우 중요하다. 일반적으로 무정전 전원장치의 출력전압은 전류제어 루프인 내부루프(inner-loop)와 전압제어 루프인 외부루프(outer-loop)를 포함하는 이중루프 방식(dual-loop strategy)으로 제어된다. Therefore, when applying the uninterruptible power supply, it is very important to properly control the output voltage while maintaining other state variables at a constant level under control input voltage limitation and load fluctuation. In general, the output voltage of the uninterruptible power supply is controlled by a dual-loop strategy including an inner loop, which is a current control loop, and an outer loop, which is a voltage control loop.
이와 관련된 종래기술을 살펴보면, 내부루프의 전류제어기는 폐루프 성능(closed-loop performance)에 중요한 영향을 미치므로, 전류제어기 설계를 위해 비례적분(proportional-integral, PI) 제어, 데드비트(deadbeat) 제어 등 다양한 제어기법이 적용되었다. 한편, 외부루프의 전압제어기는 전통적인 비례적분 제어기법이 적용되었다.Looking at the related art, the internal loop current controller has an important effect on closed-loop performance, so that proportional integral (PI) control and deadbeat control are required for the current controller design. Various control methods such as control have been applied. On the other hand, the voltage controller of the outer loop is applied with the traditional proportional integral control method.
본 발명은, 무정전 전원장치의 출력을 제어하기 위한 방법으로서, 강인추종 제어를 통한 이중루프 제어 방법 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present invention has a main object as a method for controlling the output of an uninterruptible power supply, and provides a double loop control method through robust tracking control.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 인덕터를 포함하여 외부전력계통의 교류전원에 대한 고주파를 필터링하는 필터부 및 적어도 1개 이상의 IGBT 스위치를 포함하여 3상 교류전압을 직류전압으로 변환하는 3상 컨버터를 포함하고, 상기 외부전력계통으로부터 배터리를 충전하거나 상기 배터리로부터 상기 외부전력계통으로 전력을 전달하는 양방향 충전부; 상기 배터리의 전압, 상기 양방향 충전부의 3상 전류 및 3상 전압을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부의 측정 결과 및 상기 양방향 충전부의 전력 전달 방향을 참조하여, 상기 인덕터의 전류를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 하이브리드형 무정전 전원장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a three-phase converter for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage, including an inductor including a filter unit for filtering high frequency to the AC power of the external power system and at least one IGBT switch A bidirectional charging unit configured to charge a battery from the external power system or to transfer power from the battery to the external power system; A measuring unit measuring a voltage of the battery, a three-phase current and a three-phase voltage of the bidirectional charging unit; And a controller configured to output a control signal for controlling a current of the inductor by referring to a measurement result of the measurement unit and a power transfer direction of the bidirectional charging unit.
상기 전기차용 하이브리드형 무정전 전원장치의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the hybrid type uninterruptible power supply for an electric vehicle may further include one or more of the following features.
상기 제어부는, 상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 경우에, 이중루프 제어를 수행하되, 강인추종제어를 이용한 내부루프 제어를 통해 상기 인덕터의 전류를 제어하고 외부루프 제어를 통해 배터리 충전 전류 또는 충전 전압을 일정하게 유지하기 위한 상기 인덕터 전류의 기준 값을 생성하고, 상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 방전하는 동작을 수행하는 경우에, 상기 외부전력계통에 전달되는 전력에 대한 기준 전력값을 설정하고, 상기 기준 전력값을 공급하기 위한 상기 제어 신호를 출력한다.When the bidirectional charging unit charges the battery, the controller performs double loop control, but controls the current of the inductor through an internal loop control using robust tracking control and a battery through an external loop control. A reference power value for power delivered to the external power system when a reference value of the inductor current is generated to maintain a constant charge current or charge voltage, and the bidirectional charging unit discharges the battery; Set and output the control signal for supplying the reference power value.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 인덕터를 포함하여 외부전력계통의 교류전원에 대한 고주파를 필터링하는 필터부 및 적어도 1개 이상의 IGBT 스위치를 포함하여 3상 교류전압을 직류전압으로 변환하는 3상 컨버터를 포함하고, 외부전력계통으로부터 배터리를 충전하거나 배터리로부터 외부전력계통으로 전력을 전달하는 양방향 충전부가 양방향으로 충전을 제어하는 방법으로서, 배터리의 전압, 양방향 충전부의 3상 전류 및 3상 전압을 측정하는 과정; 및 측정된 배터리의 전압 및 양방향 충전부의 전력 전달 방향을 참조하여, 상기 양방향 충전부의 필터부에 포함된 인덕터의 전류를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어하는 과정을 포함하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 제어 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a three-phase converter for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage, including an inductor including a filter unit for filtering high frequency to the AC power of the external power system and at least one IGBT switch And a bidirectional charging unit which charges the battery from an external power system or transfers power from the battery to the external power system to control charging in both directions, and measures the voltage of the battery, the three-phase current and the three-phase voltage of the battery. Process of doing; And outputting a control signal for controlling the current of the inductor included in the filter unit of the bidirectional charging unit by referring to the measured voltage of the battery and the power transfer direction of the bidirectional charging unit. Provide a method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 무정전 전원장치의 출력 제어를 위해 강인제어방법을 이용함으로써, 출력을 안정적으로 제어하는 효과를 갖는다. As described above, according to the present embodiment, by using the robust control method for output control of the uninterruptible power supply, the output can be stably controlled.
