WO2018079905A1 - 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series

Definitions

  • the present invention relates to an output voltage control device and a method of a single converter, and more particularly, when a short circuit or an overload condition occurs at one pole of a DC converter, a current limit for protection coordination is performed at one pole.
  • the present invention relates to an apparatus and method for controlling an output voltage of a single converter for solving an unbalance of output voltage by maintaining the output voltage of the other pole in a steady state.
  • DC IDC Internet Date Center
  • DC home DC home
  • DC building DC building
  • DC consumers are demanding DC distribution directly from power supply companies. There is a trend.
  • This DC distribution is a power saving technology.
  • the development of digital technology is accelerating the digitalization of home appliances such as refrigerators and washing machines as well as existing PCs, TVs, DVDs, and cameras.
  • In-home power conversion (AC-DC) can lead to power losses of 20-30%.
  • DC power distribution reduces the loss caused by this power conversion, thereby improving energy efficiency and providing high quality power.
  • DC distribution can be classified into medium voltage DC distribution (MVDC: Medium Voltage DC) and low voltage DC distribution (LVDC: Low Voltage DC).
  • MVDC Medium Voltage DC
  • LVDC Low Voltage DC
  • LVDC low voltage DC power distribution
  • MVDC medium voltage DC power distribution
  • the advantage is that control is possible.
  • the low voltage DC distribution demonstration line can be supplied by monopole or bipole method.
  • the anode type can increase the supply capacity and the reliability of supply. Even if the customer capacity supplied through each pole is different, the power can be supplied stably, and the healthy pole can supply DC power normally even if one fault occurs. have.
  • the role of an AC / DC converter that supplies DC power in a DC distribution line is important for a bipolar system structure. Therefore, in order to supply stable power even in the event of load unbalance and the failure of one pole, the AC / DC converter has a research into the structure consisting of two converters inside. have.
  • a single converter composed of one converter inside is preferable as a converter for a bipolar DC distribution line than an AC / DC converter composed of two converters therein. That is, in the case of an AC / DC converter composed of two converters inside, it is difficult to use existing pole / ground transformers, and it is not easy to use the current distribution line because the three-wound transformer needs to be reinstalled.
  • single converters are economical, compact, and have good bidirectional power transfer and output quality.
  • An object of the present invention is to maintain the output voltage of the other pole in the normal state when the current limit for protection coordination is performed at one pole as a short circuit or an overload situation occurs at one pole of the DC converter single converter.
  • the present invention provides an apparatus and method for controlling an output voltage of a single converter to solve an unbalance of output voltages.
  • An apparatus for controlling an output voltage of a single converter includes: a power supply input / output unit connected to the anodes of the single converter in parallel to receive and output an output voltage, respectively; An output voltage and current measuring unit measuring an output voltage and an output current output from the power input / output unit; By using the measured output current to check the state of the first pole of the positive pole of the single converter, to perform the current limit control for the protection coordination for the first pole, and to perform voltage control for the second pole Control unit; A switching unit switched according to the control performed on the anode; And a power transmission unit transferring an output voltage of the single converter according to the switching of the switching unit.
  • the power input / output unit may include first and second input capacitors respectively connected in parallel to the positive poles of the single converter to receive output voltages, and first and second output capacitors respectively outputting output voltages of the single converter. do.
  • the switching unit may include first and fourth switching units connected in parallel to one ends of the first and second input capacitors, respectively, and serially connected to one ends of the first and fourth switching units, respectively. And second and third switching units connected in parallel with respect to the input capacitor, respectively.
  • the control unit may control switching of the first and fourth switching units when performing current limit control on the first pole and performing voltage control on the second pole.
  • the controller may be configured to perform current limit control on the first and second poles according to the state of the anode of the single converter using the measured output current.
  • the control unit may control switching of the first and fourth switching units.
  • the controller may perform voltage control on the first and second poles according to the state of the anode of the single converter using the measured output voltage.
  • the control unit may control switching of the second and third switching units.
  • a method of controlling an output voltage of a single converter includes: measuring an output voltage and an output current respectively output from the anode of the single converter; Performing current limit control for cooperative protection for the first pole according to the state of the output current output from the first pole of the anode of the single converter; And performing voltage control on a second pole of the anode of the single converter.
  • the measuring step further comprising the step of performing the current limit control for the first pole and the second pole in accordance with the state of the output current output from the anode of the single converter.
  • the measuring step further comprising the step of performing voltage control on the first pole and the second pole in accordance with the state of the output voltage output from the anode of the single converter.
  • the present invention can maintain the output voltage of the other pole in a normal state when the current limit for protection coordination is performed at one pole due to a short circuit or an overload situation at one pole of the DC converter single converter. That is, the present invention, when applying the 'current limiting function for protection coordination in case of overload or short-circuit situation of one pole', which is a function necessary for actually applying a single converter to a DC distribution line of a bipolar structure, Can be controlled so as not to affect the sound pole).
  • the present invention can control the output voltage to minimize the volume and cost of the rectifier for direct current distribution.
  • the present invention can provide a function that can stably maintain and protect the final output voltage of a single converter even in the event of an overload or short circuit in a bipolar DC distribution line.
  • FIG. 1 is a block diagram of an output voltage control device of a single converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating an output voltage control device of the single converter of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a detailed circuit diagram showing a single converter coupled to the output voltage control device of the present invention.
  • 4A to 4C are graphs illustrating a case where only the current limiting function is performed
  • 5A to 5C are graphs showing a case of performing a voltage control function while performing a current limiting function
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case where an output voltage control device is applied to a single type DC converter of an actual system
  • FIG. 7 is a diagram for a method of controlling an output voltage of a single converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an output voltage control device of a single converter according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a detailed circuit diagram showing the output voltage control device of the single converter of FIG.
  • the output voltage control device 100 of a single converter according to an embodiment of the present invention, at one pole of the DC converter single converter.
  • the output voltage control device 100 controls the unbalanced output voltage generated by the protection coordination in the single converter for supplying the DC power in the actual system to the output voltage in the steady state.
  • the output voltage control device 100 applies 'current limiting function for protection coordination in case of overload or short-circuit situation of one pole', which is a function necessary to actually apply a single converter to a DC distribution line having a bipolar structure, It can be controlled so as not to affect the side pole (ie, healthy pole).
  • the single converter is an AC-DC rectifier having an NPC (Neutral Point Clamped) structure having a bipolar output.
  • the output voltage control device 100 may be used for output voltage balancing, current limiting, and short circuit protection.
  • the output voltage control device 100 includes a power input / output unit 10, an output voltage and current measuring unit 20, a switching unit 30, a power transmission unit 40, and a controller 50.
  • the power input / output unit 10 receives the output voltage of the single converter through the input terminal, and outputs the output voltage transmitted from the input terminal to the first load R1 and the second load R2 through the output terminal.
  • the output current Io1 is drawn into the first load R1, and the output current Io2 is drawn into the second load R2.
  • the input and output terminals are connected in parallel with each other.
  • the input terminal includes the first and second input capacitors Co1 and Co2
  • the output terminal includes the first and second output capacitors Co3 and Co4.
  • the first and second input capacitors Co1 and Co2 are symmetrically disposed with respect to the neutral point of the single converter, and one end is connected in series with each other.
  • the other ends of the first and second input capacitors Co1 and Co2 are connected to the anodes of the single converter, respectively. That is, the first and second input capacitors Co1 and Co2 are connected in parallel to the anodes of the single converter, respectively, and receive output voltages, respectively.
  • first and second output capacitors Co3 and Co4 are symmetrically disposed with respect to the neutral point of the single converter, and one end is connected in series with each other.
  • the other ends of the first and second output capacitors Co3 and Co4 are connected to the anodes of the single converter, respectively. That is, the first and second output capacitors Co3 and Co4 output the output voltages of the single converter, respectively.
