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KR101562848B1 - 능동댐핑기반 반복제어기법을 이용한 무정전전원장치 제어 방법 - Google Patents
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KR101562848B1 - 능동댐핑기반 반복제어기법을 이용한 무정전전원장치 제어 방법 - Google Patents

능동댐핑기반 반복제어기법을 이용한 무정전전원장치 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무정전전원공급 시스템에 있어서, 계통에서 입력된 교류전압을 직류 전압으로 변환하여 직류 링크단에 공급하는 정류부; 배터리와 상기 정류부에서 공급된 직류 전압을 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 부하에 공급되는 전력을 안정화시키기 위해 인버터에서 출력되는 전압 또는 전류를 궤환(positive feedback)하여 인버터의 지령값을 산출하는 궤환 제어부; 및 궤환 제어부로부터 고조파 차수의 전류가 발생된 경우, 주기 신호를 발생하여 고조파 성분의 전압을 보상하는 반복 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 비선형 부하가 연결되어 궤환 제어부로 보상이 불가능한 고조파 차수의 전류가 발생되어도 반복 제어부가 고조파 차수의 전압 강하를 보상하여 출력 전압의 왜곡을 상쇄하기 때문에 안정적인 전압을 공급할 수 있는 이점이 있다.

Description

능동댐핑기반 반복제어기법을 이용한 무정전전원장치 제어 방법{METHOD FOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEM CONTROL BY USING ACTIVE DAMPING CONTROL SCHEME AND REPEAT CONTROL TECHNIQUES}
본 발명은 무정전전원공급 시스템에 관한 것으로서, 특히 계통에 비선형의 부하가 연결되어도 왜곡이 없는 정현파를 부하에 인가할 수 있는 무정전전원공급 시스템에 관한 것이다.
무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power System)는 교류전원을 사용하는 기기에 예고 없이 정전이 일어나거나 사고로 인하여 과도한 전압 강하가 일어날 때, 사용중인 기기에 항상 정상적인 전원을 공급하기 위해 설치되는 장비를 말한다.
상용전원의 정전 및 전압 변동에 민감한 산업용 첨단 장비, 의료기기, 금융 기기 등 고도의 디지털 정보 처리기기는 정전이나 전압이 불규칙적인 상황에서도 안정적인 전력 공급이 요구되기 때문에 무정전전원장치의 사용이 필수적이다.
무정전전원장치는 입력 전압과 출력 전압의 종속성에 의해서 크게 Passice-Standby, Line-Interactive, Double-Conversion 방식으로 구분된다. Double-Conversion 방식은 정상적인 입력전압 공급 시에도 정류기와 인버터를 동작하여 정전압과 정주파수의 전압을 부하에 공급하다가 입력 전압이 비정상적인 상황에는 배터리를 동작시켜 전원을 공급하는 방식으로 안정된 출력 전압과 주파수를 갖게 되어 신뢰성 측면에 장점이 있다.
최근, 고도의 디지털 정보 처리기기의 사용이 증가하면서 비선형 부하의 사용이 증가되고 있다. 종래의 무정전전원공급 장치에서, 비선형 부하를 사용하면 UPS 출력 전압에 고조파가 함유되어 정현파가 아닌 왜곡이 발생하게 된다. 이 경우, 출력 파형의 왜곡으로 민감한 부하 장비는 장애가 발생되는 문제점이 있다. 이에 따라, 큰 부하 변동이나 비선형의 부하가 연결되어도 외란이 없는 안정적인 출력 전압을 공급할 수 있는 무정전전원공급 장치가 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제1318960호
본 발명은 큰 부하 변동이나 비선형의 부하가 연결되어도 부하에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 무정전전원장치 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 무정전전원공급 시스템에 있어서, 계통에서 입력된 교류전압을 직류 전압으로 변환하여 직류 링크단에 공급하는 정류부; 배터리와 상기 정류부에서 공급된 직류 전압을 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 부하에 공급되는 전력을 안정화시키기 위해 인버터에서 출력되는 전압 또는 전류를 궤환(positive feedback)하여 인버터의 지령값을 산출하는 궤환 제어부; 및 궤환 제어부로부터 고조파 차수의 전류가 발생된 경우, 주기 신호를 발생하여 고조파 성분의 전압을 보상하는 반복 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 궤환 제어부는 인버터에서 출력된 전류를 궤환하여 전류에 발생된 외란을 상쇄시키는 인버터의 전압 지령값을 산출하는 전류 제어기를 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 궤환 제어부는 인버터에서 출력된 전압을 궤환하여 전압에 발생된 외란을 상쇄시키는 인버터의 전압 지령값을 산출하는 전압 제어기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 반복 제어부는 전압 제어기와 병렬로 연결되어 전압 제어기에서 출력되는 고조파 성분의 전압 강하를 보상할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 반복 제어부는 전압 제어기가 산출한 인버터의 전압 지령값을 보상하기 위한 제어 신호를 하기의 [수학식]에 따라 산출할 수 있다.