또한, 양방향 충전부의 3상 AC-DC 컨버터와 배터리 간의 인터페이스로 DC-DC 컨버터를 사용하지 않고 강인 제어를 이용함으로써, 기존의 정전류-정전압 충전 모드를 통해 배터리의 고속 충전 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using robust control without using a DC-DC converter as an interface between the three-phase AC-DC converter and the battery of the bi-directional charging, it is possible to provide fast charging performance of the battery through the existing constant current-constant voltage charging mode There is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 L 필터 및 컨버터를 구비한 양방향 충전부를 포함하는 양방향 전력 전달 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 방전 모드 제어를 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CV 충전 모드 제어를 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CC 충전 모드 제어를 설명하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 회로도이다.1 is a view schematically illustrating a bidirectional power transfer system including a bidirectional charging unit having an L filter and a converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating battery discharge mode control in a robust tracking control method of a hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating battery CV charging mode control in a robust tracking control method of a hybrid type UPS.
4 is a block diagram illustrating battery CC charging mode control in a robust tracking control method of a hybrid type UPS.
5 is a circuit diagram of a hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part is said to include, 'include' a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. . In addition, the terms '~', 'module', etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention.
본 발명은 3 상 AC-DC 컨버터와 배터리 간의 인터페이스로 DC-DC 컨버터를 사용하지 않고 강인 추종 제어를 통해 제어하는 방법을 제안한다. 본 실시예에 의한 하이브리드형 무정전 전원장치에 의해 배터리는 전압이 권장 최대 전압에 도달 할 때까지 정전류로 충전된 다음 배터리가 소모 한 전류가 잔류 값까지 떨어질 때까지 전압을 일정하게 유지한다. 반대로, 방전 작동 모드 동안, 배터리에 저장된 에너지는 전력망으로 다시 전달 될 수 있다. The present invention proposes a method of controlling through robust tracking control without using a DC-DC converter as an interface between a three-phase AC-DC converter and a battery. By the hybrid type uninterruptible power supply according to the present embodiment, the battery is charged with constant current until the voltage reaches the recommended maximum voltage, and then the voltage is kept constant until the current consumed by the battery drops to the residual value. Conversely, during discharge mode of operation, energy stored in the battery can be transferred back to the power grid.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 충전 및 방전의 경우 모두 적분 동작을 수행하는 상태 피드백을 이용한 강인 제어는 dq-동기 프레임에서 이루어진다. 이러한 강인 제어의 안정화 이득 세트는 선형 행렬 부등식(LMI) 기반 최적화에 의해 결정되므로 L 필터의 파라 메트릭 불확실성이 발생할 때 정상 상태로의 수렴 시간이 최소화되게 된다. Further, in one embodiment of the present invention, robust control using state feedback for performing the integral operation for both charging and discharging is done in the dq-sync frame. The set of stabilizing gains of this robust control is determined by linear matrix inequality (LMI) based optimization, which minimizes the convergence time to steady state when parametric uncertainty in the L filter occurs.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 충전 제어의 경우 외부 루프 PI 컨트롤러를 사용하여 CC 및 CV 제어에 대한 DC 전류 및 DC 전압을 각각 유지하고, 외부전력계통 전압 위상 각을 얻기 위해 기존의 위상 동기 루프(PLL)를 이용한다.In addition, in one embodiment of the present invention, in the case of charge control, an external loop PI controller is used to maintain the DC current and the DC voltage for CC and CV control, respectively, and to obtain an existing phase synchronization to obtain an external power system voltage phase angle. Use a loop (PLL).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 L 필터 및 컨버터를 구비한 양방향 충전부를 포함하는 양방향 전력 전달 시스템을 간략히 도시한 도면이다. 1 is a view schematically illustrating a bidirectional power transfer system including a bidirectional charging unit having an L filter and a converter according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전체 시스템은 외부전력계통(110), 양방향 충전부 및 배터리(140)를 포함하여 구성된다. 양방향 충전부는 필터부(120), 3상 컨버터부(130)를 포함한다. 필터부(120)는 3개의 인덕터(inductor)를 포함한다. 3상 컨버터부(130)는 적어도 하나 이상의 IGBT 스위치로 이루어져 필터부(120)를 통과한 교류전원을 직류전원으로 변환한다.Referring to FIG. 1, the entire system includes an
본 발명의 양방향 충전부는 양방향으로 전력 전달이 가능한 구성이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 양방향 충전부는 외부전력계통(110) 및 배터리(140)와 연결되어, 외부전력계통(110)으로부터 입력받은 교류 전력을 직류로 변환하여 배터리(140)에 공급할 수 있으며, 배터리(140)로부터 입력된 직류 전력의 크기를 변환하여 외부전력계통(110)으로 출력할 수 있다. 또한, 양방향 충전부는 외부전력계통(110)으로의 전력 전달 및 배터리 충전을 위하여 강인 제어를 수행하며, 구체적으로, 3상 컨버터부(130)에 포함된 IGBT 스위치의 게이트에 제어신호가 인가되어 양방향 전력 전달을 수행하게 된다.Bidirectional charging unit of the present invention is a configuration capable of power transfer in both directions. That is, in one embodiment of the present invention, the bi-directional charging unit is connected to the
배터리(140)는 플러그인 하이브리드 차량 또는 전기 차량 등과 같이 전기적 에너지로 구동되는 친환경 차량에서 전기 모터 등으로 고전력의 직류를 제공하기 위한 구성이다. 배터리(140)는 차량에 내장된 충전 장치를 통해 외부전력계통(110)으로부터 제공되는 전력을 입력받아 충전될 수 있다. 또한, 배터리(140)는 차량의 운행 시 저장했던 전력을 출력하여 차량의 구동 모터에 전력을 공급할 수 있다,The
도 1에 도시된 양방향 충전부를 포함한 양방향 전력 전달 시스템에서, 선전류를 abc-축으로 표현하면 다음과 같다.In the bidirectional power transfer system including the bidirectional charging unit illustrated in FIG. 1, the line current is expressed by the abc-axis as follows.