  • the output voltage and current measuring unit 20 measures the output voltage and the output current output to the output terminal anode of the power source input and output unit 10, respectively. That is, the output voltage and current measuring unit 20 measures the output voltages (Vo1, Vo2) and output currents (Io1, Io2) output to the anode at the output terminal of the power input and output unit 10, respectively, and transmits them to the controller 50. do.
  • the switching unit 30 is switched based on the output voltage state applied to the anode of the single converter.
  • the switching unit 30 includes first to fourth switching units S 13 , S 14 , S 15 , and S 16 .
  • each of the first and fourth switching units S 13 and S 16 is connected to the first and second input capacitors Co1 and Co2 in parallel, and the other end thereof is connected to the second and third switching units S 14 and S14.
  • S 15 are each connected in series.
  • the second and third switching units S 14 and S 15 are arranged symmetrically with respect to the neutral point of the single converter, and one end is connected in series with each other. That is, the second and third switching units S 14 and S 15 are connected in parallel to the first and second input capacitors Co1 and Co2.
  • first and fourth switching units S 13 and S 16 are connected in parallel to one ends of the first and second input capacitors Co1 and Co2, respectively, and the second and third switching units S 14 and S 16 , respectively. 15 ) is connected in series to one ends of the first and fourth switching units S 13 and S 16 , respectively.
  • the power transmission unit 40 transmits the output voltage of the single converter positive electrode to the loads R1 and R2 according to the switching of the switching unit 30.
  • the power transmission unit 40 includes first to third inductors L4, L5, and L6.
  • the first inductor L4 is connected in parallel to the first and second input capacitors Co1 and Co2 and is connected in series to the second and third switching units S 14 and S 15 . That is, the first inductor L4 is connected to each other between the connection points of the first and second input capacitors Co1 and Co2 and between the connection points of the second and third switching units S 14 and S 15 .
  • the second inductor L5 is connected in parallel with the second switching unit S 14 and connected in series with the first output capacitor Co3.
  • the third inductor L6 is connected in parallel with the third switching unit S 15 and connected in series with the second output capacitor Co4.
  • the controller 50 checks the output state of the anode in the single-type converter using the output voltages Vo1 and Vo2 and the output currents Io1 and Io2 of the output terminal anode measured by the output voltage and current measuring unit 20.
  • the output state of the anode in the single converter may be an overcurrent situation of the output current and an unbalanced situation of the output load.
  • the controller 50 determines an overcurrent situation of the output current by using the output currents Io1 and Io2. That is, the controller 50 compares the preset reference current with the output currents Io1 and Io2 and determines that an overcurrent has occurred on the output side.
  • the controller 50 performs the current limiting function of the output side for limiting the current of the output currents Io1 and Io2 through the switching of the switching unit 30 according to the above-described comparison result. In this case, the controller 50 controls the switching of the first and fourth switching units S 13 and S 16 .
  • control unit 50 is the first and fourth switching unit 31, 34 for the current limiting function of the output side in the case of a short-circuit situation of both anodes, or an overcurrent situation when the load (R1, R2) under the same conditions Control the switching.
  • the first and fourth switches (S 13, S 16) output current with the same reducing the voltage of the output voltage Vo1 and Vo2 through the switching is limited.
  • controller 50 controls the switching of the switching unit 30 to perform the current limiting function for one of the poles, in case an overload or short-circuit situation occurs in any one of the poles, and At the same time, the switching of the switching unit 30 for maintaining the output voltage in the normal state with respect to the other pole is controlled.
  • the controller 50 controls the switching of the first switching unit S 13 to reduce the output voltage Vo1 to perform a limit function of the output current.
  • the output voltage Vout of the single converter is always controlled by the Vdc_ref voltage. Therefore, the load unbalance occurs due to an overload or short circuit condition of one pole, so that the output voltages Vdc1 and Vdc2 of the single converter become unbalanced (that is, Vdc1 ⁇ Vdc2). That is, when one pole is overloaded or short-circuited, the other pole cannot maintain its normal voltage and the protection device installed on the other pole also operates.
  • the current limiting function and the voltage balancing function cannot be performed at the same time. That is, the current limiting function and the voltage balancing function cannot be performed simultaneously because the output voltage balancing function is operated to compensate for the load imbalance caused by the current limiting operation.
  • the voltage balancing function will be described later.
  • the output voltage Vdc2 of the single converter is the output voltage of the output terminal as it is. Passed to Vo2.
  • the fourth switching unit S 16 is not switched controlled by the control unit 50 and maintains a turn-on state. That is, the controller 50 controls only the switching of the first switching unit S 13 as the current limiting function is performed due to the overload or short-circuit of the output terminal of the output voltage Vo1.
  • the output voltage Vo2 becomes larger than the output voltage Vo1 (that is, Vo2> Vo1).
  • the voltage of Vdc2 the output voltage of the final low voltage direct current distribution (LVDC)
  • the output voltage Vo2 of the output stage also rises without being controlled at 750 kW.
  • the controller 50 controls the switching of the fourth switching unit S 16 to control the output voltage Vo2 of the output terminal to 750 kV, which is a steady state voltage.
  • the controller 50 when an overload or shorting condition occurs in one pole, the controller 50 performs a current limiting function for one pole in which an overload or shorting condition occurs, and at the same time, the other pole (that is, a health condition). Voltage control to maintain a steady voltage for the pole) maintains the output voltage at a steady state.
  • the controller 50 determines an unbalanced state of the output load by using the output voltages Vo1 and Vo2. That is, the controller 50 compares the preset reference voltage with the 'difference between the positive output voltage' (that is, the difference between the output voltages Vo1 and Vo2) and determines that the output load is unbalanced.
  • the controller 50 performs a voltage balancing function on the output voltages Vo1 and Vo2 through switching of the switching unit 30 according to the comparison result. In this case, the controller 50 controls the switching of the second and third switching units S 14 and S 15 .
  • FIG. 3 is a detailed circuit diagram illustrating a single converter coupled to the output voltage control device of the present invention.
  • the single converter 200 is connected to an AC side through a transformer 210, and converts AC supplied from the transformer 210 into direct current to control the output voltage according to the present embodiment in a bipolar manner. Output to device 100.
  • a single converter 200 converts the alternating current of the transformer 210 into a direct current and outputs it in a bipolar manner, a description of a more specific implementation process will be omitted. It may include a single converter 200 implemented in various techniques.
  • the output voltage control device 100 detects an unbalance of the positive electrode based on the output voltage of the single converter 200 inputted to the first input capacitor Co1 and the second input capacitor Co2, and the positive electrode.
  • the unbalance can be eliminated by switching the second or third switching units S 14 and S 15 .
  • the output voltage control device 100 detects an overload occurring in the process of transmitting the output voltage, and if the overload is detected, by switching the first or fourth switching unit (S 13 , S 16 ) current Overload can be eliminated by limiting or blocking
  • the output voltage control device 100 if the overload generated in the process of transmitting the output voltage is detected only in the output current Io1, by controlling the current by switching the first switching unit (S 13 ), and the fourth By switching the switching unit S 16 , the voltage of the output voltage Vn of the lower pole can be kept constant.
  • the output voltage control device 100 controls the current by switching the fourth switching unit S 16 , and the first By switching the switching unit S 13 , the voltage of the output voltage Vp of the upper pole may be kept constant.
  • FIGS. 5A to 5C are graphs showing a case where only the current limiting function is performed
  • FIGS. 5A to 5C are graphs showing a case of performing the voltage limiting function while performing the current limiting function.
