KR20210108305A

KR20210108305A - 전력 변환기를 제어하기 위한 방법 및 제어 디바이스

Info

Publication number: KR20210108305A
Application number: KR1020210004413A
Authority: KR
Inventors: 안띠 따르끼아이넨; 안띠 수마넨
Original assignee: 단포스 에디트론 오와이
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2021-09-02
Also published as: EP3869682B1; US11831231B2; CN113381458A; US20210265906A1; EP3869682B8; JP2021136861A; EP3869682A1

Abstract

전력 변환기 (109) 를 제어하기 위한 제어 디바이스 (101) 는, 교류 전류 시스템에 전력 변환기에 의해 공급된 전력에 기초하여 주파수 드룹 값을 형성하고, 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 감소시키고, 전력의 목표 값에 기초하여 전력 제어 값을 형성하고, 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 증가시키고, 그리고 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값을 전력 변환기에 공급하도록 구성된다. 전력은, 주파수 드룹 값과 전력 제어 값의 결합된 효과가 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 교류 전류 시스템의 동작 주파수와 동일하게 만드는 값으로 구동된다. 따라서, 전력은 전력 제어 값을 변화시킴으로써 제어될 수 있다.

Description

전력 변환기를 제어하기 위한 방법 및 제어 디바이스{A method and a control device for controlling a power converter}

본 개시는 일반적으로 교류 전류 시스템, 예를 들어, 마이크로그리드의 부분을 구성하는 전력 변환기의 제어에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 개시는 전력 변환기를 제어하기 위한 제어 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 개시는 전력 변환기를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

많은 경우들에 있어서, 예를 들어, 마이크로그리드와 같은 교류 전류 "AC" 시스템에는, 직류 전압을 하나 이상의 교류 전압들로, 예를 들어, 3 상 교류 전압으로 변환하기 위한 전력 변환기가 공급된다. 상기 언급된 종류의 AC 시스템은, 예를 들어 유틸리티 그리드일 수 있는 다른 AC 시스템 또는 내연 기관, 풍력발전 터빈, 수력발전 터빈, 또는 일부 다른 원동기에 의해 구동되는 발전기를 각각 채용하는 하나 이상의 젠셋 (genset) 들 및/또는 하나 이상의 전력 변환기들이 공급된 AC 시스템과 병렬로 연결될 수 있다.

예를 들어, 마이크로그리드와 같은 AC 시스템을, 다른 AC 시스템과 병렬로 실행할 때의 공통의 목표는 그 AC 시스템들 간에 부하를 공유하는 것이다. 예를 들어, 마이크로그리드가 유틸리티 그리드에 동기화 및 연결되는 경우에, 원하는 동작은, 유틸리티 그리드가 모든 소비 전력을 공급하고 마이크로그리드가 제로 파워 (zero power) 와 병렬로 동작하지만 유틸리티 그리드가 연결해제되면 부하를 떠맡을 준비가 되도록 할 수 있다. 다른 예로, 배터리가 마이크로그리드의 전력 변환기의 직류 전압 측에 연결될 수 있고 그 배터리는 마이크로그리드가 유틸리티 그리드에 연결될 때 충전된다. 배터리를 충전하기 위해, 전력 변환기는 유틸리티 그리드로부터 전력을 인출하여 배터리에 공급한다. 상기 언급된 예시적인 경우들 양자 모두에서, 마이크로그리드의 전력 변환기의 전력은 제어되어야 한다.

기존 솔루션은 액티브 프런트-엔드 "AFE" 제어를 채용하는 것이며, 이는 전력 변환기의 상 전류들이 피드백 제어를 사용하여 제어됨을 의미한다. 전력 제어는 전류 제어를 통하여 달성될 수 있다. 그러나, 상 전류들이 제어될 때, 상 전압들은 제어되지 않지만 그 상 전압들은 상 전류들을 목표 값들로 강제하는데 필요한 값들을 가정한다. 이것은, 제어된 정현파 전압들을 생성하고 부하들이 전류들을 결정하게 하는 것인 마이크로그리드 제어 목표와 반대이다. 따라서, 유틸리티 그리드와 병렬로 실행되는 마이크로그리드에서 AFE 제어를 채용하는 것은, 유틸리티 그리드가 연결될 때 AFE 제어를 사용하고 유틸리티 그리드가 연결해제될 때 전압 제어로 스위칭해야 하고 마이크로그리드의 전력 변환기가 원하는 정현파 전압들을 생성해야 함을 의미한다. 그러나 AFE 제어 및 전압 제어 양자 모두를 구현하는 것은 복잡성 및 비용들을 증가시킨다. 더욱이, AFE 제어와 전압 제어 간에 스위치오버를 구현하여 전압들이 스위치오버 동안 원활하게 계속되도록 하는 것이 어렵다. 예를 들어, 스위치오버는 마이크로그리드의 전력 변환기에서의 변조의 중단을 필요로 할 수도 있다. 변조가 중단될 때 유틸리티 그리드가 연결되지 않으면, 마이크로그리드는 정전 상황을 경험한다. 변조가 중단되지 않는 요건은 스위치오버 프로세스가 짧은 타임 프레임, 예를 들어, 약 100 마이크로초에 수행되어야 함을 의미한다. 스위치 온되어 있는 제어 모드는 이전 제어 모드에서 벗어날 때 전압들이 원활하게 계속되도록 초기화되어야 한다. 이러한 요건은 복잡성을 증가시키고 컴퓨테이션 리소스들에 대한 상당한 요건들을 설정한다. 더욱이, 정확한 시간에 스위치오버가 발생하기 위하여, 유틸리티 그리드의 연결해제 또는 연결이 감지되어야 한다. 이것은, 타인이 마이크로그리드와 유틸리티 그리드를 연결 및 연결해제하는 접촉기를 작동시키고 있는 경우들에서 어려울 수도 있다. 더욱이, 의도하지 않은 연결해제가 일어날 수 있고 따라서 정전 상황을 방지하기 위해 즉각적인 마이크로그리드 동작이 필요하다. 상기 언급된 종류의 경우들에서, 정확한 스위치오버 시간의 결정은 중요한 요소가 된다.