(1) (One)
여기서, 이고, 은 외부전력계통(110)의 최대 출력 전압이고, 3상 컨버터부(130)의 스위치는 와 같이 표시된다. here, ego, Is the maximum output voltage of the
(1)에서 abc-축으로 표현된 역학관계는, 다음과 같이 dq-축으로 변환될 수 있다.The dynamics represented by the abc-axis in (1) can be converted to the dq-axis as follows.
(2) (2)
이 때, , , , , , 이고, ω는 AC 전압 공급원의 각주파수이다.At this time, , , , , , Is the angular frequency of the AC voltage source.
dq-프레임에서의 인덕터 전류 및 제어 입력 신호 는 다음과 같은 관계를 만족한다. Inductor Current in dq-Frame And control input signal Satisfies the following relationship:
(3) (3)
(4) (4)
여기서,, 이다.here, , to be.
한편, (2)에서의 배터리 전압 은 다음과 같은 역학관계를 만족한다.On the other hand, the battery voltage in (2) Satisfies the following dynamics:
(5) (5)
이 때, (6)At this time, (6)
이고, 는 컨버터 전류, 는 배터리로의 출력 전류이다.ego, Is the converter current, Is the output current to the battery.
제어 입력 변수 는 다음과 같이 제한된 범위를 갖는다.Control input variables Has a limited range as follows.
(7) (7)
또한, (2)의 관계식은 샘플링주기 h를 이용해 다음과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the relational expression of (2) can be expressed as follows using the sampling period h.
(8) (8)
여기서, , , , 이고, , 이다.here, , , , ego, , to be.
이하에서는, 시스템의 불확실성 및 오프셋이 없는(offset-free) 제어에 대해 설명한다.The following describes the uncertainty and offset-free control of the system.
먼저, L 및 R이 다음과 같은 제한된 범위를 갖는다고 가정한다.First, assume that L and R have the following limited ranges.
(9a) (9a)
(9b) (9b)
여기서, 행렬 ( A , B ) 는 1 / L과 1 / R의 불변 값 ( A i , B i ) (i = 1,2,3,4)의 가능한 4 가지 조합에 해당하고, 행렬 ( A , B ) 는 다음과 같이 정의 된 폴리토픽 불확실성 집합 Ψ에 속한다.Here, the matrix ( A , B ) corresponds to four possible combinations of invariant values ( A i , B i ) (i = 1,2,3,4) of 1 / L and 1 / R, and the matrix ( A , B ) belongs to the polytopic uncertainty set Ψ defined as
(10) 10
시스템의 불확실성은 설정에 따라 다양한 값으로 나타날 수 있지만 (9)의 범위 내에 있어야 한다. 따라서, 시스템의 불확실성 범위는 다음과 같이 정의된다.Uncertainty of the system may vary depending on the setting but must be within the range of (9). Therefore, the uncertainty range of the system is defined as follows.
(11a) (11a)
(11b) (11b)
여기서, 와 는 각각 필터 저항과 인덕턴스의 공칭값(nominal value)이며 μμ (> 1)는 튜닝 파라미터로 간주한다. here, Wow Are the nominal values of filter resistance and inductance, respectively, and μμ (> 1) is regarded as the tuning parameter.
외부전력계통(110)에 공급될 기준 전력을 기반으로, 기준 전력을 공급하기 위한 제어부의 인덕터 전류 기준 신호를 라 하면, 제어 법칙에 따라 다음과 같이 나타낼 수 있다.Based on the reference power to be supplied to the
(12) (12)
여기서, K 는 상태 피드백 이득 및 L 은 적분기 이득이다. (12)의 적분기로부터, 폐루프 시스템이 안정적이라면 기준 신호 x ref 와 외부전력계통(110) 전류 x 의 정상 상태에서의 오차는 0이다. 기준 신호 x ref 는 동작 모드에 따라 다르게 정의된다. 즉, 기준 신호 x ref 는 충전 모드에서는 외부 루프 제어기에 의해 생성되고, 방전 모드에서는 주어진 기준 전력으로부터 계산된다. Where K is the state feedback gain And L is the integrator gain. From the integrator of (12), if the closed loop system is stable, the error in the steady state of the reference signal x ref and the
선형 행렬 부등식(Linear Matrix Inequality, LMI)를 이용하여, 상태 피드백 이득 K 및 적분기 이득 L 을 안정화시키게 되면, (8) 및 (12)로부터 다음과 같은 관계를 얻을 수 있다. When the state feedback gain K and the integrator gain L are stabilized by using the linear matrix inequality (LMI), the following relationship can be obtained from (8) and (12).
