KR100862288B1 - Circulation current monitoring device and control method of regenerative inverter in train substation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동차의 회생인버터에 있어서, 교류모선의 교류전원을 직류로 변환하여 전차선으로 공급하는 다이오드 정류기단에서 직류 전류를 검지하고 회생인버터의 동작제어에 활용하여 회생인버터의 순환전류를 제한하도록 하는 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention, in the regenerative inverter of the electric vehicle, to detect the direct current in the diode rectifier stage that converts the AC power of the AC bus into a direct current supply to the tram line and to limit the circulating current of the regenerative inverter by utilizing the operation control of the regenerative inverter The present invention relates to a circulating current monitoring and control method of a regenerative inverter in a train substation.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 교류전력계통단의 교류전원을 전력공급용 변압기로 변환한 후 다이오드 정류기로 정류하여 차단기를 통해 가선으로 공급하고, 전동차에 의해 회생되어 가선으로 공급된 잉여회생전력의 전압을 제어기에서 감지하여 회생인버터 및 인버터 변압기를 통해 소정 전압으로 변환한 후 교류전력계통단으로 전달하는 전철변전소 회생인버터 시스템에 있어서, 상기 다이오드 정류기의 직류전류를 감지하는 직류전류감지수단을 구비하고, 상기 제어기는 상기 직류전류감지수단에 의해 감지된 직류전류가 허용 순환전류량보다 적은 경우에만 회생인버터를 동작시켜 교류전력계통단으로 회생전력을 흡수하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 발명임.The present invention for realizing this, by converting the AC power of the AC power system into a power supply transformer, rectified by a diode rectifier and supplied to the line through the circuit breaker, the surplus regenerative power supplied to the line by regeneration by the electric vehicle A regenerative inverter system for a train substation for sensing a voltage at a controller and converting the voltage into a predetermined voltage through a regenerative inverter and an inverter transformer and then transmitting the same to an AC power system stage, comprising a DC current sensing means for sensing a DC current of the diode rectifier. And the controller operates the regenerative inverter only when the DC current sensed by the DC current sensing means is less than the allowable circulating current amount to absorb the regenerative power into the AC power system stage.
회생인버터, 순환전류, 회생전력, 전철변전소 Regenerative inverter, circulating current, regenerative power, train substation
Description
도 1은 종래 회생제동시스템이 구성된 변전소의 구성도,1 is a configuration diagram of a substation configured with a conventional regenerative braking system;
도 2는 본 발명에 따른 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치의 개요도2 is a schematic diagram of a circulating current monitoring apparatus of a train substation regenerative inverter according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 회생인버터 동작특성곡선,3 is a regenerative inverter operation characteristic curve according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 회생인버터 동작모드 조건표,4 is a regenerative inverter operation mode condition table according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,5 is a flowchart illustrating a control method of a circulating current monitoring device of a regenerative inverter in a train substation according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 회생인버터 제어기의 상세구성도,6 is a detailed configuration diagram of the regenerative inverter controller according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 회생인버터 동작시의 가선전압 및 회생인버터 출력전류를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a line voltage and a regenerative inverter output current during the regenerative inverter operation according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 -- 교류전력계통단, 12 -- 전력공급용 변압기,11-AC power system stage, 12-power supply transformer,
13 -- 다이오드 정류기, 14 -- 전동차,13-diode rectifier, 14-electric car,
15 -- 차단기, 16 -- 가선,15-breaker, 16-bare wire,
17 -- 회생인버터, 18 -- 인버터 변압기,17-regenerative inverter, 18-inverter transformer,
19 -- 교류차단기, 20 -- 제어기,19-AC breaker, 20-controller,
22 -- 직류고속차단기, 31 -- 저역필터부,22-DC high speed breaker, 31-low pass filter,
32 -- 전력변환부.32-power converter.