다음은 다양한 발명 실시형태들의 일부 양태들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 간략화된 요약을 제시한다. 그 요약은 본 발명의 광범위한 개관은 아니다. 그것은 본 발명의 핵심적인 또는 중요한 엘리먼트들을 식별하도록 의도되지 않고 본 발명의 범위를 기술하도록 의도되지도 않는다. 다음의 개요는 단지 본 발명의 일부 개념들을, 본 발명의 예시적인 실시형태들의 더 상세한 설명에 대한 서두로서 간략화된 형태로 제시할 뿐이다.

본 발명에 따르면, 예를 들어, 교류 전류 "AC" 마이크로그리드의 부분을 구성하는 전력 변환기일 수 있는 전력 변환기를 제어하기 위한 새로운 제어 디바이스가 제공되어 있다.

본 발명에 따른 제어 디바이스는 데이터 프로세싱 시스템을 포함하고, 그 데이터 프로세싱 시스템은:

- 전력 변환기의 전력을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값 (frequency droop value) 을 형성하고, 그리고

- 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 것으로서, 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 주파수 제어 값을 감소시키는, 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키고,

- 전력의 목표 값을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값을 형성하고,

- 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 것으로서, 전력 제어 값은, 전력의 목표 값이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 전력 흐름 방향에 대응할 때 주파수 제어 값을 증가시키는, 상기 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키고, 그리고

- 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값을 전력 변환기에 전달하도록 구성된다.

주파수 드룹 값에 대한 주파수 제어 값의 의존성은 전력 변환기의 전력으로부터 전력 변환기의 교류 전압 주파수로의 드루핑 피드백 (drooping feedback) 을 구성한다. 교류 전류 "AC" 시스템, 예를 들어, AC 마이크로그리드와 AC 유틸리티 그리드의 병렬 연결에 전력 변환기에 의해 공급된 전력은, 전력 변환기의 교류 전압 주파수가 AC 시스템의 동작 주파수보다 더 클 때 증가하는데, 이 주파수 차이가 전력 변환기와 AC 시스템 간의 파워 각도 (power angle) 를 증가시키기 때문이다. 이 예시적인 경우에서, 상기 언급된 드루핑 피드백은 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 감소시키고, 이는 결국 전력을 감소시킨다. 상응하여, AC 시스템에 전력 변환기에 의해 공급된 전력은, 전력 변환기의 교류 전압 주파수가 AC 시스템의 동작 주파수보다 더 작을 때 감소하는데, 이 주파수 차이가 상기 언급된 파워 각도를 감소시키기 때문이다. 이 경우에서, 상기 언급된 드루핑 피드백은 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 증가시키고, 이는 전력을 증가시킨다.

상기 설명된 드루핑 피드백의 결과로서, 전력은, 드루핑 피드백과 상기 언급된 전력 제어 값의 결합된 효과가 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 AC 시스템의 동작 주파수와 동일하게 만드는 값으로 구동된다. 따라서, 전력은 전력을 그 목표 값으로 구동하기 위하여 전력 제어 값을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어 값이 단계적으로 증가되면, 전력 변환기의 교류 전압 주파수는 AC 시스템의 동작 주파수 및 따라서 파워 각도보다 더 커져 AC 시스템에 공급된 전력이 증가하기 시작한다. 증가하는 전력의 결과로서, 드루핑 피드백은, 전력 변환기의 교류 전압 주파수가 AC 시스템의 동작 주파수와 동일해져 파워 각도가 증가하지 않을 때까지 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 감소시키기 시작한다. 파워 각도의 최종 값은 전력 제어 값의 단계적 증가의 한 순간의 값보다 더 크다. 따라서, 상기 설명된 예시적인 경우에서, 전력은 전력 제어 값의 단계적 증가에 대응하는 양만큼 증가된다. 더욱이, 드루핑 피드백은 전력 변환기가 AC 시스템의 동작 주파수의 변화들에 적응하는 것을 가능하게 한다.

이 문헌에서, 용어 "전력 (electric power)" 은, 즉 무효 전력 (reactive power) 도 파상 전력 (apparent power) 도 아닌, AC 시스템들과 관련된 유효 전력 (active power) 을 의미한다. 용어 "전력" 은 이 용어가 AC 시스템들 및 직류 전류 "DC" 시스템들 양자 모두와 관련하여 적용가능하기 때문에 사용된다.

본 발명에 따르면, 새로운 전력 변환기가 또한 제공되어 있으며, 그 새로운 전력 변환기는:

- 하나 이상의 교류 전압들을 형성하도록 구성된 변환기 스테이지, 및

- 하나 이상의 교류 전압들의 주파수를 표현하는 주파수 제어 값에 따라 하나 이상의 교류 전압들을 형성하도록 변환기 스테이지를 제어하도록 구성된 구동기 스테이지, 및

- 주파수 제어 값을 결정하도록 구성된, 본 발명에 따른 제어 디바이스를 포함한다.

본 발명에 따르면, 전력 변환기를 제어하기 위한 새로운 방법이 또한 제공되어 있다. 본 발명에 따른 방법은:

- 전력 변환기의 전력을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값을 형성하는 단계, 및

- 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 단계로서, 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 주파수 제어 값을 감소시키는, 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 단계,

- 전력의 목표 값을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값을 형성하는 단계,

- 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 단계로서, 전력 제어 값은, 전력의 목표 값이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 전력 흐름 방향에 대응할 때 주파수 제어 값을 증가시키는, 상기 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 단계, 및

- 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값을 전력 변환기에 전달하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 전력 변환기를 제어하기 위한 새로운 컴퓨터 프로그램이 또한 제공되어 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은:

- 전력 변환기의 전력을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값을 형성하고, 그리고

- 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값을 전력 변환기에 전달하도록

프로그래밍가능 프로세싱 시스템을 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 포함한다.