(13) (13)
이 때, 이고, 이고, 이고, 이고, 이다.At this time, ego, ego, ego, ego, to be.
제어 입력 u (k) 은 다음과 같이 다시 표현될 수 있다.The control input u ( k ) can be represented as follows.
(14) (14)
안정화 상태에서의 이득 F 을 얻기 위해, D (k) = 0 라고 가정하면, 외부 루프 시스템은 다음과 같이 나타낼 수 있다.To obtain the gain F in the stabilized state, assuming D ( k ) = 0, the outer loop system can be expressed as
(15) (15)
(15)에 나타난 폐루프 시스템은 다음과 같은 양의 정의 행렬 W 이 존재하는 경우 안정하다고 할 수 있다.The closed loop system shown in (15) can be said to be stable when the following positive definition matrix W exists.
, (16) , (16)
(17) (17)
Schur 보정(Schur complement) 및 불확실성 집합(10) 내지 (17)을 적용하여, 다음을 얻을 수 있다. By applying Schur complement and uncertainty sets 10 to 17, the following can be obtained.
, (i = 1,……,4), (18) , (i = 1, ……, 4), (18)
이 때, , , , , , (i = 1, 2, 3, 4)이다.At this time, , , , , , (i = 1, 2, 3, 4).
즉, (15)의 폐루프 시스템은(18)이 성립하고 대칭 양의 확률 행렬 , 및 행렬 가 존재할 때, 점근적으로 안정하게 된다. 이 때의 안정 이득은 다음과 같이 주어진다.In other words, the closed loop system of (15) is a symmetric positive probability matrix with (18) , And matrices When present, it becomes asymptotically stable. The stable gain at this time is given by:
(19) (19)
를 가정하거나, 다음을 가정한다. Or assume the following.
(20) 20
αα가 작은 값으로 주어지면, z는 빠르게 원점으로 수렴할 것으로 예상된다. 따라서, MATLAB 툴박스와 같은 프로그램을 이용하여 다음과 같은 최적화 문제의 해를 구하여 수렴 시간이 최소화되는 최적의 이득을 얻을 수 있다.Given αα as a small value, z is expected to converge quickly to the origin. Therefore, by using a program such as the MATLAB toolbox, the following optimization problem can be solved to obtain an optimal gain that minimizes convergence time.
(18) 및 (20)가 주어졌을 때 (21)Given (18) and (20) (21)
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 방전 모드 제어를 설명하는 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating battery discharge mode control in a robust tracking control method of a hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
외부전력계통(110)에 전력을 공급하는 동작을 할 때에는 원하는 전력공급량을 설정치로 획득하고 이를 계통에 공급되는 인덕터 전류 값으로 수정한 다음 강인제어를 적용한다.When the power is supplied to the
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 방전 모드는 상태연산부(210), 강인제어부(220), 공간벡터펄스폭변조부(230), AC/DC 충전 장치(240), 측정부(250) 및 회전좌표계변환부(260)를 통해 구현된다.The battery discharge mode in the robust tracking control method of the hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes a
상태연산부(210)는 외부전력계통(110)에 기준 전력을 공급하기 위해 (21)과 같은 최적화 연산을 수행한다.The
강인제어부(220)는 측정부(250)로부터 배터리 전압 및 충전 장치 내부의 3상 전류 및 3상 전압을 이용하여 제어 신호를 출력한다. 강인제어부(220)는 방전 제어 모드에서 배터리 충전 장치가 외부전력계통(110)에 일정한 기준 전력을 전달할 수 있도록 3상 컨버터부(130)의 스위칭 동작을 제어한다. The
공간벡터펄스폭변조부(230)는 제어입력을 입력받아 양방향 충전부의 3상 컨버터부(130)에 실제 제어 신호(control signal)를 출력한다. 공간벡터 펄스폭변조부(230)와 출력 전력 제어에 이용되는 여러 측정신호 및 제어신호의 프레임간 좌표변환을 위한 회전좌표계변환부(260)에 관한 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 공지의 기술이므로, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.The space vector
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 강인제어부(220)에서 기준 전력 을 전달하기 위한 기준 신호 를 출력하기 위한 계산 과정을 설명한다.Hereinafter, the reference power in the
αβ-프레임으로 표현된 외부전력계통(110)의 순간 유효 전력 및 무효 전력은 다음과 같다.The instantaneous active power and reactive power of the
(22) (22)
여기서, 는 αβ-프레임에서의 외부전력계통(110) 전류, 는 αβ-프레임에서의 외부전력계통(110) 전압이고, 는 외부전력계통(110) 유효 전력, 는 외부전력계통(110) 무효 전력이다.here, Is the current of the
이를 dq-프레임으로 변환하면 다음과 같이 표현된다.If you convert it to a dq-frame, it is expressed as
(23) (23)
는 dq-프레임에서의 외부전력계통(110) 전류, 는 dq-프레임에서의 외부전력계통(110) 전압이다. (23)으로부터, 외부전력계통(110) 전류는 다음과 같이 계산된다. Is the current of the
(24) (24)
또는, 다음과 같이 나타낼 수 있다.Or, it can be represented as follows.