  • 4A-4C and 5A-5C show the case where an overload or a short circuit current generate
  • 4A to 4C show a case in which the controller 50 performs only a current limiting function for one pole
  • FIGS. 5A to 5C show that the control unit 50 performs a current limiting function for one pole. Shows the case of performing voltage control function on the other pole.
  • the output voltage control device 100 may provide a function of stably maintaining and protecting cooperative final output voltage of a single converter even when an overload or short circuit occurs.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case where an output voltage control device is applied to a single-type DC converter of an actual system.
  • FIG. 6 shows a case where a single converter 1, a first protective device 2, and a second protective device 3 are installed in an actual system.
  • the actual system of FIG. 6 shows a low voltage DC distribution line.
  • the utility company can supply DC power stably in low voltage DC distribution system by constructing bipolar DC distribution line. Economical, small volume, high output quality for supplying DC power, and a single converter (1) capable of two-way power transmission through the connection of new and renewable sources is supplied with a DC distribution line.
  • the low voltage DC distribution line can be applied to IDC (Internet Data Center) which adopts bipolar DC system, factory DC system and DC microgrid.
  • the single converter (1) when a short circuit failure occurs in the (+) pole in the section after the second protective device (3), failure section blocking and healthy section protection through the operation of the first protective device 2 and the second protective device (3)
  • the single converter (1) must perform the function of maintaining the fault current above the rated current in order to cooperate with each other.
  • the single converter 1 is a single converter for DC distribution power supply.
  • the output voltage The control device 100 performs voltage control without affecting other healthy electrodes.
  • FIG. 7 is a diagram for a method of controlling an output voltage of a single converter according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 50 senses the output voltages Vo1 and Vo2 and the output voltages Io1 and Io2 (S101).
  • the controller 50 compares the output currents Io1 and Io2 with a preset current limit value Ilimit_ref to determine an overcurrent situation of the output currents Io1 and Io2 (S102 and S108).
  • the controller 50 compares the output current Io1 with the current limit value Ilimit_ref (S102). If the output current Io1 is greater than the current limit value Ilimit_ref (S102), the controller 50 compares the output current Io1 with the rectifier maximum allowable current Ishort_ref (S103). That is, if the output current Io1 is greater than the rectifier maximum allowable current Ishort_ref (S103), the controller 50 prevents damage to the rectifier by switching off the entire balancing circuit to protect the rectifier (S104).
  • the controller 50 compares the output current Io2 with the current limit value Ilimit_ref (S105). It compares the current limit value (Ilimit_ref) with the magnitude for the output current Io2 to determine if it is an overcurrent condition for the entire pole.
  • the controller 50 outputs a current Io2 is greater (S105) than the current limit value (Ilimit_ref), the first switch (S 13) and the fourth output voltage of both the pole through the switching-on (ON) of the switch (S 16)
  • the current limit control is started by reducing (Vo1, Vo2) (S106). That is, when the output currents Io1 and Io2 are greater than the current limit value Ilimit_ref, the controller 50 performs current limit control on the output currents Io1 and Io2 through switching of the first and fourth switches S 13 and S 16 . do.
  • the controller 50 determines that an overcurrent has occurred only on the output current Io1 output side and uses the first switch S 13 to output the upper pole output voltage.
  • the current limit control is started by decreasing Vo1 (S107).
  • the controller 50 first switches, because the output voltage Vo2 voltage rises through the switching-on of (S 13), the fourth switch (S 16) as a 750V for the output voltage Vo2 at the bottom of the balanced circuit over a switching-on Voltage control is started (S107).
  • the controller 50 compares the output current Io2 with the current limit value Ilimit_ref (S108).
  • the controller 50 compares the output current Io2 with the rectifier maximum allowable current Ishort_ref (S109).
  • the control unit 50 prevents damage to the rectifier by switching off the entire balancing circuit to protect the rectifier (S110).
  • the controller 50 of the lower pole to the output current Io2 the use of a fourth switch (S 16) is determined to have occurred a rectifier not greater than the maximum allowable current (Ishort_ref) (S109), the output current Io2 output side only over current
  • the current limit control is started by reducing the output voltage Vo2 (S111).
  • the controller 50 since the fourth output voltage Vo2 voltage rises through the switching-on of the switch (S 16), the first switch (S 13) as a 750V output voltage Vo1 at the top of the balanced circuit over a switching-on Start voltage control (S111).
  • the controller 50 at the same time as in the case of the over-current occurs, only the output current Io2, the fourth embodiment of the current limit for the output current Io2 through switching the switch (S 16), the first switch (S 13) Voltage control is performed on the output voltage Vo1 through switching.
  • the controller 50 determines the state of the output current as a normal state and determines the first switch S13 and the fourth switch ( S16) keeps the switching ON (S112).
  • the controller 50 compares the 'voltage difference between the output voltage Vo1 and Vo2' with the voltage difference reference value Vdiff_ref to determine the output load unbalance (S113).
  • the controller 50 compares the voltage magnitudes of the output voltages Vo1 and Vo2 with each other (S114). In this case, when the output voltage Vo1 is greater than Vo2 (S114), the controller 50 performs voltage control on the output voltage Vo1 of the upper balancing circuit through switching on of the second switch S 14 (S115). If, on the other hand, the controller 50 the output voltage Vo1 is greater than Vo2 (S114), the third through the switching-on of the switch (S 15) to perform the voltage control for the output voltage Vo2 at the bottom of the balancing circuit (S116).
  • the controller 50 determines that an unbalance has not occurred on the output load side of the output voltages Vo1 and Vo2, and thus the second voltage is determined.
  • the switch S 14 and the third switch S 15 are switched off (S117).
  • control unit 50 controls the output voltage through voltage control to maintain a normal voltage state for the other healthy pole. Keep it constant
  • the output voltage control device 100 may solve the voltage unbalance problem when the current limit for protection coordination.

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Abstract

본 발명은 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치는, 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받아 출력하는 전원 입출력부; 상기 전원 입출력부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 측정하는 출력전압 및 전류 측정부; 상기 측정된 출력전류를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극 중 제1 극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극에 대해 보호 협조를 위한 전류 제한 제어를 수행하고, 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 제어부; 상기 양극에 수행되는 제어에 따라 스위칭되는 스위칭부; 및 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 단일형 컨버터의 출력전압을 전달하는 전원 전달부;를 포함한다.

Description

단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 직류배전용 단일형 컨버터의 한쪽 극에서 단락이나 과부하 상황이 발생함에 따라 한쪽 극에서 보호협조를 위한 전류 제한을 실시하는 경우에, 다른쪽 극의 출력전압을 정상상태로 유지함으로써, 출력전압의 불평형을 해소하기 위한 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 직류 IDC(Internet Date Center), 직류 홈(DC home), 직류 빌등(DC building) 등의 직류 수용가(consumer)가 등장함에 따라, 직류 수용가들은 전력공급회사에 직류배전을 직접적으로 요구하고 있는 추세이다.
이러한 직류배전은 전력절감 기술이다. 즉, 디지털 기술의 발달로 기존의 PC, TV, DVD, 카메라뿐만 아니라 냉장고, 세탁기 등 가전기기 등의 디지털화가 가속화되고 있다. 주택 내에 전력변환(AC-DC)으로 말미암은 전력손실은 20~30%에 달한다. 직류배전은 이러한 전력 변환으로 인한 손실을 줄임으로써 에너지 효율의 향상과 고품질의 전력공급이 가능하게 된다.
그리고 직류배전에는 중전압 직류배전(MVDC:Medium Voltage DC)과 저압 직류배전(LVDC:Low Voltage DC)으로 크게 구분될 수 있다. 특히, 저압 직류배전(LVDC)은 직류부하나 직류전원 연계 시 교류배전계통에 비해 전력변환 손실이 적고 중전압 직류배전(MVDC)에 비해 설치비와 운영비가 적으며 전력변환기를 사용하여 배전전압의 효율적인 제어가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 전세계적으로 전력공급회사에서는 직류배전과 관련된 기술들을 연구 및 개발하고 있으며, 현재 우리 나라에서도 실계통에 저압 직류배전 시범선로 구축을 준비중에 있다.