본 발명에 따르면, 새로운 컴퓨터 프로그램 제품이 또한 제공되어 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된, 비휘발성 컴퓨터 판독가능 매체, 예를 들어, 컴팩트 디스크 "CD" 를 포함한다.

다양한 예시적이고 비-한정적인 실시형태들은 첨부된 종속 청구항들에 기술된다.

그 추가적인 목적들 및 이점들과 함께 구성들 및 동작 방법들 양자 모두에 관한 다양한 예시적이고 비-한정적인 실시형태들은, 첨부 도면들과 함께 읽을 경우에 특정 예시적이고 비-한정적인 실시형태들의 다음의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.

동사들 "포함하는 (to comprise)" 및 "포함하는 (to include) 은, 기재되지 않은 피처들의 존재를 배제하지 않고 요구하지도 않는 개방적 제한들로서 본 문헌에서 사용된다. 종속 청구항들에 기재된 피처들은, 달리 명시적으로 서술되지 않으면 상호 자유롭게 결합가능하다. 더욱이, 본 문헌 전반에 걸친 "a" 또는 "an", 즉 단수 형태의 사용은 복수를 배제하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태들 및 그들의 이점들이 예들의 의미에서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 이하에 더 상세히 설명된다.
도 1a 는 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 전력 변환기를 예시하고, 도 1b 는 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스를 예시하고, 도 1c 는 다른 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스를 예시하고, 그리고
도 2 는 전력 변환기를 제어하기 위한 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법의 플로우차트를 도시한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태들의 설명

이하의 설명에서 제공된 특정 예들은 첨부된 청구항들의 범위 및/또는 적용가능성을 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 그 설명에서 제공된 예들의 리스트들 및 그룹들은, 달리 명시적으로 서술되지 않으면 포괄적이지 않다.

도 1a 는 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 전력 변환기 (109) 의 하이-레벨 블록 다이어그램을 도시한다. 도 1 에 제시된 예시적인 경우에서, 전력 변환기 (109) 는, 예를 들어, 인덕터-커패시터-인덕터 "LCL" 필터일 수 있는 라인 필터 (106) 를 통해 직류 전류 "DC" 시스템 (105) 과 교류 전류 "AC" 시스템 (114) 간에 전력을 전달하도록 구성된다. 이 예시적인 경우에서, AC 시스템 (114) 은 AC 마이크로그리드 (107) 및 예를 들어 AC 유틸리티 그리드일 수 있는 다른 AC 그리드 (108) 를 포함한다. AC 마이크로그리드 (107) 및 AC 그리드 (108) 는 회로 차단기 (115) 를 통해 병렬 연결된다. DC 시스템 (105) 은, 예를 들어, 때때로 전력 변환기 (109) 에 전력을 공급하지만, 즉 U_DC× I_DC > 0 이지만, 때때로 전력 변환기 (109) 로부터 전력을 수신하고, 즉 U_DC × I_DC < 0 이고, 그리고 때때로는 DC 시스템 (105) 과 전력 변환기 (109) 간에 전력 전달이 없도록, 즉 U_DC × I_DC = 0 이도록 할 수 있다. DC 시스템 (105) 은 예를 들어, 연료 전지 및/또는 광전지 패널 및/또는 배터리 시스템 및/또는 커패시터 시스템을 포함할 수도 있고, 여기서 배터리 및/또는 커패시터 시스템은 때때로 충전되고 때때로 방전된다.

전력 변환기 (109) 는 직류 전압 U_DC 을 교류 전압들로 변환하도록 구성된 변환기 스테이지 (104) 를 포함한다. 이 예시적인 경우에서, 전력 변환기 (109) 는 직류 전압 U_DC 을 3 상 교류 전압으로 변환하도록 구성된다. 그러나, 상들의 수는 3 보다 더 적거나 또는 3 보다 더 큰 것이 가능하다. 변환기 스테이지 (104) 는, 예를 들어, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터들 "IGBT" 또는 게이트 턴 오프 "GTO" 사이리스터들과 같은 제어가능한 반도체 컴포넌트들로, 그리고 가능하게는 제어가능한 반도체 컴포넌트들과 역병렬인 다이오드들로 구현된, 예를 들어, 인버터 브리지일 수 있다. 전력 변환기 (109) 는 3 상 교류 전압의 주파수를 표현하는 주파수 제어 값 f_c 에 따라 3 상 교류 전압을 형성하도록 변환기 스테이지 (104) 를 제어하도록 구성된 구동기 스테이지 (103) 를 포함한다. 이 예시적인 전력 변환기 (109) 에서, 구동기 스테이지 (103) 는, 또한 3 상 교류 전압의 진폭을 표현하는 전압 제어 값 U_c 에 따라 변환기 스테이지 (104) 를 제어하도록 구성된다. 3 상 교류 전압은, 예를 들어, 상 전압 기준들을 형성하고 상 전압 기준들에 따라 펄스 폭 변조 "PWM" 를 실행함으로써, 생성될 수 있다. PWM 은 3 상 교류 전압을 구성하는 상 전압들을 초래한다. PWM, 예를 들어, 공간-벡터 변조를 사용하여 3 상 교류 전압을 형성하기 위한 다른 기법들이 또한 존재한다.