본 발명은 전동차의 회생제동에 의해 발생하여 가선으로 되돌려지는 회생전력으로 가선의 전압상승시 에너지가 열로 소모되는 것을 방지하기 위하여 사용되는 회생인버터의 순환전류 감시 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류모선의 교류전원을 직류로 변환하여 전차선으로 공급하는 다이오드 정류기단에서 직류 전류를 검지하고 회생인버터의 동작제어에 활용하여 회생인버터의 순환전류를 제한하도록 하는 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative power monitoring and control method of a regenerative inverter used to prevent energy from being consumed by heat when a voltage rises in a cable line by regenerative power generated by regenerative braking of an electric vehicle. Circulating current monitoring of the train substation regenerative inverter to detect the DC current at the diode rectifier stage which converts AC power of AC bus into DC and supply it to the tramline and to limit the circulating current of the regenerative inverter It relates to a control method.
최근의 도시철도차량인 전동차는 에너지 절약을 위해 회생제동 방식을 채택하고 있다. 도 1은 종래 회생제동시스템이 구성된 변전소의 구성도를 도시한 것으로, 교류전력계통단(11)에는 전력공급용 변압기(12) 및 다이오드 정류기(13)를 통해 전동차(14)에서 사용되는 직류(예컨대, 직류 1500V)로 변환하여 차단기(15)들을 매개로 가선(16)을 통해 전동차(14)에 공급하도록 이루어져 있음과 아울러, 전동 차(14)의 회생제동에 의한 가선전압의 상승분은 회생인버터(17)와 인버터 변압기(18) 및 교류차단기(19)를 통해 다시 교류전력계통단(11)으로 공급하도록 이루어져 있으며, 이러한 회생인버터(17)는 제어기(20)가 가선전압을 감지하여 그 동작을 제어하도록 이루어져 있다. Electric cars, which are recent urban railway vehicles, use regenerative braking to save energy. 1 is a block diagram of a substation configured with a conventional regenerative braking system. The AC
즉, 회생제동은 가속된 전동차(14)가 관성으로 주행 중 정차를 위해 감속을 할 때, 전동기를 제어하여 발전기로 이용함으로써 전동차(14)의 운동에너지를 이용하여 발전을 하고 이를 가선(16)으로 되돌리는 방식으로, 이러한 회생제동 방식을 이용하면 전체 시스템의 전력 소모량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 제동에 의한 소음 문제 및 브레이크 슈의 마모를 방지할 수 있는 등의 장점을 가지고 있어 채용 범위가 점차로 확대되고 있다.That is, the regenerative braking generates electric power by using the kinetic energy of the
이와 같이 다이오드 정류기(13)로 직류 1500V를 공급하는 전기철도용 변전소에서 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency; 3VF)-인버터 추진장치를 탑재한 전동차들이 회생제동을 사용함으로서 직류 가선전압은 자주 상승하게 된다. 이러한 잉여회생전력으로 인한 가선전압의 상승을 제한하고, 버려지는 잉여전력을 흡수하기 위해서 다이오드 정류기(13)에 회생인버터(17)를 역병렬로 설치한다. 즉, 회생인버터(17)는 잉여 회생전력을 흡수하고 변전소의 교류전력계통단(11)으로 연계시킴으로서 변전소의 교류전력계통단(11)의 부하(21)에서 소비시킨다. In this way, the DC line voltage is frequently increased by using regenerative braking of electric vehicles equipped with a VVVF (VVVF) -inverter propulsion unit in an electric railway substation supplying a direct current 1500V to the
그러나 지금까지 회생인버터(17)는 단지 가선(16) 전압의 상승만을 검지하여 동작여부를 결정하므로 다이오드 정류기(13)로부터 전력이 회생인버터(17)로 직접 전달되는 순환전류에 대한 대책이 없었다. However, until now, the
그리하여 회생인버터(17)는 전동차(14)에서 발생되는 회생전력만을 흡수하여 재활용해야 함에도 화살표 A로 표시된 바와 같이 순환전류가 흘러 전력계통으로부터 수전되는 전력으로 변전소에 추가의 전력소비를 발생시키는 문제점이 있다.Thus, although the