(25) (25)
단위 역률을 유지하기 위해서, 무효 전력을 제거하여 다시 기준 신호를 계산하면, 다음과 같다.In order to maintain the unit power factor, the reactive power is removed and the reference signal is calculated again.
(26) (26)
여기서, 이다.here, to be.
기준 신호 를 이용하여 충전 장치는 일정한 전력 을 외부전력계통(110)에 전달할 수 있다. 즉, 음의 기준 전력을 생성하여 배터리에서 외부전력계통(110)로 향하는 역전류를 만들어낼 수 있다. 기준 전력이 양의 값이라면 배터리를 충전할 수 있다. 더욱이, (25)의 및 를 조정함으로써 유효 전력 및 무효 전력을 직접 조정할 수 있으며, 기준 신호를 얻을 수 있다.Reference signal Charging device using constant power It can be delivered to the
이하에서는 배터리 충전 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a battery charging process will be described.
본 실시예에서, 배터리 충전 프로세스를 수행하기 위해서, 정전류 모드에 정전압 모드가 후행된다. 배터리는 전압이 권장 최대 전압에 이를 때까지 정전류로 충전되다가, 배터리가 소모한 전류가 일정 잔류값까지 떨어지게 되면 전압이 일정하게 유지되도록 한다. 본 실시예에 따른 충전 모드에서 이중 루프 제어 전략은 정전류-정전압 충전 모드에 적용된다. 즉, 외부 루프 제어는 CV 또는 CC 제어 목표에 따라 적절한 기준 신호 x ref 를 생성하고, 내부 루프 제어(12)를 통해 기준 신호 x ref 를 따르는 (8)에서의 x 를 도출한다.In this embodiment, in order to perform the battery charging process, the constant voltage mode is followed by the constant current mode. The battery charges with a constant current until the voltage reaches the recommended maximum voltage, allowing the voltage to remain constant when the current consumed by the battery drops to a certain residual value. In the charging mode according to the present embodiment, the double loop control strategy is applied to the constant current-constant voltage charging mode. That is, the outer loop control generates an appropriate reference signal x ref according to the CV or CC control target, and derives x at (8) following the reference signal x ref via the inner loop control 12.
충전시에는 를 일정하게 유지하거나(CC) 를 일정하게 유지하는(CV) 제어를 이중루프 제어를 통해서 수행한다. 즉 인덕터 전류를 제어하는 내부 루프의 강인제어를 설계하고 원하는 배터리 전류와 전압을 얻기 위해서 인덕터 전류의 설정치를 만들어 내는 외부 PID 제어기를 구성한다. At the time of charge Is kept constant (CC) Control is maintained through double loop control. In other words, we design robust control of the inner loop that controls the inductor current and construct an external PID controller that generates the set value of the inductor current to obtain the desired battery current and voltage.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CV 충전 모드 제어를 설명하는 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating battery CV charging mode control in a robust tracking control method of a hybrid type UPS.
본 발명의 일 실시예에 따른 3상 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CV 충전 모드에서 CV 충전 모드는 PI제어부(310), 강인제어부(320), 공간벡터펄스폭변조부(330), AC/DC 충전 장치(340), 측정부(350) 및 회전좌표계변환부(360)를 통해 구현된다.In the CV charging mode of the battery in the robust tracking control method of the three-phase hybrid uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, the CV charging mode may include a
이하에서는 정전압 충전을 위한 외부 루프 PI 제어에 대해 설명한다. 외부 루프 제어의 출력 은 다음과 같다.Hereinafter, the outer loop PI control for constant voltage charging will be described. Output of outer loop control Is as follows.
(27) (27)
여기서, 는 배터리 충전을 위한 기준 정전압이고, 는 출력 전압이다. 또한, 앞서 설명한 내부 루프 제어가 충분히 빠르기 때문에, 어떤 기준 전류 에 대하여 다음과 같이 가정할 수 있다.here, Is the reference constant voltage for battery charging, Is the output voltage. Also, because the internal loop control described earlier is fast enough, some reference current Can be assumed as follows.
(28) (28)
(5) 내지 (28)을 통해서, 다음과 같은 식을 도출할 수 있다.Through (5) to (28), the following equation can be derived.
(29) (29)
(30) (30)
이득 및 은 다항식(30)의 특성을 고려하여 다음과 같이 표현할 수 있다.benefit And In consideration of the properties of the polynomial (30) can be expressed as follows.