[수학식]
Figure 112015048837482-pat00001
여기서
Figure 112015048837482-pat00002
는 제어 신호,
Figure 112015048837482-pat00003
는 시스템 상수,
Figure 112015048837482-pat00004
은 전기각 한 주기의 샘플링 횟수,
Figure 112015048837482-pat00005
은 샘플링 데이터들을 기본 위상각 대비 진상시키기 위한 상수,
Figure 112015048837482-pat00006
는 제어가 불가능한 고차 고조파 성분들의 불필요한 제어를 방지하기 위한 필터링 변수를 의미한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 무정전전원공급 시스템은 인버터와 직렬로 연결되는 LC 필터를 더 포함하고, LC 필터의 공진점을 낮춤으로써 반복 제어부의 안정도 여유를 향상시키는 능동 댐핑 제어부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 능동 댐핑 제어부는 인버터에서 출력되는 전류값에 능동 댐핑 이득을 곱한 값을 궤환 제어부의 출력값에서 뺄 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 무정전전원공급 시스템은 부하로부터 발생되는 외란의 영향을 제거하는 전향 이득 제어부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 전향 이득 제어부는 인버터에서 출력되는 전압값에 전향 제어 이득을 곱한 값을 궤환 제어부의 출력값에 더할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비선형 부하가 연결되어 궤환 제어부로 보상이 불가능한 고조파 차수의 전류가 발생되어도 반복 제어부가 고조파 차수의 전압 강하를 보상하여 출력 전압의 왜곡을 상쇄하기 때문에 안정적인 전압을 공급할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 능동 댐핑 제어부가 LC 필터의 저항 성분을 제어하여 공진점을 낮춤으로써 반복 제어부의 실효 이득이 제한되는 것을 방지하고 안정도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 전향 이득 제어부가 궤환 제어부의 적분 및 시지연에 의한 딜레이를 제거하여 무정전전원공급 장치의 속응성이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무정전전원공급 시스템의 구성도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무정전전원공급 시스템의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 무정전전원공급 시스템은 정류부(101), 배터리, 배터리 충방전기(106), 인버터(103), LC 필터(108), 바이패스 스위치(109), 궤환 제어부(105), 반복 제어부(107), 능동 댐핑 제어부(1055) 및 전향 이득 제어부(1057)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 무정전전원공급 시스템은 이중 변환 방식의 UPS에 제공될 수 있다. 이중 변환 방식은 정전시 인버터(103)가 배터리의 전력을 공급받아 부하(13)로 공급하는 것으로, 인버터(103)를 통해 무정전전원장치를 동작시키는 더블 컨버전(double conversion) 구조와 바이패스 스위치(109)로 계통전원(11)을 직접 부하단(13)에 공급하는 고효율 모드의 구조가 병합된 형태로 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 무정전전원장치는 평상시 계통전원(상용전원)(11)을 바이패스 스위치(109)를 통작시켜 바이패스 라인으로 직접 부하(13)단에 전력을 공급하기 때문에 효율이 우수한 장점을 갖는다. 이러한 오프라인 동작을 고효율 모드라고도 한다. 고효율 모드만으로는 정상운전에서 정전시 배터리 운전으로 운전 전환에 전환시간이 발생하여, 짧은 시간이지만 부하(13)에 순간적인 정전상황을 야기시킬 수 있다.