저압 직류배전 시범선로의 공급방식은 단극(monopole) 방식과 양극(Bipole) 방식으로 구성할 수 있다. 이 중 양극 방식은 공급용량과 공급신뢰도를 높일 수 있는데, 각 극을 통해 공급하는 수용가 용량이 다르더라도 안정적으로 전력을 공급할 수 있고, 한 극의 고장이 발생하더라도 건전 극은 정상적으로 직류 전원을 공급할 수 있다.
이와 같이 양극 방식의 계통 구조를 위해서는 직류배전 선로에서 직류전원을 공급하는 AC/DC 컨버터(converter)의 역할이 중요하다. 따라서, AC/DC 컨버터는 각 극을 통해 공급하는 수용가 용량이 다른 부하불평형 상황과 한 극의 고장이 발생한 상황에서도 안정적인 전원을 공급하기 위해, 내부에 2개의 컨버터로 구성된 구조에 대한 연구가 진행중에 있다.
그런데, 실제 선로 현장에 컨버터를 설치하기 위해서는 현장 설치가 용이할 뿐만 아니라, 부피가 작고 경제적인 컨버터가 필요하다. 이와 같은 이유로, 내부에 2개의 컨버터로 구성된 AC/DC 컨버터 보다 내부에 1개의 컨버터로 구성된 단일형 컨버터가 양극 방식의 직류배전 선로용 컨버터로서 바람직하다. 즉, 내부에 2개의 컨버터로 구성된 AC/DC 컨버터의 경우에는 기존의 주상/지상 변압기를 활용하기 어렵고, 3권선 변압기를 다시 설치해야 하기 때문에 현재 배전선로를 대상으로 활용하기 쉽지 않다. 또한, 단일형 컨버터는 경제적이고, 소형화가 가능하며, 양방향 전력전송 및 출력품질이 좋다.
종래의 단일형 컨버터는 부하불평형 상황을 해소하려는 방안이 제시되었지만, 한 극에 고장이 발생하고 보호협조를 위해 전류를 제한하는 경우에 건전 극에 정상적으로 직류전원을 공급하기 어렵다.
따라서, 종래의 단일형 컨버터에서는 한 극에 고장이 발생하고 보호협조를 위해 전류를 제한하는 경우에 정상적인 직류배전을 제공할 수 있는 방안이 제안될 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 직류배전용 단일형 컨버터의 한쪽 극에서 단락이나 과부하 상황이 발생함에 따라 한쪽 극에서 보호협조를 위한 전류 제한을 실시하는 경우에, 다른쪽 극의 출력전압을 정상상태로 유지함으로써, 출력전압의 불평형을 해소하기 위한 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치는, 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받아 출력하는 전원 입출력부; 상기 전원 입출력부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 측정하는 출력전압 및 전류 측정부; 상기 측정된 출력전류를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극 중 제1 극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극에 대해 보호 협조를 위한 전류 제한 제어를 수행하고, 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 제어부; 상기 양극에 수행되는 제어에 따라 스위칭되는 스위칭부; 및 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 단일형 컨버터의 출력전압을 전달하는 전원 전달부;를 포함한다.
상기 전원 입출력부는, 상기 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받는 제1 및 제2 입력 커패시터, 및 상기 단일형 컨버터의 출력전압을 각각 출력하는 제1 및 제2 출력 커패시터를 포함한다.
상기 스위칭부는, 상기 제1 및 제2 입력 커패시터의 일단에 각각 병렬로 연결되는 제1 및 제4 스위칭부, 및 상기 제1 및 제4 스위칭부의 일단에 각각 직렬로 연결되고 상기 제1 및 제2 입력 커패시터에 대해서 각각 병렬로 연결되는 제2 및 제3 스위칭부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하고, 상기 제2 극에 대해 전압 제어를 수행할 때, 상기 제1 및 제4 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 측정된 출력전류를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 및 제2 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제1 및 제4 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 측정된 출력전압를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 및 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제2 및 제3 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법은, 단일형 컨버터의 양극으로부터 각각 출력되는 출력 전압 및 출력 전류를 측정하는 단계; 상기 단일형 컨버터의 양극 중 제1 극으로부터 출력되는 출력 전류의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극에 대해 보호 협조를 위한 전류 제한 제어를 수행하는 단계; 및 상기 단일형 컨버터의 양극 중 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 단계;를 포함한다.
상기 측정 단계 이후에, 상기 단일형 컨버터의 양극으로부터 출력되는 출력전류의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극 및 제2 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하는 단계를 더 포함한다.
상기 측정 단계 이후에, 상기 단일형 컨버터의 양극으로부터 출력되는 출력전압의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극 및 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 직류배전용 단일형 컨버터의 한쪽 극에서 단락이나 과부하 상황이 발생함에 따라 한쪽 극에서 보호협조를 위한 전류 제한을 실시하는 경우에, 다른쪽 극의 출력전압을 정상상태로 유지할 수 있다. 즉, 본 발명은 단일형 컨버트를 양극 구조의 직류배전 선로에 실제로 적용하기 위해 필요한 기능인 '한쪽 극의 과부하 또는 단락 상황 발생시에 보호협조를 위한 전류 제한 기능'을 적용할 때, 다른쪽 극(즉, 건전 극)에 영향을 주지 않도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 직류배전용 정류기의 부피 및 가격 최소화를 가능하게 출력전압을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 양극 방식의 직류배전 선로에 있어서, 과부하 또는 단락 상황이 발생하더라도 단일형 컨버터의 최종 출력전압을 안정적으로 유지하고 보호협조할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치에 대한 구성도,
도 2은 상기 도 1의 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치를 나타내는 상세 회로도,
도 3는 본 발명의 출력전압 제어 장치에 단일형 컨버터가 결합된 형태를 나타낸 상세 회로도,
도 4a 내지 도 4c는 전류 제한 기능만 수행하는 경우를 나타낸 그래프,
도 5a 내지 도 5c는 전류 제한 기능을 수행함과 동시에 전압 제어 기능을 수행하는 경우를 나타낸 그래프,
도 6은 실제 계통의 직류배전용 단일형 컨버터에 출력전압 제어 장치를 적용한 경우를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법에 대한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치에 대한 구성도이고, 도 2은 상기 도 1의 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치를 나타내는 상세 회로도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치(이하 "출력전압 제어 장치"라 함, 100)는, 직류배전용 단일형 컨버터의 한쪽 극에서 단락이나 과부하 상황이 발생함에 따라 한쪽 극의 보호협조를 위한 전류 제한을 실시하는 경우에, 다른쪽 극의 출력전압을 정상상태로 유지시킬 수 있다. 즉, 출력전압 제어 장치(100)는 실제 계통에서 직류전원을 공급하기 위한 단일형 컨버터에서 보호협조를 진행함에 따라 발생하는 불평형 출력전압을 정상상태의 출력전압으로 제어한다. 즉, 출력전압 제어 장치(100)는 단일형 컨버트를 양극 구조의 직류배전 선로에 실제로 적용하기 위해 필요한 기능인 '한쪽 극의 과부하 또는 단락 상황 발생시에 보호협조를 위한 전류 제한 기능'을 적용할 때, 다른쪽 극(즉, 건전 극)에 영향을 주지 않도록 제어할 수 있다.
여기서, 단일형 컨버터는 양극 출력을 갖는 NPC(Neutral Point Clamped) 구조의 AC-DC 정류기(AC-DC Rectifier)이다. 출력전압 제어 장치(100)는 출력전압 밸런싱(voltage balancing), 전류제한, 단락보호를 위해 사용될 수 있다.