또한, 가선전압의 상승시 회생인버터(17)의 속응성을 위해 회생인버터(17)를 대기 모드로 동작시켜 순환전류가 흐르도록 하고 있으나, 이때 회생인버터의 동작을 가선전압(Vdc) 검지만으로 수행함으로써 회생인버터(17) 대기 모드에서 많은 순환전류가 필요한 문제점이 있다.In addition, the
아울러, 회생인버터(17)가 불규칙적으로 발생되는 잉여회생전력을 계통단에 전달시키기 위해서는 최소의 일정순환전류를 허용하고 직류/교류차단기를 On으로 설정하는 대기 영역이 필요하며, 이때를 제외하고는 회생인버터를 통한 순환전류는 흐르지 않도록 할 필요성이 있다.In addition, in order to transfer surplus regenerative power generated irregularly by the
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 교류전력계통단의 교류를 직류로 변환하여 가선으로 공급하는 다이오드 정류기단에서 직류 전류를 검지하고 이를 회생인버터의 동작제어에 활용하는 방식으로 직류가선전압과 다이오드 정류기의 전류를 동시에 활용함으로써 회생인버터 동작시 발생되는 순환전류를 제한할 수 있도록 된 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시 및 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다. The present invention has been invented in view of the above-described circumstances, and the method of detecting direct current in a diode rectifier stage which converts alternating current of an AC power system into direct current and supplies it to the wire and utilizes it in the operation control of the regenerative inverter. An object of the present invention is to provide a method for monitoring and controlling a circulating current of a regenerative inverter of a train substation, which can limit a circulating current generated when a regenerative inverter is operated by simultaneously using a line voltage and a current of a diode rectifier.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치는, 교류전력계통단의 교류전원을 전력공급용 변압기로 변환한 후 다이오드 정류기로 정류하여 차단기를 통해 가선으로 공급하고, 전동차에 의해 회생되어 가선으로 공급된 잉여회생전력의 전압을 제어기에서 감지하여 회생인버터 및 인버터 변압기를 통해 소정 전압으로 변환한 후 교류전력계통단으로 전달하는 전철변전소 회생인버터 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, the circulating current monitoring device of the regenerative inverter of the train substation of the present invention converts the AC power of the AC power system into a power supply transformer, rectifies it with a diode rectifier, and supplies the wire through the circuit breaker. In the train substation regenerative inverter system that detects the voltage of the surplus regenerative power supplied by the electric vehicle and supplied to the wire, converts it to a predetermined voltage through the regenerative inverter and inverter transformer, and transfers it to the AC power system stage,
상기 다이오드 정류기의 직류전류를 감지하는 직류전류감지수단을 구비하고, 상기 제어기는 상기 직류전류감지수단에 의해 감지된 직류전류가 허용 순환전류량보다 적은 경우에만 회생인버터를 동작시켜 교류전력계통단으로 회생전력을 흡수하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.And a DC current sensing means for sensing the DC current of the diode rectifier, and the controller operates the regenerative inverter only when the DC current sensed by the DC current sensing means is less than the allowable circulating current amount to regenerate the AC power system. Characterized in that it is made to absorb power.