전력 변환기 (109) 는 상기 언급된 주파수 제어 값 f_c 을 결정하기 위한 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스 (101) 를 포함한다. 이 예시적인 경우에서, 제어 디바이스 (101) 는 상기 언급된 전압 제어 값 U_c 도 결정하도록 구성된다. 제어 디바이스 (101) 의 신호 다이어그램은 도 1b 에 도시된다. 제어 디바이스 (101) 는 전력 변환기 (109) 의 실제 전력 p_act 을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값

f_droop 을 형성하도록 구성된 데이터 프로세싱 시스템 (102) 을 포함한다. 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은, 전력 흐름 방향이 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 단자들 (113) 로부터 바깥쪽으로 향할 때, 즉 전력 흐름 방향이 전력 변환기 (109) 로부터 AC 시스템 (114) 으로일 때 주파수 드룹 값이 주파수 제어 값 f_c 을 감소시키도록 주파수 드룹 값

f_droop 에 의해 주파수 제어 값 f_c 을 변화시키도록 구성된다. 상응하여, 주파수 드룹 값

f_droop 은 전력 흐름 방향이 AC 시스템 (114) 으로부터 전력 변환기 (109) 로일 때 주파수 제어 값 f_c 을 증가시킨다. 주파수 드룹 값

f_droop 에 대한 주파수 제어 값 f_c 의 의존성은 전력 변환기 (109) 의 전력 p_act 으로부터 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수로의 드루핑 피드백을 구성한다. 전력 p_act 은, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수가 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수보다 더 클 때 증가하는데, 이 주파수 차이가 전력 변환기 (109) 와 AC 시스템 (114) 간의 파워 각도를 증가시키기 때문이다. 이 예시적인 상황에서, 상기 언급된 드루핑 피드백은 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 감소시키고, 이는 결국 전력 p_act 을 감소시킨다. 상응하여, 전력 p_act 은 전력 변환기의 교류 전압 주파수가 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수보다 더 작을 때 감소하는데, 이 주파수 차이가 상기 언급된 파워 각도를 감소시키기 때문이다. 이 예시적인 상황에서, 상기 언급된 드루핑 피드백은 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 증가시키고, 이는 결국 전력 p_act 을 증가시킨다.

데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 전력 변환기 (109) 의 전력의 목표 값 p_ref 을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값

f_pc 을 형성하도록 구성된다. 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은, 목표 값 p_ref 이 전력 변환기의 교류 전압 단자들 (113) 로부터 바깥쪽으로 향하는 전력 흐름 방향, 즉 전력 변환기 (109) 로부터 AC 시스템 (114) 으로의 전력 흐름 방향에 대응할 때 전력 제어 값이 주파수 제어 값을 증가시키도록 전력 제어 값

f_pc 에 의해 주파수 제어 값 f_c 을 변화시키도록 구성된다. 상응하여, 전력 제어 값

f_pc 은, 목표 값 p_ref 이 AC 시스템 (114) 으로부터 전력 변환기 (109) 로의 전력 흐름 방향에 대응할 때 주파수 제어 값 f_c 을 감소시킨다. 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값 f_c 을 구동기 스테이지 (103) 에 전달하도록 구성된다.

상기 설명된 드루핑 피드백의 결과로서, 전력 p_act 은, 드루핑 피드백과 상기 언급된 전력 제어 값

f_pc 의 결합된 효과가 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수와 동일하게 만드는 값으로 구동된다. 따라서, 전력 p_act 은 전력 p_act 을 그 목표 값 p_ref 으로 구동하기 위하여 전력 제어 값

f_pc 을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어 값

f_pc 이 단계적 증분

만큼 증가되면, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수는 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수 및 따라서 파워 각도보다 더 커져 전력 p_act 이 증가하기 시작한다. 증가하는 전력 p_act 의 결과로서, 드루핑 피드백은, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수가 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수와 동일해져 파워 각도가 증가하지 않을 때까지 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 감소시키기 시작한다. 파워 각도의 최종 값은 전력 제어 값의 단계적 증가의 한 순간의 값보다 더 크다. 따라서, 상기 설명된 예시적인 경우에서, 전력 p_act 은 전력 제어 값의 단계적 증분

에 대응하는 양만큼 증가된다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 다음의 식들에 따라 주파수 제어 값 f_c 을 형성하도록 구성되며:

(1)

및 (2)

(3)

여기서 f₀ 는 주파수 제어 값의 베이스 값이고,

는 전력 p_act 에 따라 주파수 제어 값 f_c 을 변화시키기 위한 드루핑 계수이다. 베이스 값 f₀ 은, 예를 들어, AC 시스템 (114) 의 동작 주파수에 가능한 한 가깝게 설정될 수 있다. 드루핑 계수

는 예를 들어, 다음일 수 있으며:

(4)

여기서 k_droop 는 드루핑 레이트 계수이고, f_nom 은 AC 시스템 (114) 의 공칭 동작 주파수이고, p_nom 은 전력 변환기 (109) 의 공칭 전력이다. 드루핑 레이트 계수 k_droop 는 예를 들어 0.01 내지 0.1 의 범위, 예를 들어, 0.04 일 수 있다.

상기 제시된 식들 (1 내지 3) 은, 정상 상태에서, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수가 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수와 동일해야 하기 때문에, 즉 f_c 가 f₀ 와 동일해야 하기 때문에, 베이스 값 f₀ 이 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수이면 정상 상태에서 실제 전력 p_act 이 목표 값 p_ref 과 동일함을 증명한다. 따라서, 식 (1) 에 기초하여,

f_droop 는

f_pc 와 동일해야 하고, 이는 p_act = p_ref 를 산출한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 전력 제어 값

f_pc의 변화율, 즉

을 많아야 미리 결정된 상한인 것으로 제한하도록 구성된다. 도 1b 에서, 변화율의 제한은 램핑 블록 (110) 으로 도시된다. 변화율의 제한은 예를 들어, AC 마이크로그리드 (107) 가 정전 상황으로부터 시작될 때 유리할 수 있다.