또한, 이러한 고효율 모드는 상용전원(11)이 그대로 부하단(13)에 공급되기 때문에 불안정한 입력 전압이 그대로 전달될 수 있다. 따라서 안정된 출력 전압과 주파수를 요하는 부하에 적합하지 않으므로 더블 컨버젼 방식의 UPS 구조가 병합될 수 있다.
도 1의 더블 컨버젼 방식의 무정전전원장치는 계통(11)과 부하단(13) 사이에 정류부(101), 배터리, 배터리 충방전기(106), 인버터(103) 및 LC 필터(108)를 포함한다.
정류부(101)는 계통(11)에서 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 직류 링크단에 공급할 수 있다. 직류 링크단이란 하기의 인버터(103)가 연결되는 단자로서 인버터(103)의 입력단으로 이해될 수 있다. 정류부(101)에는 PWM 정류기, 3-레벨 부스트 컨버터 등이 사용될수 있고, 인버터(103)는 2-레벨 인버터, 3-레벨 NPC(Neutral Point Clamp) 인버터, TNPC(T-Type Neutral Point Clamp) 등이 사용될 수 있다.
계통(11)의 사용전원은 PWM 정류기(101)를 통해 직류 전압으로 변환되고, 이 전압은 다시 인버터(103)를 통해 교류 전압으로 변환되어 부하(13)로 공급된다. 인버터(103)는 배터리와 정류부(101)에서 공급된 직류 전압을 교류로 변환하여 부하(13)에 공급할 수 있다.
배터리 및 배터리 충방전기(106)는 정류부(101)와 인버터(103) 사이에 연결된다. 정전시 배터리 전력은 인버터(103)를 통해 교류로 변환되어 부하(13)단에 공급된다. 이와 같은 구조로 무정전전원 장치는, 정전시 부하(13)단으로 전력의 무순단 절체가 가능하고, 정상 운전시는 사용전원을 이중 변환하여 부하(13)단으로 공급하기 때문에 항상 정전압, 정주파수의 양질의 전원을 부하(13)단에 공급하는 것이 가능하다.
다만, 부하(13)에 비선형 부하가 연결되는 경우, 무정전전원 장치의 출력전압에 고조파가 함유되게 된다. 일반적인 UPS의 제어방법으로는 함유된 고조파에 의해서 발생되는 정현파의 왜곡을 제거할 수 없다. 본 실시예에 따른 무정전전원공급 시스템은, UPS의 제어시 궤환 제어부(105) 및 반복 제어부(107)를 통해 고조파의 정현파 왜곡을 제거할 수 있다.
궤환 제어부(105)는 부하(13)에 공급되는 전력을 안정화시키기 위해 인버터(103)에서 출력된 전압 또는 전류를 궤환(positive feedback)하여 인버터(103)의 지령값을 산출할 수 있다. 궤환 제어부(105)는 전압 제어기(1051) 또는 전류 제어기(1053)를 포함할 수 있다.
전류 제어기(1053)는 출력 전류에 발생된 외란을 상쇄시키기 위하여 인버터(103)에서 출력된 전류(
Figure 112015048837482-pat00007
)를 궤환하여 인버터(103)의 전압 지령값(
Figure 112015048837482-pat00008
)을 산출할 수 있다. 전류 제어기(1053)는 외란에 대한 동특성을 결정할 수 있다.
LC 필터(108)는 인버터(103)와 직렬로 연결될 수 있다. 전류 제어기(1053)는 LC 필터(108)의 커패시터(C)측 출력 전류 값을 측정하여 이를 원하고자 하는 참조값 또는 설정값과 비교하여 오차를 계산하고, 이 오차값을 이용하여 제어에 필요한
Figure 112015048837482-pat00009
를 산출할 수 있다. 전류 제어기(1053)로는 P 제어기, PI 제어기, PID 제어기, PR 제어기가 사용될 수 있다.
전류 제어기(1053)는 커패시터 전류(
Figure 112015048837482-pat00010
)를 제어하여 부하(13)가 갑자기 변하거나 부하의 용량이 증가하거나 감소할 때에도 안정적으로 동작하게 하는 역할을 한다. 전류 제어기(1053)에는 후술하게 될 능동 댐핑 제어부(1055) 및 전향 이득 제어부(1057)가 추가적으로 연계될 수 있다.