본 발명에 따른 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치의 제어방법은, 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id) 및 다이오드 정류기단의 공통전류(it)를 감지하는 단계; 다이오드 정류기단의 공통전류(it)가 허용순환전류량(Ia)보다 크다고 판단되면, 가선전압(Vd)을 감지하여 가선전압(Vd)이 제1설정전압인 V1보다 작은 경우에는 회생인버터의 동작을 정지시키는 한편, 가선전압(Vd)이 제1설정전압인 V1보다 큰 경우에는 대기모드를 수행하는 단계; 상기 단계에서 다이오드 정류기단의 공통전류(it)가 허용순환전류량(Ia) 이하인 경우로 판단되면, 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)를 판단하여, 가선전압(Vd)이 제1설정전압 V1과 상기 제1설정전압보다 높은 전압으로 설정된 제2설정전압 V2 사이에 있고 회생인버터의 입 력전류(id)가 회생인버터 전력이 정격일때의 전류값인 I1보다 작은 경우에는 회생인버터를 제1동작모드로 동작시키는 단계; 상기 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)의 판단단계에 있어서 가선전압(Vd)이 제1설정전압 V1과 제2설정전압 V2 사이에 있지 않거나 회생인버터의 입력전류(id)가 I1보다 작은 경우가 아니라면, 가선전압(Vd)을 제2설정전압 V2와 비교하여, 가선전압(Vd)이 제2설정전압 V2보다 큰 경우에는 회생인버터를 제2동작모드로 동작시키지만, 가선전압(Vd)이 제2설정전압 V2보다 작은 경우에는 회생인버터를 대기모드로 동작시키는 단계;를 포함하여 이루어져 있다.A control method of a circulating current monitoring device of a regenerative inverter of a train substation according to the present invention includes: detecting a wire voltage (Vd), an input current (id) of a regenerative inverter, and a common current (it) of a diode rectifier stage; If it is determined that the common current (it) of the diode rectifier stage is larger than the allowable circulating current amount (Ia), the line voltage (Vd) is sensed and when the line voltage (Vd) is less than the first set voltage V1, the operation of the regenerative inverter is stopped. Performing a standby mode when the line voltage Vd is greater than the first set voltage V1; In this step, if it is determined that the common current (it) of the diode rectifier stage is less than the allowable circulating current amount (Ia), the line voltage (Vd) and the input current (id) of the regenerative inverter is determined, the line voltage (Vd) is Regenerative inverter when the set voltage V1 is between the second set voltage V2 set to a voltage higher than the first set voltage and the input current id of the regenerative inverter is smaller than the current value I1 when the regenerative inverter power is rated. Operating in a first operation mode; In the determining step of the line voltage Vd and the input current id of the regenerative inverter, the line voltage Vd is not between the first set voltage V1 and the second set voltage V2 or the input current id of the regenerative inverter is If not less than I1, the line voltage Vd is compared with the second set voltage V2. If the line voltage Vd is greater than the second set voltage V2, the regenerative inverter is operated in the second operation mode, but the line voltage If (Vd) is less than the second set voltage V2 operating the regenerative inverter in the standby mode.
이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치의 개요도를 나타낸다. 도 2의 구성요소중 도 1과 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 참조번호를 부여하고 중복된 설명을 피하기 위하여 상세한 설명을 생략한다.2 shows a schematic diagram of a circulating current monitoring apparatus of a train substation regenerative inverter according to the present invention. The components that perform the same functions as those of FIG. 1 among the components of FIG. 2 are given the same reference numerals as those of FIG. 1, and detailed descriptions thereof will be omitted in order to avoid overlapping descriptions.