일반성을 제한하지 않고, 회로 차단기 (115) 가 닫혀 있는, 즉 AC 마이크로그리드 (107) 및 AC 그리드 (108) 가 병렬 연결되고, 전력 변환기 (109) 의 전력 p_act 이 예를 들어, 0 이고 AC 마이크로그리드 (107) 에 AC 그리드 (108) 에 의해 공급된 전력이 전력 변환기 (109) 의 공칭 전력 p_nom 인 예시적인 상황을 고려할 수 있다. 목표 값 p_ref 은 0 인 것으로 가정된다. 다음으로, AC 그리드 (108) 의 동작 주파수가

f 만큼 변화한다고 가정한다. 변화

f 는 그 변화

f 가 전력 변환기 (109) 와 AC 시스템 (114) 간에 주파수 차이를 야기하기 때문에 전력 변환기 (109) 의 전력 p_act 의 변화를 야기한다. 새로운 평형 점에서, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수는

f 만큼 변화하였고 전력 p_act 은

이다. 전력 p_act 은 목표 값 p_ref 을

가 되도록 조정함으로써 다시 0 으로 리턴될 수 있다. 따라서, 상기 설명된 전력 제어는 AC 그리드 (108) 의 동작 주파수가 변화할 때 전력 변환기 (109) 의 전력 p_act 을 원하는 값으로 유지하기 위해 사용될 수 있다.

다른 예로, AC 그리드 (108) 의 동작 주파수가 공칭 동작 주파수 f_nom 이고, AC 그리드 (108) 가 AC 마이크로그리드 (107) 에 전력 p_load 을 공급하고, 전력 변환기 (109) 의 전력 p_act 이 0 이고, 목표 값 p_ref 이 0 일 때 회로 차단기 (115) 가 갑자기 열리는 것을 가정한다. 상기 설명된 예시적인 상황에서, AC 마이크로그리드 (107) 는 전력 변환기 (109) 로부터 전력을 인출하기 시작하고, 즉 전력 변환기 (109) 의 동작은 무정전 전력 공급 "UPS (uninterruptible power supply)" 동작과 유사하다. 드루핑 피드백은 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수가

만큼 떨어지는 것을 야기한다. 드루핑 레이트 계수 k_droop 가 예를 들어, 0.04 이면, 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수는

만큼 떨어진다. 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수는 p_ref 를 p_load 인 것으로 조정함으로써 다시 f_nom 로 리턴될 수 있다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 전력 변환기 (109) 의 무효 전력 Q 을 나타내는 데이터에 기초하여 전압 드룹 값

u_droop 을 형성하도록 구성된다. 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은, 전력 변환기 (109) 가 유도성 무효 전력을 생성하는, 즉 용량성 무효 전력을 소비하는 상황에 응답하여 전압 드룹 값이 전력 변환기 (109) 의 3 상 전압의 진폭을 감소시키도록 전압 제어 값 U_c 을 변화시키도록 구성된다. 상응하여, 전압 드룹 값은, 전력 변환기 (109) 가 유도성 무효 전력을 소비하는 상황에 응답하여 3 상 전압의 진폭을 증가시킨다. 상기 설명된 전압 드루핑은 무효 전력의 제어를 용이하게 한다. 예를 들어, 2 개의 전력 변환기들이 동일한 AC 그리드에 연결되는 경우에, 전압 드루핑은 이들 전력 변환기들 간의 무효 전력을 공유하기 위한 툴이다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 다음의 식들에 따라 전압 제어 값 U_c 을 형성하도록 구성되며:

및 (5)

(6)

여기서 U₀ 는 전압 제어 값의 베이스 값이고 γ 는 무효 전력 Q 에 따라 전압 제어 값 U_c 을 변화시키기 위한 전압 드루핑 계수이다. 무효 전력 Q 은 전력 변환기 (109) 가 유도성 무효 전력을 생성할 때 포지티브이다. 베이스 값 U₀ 은 예를 들어, AC 시스템 (114) 의 공칭 전압인 것으로 설정될 수 있다.

도 1a 및 도 1b 에 예시된 예시적인 경우에서, 실제 전력 p_act 을 나타내는 데이터는 직류 전압 U_DC 및 직류 전류 I_DC 의 측정된 또는 추정된 값들을 포함한다. 실제 전력 p_act 은 변환기 스테이지 (104) 에서의 손실들이 무시해도 될 정도인 것으로 간주될 수 있으면 U_DC × I_DC 로서 추정될 수 있다. 직류 전압 U_DC 이 실질적으로 일정하게 유지되는 예시적인 경우에, 전력을 나타내는 데이터가 오직 직류 전류 I_DC 의 측정된 또는 추정된 값을 포함하는 것이 충분할 수도 있다. 또한, 전력을 나타내는 데이터가 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 단자들 (113) 에서의 유효 전류의 측정된 또는 추정된 값 및 전력 변환기 (109) 에 의해 생성된 3 상 교류 전압의 측정된 또는 추정된 진폭을 포함하는 것이 가능하다. 3 상 교류 전압의 진폭이 실질적으로 일정하게 유지되는 예시적인 경우에, 전력을 나타내는 데이터가 오직 유효 전류의 측정된 또는 추정된 값을 포함하는 것이 충분할 수도 있다. 따라서, 유효 전류의 실제 및 목표 값들이 전력의 실제 및 목표 값들 p_act 및 p_ref 대신 사용되는 것이 가능하다.

상기 제시된 공식들 (1 내지 3) 에 의해 예시된 바와 같이, 베이스 값 f₀ 이 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수와 동일하면 전력 변환기 (109) 의 실제 전력 p_act 은 정상 상태에서 목표 값 p_ref 과 동일하다. 실제로, AC 시스템 (114) 의 동작 주파수는 변할 수도 있고 따라서 베이스 값 f₀ 은 AC 시스템 (114) 의 동작 주파수와 상이할 수도 있다. 이 경우에서, 실제 전력 p_act 은 실제 전력 p_act 과 목표 값 p_ref 간의 차이가 베이스 값 f₀ 과 AC 시스템 (114) 의 실제 동작 주파수 간의 차이를 보상하도록 하는 값으로 구동된다. 이 상황은 예를 들어, 목표 값 p_ref 을 조정하여 실제 전력 p_act 이 그 원하는 값에 도달하도록 함으로써 핸들링될 수 있다. 또한, 주파수 제어 값 f_c 에 부가되고 실제 전력 p_act 이 목표 값 p_ref 과 상이할 필요가 없도록 베이스 값 f₀ 과 AC 시스템 (114) 의 실제 동작 주파수 간의 차이를 보상하는 보정 값을 형성하는 것이 가능하다.