(31) (31)
특정 값 및 를 도입하여 다음과 같이 표현할 수 있다.Specific value And By introducing, we can express
(32) (32)
(33) (33)
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 전압이 기준 전류 를 생성하는 출력 루프 제어부로 피드백된다. 제어부에서는 기존의 PLL(Phased-Locked Loop)를 이용하여 외부전력계통(110) 전압의 위상각을 얻는다.As shown in Figure 3, the battery voltage is the reference current Is fed back to the output loop control unit to generate the. The control unit obtains the phase angle of the voltage of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CC 충전 모드 제어를 설명하는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating battery CC charging mode control in a robust tracking control method of a hybrid type UPS.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 강인추종제어 방법에서의 배터리 CC 충전 모드는 PI제어부(410), 강인제어부(420), 공간벡터펄스폭변조부(430), AC/DC 충전 장치(440), 측정부(450) 및 회전좌표계변환부(460)를 통해 구현된다.The battery CC charging mode in the robust tracking control method of the hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes a
정전류 충전 단계에서 배터리 팩은 전압이 권장 최대 전압에 도달 할 때까지 고정 전류로 충전 된 다음 정전압 충전 단계로 전환된다. 이 정전류 충전 모드의 제어를 위해 외부 루프 PI를 사용하여 상기에서 설명한 CV 충전과 동일한 개념으로 내부 루프 강인 제어를 위한 기준 신호 를 생성한다. 제안된 CC 충전 제어의 제어 구조는 도 4에 도시된 바와 같다.In the constant current charging phase, the battery pack is charged with a constant current until the voltage reaches the recommended maximum voltage and then switched to the constant voltage charging phase. Reference signal for inner loop robust control with the same concept as CV charging described above using outer loop PI for control of this constant current charge mode. Create The control structure of the proposed CC charging control is as shown in FIG.
도 3을 참조하여 설명한 CV 충전 모드 제어 구조 및 도 4에 도시된 바와 같은 CC 충전 모드 제어는 외부 루프 피드백 값이 각각 CC 및 CV 충전 모드 인 경우를 제외하고는 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the CV charging mode control structure described with reference to FIG. 3 and the CC charging mode control as shown in FIG. 4 are the same except that the outer loop feedback values are the CC and CV charging modes, respectively, detailed description thereof will be omitted.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치는 강인추종 제어를 수행하는 3상 인버터부를 추가로 포함하여 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 무정전 전원장치는 상기에서 설명한 것과 같은 강인추종 제어를 통해 무정전 전원장치에 연결된 부하에 전압을 공급하거나 배터리를 충전하고, 배터리의 전력을 부하에 제공할 수 있다.Referring to the drawings, the hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention further comprises a three-phase inverter unit for performing robust tracking control. Hybrid type uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention can supply voltage to the load connected to the uninterruptible power supply or charge the battery, and provide the power of the battery to the load through the robust tracking control as described above. .
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present embodiment belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
110: 외부전력계통
120: 필터부
130: 3상 컨버터부
140: 배터리110: external power system
120: filter unit
130: three-phase converter
140: battery
Claims (10)
상기 배터리의 전압, 상기 양방향 충전부의 3상 전류 및 3상 전압을 측정하는 측정부; 및
상기 측정부의 측정 결과 및 상기 양방향 충전부의 전력 전달 방향을 참조하여, 상기 인덕터의 전류를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부
를 포함하는 하이브리드형 무정전 전원장치.And a three-phase converter for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage, including a filter unit for filtering a high frequency of an AC power source of an external power system, including an inductor, and at least one IGBT switch. A bidirectional charging unit for charging a battery or transferring power from the battery to the external power system;
A measuring unit measuring a voltage of the battery, a three-phase current and a three-phase voltage of the bidirectional charging unit; And
A control unit for outputting a control signal for controlling the current of the inductor with reference to the measurement results of the measurement unit and the power transfer direction of the bidirectional charging unit
Hybrid type uninterruptible power supply comprising a.
상기 제어부는,
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 경우에, 이중루프 제어를 수행하되, 강인추종제어를 이용한 내부루프 제어를 통해 상기 인덕터의 전류를 제어하고 외부루프 제어를 통해 배터리 충전 전류 또는 충전 전압을 일정하게 유지하기 위한 상기 인덕터의 전류에 대한 기준 값을 생성하고,
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 방전하는 동작을 수행하는 경우에, 상기 외부전력계통에 전달되는 전력에 대한 기준 전력값을 설정하고, 상기 기준 전력값을 공급하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치.The method of claim 1,
The control unit,
When the bidirectional charging unit performs the operation of charging the battery, the dual loop control is performed, but the current of the inductor is controlled through an internal loop control using robust tracking control and a battery charging current or charging through an external loop control. Generate a reference value for the current of the inductor to keep the voltage constant,
When the bidirectional charging unit discharges the battery, the reference power value for the power delivered to the external power system is set, and the control signal for supplying the reference power value is output. Hybrid uninterruptible power supply.
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 방전하는 동작을 수행하는 경우에, αβ-프레임으로 표현된 상기 외부전력계통의 순간 유효 전력 및 무효 전력이
와 같이 주어지고,
는 αβ-프레임에서의 외부전력계통 전류, 는 αβ-프레임에서의 외부전력계통 전압이고,는 외부전력계통 유효 전력, 는 외부전력계통 무효 전력일 때,
, 는 dq-프레임에서의 외부전력계통 전류이고, 는 dq-프레임에서의 외부전력계통 전압이고,
상기 기준 전력값 을 전달하기 위한 상기 제어 신호 를 위와 같은 수식을 만족하도록 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치.The method of claim 2,
When the bidirectional charging unit performs the operation of discharging the battery, the instantaneous active power and the reactive power of the external power system represented by αβ -frame
Given by
Is the external power system current in αβ -frame , Is the external power system voltage in αβ -frame , External power system active power, Is the reactive power of external power system,
, Is the external power system current in the dq-frame, Is the external power system voltage in dq-frame,
The reference power value The control signal for transmitting Hybrid type uninterruptible power supply, characterized in that the output to satisfy the above formula.