첨부도면에 도시된 바와 같이, 교류전력계통단(11)에는 전력공급용 변압기(12)와 다이오드 정류기(13)가 차례로 연결되어 소정레벨의 교류전압으로 변환하여 직류전압으로 정류한 다음 차단기(15)를 통해 가선(16)으로 공급하여 전동차(14)로 공급할 수 있도록 이루어지는 한편, 가선(16)에는 직류고속차단기(22)와 회생인버터(17), 인버터 변압기(18) 및 교류차단기(19)가 차례로 연결되어 전동차 에 의해 회생되는 잉여회생전력을 소정레벨의 교류전압으로 변환한 후 교류전력계통단(11)으로 전달하도록 이루어져 있다.As shown in the accompanying drawings, the AC
또한, 제어기(20)에는 상기 다이오드 정류기(13)의 직류전류량을 감지하는 수단과 가선(16)의 전압을 감지하는 수단 및 가선의 전류량을 감지하는 수단을 구비하여, 상기 제어기(20)가 가선전압과 다이오드 정류기(13)의 전류량에 따라 회생인버터(17)의 동작을 제어하도록 이루어져 있다.In addition, the
본 발명에서는 가선전압 뿐만 아니라 다이오드 정류기(13)의 직류단 공통전류를 검출하여 회생인버터(17)를 동작시키기 위한 제어신호로 활용한다. 이때 회생인버터(17)가 회생전력을 교류전력계통단으로 전달할 때 허용순환전류량(Ia)보다 큰 순환전류가 흐르지 못하도록 제한하기 위하여, 검출된 공통전류가 허용순환전류량(Ia)보다 적은 경우에만 회생인버터(17)가 회생전력을 흡수하여 교류전력계통단(11)으로 전달한다. 상기 허용순환전류량(Ia)은 설치되는 변전소의 회생전력량 및 순환전류를 측정 후에 설정하여야 하며, 대기모드의 허용순환전류인 Iidle 값보다 적은 값으로 선정하여 최소화시키는 것이 바람직하다. In the present invention, not only the wire voltage but also the DC terminal common current of the
그리하여 회생인버터가 동작할 때에는 항상 순환전류량이 감시되고 허용순환전류량(Ia) 이상으로 커지면 회생인버터(17)는 동작을 정지하도록 이루어져 있다. Thus, when the regenerative inverter operates, the circulating current amount is always monitored and the
여기서, 대기전류는 회생인버터(17)의 회생전력 흡수동작을 곧바로 수행할 수 있도록 미리 회생인버터(17)를 작동시켜 흘려주는 전류로써, 전동차(14)의 회생 동작에 의하여 가선전압이 보다 커질 때 곧바로 회생전력을 흡수할 수 있게 대기모드에서 대기전류를 흘릴 수 있도록 직류고속차단기(21)와 교류차단기(19)를 온상태로 접속시켜 놓는다. Here, the standby current is a current flowing by operating the
이와 같은 회생전력의 흡수동작에 있어서, 제어기(20)는 다이오드 정류기(13)단의 공통전류를 감지하여 회생인버터(17)를 통한 과다 순환전류가 흐르는지를 판단하여 회생인버터(17)의 동작을 제한하도록 하고 있으며, 과다 순환전류가 흐르는 것으로 판단한다면, 기존과 마찬가지로 예컨대 전동차에 설치된 저항기에서 일정전압(1800V)이상으로 상승시 저항기 열로 소모시킨다.In the absorption operation of the regenerative power, the
이하에서는 도 3에 도시된 회생인버터 동작특성곡선과 도 4에 도시된 회생인버터 동작모드 조건을 참조하여 회생인버터의 동작모드에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation mode of the regenerative inverter will be described with reference to the regenerative inverter operation characteristic curve shown in FIG. 3 and the regenerative inverter operation mode conditions shown in FIG. 4.