출력전압 제어 장치(100)는 전원 입출력부(10), 출력전압 및 전류 측정부(20), 스위칭부(30), 전원 전달부(40), 제어부(50)를 포함한다.
전원 입출력부(10)는 단일형 컨버터의 출력전압을 입력단을 통해 입력받아, 입력단으로부터 전달된 출력전압을 출력단을 통해 제1 부하(R1)와 제2 부하(R2)로 출력한다. 제1 부하(R1)에는 출력전류 Io1이 인입되고, 제2 부하(R2)에는 출력전류 Io2가 인입된다.
입력단과 출력단은 서로 병렬로 연결된다. 여기서, 입력단은 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)를 포함하고, 출력단은 제1 및 제2 출력 커패시터(Co3, Co4)를 포함한다.
제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)는 단일형 컨버터의 중성점(Neutral Point)을 기준으로 대칭으로 배치되고, 일단이 서로 직렬로 연결된다. 아울러, 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)는 나머지 타단이 단일형 컨버터의 양극에 각각 연결된다. 즉, 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)는 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받는다.
마찬가지로, 제1 및 제2 출력 커패시터(Co3, Co4)는 단일형 컨버터의 중성점(Neutral Point)을 기준으로 대칭으로 배치되고, 일단이 서로 직렬로 연결된다. 아울러, 제1 및 제2 출력 커패시터(Co3, Co4)는 나머지 타단이 단일형 컨버터의 양극에 각각 연결된다. 즉, 제1 및 제2 출력 커패시터(Co3, Co4)는 단일형 컨버터의 출력전압을 각각 출력한다.
출력전압 및 전류 측정부(20)는 전원 입출력부(10)의 출력단 양극에 출력되는 출력전압과 출력전류를 각각 측정한다. 즉, 출력전압 및 전류 측정부(20)는 전원 입출력부(10)의 출력단에서 양극에 출력되는 출력전압(Vo1, Vo2)과 출력전류(Io1, Io2)를 각각 측정하여 제어부(50)로 전달한다.
스위칭부(30)는 단일형 컨버터의 양극에 인가되는 출력전압 상태에 기초하여 스위칭된다. 여기서, 스위칭부(30)는 제1 내지 제4 스위칭부(S13, S14, S15, S16)를 포함한다.
제1 및 제4 스위칭부(S13, S16)는 일단이 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)에 병렬로 각각 연결되고, 나머지 타단이 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)에 직렬로 각각 연결된다. 또한, 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)는 단일형 컨버터의 중성점을 기준으로 대칭으로 배치되고, 일단이 서로 직렬로 연결된다. 즉, 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)는 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)에 대해 병렬로 연결된다.
즉, 제1 및 제4 스위칭부(S13, S16)는 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)의 일단에 각각 병렬로 연결되고, 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)는 제1 및 제4 스위칭부(S13, S16)의 일단에 각각 직렬로 연결된다.
전원 전달부(40)는 스위칭부(30)의 스위칭에 따라 단일형 컨버터 양극의 출력전압을 부하(R1,R2)로 전달한다. 여기서, 전원 전달부(40)는 제1 내지 제3 인덕터(L4, L5, L6)를 포함한다.
제1 인덕터(L4)는 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)에 병렬로 연결되고, 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)에 직렬로 연결된다. 즉, 제1 인덕터(L4)는 제1 및 제2 입력 커패시터(Co1, Co2)의 연결 지점 사이와 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)의 연결 지점 사이에 서로 연결된다. 제2 인덕터(L5)는 제2 스위칭부(S14)에 병렬로 연결되고, 제1 출력 커패시터(Co3)에 직렬로 연결된다. 제3 인덕터(L6)는 제3 스위칭부(S15)에 병렬로 연결되고, 제2 출력 커패시터(Co4)에 직렬로 연결된다.
제어부(50)는 출력전압 및 전류 측정부(20)에 의해 측정된 출력단 양극의 출력전압(Vo1,Vo2)과 출력전류(Io1,Io2)를 이용하여 단일형 컨버터에서 양극의 출력상태를 확인한다. 여기서, 단일형 컨버터에서 양극의 출력상태는 출력전류의 과전류 상황과 출력부하의 불평형 상황일 수 있다.
먼저, 제어부(50)는 출력전류(Io1,Io2)를 이용하여 출력전류의 과전류 상황을 판단한다. 즉, 제어부(50)는 기 설정된 기준전류와 출력전류(Io1,Io2)를 비교하여 출력측에 과전류가 발생한 상황임을 판단한다.
제어부(50)는 전술한 비교 결과에 따라, 스위칭부(30)의 스위칭을 통해 출력전류(Io1,Io2)의 전류를 제한하는 출력측의 전류 제한 기능을 수행한다. 이 경우에, 제어부(50)는 제1 및 제4 스위칭부(S13, S16)의 스위칭을 제어한다.
구체적으로, 제어부(50)는 양극 모두의 단락 상황이거나, 동일한 조건의 부하(R1,R2)일 때 과전류 상황인 경우에, 출력측의 전류 제한 기능을 위해 제1 및 제4 스위칭부(31,34)의 스위칭을 제어한다. 이 경우에는 제1 및 제4 스위칭(S13, S16)의 스위칭을 통해 출력전압 Vo1과 Vo2의 전압이 동일하게 감소하면서 출력전류가 제한된다.
또한, 제어부(50)는 양극 중 어느 하나의 극에 과부하 또는 단락 상황이 발생하는 경우에, 해당하는 하나의 극에 대해 전류 제한 기능을 수행하기 위한 스위칭부(30)의 스위칭을 제어하고, 이와 동시에 다른 하나의 극에 대해 출력전압을 정상 상태로 유지하기 위한 스위칭부(30)의 스위칭을 제어한다.
이하, 제어부(50)가 과부하 또는 단락 상황이 발생된 어느 하나의 극에 대한 전류 제한 기능을 수행하면서, 동시에 다른 하나의 극에 대한 전압 제어를 수행하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
양극 중 어느 하나의 극에 과부하 또는 단락 상황이 발생한 경우에, 해당하는 하나의 극에 대해서 전류 제한 기능을 수행하면, 다른 하나의 극에서는 출력 전압이 상승한다. 이 경우에, 다른 하나의 극에서 출력 전압이 상승하는 것은 안정적인 저압 직류배전 선로에 대한 신뢰성을 확보 차원에 있어서 걸림돌이 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 단일형 컨버터는 출력전압 Vdc1과 Vdc2가 다음과 같이 제어된다. 즉, 단일형 컨버터의 출력전압 Vdc1과 Vdc2는 Vdc1＋Vdc2＝Vdc_ref(1500Ｖ)로 나타난다. 그리고, 출력전압 Vdc1과 Vdc2는 정상적인 부하 조건에서, Vdc1＝Vo1, Vdc2＝Vo2로 부하(R1,R2)로 전달된다. 정상적인 부하 조건에서는 Vdc1과 Vdc2가 평형 상태이므로, Vdc1＝Vdc2＝750Ｖ이다. 따라서, 정상적인 부하 조건에서 최종 저압 직류배전(LVDC)의 출력전압인 Vdc1과 Vdc2는 750Ｖ이다.
만약에, 출력전압 Vo1의 출력단에 과부하 또는 단락 상황이 발생하면, 제어부(50)는 제1 스위칭부(S13)의 스위칭을 제어하여 출력전압 Vo1를 감소시켜 출력 전류의 제한 기능을 수행한다.