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 경우에,
abc-프레임에서, 상기 양방향 충전부의 내부 전류가 다음과 같은 수식을 만족하고,
여기서, 이고, 은 상기 외부전력계통의 최대 출력 전압이고, 상기 3상 컨버터의 스위치는 로 주어지고,
abc-축으로 표현된 역학관계는, 다음과 같이 dq-축으로 변환되어,
, , , , , 이고, ω는 AC 전압 공급원의 각주파수일 때,
dq-프레임에서의 인덕터 전류 및 제어 입력 신호 는
이며,
여기서,, 와 같이 주어지고,
상기 배터리의 전압 은
일 때,
여기서,는 컨버터 전류, 는 배터리로의 출력 전류이고,
샘플링주기 h를 이용하여, 상기 양방향 충전부의 역학관계를 나타내면
와 같고,
여기서, , , , 이고, , 이고,
상기 외부전력계통에 공급될 상기 기준 전력값을 기반으로, 상기 기준 전력값을 공급하기 위한 상기 제어 신호를 라 하면,
와 같이 주어지고,
여기서, K 는 상태 피드백 이득 및 L 은 적분기 이득이고,
상기 제어부는,
상기 내부루프 제어를 통해 위와 같은 수식을 만족하도록 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치.The method of claim 2,
When the bidirectional charging unit performs an operation for charging the battery,
In the abc-frame, the internal current of the bidirectional charging unit satisfies the following formula,
here, ego, Is the maximum output voltage of the external power system, the switch of the three-phase converter Given by
The dynamics represented by the abc-axis are converted to the dq-axis as
, , , , , Ω is the angular frequency of the AC voltage source,
Inductor Current in dq-Frame And control input signal Is
Is,
here, , Given by
Voltage of the battery silver
when,
here, Is the converter current, Is the output current to the battery,
By using the sampling period h, if the dynamic relationship of the two-way charging section
Is the same as
here, , , , ego, , ego,
The control signal for supplying the reference power value based on the reference power value to be supplied to the external power system Say,
Given by
Where K is the state feedback gain And L is the integrator gain,
The control unit,
Hybrid type uninterruptible power supply, characterized in that for outputting the control signal to satisfy the above equation through the internal loop control.
외부 루프 제어의 출력 이
와 같이 주어지고,
여기서, 는 배터리의 충전을 위한 기준 정전압이고, 는 배터리의 출력 전압이고,
과 가정하여,
와 같이 주어질 때,
여기서, 및 은 와 같은 수식을 만족하고, , 이며,
상기 배터리의 전압이 를 생성하도록 상기 제어부로 피드백되고, 상기 제어부에서는 PLL(Phased-Locked Loop)를 이용하여 상기 외부전력계통의 전압 위상각을 얻을 때,
상기 제어부는,
상기 외부루프 제어를 통해 위와 같은 수식을 만족하도록 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치.The method of claim 4, wherein
Output of outer loop control this
Given by
here, Is the reference constant voltage for charging the battery, Is the output voltage of the battery,
Assuming,
When given as
here, And silver Satisfy a formula such as , Is,
The voltage of the battery Is fed back to the control unit to generate a voltage, and the control unit obtains a voltage phase angle of the external power system using a phase-locked loop (PLL).
The control unit,
Hybrid uninterruptible power supply, characterized in that for outputting the control signal to satisfy the above equation through the external loop control.
배터리의 전압, 양방향 충전부의 3상 전류 및 3상 전압을 측정하는 과정; 및
측정된 배터리의 전압 및 양방향 충전부의 전력 전달 방향을 참조하여, 상기 양방향 충전부의 필터부에 포함된 인덕터의 전류를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어하는 과정
을 포함하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 무정전 전원 공급 방법.And a three-phase converter for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage, including at least one IGBT switch, and a filter unit for filtering a high frequency of an AC power source of an external power system including an inductor. As a method for controlling the charging in both directions to charge the two-way charging unit or to transfer power from the battery to the external power system,
Measuring the voltage of the battery, the three-phase current and the three-phase voltage of the bidirectional charging unit; And
A process of outputting a control signal for controlling the current of the inductor included in the filter unit of the bidirectional charging unit by referring to the measured voltage of the battery and the power transfer direction of the bidirectional charging unit;
Uninterruptible power supply method of a hybrid uninterruptible power supply comprising a.
상기 제어하는 과정은,
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 경우에, 이중루프 제어를 수행하되, 강인추종제어를 이용한 내부루프 제어를 통해 상기 인덕터의 전류를 제어하고 외부루프 제어를 통해 배터리 충전 전류 또는 충전 전압을 일정하게 유지하기 위한 상기 인덕터의 전류에 대한 기준 값을 생성하고,
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 방전하는 동작을 수행하는 경우에, 상기 외부전력계통에 전달되는 전력에 대한 기준 전력값을 설정하고, 상기 기준 전력값을 공급하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 제어 방법.The method of claim 6,
The control process,
When the bidirectional charging unit performs the operation of charging the battery, the dual loop control is performed, but the current of the inductor is controlled through an internal loop control using robust tracking control and a battery charging current or charging through an external loop control. Generate a reference value for the current of the inductor to keep the voltage constant,
When the bidirectional charging unit discharges the battery, the reference power value for the power delivered to the external power system is set, and the control signal for supplying the reference power value is output. Hybrid type uninterruptible power supply control method.