본 발명에 따른 회생인버터(17)의 동작은 대기모드, 제1동작모드, 제2동작모드로 구성되며, 회생인버터(17)는 대기모드에서 제1동작모드, 제2동작모드 순으로 차례로 동작하게 된다.The operation of the
첨부도면에 있어서, Vn은 무부하시의 전압값, V1은 대기모드시 순환전류를 흘리기 위해 무부하보다는 낮게 설정한 전압값, V2는 회생인버터의 직류단 기준전압값, V3는 회생인버터의 용량 증가를 위해 최대 허용가능한 기준전압값을 나타내며, 본 발명의 실시예에 있어서, 예컨대 Vn=1600V, V1=1550V, V2=1650V, V3=1800V로 설정된 값이나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 이에 한정되는 것은 아 니며, 필요에 따라 적정한 값으로 설정될 수 있다. 또한 I1값은 을 나타내며, 회생인버터(17)의 전력이 정격일 때의 전류값을 나타낸다. 여기서 은 회생인버터(17)의 정격전력값을 나타낸다. In the accompanying drawings, Vn is a voltage value at no load, V1 is a voltage value set lower than no load to flow a circulating current in standby mode, V2 is a DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter, and V3 is an increase in the capacity of the regenerative inverter. Represents a maximum allowable reference voltage value, and in an embodiment of the present invention, for example, Vn = 1600V, V1 = 1550V, V2 = 1650V, V3 = 1800V, but for the purpose of understanding the present invention. It may be set to an appropriate value as necessary. In addition, I1 value is Represents the current value when the power of the
대기모드는 평소에 회생인버터(17)에 일정량의 순환전류를 허용하여 제1동작모드 및 제2동작모드로의 전환시간을 단축시키기 위해 설정한 모드이고, 제1동작모드는 가선전압을 일정하게 유지시키고 회생전력을 교류전력계통단으로 전달하기 위해 설정한 모드이며, 제2동작모드는 가선전압의 상승을 일정전압까지 허용하여 회생인버터(17)의 출력전류량을 감소시키고 과부하용량을 증대시키기 위한 모드이다.The standby mode is a mode set to shorten the switching time between the first operation mode and the second operation mode by allowing a certain amount of circulating current to the
대기모드와 제1동작모드의 전환시점은 가선전압, 즉 회생인버터(17) 직류단전압의 크기로 결정한다. 회생인버터(17)의 직류단전압의 기준전압값 V2는 예컨대 1650V로 설정하여 이보다 크면 제1동작모드로 회생동작이 개시된다.The switching time between the standby mode and the first operation mode is determined by the line voltage, that is, the magnitude of the
이후, 제1동작모드와 제2동작모드의 전환시점은 회생인버터의 직류단 입력전류 즉, 교류전력계통으로 회생되는 전류량인 I1에 의해 결정된다. 즉, 전류값이 I1보다 커지면 제2동작모드가 개시된다. Thereafter, the switching time between the first operation mode and the second operation mode is determined by the DC input current of the regenerative inverter, that is, the amount of current regenerated to the AC power system. That is, when the current value becomes larger than I1, the second operation mode is started.
도 5는 본 발명에 따른 전철변전소 회생인버터의 순환전류감시장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로써, 각각의 동작모드에 대한 기준전압/전류값 설정을 위한 순서도를 나타낸다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a control method of a circulating current monitoring device of a regenerative inverter in a train substation according to the present invention, and shows a flowchart for setting a reference voltage / current value for each operation mode.
먼저, 제어기(20)는 가선전압(Vd), 회생인버터의 입력전류(id) 및 다이오드 정류기(13)단의 공통전류(it)를 감지한다.First, the