전압 제어기(1051)는 출력 전압에 발생된 외란을 상쇄시키기 위하여 인버터(103)에서 출력된 전압(
Figure 112015048837482-pat00011
)을 궤환하여 인버터(103)의 전압 지령값(
Figure 112015048837482-pat00012
)을 산출할 수 있다. 전압 제어기(1051)로는 P 제어기, PI 제어기, PID 제어기, PR 제어기가 사용될 수 있다.
전압 제어기(1051) 및 전류 제어기(1053)가 PI 제어기로 제공될 경우, PI 제어기는 지령이 정현파이기 때문에 정상상태에서 크기와 위상오차가 남을 수 있다. 본 실시예로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 3상 교류 전동기의 정지좌표계 교류 전류 제어기에 적용되었던 비례-공진(PR: proportional resonant) 제어기를 외부 전압 제어 루프에 적용시키는 것이 바람직하다. 비례-공진 제어기는 제어 주파수에서의 이득값을 증가시켜 정상상태의 오차를 0으로 할 수 있다.
본 실시예에서, 궤환 제어부(105)는 전류 제어기(1053) 없이 전압 제어기(1051)만 존재하거나 전압 제어기(1051) 없이 전류 제어기(1053)만으로도 제공될 수 있다.
반복 제어부(107)는 궤환 제어부(105)로부터 고조파 차수의 전류가 발생된 경우, 주기 신호를 발생하여 고조파 성분의 전압을 보상할 수 있다. 반복 제어부(107)는 전압 제어기(1051)와 병렬 또는 플러그인 형태로 연결되어 전압 제어기(1051)에서 출력되는 고조파 성분의 전압 강하를 보상할 수 있다.
본 실시예에 따른 무정전전원공급 장치에 비선형 부하(13)가 연결될 경우, 궤환 제어부(105)로는 보상이 불가능한 고조파 차수의 전류가 발생될 수 있다. 이러한 고조파 전류가 출력될 경우, LC 필터(108)의 출력단 임피던스 성분에 의하여 고조파 차수의 전압 강하가 발생된다. 이는 결국 출력 전압에 왜곡을 발생시킨다. 이러한 전압 왜곡은 50Hz 또는 60Hz를 한 주기로 반복적으로 나타난다. 반복 제어부(107)는 이를 보상한다.
반복 제어부(107)는 전기각 전체 한 주기를 모두 보상할 수 있다. 이 경우, 반복 제어부(107)는 전압 제어기(1051)가 산출한 인번터(103)의 전압 지령값을 보상하기 위한 제어 신호를 하기의 [수학식 1]에 따라 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015048837482-pat00013
여기서
Figure 112015048837482-pat00014
는 제어 신호,
Figure 112015048837482-pat00015
는 시스템 상수,
Figure 112015048837482-pat00016
은 전기각 한 주기의 샘플링 횟수,
Figure 112015048837482-pat00017
은 샘플링 데이터들을 기본 위상각 대비 진상시키기 위한 상수,
Figure 112015048837482-pat00018
는 제어가 불가능한 고차 고조파 성분들의 불필요한 제어를 방지하기 위한 필터링 변수를 의미한다.
또한, 반복 제어부(107)는 홀수 또는 짝수 고조파만 보상하는 홀수 고조파 반복 제어기(odd harmonic repetitive controller)나 짝수 고조파 반복 제어기(even harmonic repetitive controller)로 제공될 수 있다. 이 경우, 반복 제어부(107)는 전압 제어기(1051)가 산출한 인번터(103)의 전압 지령값을 보상하기 위한 제어 신호를 하기의 [수학식 2]에 따라 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015048837482-pat00019
각 변수는 [수학식 1]에서 설명한 바와 같다.
[수학식 1] 및 [수학식 2]에서
Figure 112015048837482-pat00020
은 진상되는 각이 전기각 주기의 1~3% 미만이 되도록 값이 설정될 수 있다.