그런데, 이 경우에도 단일형 컨버터의 출력 전압(Vout)은 항상 Vdc_ref 전압으로 제어된다. 따라서, 한쪽 극의 과부하 또는 단락 상황으로 인해 부하 불평형이 발생하므로, 단일형 컨버터의 출력전압 Vdc1과 Vdc2는 불평형 상태가 된다(즉, Vdc1≠Vdc2). 즉, 하나의 극에 과부하 또는 단락 상황이 발생할 때, 다른 극에서는 정상 전압을 유지할 수 없고, 다른 극에 설치된 보호기기도 동작하게 된다.
여기서, 전류 제한 기능과 전압 밸런싱 기능은 동시에 수행할 수 없다. 즉, 전류 제한 기능과 전압 밸런싱 기능은 전류 제한 동작으로 인한 부하 불평형을 보상하기 위해 출력 전압 밸런싱 기능을 동작시킨다면, 출력 전압 밸런싱 동작으로 인해 출력 전압을 감소시킬 수 없기 때문에 동시에 수행할 수 없다. 전압 밸런싱 기능에 대해서는 후술하기로 한다.
만약에, 제어부(50)가 정상적인 부하 조건을 가진 다른 극(즉, 과부하 또는 단락 상황이 발생하지 않은 건전 극)의 전압 제어를 하지 않는 경우에는, 단일형 컨버터의 출력전압 Vdc2가 그대로 출력단의 출력전압 Vo2로 전달된다. 이 경우에, 제4 스위칭부(S16)는 제어부(50)에 의해 스위칭 제어되지 않고, 턴온 상태를 유지한다. 즉, 제어부(50)는 출력전압 Vo1의 출력단의 과부하 또는 단락 상황으로 인한 전류 제한 기능을 수행함에 따라 제1 스위칭부(S13)의 스위칭만을 제어한다.
그러면, 출력전압 Vo2의 출력단의 부하는 출력전압 Vo1의 출력단의 부하보다 작기 때문에, 출력전압 Vo2가 출력전압 Vo1보다 커진다(즉, Vo2＞Vo1). 또한, 단일형 컨버터의 출력전압 Vdc1과 Vdc2가 'Vdc1＋Vdc2＝1500Ｖ'를 만족하고 Vdc2＝Vo2이 되면서, 최종 저압 직류배전(LVDC)의 출력전압인 Vdc2의 전압은 750Ｖ로 제어되지 않고 상승하게 된다. 즉, 출력단의 출력전압인 Vo2도 750Ｖ로 제어되지 않고 상승하게 된다.
전술한 바와 같이, 제어부(50)는 제1 스위칭부(S13)에 대해서만 스위칭을 제어하는 경우에, 출력단의 출력전압 Vo2가 제어되지 않고 상승한다. 이에 따라, 제어부(50)는 제4 스위칭부(S16)에 대해서도 스위칭을 제어함으로써 출력단의 출력전압 Vo2를 정상 상태의 전압인 750Ｖ로 전압 제어를 수행한다.
다시 말해, 제어부(50)는 하나의 극에 과부하 또는 단락 상황이 발생되는 경우에, 과부하 또는 단락 상황이 발생된 하나의 극에 대해 전류 제한 기능을 수행함과 동시에, 다른 하나의 극(즉, 건전 극)에 대해 정상 전압 상태를 유지하기 위한 전압 제어를 통해 출력 전압을 정상 상태로 유지한다.
다음으로, 제어부(50)는 출력전압(Vo1,Vo2)를 이용하여 출력부하의 불평형 상황을 판단한다. 즉, 제어부(50)는 기 설정된 기준전압과 '양극 출력전압 간 차이'(즉, 출력전압 Vo1과 Vo2 간의 차이)를 비교하여 출력부하의 불평형 상황임을 판단한다.
제어부(50)는 전술한 비교 결과에 따라, 스위칭부(30)의 스위칭을 통해 출력전압(Vo1,Vo2)에 대한 전압 밸런싱 기능을 수행한다. 이 경우에, 제어부(50)는 제2 및 제3 스위칭부(S14, S15)의 스위칭을 제어한다.
도 3는 본 발명의 출력전압 제어 장치에 단일형 컨버터가 결합된 형태를 나타낸 상세 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단일형 컨버터(200)는 변압기(210)를 통해 교류측과 연결되고, 변압기(210)로부터 공급되는 교류를 직류로 변환하여 양극 방식으로 본 실시예에 따른 출력전압 제어 장치(100)로 출력한다.
단일형 컨버터(200)를 통해 변압기(210)의 교류를 직류로 변환하여 양극 방식으로 출력하는 기술은 이미 공지된 기술이므로, 보다 구체적인 구현 과정에 대한 설명은 생략하기로 하고, 공지 또는 기타 공지되지 않은 다양한 기술로 구현되는 단일형 컨버터(200)를 포함할 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 출력전압 제어 장치(100)는 제1입력 커패시터(Co1)와 제2입력 커패시터(Co2)로 입력되는 단일형 컨버터(200)의 출력전압에 기초하여 양극의 불평형을 감지하고, 양극의 출력전압 불평형이 감지되면 제2 또는 제3 스위칭부(S14, S15)를 스위칭함으로써 불평형을 해소할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 출력전압 제어 장치(100)는 출력전압의 전달 과정에서 발생하는 과부하를 감지하고, 과부하가 감지되면 제1 또는 제4 스위칭부(S13, S16)를 스위칭함으로써 전류를 제한하거나 차단하여 과부하를 해소할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 출력전압 제어 장치(100)는 출력전압의 전달 과정에서 발생하는 과부하가 출력전류 Io1에서만 감지되면, 제1 스위칭부(S13)를 스위칭함으로써 전류를 제어하고, 제4 스위칭부(S16)를 스위칭함으로써 아래쪽 폴의 출력전압 Vn의 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
마찬가지로, 본 실시예에 따른 출력전압 제어 장치(100)는 출력전압의 전달 과정에서 발생하는 과부하가 출력전류 Io2에서만 감지되면, 제4 스위칭부(S16)를 스위칭함으로써 전류를 제어하고, 제1 스위칭부(S13)를 스위칭함으로써 위쪽 폴의 출력전압 Vp의 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 전류 제한 기능만 수행하는 경우를 나타낸 그래프이고, 도 5a 내지 도 5c는 전류 제한 기능을 수행함과 동시에 전압 제어 기능을 수행하는 경우를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 5c는 한쪽 극에 과부하 또는 단락전류가 발생했을 경우를 나타낸다. 다만, 도 4a 내지 도 4c는 제어부(50)가 한쪽 극에 대한 전류 제한 기능만 수행하는 경우를 나타내고, 도 5a 내지 도 5c는 제어부(50)가 한쪽 극에 대한 전류 제한 기능을 수행함과 동시에, 다른쪽 극에 대한 전압 제어 기능을 수행하는 경우를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c를 참고하면, 과부하 또는 단락 상황이 발생하지 않은 다른쪽 극에 대해 NPC단의 출력전압과 최종 출력단의 출력전압은, 모두 750V가 유지되지 않고 상승되는 것이 확인된다. 도 5a 내지 도 5c를 참고하면, 과부하 또는 단락 상황이 발생하지 않은 다른쪽 극에 대해 NPC단의 출력전압과 최종 출력단의 출력전압은, 모두 750V가 유지된다. 즉, 한쪽 극에 과부하 또는 단락 상황이 발생한 경우에, 제어부(50)가 보호협조를 위해 전류 제한 기능을 동작하더라도 다른쪽 극의 단일형 컨버터 최종 출력단 전압은 지속적으로 750V로 유지되는 것이 확인된다.