이때 다이오드 정류기(13)단의 공통전류(it)가 허용순환전류량(Ia)보다 크다고 판단되면, 가선전압(Vd)을 감지하여 가선전압(Vd)이 V1보다 작은 경우에는 회생인버터(17)의 동작을 정지시키는 한편, 가선전압(Vd)이 V1보다 큰 경우에는 대기모드를 수행하여, 회생인버터(17)의 즉각적인 회생전력 흡수동작을 위해 적은 량의 순환전류()를 허용하여 직류고속차단기(22) 및 교류차단기(19) 등을 미리 온상태로 접속시킨다. At this time, if it is determined that the common current (it) of the
그러나 상기 다이오드 정류기(13)단의 공통전류(it)가 허용순환전류량(Ia) 이하인 경우로 판단되면, 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)를 판단하여, 가선전압(Vd)이 V1과 V2 사이에 있고 회생인버터의 입력전류(id)가 I1보다 작은 경우에는 회생인버터(17)를 제1동작모드로 동작시킨다. However, if it is determined that the common current (it) of the
만일 상기 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)의 판단단계에 있어서If in the step of determining the line voltage (Vd) and the input current (id) of the regenerative inverter
가선전압(Vd)이 V1과 V2 사이에 있지 않거나 회생인버터의 입력전류(id)가 I1보다 작은 경우가 아니라면, 가선전압(Vd)을 V2와 비교하여, 가선전압(Vd)이 V2보다 큰 경우에는 회생인버터(17)를 제2동작모드로 동작시키지만, 가선전압(Vd)이 V2보다 작은 경우에는 회생인버터(17)를 대기모드로 동작시킨다. If the line voltage Vd is not between V1 and V2 or the input current id of the regenerative inverter is less than I1, the line voltage Vd is greater than V2 by comparing the line voltage Vd with V2. The
이와 같이 하여 상기 제1동작모드와 제2동작모드에서는 회생인버터(17)가 가선전압의 상승분을 검지하고 교류전력계통단으로 잉여 회생전력을 전달시키는 동작 을 수행한다. In this manner, in the first operation mode and the second operation mode, the
도 5에 있어서, Vref는 회생인버터의 직류단 기준전압값을 나타내며, I_ref는 회생인버터의 제어알고리즘에서 d축의 기준전류값을 나타낸다. 대기모드에서는 회생인버터의 제어알고리즘에서 전압제어루프가 없이 동작되므로 d축 기준전류값이 I_ref=Iidle 이고, 제1, 제2 동작모드에서는 전압제어기의 출력값을 사용한다. 그리고 회생인버터 제어알고리즘에서 q축은 무효전력을 제어하는 성분으로 기준전류값(Iq_ref)을 0으로 하여 단위역률을 얻을 수 있도록 한다.In Fig. 5, Vref represents a DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter, and I_ref represents a d-axis reference current value in the control algorithm of the regenerative inverter. In the standby mode, the control algorithm of the regenerative inverter operates without a voltage control loop, so the d-axis reference current value is I_ref = Iidle. In the first and second operation modes, the output value of the voltage controller is used. In the regenerative inverter control algorithm, the q-axis is a component that controls reactive power so that the unit power factor can be obtained by setting the reference current value (Iq_ref) as 0.
여기서, 제1동작모드와 제2동작에서는 전류기준값()값은 전압제어기(41)로부터 만들어지고(도 6 참조), 대기 모드시에는 전압제어기(41)를 거치지 않고 D/Q축 전류제어기(33)의 기준값으로 한다. 즉, Id_ref와 Id_idle 모두 D축 기준전류값으로서, 대기모드시에는 d축 전류값이 Id_idle값으로 고정시키고, 제1, 제2 동작모드시에는 전압제어기(41)의 출력값인 Id_ref를 사용한다. Here, in the first operation mode and the second operation, the current reference value ( Value is made from the voltage controller 41 (refer to FIG. 6), and is set as the reference value of the D / Q
도 6은 본 발명에 따른 회생인버터 제어기의 상세구성도를 나타낸다. 6 shows a detailed configuration diagram of the regenerative inverter controller according to the present invention.