Figure 112015048837482-pat00021
는 제어가 불가능한 고차 고조파 성분들의 불필요한 제어를 방지하기 위하여 설정되는 것으로 일반적으로 1 보다 작은 상수 또는 하기의 [수학식 3]과 같이 위상지연이 없는 저역통과필터(LPF : low pass filter)의 형태로 구현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112015048837482-pat00022
여기서
Figure 112015048837482-pat00023
는 필터링 상수이다. 반복 제어부(107)는 전압 제어기(1051) 도는 전류 제어기(1053)에 연결될 수 있으나 60Hz의 전원 주파수가 고정되는 전압 제어기(1051)에 연결되는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 60Hz에 대한 오차만 존재한다고 가정할 수 있고, 이의 고조파 성분에서 시스템 게인 이득을 상승시킴으로써 고조파의 전압 강하에 대한 출력 전압의 왜곡을 보상한다.
능동 댐핑 제어부(1055)는 LC 필터(108)의 공진점을 낮춤으로써 반복 제어부(107)의 안정도 여유를 향상시킬 수 있다. 능동 댐핑 제어부(1055)는 LC 피터(108)의 공진에 의한 제어기(1051, 1053)의 불안정 요소를 완화한다.
능동 댐핑 제어부(1055)는 인버터(103)에서 출력되는 전류값에 능동 댐핑 이득을 곱한 값을 궤환 제어부(105)의 출력값에서 뺌으로써 LC 필터(108)의 공진점을 낮출 수 있다. 전압 제어기(1051)에 반복 제어부(107)를 부가할 경우 LC 필터(108)의 공진점에 의해서 반복 제어부(107)의 실효 이득을 제한하게 된다. 이 경우, 제어기(1051, 1053)의 고성능을 위해서는 많은 튜닝 작업이 요구되고, 주파수가 조금만 변동되어도 제어기(1051, 1053)가 불안정해지는 문제점이 있다.
능동 댐핑 제어부(1055)는 LC 필터(108)의 공진을 억제하기 위한 댐핑을 줄 수 있는 저항 성분을 제어하여 LC 필터(108)의 공진점을 낮출 수 있다. 이 경우, 전압 제어기(1051) 및 반복 제어부(107)의 안정도 여유가 향상될 수 있다. 안정도 여유가 향상되면 반복 제어부(107)의 실효 이득이 증가된다. 반복 제어부(107)의 실효 이득이 증가되면 정상상태 오차를 보다 효과적으로 제거할 수 있어 전체 제어 시스템의 성능과 안정도가 향상된다.
전향 이득 제어부(1057)는 부하(13)로부터 발생되는 외란의 영향을 제거할 수 있다. 전향 이득 제어부(1057)는 부하(13)의 영향을 제거하기 위해서 부하 전류, LC 필터(108)의 커패시터 전류 지령, 출력 전압 등을 전향 보상할 수 있다. 본 실시예로, 전향 이득 제어부(1057)는 궤환 제어부(105)의 적분 또는 시지연 요소를 최소화 하기 위하여 출력 전압(
Figure 112015048837482-pat00024
)을 궤환할 수 있다.
전향 이득 제어부(1057)는 인버터의 출력 전압
Figure 112015048837482-pat00025
에 전향 제어 이득을 곱한 값을 궤환 제어부(105)의 출력값에 더함으로써 부하(13)에서 발생되는 외란의 영향을 최소화할 수 있다.
반복 제어부(107), 능동 댐핑 제어부(1055), 전향 이득 제어부(1057)를 포함한 궤환 제어부(105)의 제어 인자는 다음과 같이 산출될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112015048837482-pat00026
여기서,
Figure 112015048837482-pat00027
는 전압 제어기(1051)의 전달함수,
Figure 112015048837482-pat00028
는 전압 제어 시스템의 개루프 전달함수를 나타낸다.
반복 제어부(107)를 포함한 전압 제어 시스템의 오차식은 하기의 [수학식 5]에 의해서 산출될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015048837482-pat00029
전압 제어 시스템의 오차식이 안정되기 위해서는
Figure 112015048837482-pat00030
의 오른쪽항의
Figure 112015048837482-pat00031
,
Figure 112015048837482-pat00032
식이 안정해야 한다.
Figure 112015048837482-pat00033
는 반복 제어부(107)를 포함하지 않은 궤환 제어 시스템의 전달함수로 볼 수 있다.
Figure 112015048837482-pat00034
가 안정하려면 분모항(
Figure 112015048837482-pat00035
)이 안정해야 한다.