도 1c 는 상기 언급된 주파수 제어 값 f_c 을 결정하기 위한 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스의 신호 다이어그램을 도시한다. 이 예시적인 경우에서, 제어 디바이스의 데이터 프로세싱 시스템은 전력의 목표 값 p_ref 과 실제 전력 p_act 간의 차이에 비례하는 에러 값 e 의 시간 적분을 컴퓨팅하도록 구성된다. 데이터 프로세싱 시스템은 에러 값의 시간 적분에 의존한 보정 값

f_corr 으로 주파수 제어 값을 보정하도록 구성된다. 시간 적분은 실제 전력 p_act 이 목표 값 p_ref 과 상이한 한은 변하고 있다. 따라서, 시간 적분이 실질적으로 변하지 않는 정상 상태에서, 실제 전력 p_act 은 목표 값 p_ref 과 실질적으로 동일하고 보정 값

f_corr 은 베이스 값 f₀ 과 AC 시스템 (114) 의 실제 동작 주파수 간의 차이를 보상한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템은 다음의 식들에 따라 주파수 제어 값 f_c 을 형성하도록 구성되며:

(7)

(8)

및 (9)

(10)

여기서

및

는 제어 파라미터들이다. 상기 언급된 식 (10) 은 비례 및 적분 "PI (proportional and integrative)" 제어기를 나타낸다. 제어 파라미터들

및

은 예를 들어 다음일 수 있으며:

및

여기서 g 는 이득 계수이고

는 적분 시간이다. 식 (4) 에서 이전에 제시된 바와 같이, 드루핑 계수

는 예를 들어

일 수 있다. 도 1c 에서, PI 제어기는 제어기 블록 (111) 으로 도시된다. 또한, g 는 0 이고 그것에 의해 제어기 블록 (111) 은 단순 적분 (mere integrative) 제어기인 것이 가능하다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 제어 디바이스에서, 데이터 프로세싱 시스템은 보정 값

f_corr 을 적어도 미리 결정된 하한

f_corr,min 및 많아야 미리 결정된 상한

f_corr,max 인 것으로 제한하도록 구성된다. 도 1c 에서, 보정 값

f_corr 의 제한은 제한기 블록 (112) 으로 도시된다. 데이터 프로세싱 시스템은 유리하게는, 상기 언급된 시간 적분의 절대 값이, 보정 값

f_corr 이 상기 언급된 상한

f_corr,max 또는 상기 언급된 하한

f_corr,min 에 도달하는 상황에 응답하여 증가하는 것을 방지하는 안티-와인드업 기능성을 구현하도록 구성된다.

보정 값

f_corr 의 상기 설명된 제한은, 도 1a 에 도시된 AC 그리드 (108) 가 컷 오프되고 컷 오프 후 아일랜드 그리드인 AC 마이크로그리드 (107) 를 공급하기 위해 전력 변환기 (109) 가 단독으로 남겨진 상황들에서 액티브가 될 수도 있다. 예를 들어, 전력 변환기 (109) 가 전력의 네거티브 목표 값 p_ref 으로 동작, 예를 들어, DC 시스템 (105) 의 배터리를 충전하고 있었다면, AC 그리드 (108) 를 컷 오프하는 것은, 전력 p_act 이 더 이상 네거티브일 수 없기 때문에, 즉 전력 변환기 (109) 가 AC 시스템 (114) 으로부터 전력을 수신할 수 없어, 전력이, 부호를 지닌 양으로서, 컷 오프 후 증가하기 때문에 드루핑 피드백으로 하여금 전력 변환기 (109) 의 교류 전압 주파수를 감소하게 한다. 교류 전압 주파수의 감소는 그러나 AC 그리드 (108) 가 더 이상 연결되지 않기 때문에 네거티브 목표 값을 충족시키기 위해 전력 p_act 을 구동할 수 없다. 따라서, 차이 p_ref - p_act 는 네거티브로 유지되고 보정 값

f_corr 은 그 하한

f_corr,min 을 충족할 때까지 감소한다. 그 후, 교류 전압 주파수는 f₀ +

f_corr,min +

p_ref -

p_act 이고 전력 변환기 (109) 는 AC 마이크로그리드 (107) 에 연결된 부하를 공급한다.

도 1a 에 도시된 데이터 프로세싱 시스템 (102) 의 구현은 하나 이상의 아날로그 회로들, 하나 이상의 디지털 프로세싱 회로들, 또는 이들의 조합에 기초할 수 있다. 각각의 디지털 프로세싱 회로는 적절한 소프트웨어가 제공된 프로그래밍가능 프로세서 회로, 예를 들어 주문형 집적 회로 "ASIC" 와 같은 전용 하드웨어 프로세서, 또는 예를 들어 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 "FPGA" 와 같은 구성가능 하드웨어 프로세서일 수 있다. 더욱이, 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은 하나 이상의 메모리 회로들을 포함할 수도 있으며, 그 각각은, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리 "RAM" 회로일 수 있다.