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 방전하는 동작을 수행하는 경우에, αβ-프레임으로 표현된 상기 외부전력계통의 순간 유효 전력 및 무효 전력이
와 같이 주어지고,
는 αβ-프레임에서의 외부전력계통 전류, 는 αβ-프레임에서의 외부전력계통 전압이고,는 외부전력계통 유효 전력, 는 외부전력계통 무효 전력일 때,
, 는 dq-프레임에서의 외부전력계통 전류이고, 는 dq-프레임에서의 외부전력계통 전압이고,
상기 제어하는 과정은,
상기 기준 전력값 을 전달하기 위한 상기 제어 신호 를 위와 같은 수식을 만족하도록 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 제어 방법.The method of claim 7, wherein
When the bidirectional charging unit performs the operation of discharging the battery, the instantaneous active power and the reactive power of the external power system represented by αβ -frame
Given by
Is the external power system current in αβ -frame , Is the external power system voltage in αβ -frame , External power system active power, Is the reactive power of external power system,
, Is the external power system current in the dq-frame, Is the external power system voltage in dq-frame,
The control process,
The reference power value The control signal for transmitting Control method of a hybrid type uninterruptible power supply, characterized in that the output to satisfy the above formula.
상기 양방향 충전부가 상기 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 경우에,
abc-프레임에서, 상기 양방향 충전부의 내부 전류가 다음과 같은 수식을 만족하고,
여기서, 이고, 은 상기 외부전력계통의 최대 출력 전압이고, 상기 3상 컨버터의 스위치는 로 주어지고,
abc-축으로 표현된 역학관계는, 다음과 같이 dq-축으로 변환되어,
, , , , , 이고, ω는 AC 전압 공급원의 각주파수일 때,
dq-프레임에서의 인덕터 전류 및 제어 입력 신호 는
이며,
여기서,, 와 같이 주어지고,
상기 배터리의 전압 은
일 때,
여기서,는 컨버터 전류, 는 배터리로의 출력 전류이고,
샘플링주기 h를 이용하여, 상기 양방향 충전부의 역학관계를 나타내면
와 같고,
여기서, , , , 이고, , 이고,
상기 외부전력계통에 공급될 상기 기준 전력값을 기반으로, 상기 기준 전력값을 공급하기 위한 상기 제어 신호를 라 하면,
와 같이 주어지고,
여기서, K 는 상태 피드백 이득 및 L 은 적분기 이득이고,
상기 제어하는 과정은,
상기 내부루프 제어를 통해 위와 같은 수식을 만족하도록 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 제어 방법.The method of claim 7, wherein
When the bidirectional charging unit performs an operation for charging the battery,
In the abc-frame, the internal current of the bidirectional charging unit satisfies the following formula,
here, ego, Is the maximum output voltage of the external power system, the switch of the three-phase converter Given by
The dynamics represented by the abc-axis are converted to the dq-axis as
, , , , , Ω is the angular frequency of the AC voltage source,
Inductor Current in dq-Frame And control input signal Is
Is,
here, , Given by
Voltage of the battery silver
when,
here, Is the converter current, Is the output current to the battery,
By using the sampling period h, if the dynamic relationship of the two-way charging section
Is the same as
here, , , , ego, , ego,
The control signal for supplying the reference power value based on the reference power value to be supplied to the external power system Say,
Given by
Where K is the state feedback gain And L is the integrator gain,
The control process,
The control method of the hybrid type uninterruptible power supply, characterized in that for outputting the control signal to satisfy the above equation through the internal loop control.
외부 루프 제어의 출력 이
와 같이 주어지고,
여기서, 는 배터리의 충전을 위한 기준 정전압이고, 는 배터리의 출력 전압이고,
과 가정하여,
와 같이 주어질 때,
여기서, 및 은 와 같은 수식을 만족하고, , 이며,
상기 제어하는 과정은,
상기 배터리의 전압이 를 생성하도록 피드백되고, PLL(Phased-Locked Loop)를 이용하여 상기 외부전력계통의 전압 위상각을 얻을 때, 상기 외부루프 제어를 통해 위와 같은 수식을 만족하도록 상기 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 무정전 전원장치의 제어 방법.The method of claim 9,
Output of outer loop control this
Given by
here, Is the reference constant voltage for charging the battery, Is the output voltage of the battery,
Assuming,
When given as
here, And silver Satisfy a formula such as , Is,
The control process,
The voltage of the battery It is fed back to generate a, and when using the PLL (Phased-Locked Loop) to obtain the voltage phase angle of the external power system, and outputs the control signal to satisfy the above equation through the external loop control Control method of hybrid uninterruptible power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180033135A KR20190112222A (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Apparatus for Hybrid Uninterruptible Power Supplying for EV Using Robust Tracking Control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020180033135A KR20190112222A (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Apparatus for Hybrid Uninterruptible Power Supplying for EV Using Robust Tracking Control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20190112222A true KR20190112222A (en) | 2019-10-04 |
Family
ID=68208173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20190112222A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220025509A (en) * | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 한국에너지기술연구원 | Charging/discharging device that performs adaptive control according to battery status and control method thereof |
-
2018
- 2018-03-22 KR KR1020180033135A patent/KR20190112222A/en not_active Application Discontinuation
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