Figure 112015048837482-pat00036
항이 안정하기 위해서는 모든 근이 좌표명면에서 단위원(unit circle)안에 들어와야 한다. 또한,
Figure 112015048837482-pat00037
이 안정하기 위해서는 분모항 구성 성분의 반복 제어부(107)와 관련된 전달함수(
Figure 112015048837482-pat00038
)가 안정해야 한다.
Figure 112015048837482-pat00039
반복 제어부(107)와 관련된 전달함수(
Figure 112015048837482-pat00040
)가 안정하기 위해서는 small gain theorem에 의해서
Figure 112015048837482-pat00041
조건이 만족되어야 한다. 따라서, 궤환 제어부(105)의 제어 인자들은
Figure 112015048837482-pat00042
이 만족되도록 선정이 되어야 한다.
본 실시예에 따른 무정전전원공급 시스템은 이중 변환 방식의 UPS 제어시 비선형 부하(13)에서 발생되는 고조파 왜곡을 제거할 수 있다. 이에 따라 기존의 UPS에 비하여 총고조파왜율(THD : Total Harmonic Distortion)을 줄일 수 있어 깨끗한 정현파를 부하(13)에 공급할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
11: 계통 13: 부하
101: 정류부 103: 인버터
105: 궤환 제어부 106: 배터리 충방전기
107: 반복 제어부 108: 필터부
109: 바이패스 스위치 1051: 전압 제어기
1053: 전류 제어기 1055: 능동 댐핑 제어부
1057: 전향 이득 제어부

Claims (9)

  1. 계통에서 입력된 교류전압을 직류 전압으로 변환하여 직류 링크단에 공급하는 정류부;
    배터리와 상기 정류부에서 공급된 직류 전압을 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터;
    부하에 공급되는 전력을 안정화시키기 위해 상기 인버터에서 출력된 전압 또는 전류를 궤환(positive feedback)하여 상기 인버터의 지령값을 산출하는 궤환 제어부;
    상기 궤환 제어부로부터 고조파 차수의 전류가 발생된 경우, 주기 신호를 발생하여 고조파 성분의 전압을 보상하는 반복 제어부;
    상기 인버터와 직렬로 연결된 LC 필터; 및
    상기 LC 필터의 공진점을 낮춤으로써 상기 반복 제어부의 안정도 여유를 향상시키는 능동 댐핑 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤환 제어부는,
    출력 전류에 발생된 외란을 상쇄시키기 위하여 상기 인버터에서 출력된 전류를 궤환하여 상기 인버터의 전압 지령값을 산출하는 전류 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤환 제어부는,
    출력 전압에 발생된 외란을 상쇄시키기 위하여 상기 인버터에서 출력된 전압을 궤환하여 상기 인버터의 전압 지령값을 산출하는 전압 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반복 제어부는,
    상기 전압 제어기와 병렬로 연결되어 상기 전압 제어기에서 출력되는 고조파 성분의 전압 강하를 보상하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    반복 제어부는,
    상기 전압 제어기가 산출한 상기 인버터의 전압 지령값을 보상하기 위한 제어 신호를 하기의 [수학식]에 따라 산출한 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
    [수학식]
    Figure 112015048837482-pat00043

    여기서
    Figure 112015048837482-pat00044
    는 제어 신호,
    Figure 112015048837482-pat00045
    는 시스템 상수,
    Figure 112015048837482-pat00046
    은 전기각 한 주기의 샘플링 횟수,
    Figure 112015048837482-pat00047
    은 샘플링 데이터들을 기본 위상각 대비 진상시키기 위한 상수,
    Figure 112015048837482-pat00048
    는 제어가 불가능한 고차 고조파 성분들의 불필요한 제어를 방지하기 위한 필터링 변수를 의미한다.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    능동 댐핑 제어부는,
    상기 인버터에서 출력되는 전류값에 능동 댐핑 이득을 곱한 값을 상기 궤환 제어부의 출력값에서 빼는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하로부터 발생되는 외란의 영향을 제거하는 전향 이득 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전향 이득 제어부는,
    상기 인버터에서 출력되는 전압값에 전향 제어 이득을 곱한 값을 상기 궤환 제어부의 출력값에 더하는 것을 특징으로 하는 무정전전원공급 시스템.
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