이와 같이, 양극 방식의 직류배전 선로에 있어서, 출력전압 제어 장치(100)는 과부하 또는 단락 상황이 발생하더라도 단일형 컨버터의 최종 출력전압을 안정적으로 유지하고 보호협조할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
도 6은 실제 계통의 직류배전용 단일형 컨버터에 출력전압 제어 장치를 적용한 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 실제 계통에서 단일형 컨버터(1), 제1 보호기기(2), 제2 보호기기(3)를 설치하는 경우를 나타낸다.
도 6의 실제 계통은 저압 직류배전 선로를 나타낸다. 전력회사는 양극 방식의 직류배전 선로를 구성함으로서 저압 직류배전 계통의 안정적으로 직류전원을 공급할 수 있다. 직류전원을 공급하기 위한 경제성 있고, 부피가 적고, 출력품질이 높으며, 신재생원 연계를 통해 양방향 전력전송이 가능한 단일형 컨버터(1)는 직류배전 선로와 함께 보급된다. 저압 직류배전 선로에는 양극 구성의 직류시스템을 채택하는 IDC(인터넷 데이터 센터), 공장 등 수용가 내 직류시스템 및 DC 마이크로그리드에 적용할 수 있다.
한편, 제2 보호기기(3) 이후 구간에서 (+)극에 단락고장이 발생한 경우에는, 제1 보호기기(2)와 제2 보호기기(3)의 동작을 통한 고장 구간 차단 및 건전 구간 보호의 보호협조를 위해 단일형 컨버터(1)가 정격 전류 이상으로 고장 전류를 유지하는 기능을 수행해야 한다. 이 경우, 단일형 컨버터(1)는 직류배전 전원공급용 단일형 컨버터로서, 양극 구조의 직류배전 선로에 실제 사용되기 위해서 필요한 한 극의 단락고장시 보호협조를 위한 전류 제한기능을 적용할 때, 출력전압 제어 장치(100)는 다른 건전 극에 영향을 미치지 않게 전압 제어를 수행한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법에 대한 도면이다.
제어부(50)는 출력전압(Vo1, Vo2)과 출력전압(Io1, Io2)를 센싱한다(S101).
이후, 제어부(50)는 출력전류(Io1, Io2)의 과전류 상황을 판단하기 위해, 출력전류(Io1, Io2)를 기 설정된 전류 제한값(Ilimit_ref)과 비교한다(S102, S108).
먼저, 제어부(50)는 출력전류 Io1과 전류 제한값(Ilimit_ref)을 비교한다(S102). 제어부(50)는 출력전류 Io1이 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크면(S102), 출력전류 Io1과 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)를 비교한다(S103). 즉, 제어부(50)는 출력전류 Io1이 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)보다 크면(S103), 정류기 보호를 위해 전체 밸런싱 회로의 스위치를 오프함으로써 정류기의 손상을 방지시킨다(S104).
그리고, 제어부(50)는 출력전류 Io1이 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)보다 크지 않으면(S103), 출력전류 Io2와 전류 제한값(Ilimit_ref)을 비교한다(S105). 이는 전체 폴에 대한 과전류 상황인지를 판단하기 위해 출력전류 Io2에 대해서도 전류 제한값(Ilimit_ref)와 크기를 비교한다.
이때, 제어부(50)는 출력전류 Io2가 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크면(S105), 제1 스위치(S13)과 제4 스위치(S16)의 스위칭 온(ON)을 통해 양쪽 폴의 출력전압(Vo1, Vo2)을 감소시켜 전류제한 제어를 시작한다(S106). 즉, 제어부(50)는 출력전류 Io1과 Io2가 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크면, 제1 및 제4 스위치(S13, S16)의 스위칭을 통해 출력전류 Io1과 Io2에 대한 전류 제한 제어를 실시한다.
반면에, 제어부(50)는 출력전류 Io2가 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크지 않으면(S105), 출력전류 Io1 출력측에만 과전류가 발생한 것으로 판단하여 제1 스위치(S13)를 이용하여 위쪽 폴의 출력전압(Vo1)을 감소시켜 전류제한 제어를 시작한다(S107). 이때, 제어부(50)는 제1 스위치(S13)의 스위칭 온을 통해 출력전압 Vo2 전압이 상승하기 때문에, 제4 스위치(S16)도 스위칭 온을 통해 아래쪽 밸런싱 회로의 출력전압 Vo2를 750V로 전압 제어를 시작한다(S107). 즉, 제어부(50)는 출력전류 Io1만 과전류가 발생하는 경우에, 제1 스위치(S13)의 스위칭을 통해 출력전류 Io1에 대한 전류 제한을 실시함과 동시에, 제4 스위치(S16)의 스위칭을 통해 출력전압 Vo2에 대한 전압 제어를 실시한다.
한편, 제어부(50)는 출력전류 Io1이 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크지 않으면(S102), 출력전류 Io2와 전류 제한값(Ilimit_ref)을 비교한다(S108).
이때, 제어부(50)는 출력전류 Io2가 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크면(S108), 출력전류 Io2와 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)를 비교한다(S109).
제어부(50)는 출력전류 Io2가 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)보다 크면(S109), 정류기 보호를 위해 전체 밸런싱 회로의 스위치를 오프함으로써 정류기의 손상을 방지시킨다(S110).
반면에, 제어부(50)는 출력전류 Io2가 정류기 최대 허용전류(Ishort_ref)보다 크지 않으면(S109), 출력전류 Io2 출력측에만 과전류가 발생한 것으로 판단하여 제4 스위치(S16)를 이용하여 아래쪽 폴의 출력전압(Vo2)을 감소시켜 전류제한 제어를 시작한다(S111). 이때, 제어부(50)는 제4 스위치(S16)의 스위칭 온을 통해 출력전압 Vo2 전압이 상승하기 때문에, 제1 스위치(S13)도 스위칭 온을 통해 위쪽 밸런싱 회로의 출력전압 Vo1를 750V로 전압 제어를 시작한다(S111). 즉, 제어부(50)는 출력전류 Io2만 과전류가 발생하는 경우에, 제4 스위치(S16)의 스위칭을 통해 출력전류 Io2에 대한 전류 제한을 실시함과 동시에, 제1 스위치(S13)의 스위칭을 통해 출력전압 Vo1에 대한 전압 제어를 실시한다.
이후, 제어부(50)는 출력전류(Io1, Io2)가 전류 제한값(Ilimit_ref)보다 크지 않으면(S102, S108), 출력전류의 상황을 정상 상태로 판단하여 제1 스위치(S13)와 제4 스위치(S16)를 스위칭을 온(ON)으로 유지한다(S112).
한편, 제어부(50)는 출력 부하 불평형 상황을 판단하기 위해 '출력전압 Vo1과 Vo2의 전압 차이'를 전압차 기준값(Vdiff_ref)과 비교한다(S113).
이때, 제어부(50)는 '출력전압 Vo1과 Vo2의 전압 차이'가 전압차 기준값(Vdiff_ref)보다 크면(S113), 출력전압 Vo1과 Vo2의 전압 크기를 서로 비교한다(S114). 이 경우, 제어부(50)는 출력전압 Vo1이 Vo2보다 크면(S114), 제2 스위치(S14)의 스위칭 온을 통해 위쪽 밸런싱 회로의 출력전압 Vo1에 대한 전압 제어를 수행한다(S115). 반면에, 제어부(50)는 출력전압 Vo1이 Vo2보다 크지 않으면(S114), 제3 스위치(S15)의 스위칭 온을 통해 아래쪽 밸런싱 회로의 출력전압 Vo2에 대한 전압 제어를 수행한다(S116).
또한, 제어부(50)는 '출력전압 Vo1과 Vo2의 전압 차이'가 전압차 기준값(Vdiff_ref)보다 크지 않으면(S113), 출력전압 Vo1과 Vo2의 출력 부하측에 불평형이 발생하지 않은 것으로 판단하여 제2 스위치(S14)와 제3 스위치(S15)를 스위치 오프한다(S117).