교류전력계통단(11)으로 연결되는 인버터 변압기(18)에는 저역필터부(31)를 매개로 IGBT 등의 스위칭소자로 이루어지는 전력변환부(32)가 연결된다.The
한편, D축성분(유효전력 제어)과 Q축성분(무효전력 제어)의 전류값을 제어하는 PI 제어부인 D/Q축 전류제어기(33)의 일측 출력단에는 3상 좌표계를 2상 좌표계(D축, Q축)로 변경 또는 2상 좌표계를 3상 좌표계로 변경하는 좌표변환 및 상변환부(34)와 기준신호를 스위칭 펄스형태로 변환시키는 PWM 발생회로(35) 및 전력변 환부(32)를 구성하는 스위칭 소자의 게이팅을 ON/OFF하는 게이트구동회로(36)가 차례로 연결되어 있다.On the other hand, one phase of the D / Q
전력변환부(32)의 가선(16)측 연결단인 직류단에는 직류전류를 검출하는 직류전류검출부(37)와 가선전압을 검출하는 직류전압검출부(38)가 연결되어 기준 전압/전류 발생기(40)로 검출전류와 검출전압을 전달하도록 이루어져 있다. 또한 다이오드 정류기(13)의 출력단에는 다이오드 정류기(13)에서 출력되어 가선(16)으로 공급되는 공통전류를 검출하는 공통전류검출부(39)가 연결되어 기준전압/전류발생기(40)로 검출전류값을 전달하도록 이루어져 있다.The DC terminal, which is connected to the
상기 기준전압/전류발생기(40)는 가선전압의 크기에 따른 회생인버터(17)인 전력변환부(32)의 직류단 기준전압(제1, 제2 동작모드)과 기준전류값(대기모드)을 출력하도록 이루어져 있고, 전압제어기(41)는 회생인버터(17)의 직류단 전압을 기준전압(V_ref)으로 유지시키기 위해 사용되는 PI 제어기로써, 출력값은 D축 기준전류값이 된다.The reference voltage /
한편, 회생인버터(17)인 전력변환부(32)의 출력측에는 3상 계통단 전류를 검출하는 전류검출부(42)가 연결되어 있고, 인버터 변압기(18)와 교류전력계통단(11) 사이에는 전원전압의 위상을 상시 정확히 검출하여, 좌표변환 및 상변환시에 사용할 수 있도록 제어각연산부(43)가 연결되어 있다.On the other hand, a
도 7은 본 발명에 따른 회생인버터 동작시의 가선전압 및 회생인버터 출력전류를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a line voltage and a regenerative inverter output current during the regenerative inverter operation according to the present invention.
도시된 바와 같이 가선전압이 V1보다 적은 경우에는 회생인버터(17)가 동작하지 않으므로 회생인버터(17)의 출력전류는 0이다.As shown, when the line voltage is less than V1, the
그리고 가선전압의 크기가 V1과 V2사이에 있을 때에는 회생인버터(17)에 일정량의 순환전류()를 흘리는 대기모드로 동작한다.When the magnitude of the line voltage is between V1 and V2, the
이후, 가선전압이 V2보다 커지면 회생인버터(17)는 출력전류를 발생시키고, 제1동작모드 또는 제2동작모드를 수행하여 잉여 회생전력을 흡수하여 변전소의 전력계통으로 전달한다. 이때 다이오드 정류기(13)의 공통전류를 항시 검지하여 허용순환전류량 Ia보다 큰 값을 가지면, 공통전류가 과다하다고 판단하여 회생인버터의 회생전력 흡수를 정지시킨다. Then, when the line voltage is greater than V2, the
상기한 바와 같이 본 발명은 회생인버터 동작시 다이오드 정류기단의 공통전류를 측정하여 순환전류량을 감시하면서 순환전류량을 줄임으로써 회생인버터로 인한 손실을 저감할 수 있고, 대기모드에서는 일정량의 순환전류를 허용함으로써 회생인버터가 회생전력을 흡수하는 제1, 제2 동작모드로의 전환시간을 단축시킬 수 있으며, 제2 동작모드에서는 회생인버터 직류단 전압의 상승을 일정부분까지 허용함으로서 회생인버터 출력전류의 크기를 제한하고 과부하용량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention can reduce the loss caused by the regenerative inverter by measuring the common current of the diode rectifier stage and reducing the amount of circulating current while the regenerative inverter is operated, and allowing a certain amount of the circulating current in the standby mode. Therefore, the switching time to the first and second operation modes in which the regenerative inverter absorbs the regenerative power can be shortened. In the second operation mode, the regenerative inverter output current can be increased by allowing a rise of the regenerative inverter DC terminal voltage to a certain portion. There is an advantage that can limit the limit and increase the overload capacity.
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