도 2 는 전력 변환기를 제어하기 위한 예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법의 플로우차트를 도시한다. 그 방법은 다음의 액션들을 포함한다:

- 액션 201: 전력 변환기의 전력을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값을 형성하는 것, 및

- 액션 202: 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 것, 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 주파수 제어 값을 감소시킴,

- 액션 203: 전력의 목표 값을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값을 형성하는 것,

- 액션 204: 전력 제어 값에 의해 주파수 제어 값을 변화시키는 것, 전력 제어 값은, 전력의 목표 값이 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 전력 흐름 방향에 대응할 때 주파수 제어 값을 증가시킴.

- 액션 205: 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 주파수 제어 값을 전력 변환기에 전달하는 것.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법에서, 주파수 제어 값은 다음의 식들에 따라 형성되며:

및

여기서 f_c 는 주파수 제어 값이고, f₀ 는 주파수 제어 값이 베이스 값이고, p_act 는 전력 변환기의 전력이고,

f_droop 는 주파수 드룹 값이고, p_ref 는 전력의 목표 값이고,

f_pc 는 전력 제어 값이고, 그리고

는 전력에 따라 주파수 제어 값을 변화시키기 위한 드루핑 계수이다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법은 전력 제어 값의 변화율을 많아야 변화율의 미리 결정된 상한인 것으로 제한하는 것을 포함한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법은 전력의 목표 값과 전력 간의 차이에 비례하는 에러 값의 시간 적분을 컴퓨팅하는 것, 및 에러 값의 시간 적분에 의존한 보정 값으로 주파수 제어 값을 보정하는 것을 포함한다.

및

여기서

f_corr 는 보정 값이고

는 제어 파라미터이다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법에서, 에러 값, 예를 들어, p_ref - p_act 는 비례 및 적분 제어기의 입력 값이고 보정 값은 비례 및 적분 제어기의 출력 값이다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법은 보정 값을 적어도 보정 값의 미리 결정된 하한 및 많아야 보정 값의 미리 결정된 상한인 것으로 제한하는 것을 포함한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법은 상기 언급된 시간 적분의 절대 값이, 보정 값이 보정 값의 미리 결정된 상한 또는 보정 값의 미리 결정된 하한에 도달하는 상황에 응답하여 증가하는 것을 방지하는 것을 포함한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 방법은 전력 변환기의 무효 전력을 나타내는 데이터에 기초하여 전압 드룹 값을 형성하는 것을 포함한다. 전압 드룹 값은, 전력 변환기가 유도성 무효 전력을 생성하는 상황에 응답하여 전력 변환기의 전압의 진폭을 감소시킨다. 상응하여, 전압 드룹 값은, 전력 변환기가 유도성 무효 전력을 소비하는 상황에 응답하여 전력 변환기의 전압의 진폭을 증가시킨다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램은 상기 설명된 예시적이고 비-한정적인 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 방법에 관련된 액션들을 수행하도록 프로그래밍가능 프로세싱 시스템을 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 포함한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램은 전력 변환기를 제어하기 위한 소프트웨어 모듈들을 포함한다. 소프트웨어 모듈들은,

소프트웨어 모듈들은, 예를 들어, 프로그래밍가능 프로세싱 시스템을 위해 적합한 프로그래밍 툴들이 구현된 서브루틴들 또는 함수들일 수 있다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된, 컴퓨터 판독가능 매체, 예를 들어 컴팩트 디스크 "CD" 를 포함한다.

예시적이고 비-한정적인 실시형태에 따른 신호는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램을 정의하는 정보를 반송하도록 인코딩된다.

상기 주어진 설명에서 제공된 특정 예들은 첨부된 청구항들의 범위 및/또는 적용가능성을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 상기에서 주어진 설명에서 제공된 예들의 리스트들 및 그룹들은, 달리 명시적으로 서술되지 않으면 포괄적이지 않다.

Claims

전력 변환기를 제어하기 위한 제어 디바이스 (101) 로서,
상기 제어 디바이스는 데이터 프로세싱 시스템 (102) 을 포함하고, 상기 데이터 프로세싱 시스템 (102) 은:
- 상기 전력 변환기의 전력 (p_act) 을 나타내는 데이터 (U_DC, I_DC) 에 기초하여 주파수 드룹 값 (frequency droop value) (
f_droop) 을 형성하고, 그리고
- 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키는 것으로서, 상기 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 상기 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 상기 주파수 제어 값을 감소시키는, 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키도록 구성되고,
상기 데이터 프로세싱 시스템은:
- 상기 전력의 목표 값 (p_ref) 을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값 (
f_pc) 을 형성하고,
- 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키는 것으로서, 상기 전력 제어 값은, 상기 전력의 상기 목표 값이 상기 전력 변환기의 상기 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 상기 전력 흐름 방향에 대응할 때 상기 주파수 제어 값을 증가시키는, 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키고, 그리고
- 상기 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 상기 주파수 제어 값을 상기 전력 변환기에 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스 (101).
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 다음의 식들에 따라 상기 주파수 제어 값을 형성하도록 구성되며:

및

식 중 f_c 는 상기 주파수 제어 값이고, f₀ 는 상기 주파수 제어 값의 베이스 값이고, p_act 는 상기 전력 변환기의 상기 전력이고,
f_droop 는 상기 주파수 드룹 값이고, p_ref 는 상기 전력의 상기 목표 값이고,
f_pc 는 상기 전력 제어 값이고, 그리고
는 상기 전력에 따라 상기 주파수 제어 값을 변화시키기 위한 드루핑 계수 (drooping coefficient) 인, 제어 디바이스 (101).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 상기 전력 제어 값 (
f_pc) 의 변화율을 많아야 상기 변화율의 미리 결정된 상한인 것으로 제한하도록 구성되는, 제어 디바이스 (101).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은, 상기 전력의 상기 목표 값과 상기 전력 간의 차이 (p_ref - p_act) 에 비례하는 에러 값의 시간 적분을 컴퓨팅하고, 그리고 상기 에러 값의 상기 시간 적분에 의존한 보정 값 (
f_corr) 으로 상기 주파수 제어 값을 보정하도록 구성되는, 제어 디바이스 (101).
제 4 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 다음 식들에 따라 상기 주파수 제어 값을 형성하도록 구성되며:

및

식 중 f_c 는 상기 주파수 제어 값이고, f₀ 는 상기 주파수 제어 값의 베이스 값이고, p_act 는 상기 전력 변환기의 상기 전력이고,
f_droop 는 상기 주파수 드룹 값이고, p_ref 는 상기 전력의 상기 목표 값이고,
f_pc 는 상기 전력 제어 값이고,
f_corr 는 상기 보정 값이고,
는 상기 전력에 따라 상기 주파수 제어 값을 변화시키기 위한 드루핑 계수이고, 그리고
는 제어 파라미터인, 제어 디바이스 (101).
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 비례 및 적분 제어기를 구성하도록 구성되고, 상기 에러 값은 상기 비례 및 적분 제어기의 입력 값이고 상기 보정 값은 상기 비례 및 적분 제어기의 출력 값인, 제어 디바이스 (101).
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 상기 보정 값을 적어도 상기 보정 값의 미리 결정된 하한 및 많아야 상기 보정 값의 미리 결정된 상한인 것으로 제한하도록 구성되는, 제어 디바이스 (101).
제 7 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은, 상기 시간 적분의 절대 값이, 상기 보정 값이 상기 보정 값의 상기 미리 결정된 상한 또는 상기 보정 값의 상기 미리 결정된 하한에 도달하는 상황에 응답하여 증가하는 것을 방지하도록 구성되는, 제어 디바이스 (101).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 프로세싱 시스템은 상기 전력 변환기의 무효 전력 (Q) 을 나타내는 데이터에 기초하여 전압 드룹 값 (
u_droop) 을 형성하도록 구성되고, 상기 전압 드룹 값은, 상기 전력 변환기가 유도성 무효 전력을 생성하는 상황에 응답하여 상기 전력 변환기의 전압의 진폭을 감소시키는, 제어 디바이스 (101).
전력 변환기 (109) 로서,
- 하나 이상의 교류 전압들을 형성하도록 구성된 변환기 스테이지 (104), 및
- 상기 하나 이상의 교류 전압들의 주파수를 표현하는 주파수 제어 값 (f_c) 에 따라 상기 하나 이상의 교류 전압들을 형성하도록 상기 변환기 스테이지를 제어하도록 구성된 구동기 스테이지 (103), 및
- 상기 주파수 제어 값을 결정하도록 구성된, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 제어 디바이스 (101) 를 포함하는, 전력 변환기 (109).
제 10 항에 있어서,
상기 구동기 스테이지는, 상기 주파수 제어 값 (f_c) 및 전압 제어 값 (U_c) 에 따라 상기 하나 이상의 교류 전압들을 형성하도록 상기 변환기 스테이지를 제어하도록 구성되고, 그리고 상기 제어 디바이스는, 상기 전압 제어 값을 결정하도록 구성된, 제 9 항에 기재된 제어 디바이스인, 전력 변환기 (109).
전력 변환기를 제어하기 위한 방법으로서,
- 상기 전력 변환기의 전력 (p_act) 을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값 (
f_droop) 을 형성하는 단계 (201), 및
- 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키는 단계 (202) 로서, 상기 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 상기 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 상기 주파수 제어 값을 감소시키는, 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키는 단계 (202) 를 포함하고,
상기 전력 변환기를 제어하기 위한 방법은:
- 상기 전력의 목표 값 (p_ref) 을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값 (
f_pc) 을 형성하는 단계 (203),
- 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키는 단계 (204) 로서, 상기 전력 제어 값은, 상기 전력의 상기 목표 값이 상기 전력 변환기의 상기 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 상기 전력 흐름 방향에 대응할 때 상기 주파수 제어 값을 증가시키는, 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키는 단계 (204), 및
- 상기 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 상기 주파수 제어 값을 상기 전력 변환기에 전달하는 단계 (205) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환기를 제어하기 위한 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 전력 변환기를 제어하기 위한 방법은, 상기 전력의 상기 목표 값과 상기 전력 간의 차이 (p_ref - p_act) 에 비례하는 에러 값의 시간 적분을 컴퓨팅하는 단계, 및 상기 에러 값의 상기 시간 적분에 의존한 보정 값 (
f_corr) 으로 상기 주파수 제어 값을 보정하는 단계를 포함하는, 전력 변환기를 제어하기 위한 방법.
전력 변환기를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은:
- 상기 전력 변환기의 전력 (p_act) 을 나타내는 데이터에 기초하여 주파수 드룹 값 (
f_droop) 을 형성하고, 그리고
- 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키는 것으로서, 상기 주파수 드룹 값은, 전력 흐름 방향이 상기 전력 변환기의 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향할 때 상기 주파수 제어 값을 감소시키는, 상기 주파수 드룹 값에 의해 주파수 제어 값 (f_c) 을 변화시키도록
프로그래밍가능 프로세싱 시스템을 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 포함하고,
상기 컴퓨터 프로그램은:
- 상기 전력의 목표 값 (p_ref) 을 나타내는 데이터에 기초하여 전력 제어 값 (
f_pc) 을 형성하고,
- 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키는 것으로서, 상기 전력 제어 값은, 상기 전력의 상기 목표 값이 상기 전력 변환기의 상기 교류 전압 단자들로부터 바깥쪽으로 향하는 상기 전력 흐름 방향에 대응할 때 상기 주파수 제어 값을 증가시키는, 상기 전력 제어 값에 의해 상기 주파수 제어 값을 변화시키고, 그리고
- 상기 전력 변환기의 교류 전압 주파수를 제어하도록 상기 주파수 제어 값을 상기 전력 변환기에 전달하도록
상기 프로그래밍가능 프로세싱 시스템을 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
제 14 항에 기재된 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비휘발성 컴퓨터 판독가능 매체.