이와 같이, 제어부(50)는 한쪽 폴에 과부하 또는 단락고장 발생시 과전류 또는 단락전류가 발생하는 경우에(S107, S111), 반대쪽 건전 극에 대해서도 정상 전압 상태를 유지하기 위해 전압 제어를 통해 출력전압을 일정하게 유지시킨다.
이를 통해, 출력전압 제어 장치(100)는 보호협조를 위한 전류 제한시 전압 불평형 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

  1. 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받아 출력하는 전원 입출력부;
    상기 전원 입출력부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 측정하는 출력전압 및 전류 측정부;
    상기 측정된 출력전류를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극 중 제1 극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극에 대해 보호 협조를 위한 전류 제한 제어를 수행하고, 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 제어부;
    상기 양극에 수행되는 제어에 따라 스위칭되는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 단일형 컨버터의 출력전압을 전달하는 전원 전달부;
    를 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 입출력부는,
    상기 단일형 컨버터의 양극에 각각 병렬로 연결되어 출력전압을 각각 입력받는 제1 및 제2 입력 커패시터, 및 상기 단일형 컨버터의 출력전압을 각각 출력하는 제1 및 제2 출력 커패시터를 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 및 제2 입력 커패시터의 일단에 각각 병렬로 연결되는 제1 및 제4 스위칭부, 및 상기 제1 및 제4 스위칭부의 일단에 각각 직렬로 연결되고 상기 제1 및 제2 입력 커패시터에 대해서 각각 병렬로 연결되는 제2 및 제3 스위칭부를 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하고, 상기 제2 극에 대해 전압 제어를 수행할 때, 상기 제1 및 제4 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 출력전류를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 및 제2 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 및 제4 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 출력전압를 이용하여 상기 단일형 컨버터의 양극의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 및 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 및 제3 스위칭부의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치.
  9. 단일형 컨버터의 양극으로부터 각각 출력되는 출력 전압 및 출력 전류를 측정하는 단계;
    상기 단일형 컨버터의 양극 중 제1 극으로부터 출력되는 출력 전류의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극에 대해 보호 협조를 위한 전류 제한 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 단일형 컨버터의 양극 중 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정 단계 이후에,
    상기 단일형 컨버터의 양극으로부터 출력되는 출력전류의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극 및 제2 극에 대해 전류 제한 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정 단계 이후에,
    상기 단일형 컨버터의 양극으로부터 출력되는 출력전압의 상태를 확인함에 따라 상기 제1 극 및 제2 극에 대해 전압 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 단일형 컨버터의 출력전압 제어 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10819112B1 (en) 2019-03-27 2020-10-27 Abb Schweiz Ag Feeder line fault response using direct current interconnection system
US10971934B2 (en) 2018-12-31 2021-04-06 Abb Schweiz Ag Distribution networks with flexible direct current interconnection system
US11031773B2 (en) 2019-03-27 2021-06-08 Abb Power Grids Switzerland Ag Transformer isolation response using direct current link
US11121543B2 (en) 2018-12-31 2021-09-14 Abb Schweiz Ag Fault mitigation in medium voltage distribution networks
US20220116075A1 (en) * 2020-10-08 2022-04-14 Melexis Technologies Nv Transmitter for power line communication

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110537320B (zh) * 2017-03-31 2022-07-22 株式会社村田制作所 一个相断开或短路时操作基于矩阵转换器的整流器的装置和方法
US11637492B2 (en) * 2018-05-01 2023-04-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Buck matrix-type rectifier with boost switch, and operation thereof during one-phase loss
KR102148514B1 (ko) * 2018-08-10 2020-08-27 경북대학교 산학협력단 Dc-dc 컨버터 기능을 포함하는 전압 밸런서
US20210399640A1 (en) * 2020-06-23 2021-12-23 Ge Aviation Systems Llc Dc-dc power converter
CN113114061B (zh) * 2021-03-26 2022-06-24 台达电子企业管理（上海）有限公司 变换器及抑制变换器的环流干扰的方法
CN119727382A (zh) 2023-09-28 2025-03-28 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及电源转换方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08289561A (ja) * 1995-02-14 1996-11-01 Toshiba Corp 電力変換装置
US20110013438A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 Michael Frisch inverter topologies usable with reactive power
JP2013219859A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
KR20160066099A (ko) * 2014-12-01 2016-06-10 한국전기연구원 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로
KR20160076379A (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084785A (en) * 1997-03-19 2000-07-04 Hitachi, Ltd. Electric power converter
TW513850B (en) * 2000-04-03 2002-12-11 Shan Ken Oenki Kabushiki Kaish Electric power converting apparatus
AT500608B1 (de) * 2004-07-14 2008-07-15 Siemens Ag Oesterreich Verfahren zur steuerung einer löschvorrichtung für eine rückspeisende stromrichterbrücke
US7279873B2 (en) * 2004-08-19 2007-10-09 Chung Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D. Current-limited protection circuit of switching power converter
JP4434184B2 (ja) * 2006-08-17 2010-03-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電気モータのフィードバック制御方法および装置
JP4757815B2 (ja) * 2007-03-05 2011-08-24 本田技研工業株式会社 電動機の制御装置および車両
US8634217B2 (en) * 2010-09-30 2014-01-21 Intersil Americas Inc. System and method for converting an AC input voltage to a regulated DC output voltage using a Z-type converter with rectified switches
IN2014MN01647A (ko) * 2012-03-01 2015-05-22 Alstom Technology Ltd
CN103795034A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 通用电气公司 过电流保护系统和方法
KR101425400B1 (ko) * 2013-08-29 2014-08-13 한국전력공사 초고압직류송전용 컨버터
US20190157885A1 (en) * 2014-04-08 2019-05-23 Whisper Energy Systems, Inc. Portable electrical energy storage and power processing device
EP3138189B1 (en) * 2014-04-29 2019-06-05 ABB Schweiz AG Discharging dc link capacitors in an npc converter
WO2016012060A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Abb Technology Ltd A multilevel converter with reduced ac fault handling rating
CN107580751B (zh) * 2015-05-05 2019-10-11 Abb瑞士股份有限公司 具有改进的操作的电压源换流器
CN106329974B (zh) * 2015-07-10 2018-12-21 台达电子企业管理（上海）有限公司 五电平变换装置
DE102015013875B4 (de) * 2015-10-28 2022-05-05 Audi Ag Wechselrichter für eine elektrische Maschine, elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters
US9735696B2 (en) * 2015-11-25 2017-08-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Filter capacitor degradation and calibration
KR102337700B1 (ko) * 2017-03-17 2021-12-08 엘에스일렉트릭(주) 3상 인버터의 진단 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08289561A (ja) * 1995-02-14 1996-11-01 Toshiba Corp 電力変換装置
US20110013438A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 Michael Frisch inverter topologies usable with reactive power
JP2013219859A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
KR20160066099A (ko) * 2014-12-01 2016-06-10 한국전기연구원 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로
KR20160076379A (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10971934B2 (en) 2018-12-31 2021-04-06 Abb Schweiz Ag Distribution networks with flexible direct current interconnection system
US11121543B2 (en) 2018-12-31 2021-09-14 Abb Schweiz Ag Fault mitigation in medium voltage distribution networks
US10819112B1 (en) 2019-03-27 2020-10-27 Abb Schweiz Ag Feeder line fault response using direct current interconnection system
US11031773B2 (en) 2019-03-27 2021-06-08 Abb Power Grids Switzerland Ag Transformer isolation response using direct current link
US20220116075A1 (en) * 2020-10-08 2022-04-14 Melexis Technologies Nv Transmitter for power line communication
US11552677B2 (en) * 2020-10-08 2023-01-10 Melexis Technologies Nv Transmitter for power line communication

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