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KR20130078380A - 회생형 고압 인버터의 제어장치 - Google Patents

회생형 고압 인버터의 제어장치 Download PDF

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KR20130078380A
KR20130078380A KR20110147290A KR20110147290A KR20130078380A KR 20130078380 A KR20130078380 A KR 20130078380A KR 20110147290 A KR20110147290 A KR 20110147290A KR 20110147290 A KR20110147290 A KR 20110147290A KR 20130078380 A KR20130078380 A KR 20130078380A
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South Korea
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voltage
power
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current
phase
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최승철
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

회생형 고압 인버터의 제어장치가 개시된다. 본 발명의 제어장치는, PWM 컨버터부의 입력과 출력의 전력차를 보상하는 전압을 생성하여, PWM 컨버터부의 스위칭을 제어하는 전력보상 전압발생부를 포함한다. 본 발명에 따르면 고압 인버터의 출력전압을 합성하는 단위 전력셀의 직류단 전압의 맥동을 줄일 수 있다.

Description

회생형 고압 인버터의 제어장치{CONTROL APPARATUS FOR REGENERATIVE MEDIUM VOLTAGE INVERTER}
본 발명은 고압 인버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직렬형 H-브릿지 인버터(Cascaded H-Bridge)와 같은 모듈형 고압 인버터의 단위전력셀에 사용하기 위한 회생형 고압 인버터의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고압 인버터(medium voltage inverter)는 선간전압 실효치가 600V 이상인 입력전원을 갖는 인버터로서, 팬(fan), 펌프(pump), 압축기(compressor) 등의 응용분야에 주로 사용된다.
이러한 응용분야에서는 가변속(variable speed) 운전이 빈번하게 발생하는데, 특히 급감속(fast deceleration) 운전이 필요할 경우, 회생운전(regenerating operation)이 발생한다.
또한, 위에서 언급한 응용분야 외에, 견인(traction), 승강(hoist), 컨베이어(conveyor) 등의 응용분야에서는 회생운전이 필수적이다.
도 1은 종래의 직렬형 H-브릿지 고압 인버터 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 단위셀의 상세 구성도이다. 도 1은 2단의 단위전력셀(120)로 구성된 경우를 나타내었다.
도 1의 위상치환 변압기(110)는 선간전압 실효치가 600V 이상인 고압의 입력전원(200)으로부터 수신되는 고압의 입력전원을 단위 전력셀(120)의 요구에 맞게 전압의 위상(phase)과 크기(magnitude)를 변환한다.
위상치환 변압기(110)의 출력전압은 각각 단위 전력셀(120)의 입력전원이 되고, 단위 전력셀(120)은 입력전압을 합성하여 3상 전동기(300)에 전력을 공급한다.
고압 인버터(100)의 a, b 및 c 각각의 출력 상전압은, 각 상에 대한 단위전력셀(120)의 출력전압의 합이다.
도 2의 위상검출부(Phase Locked Loop; 'PLL'이라 함)(121)는 3상 정지좌표계에서 2상의 동기좌표계로 변환하는 경우, 요구되는 전원의 위상각 정보를 제공한다. PLL(121)에서 추정된 각정보는 전체 시스템 제어에 사용된다.
직류단 캐패시터(128)는 입출력단의 전력 불균형 해소를 위한 것인데, 전원 측에서 공급되는 입력전력이 부하에서 소비되는 출력전력보다 클 경우에는 직류단 전압이 증가하고, 반대의 경우에는 직류단 전압이 감소한다. 이러한 직류단 캐패시터(128)의 전압은 직류단 전압제어부(124)에 의해 제어되며, 직류단 전압제어부(124)의 출력은 전류제어부(125)의 q축 전류지령이 된다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 직류단 전압제어부(124)의 상세 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 적분비례(Integral and Proportional; 'IP'라 함) 제어기(도 3a) 또는 비례적분(Proportional and Integral; 'PI'라 함) 제어기(도 3b)를 사용할 수 있으며, 적용분야에 따라 선택가능하다. 도 3a 및 도 3b의 출력은 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
전류제어부(125)는 동기좌표계상의 d, q축 전류를 각각 제어하는데, q축 전류성분을 유효전력분 전류라 하고, d축 전류성분을 무효전력분 전류로 정의한다.
전류제어부(125)에서는, 필요한 경우, 교류전원단의 역률도 제어할 수 있다. 전원전압과 전류가 정현파(sinusoidal wave)인 경우, 역률을 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
이며,
Figure pat00006
는 동기좌표계상의 전원의 전압 복소수벡터와 전류 복소수벡터의 내적을 의미하며,
Figure pat00007
는 각 복소수벡터의 크기의 곱을 의미한다.
수학식 3으로부터 역률제어를 위한 동기좌표계 d축 전류지령은 다음과 같이 생성된다.
Figure pat00008
도 4는 도 2의 전류제어부의 상세 구성도이다. 좌표변환부(122)는 전류센서를 통해 측정된 실제전류를 동기좌표계로 변환한다. 전류제어부(125)는 직류단 전압제어부(124)와 역률제어를 통해 계산된 지령전류를 받고, PI 제어기와 전향보상(feed forward)을 사용하여 전압지령을 계산한다.
각 제어기에 의해 생성된 출력은 다음과 같다.
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
수학식 5 및 수학식 6과 같이 생성된 전압지령은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; 이하, 'PWM'이라 함) 컨버터(127)의 각 상에서 사용될 수 있도록 정지좌표계로 변환된다. 즉, 게이트신호 발생부(126)에서 위와 같이 계산된 전압지령을 사용한다. 종래에는 전압변조(voltage modulation) 방식 중 공간벡터 전압변조방식(Space Vector PWM)을 사용하였다.
도 5는 도 2의 게이트신호 발생부의 상세 구성도로서, 공간벡터 전압변조방식으로 구현된 것을 나타낸 것이며, 옵셋전압과 삼각파 비교를 사용한 것을 설명한 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 게이트신호 발생부(126)는 주어진 상전압지령으로부터 옵셋전압 결정부(501)가 적절한 옵셋전압을 결정하여 전압변조의 한 주기내에 평균적 개념으로 구현한다. 즉, 각 상전압지령으로부터 옵셋전압을 어떻게 결정하는가에 따라 스위칭을 결정하는 전압지령이 변화한다.
옵셋전압은 다음 수학식에 의해 결정된다.
Figure pat00013
여기서,
Figure pat00014
와
Figure pat00015
은 각각 3상 전압지령 중 최대와 최소인 것을 의미한다.
위와 같이, 게이트신호 발생부(126)는 전류제어부(125)로부터 발생된 전압지령에 해당하는 전압을 합성하도록 게이트 신호를 발생한다.
인덕터(123)는 3상전원(200)에서 공급하는 전력과 PWM 컨버터(127)의 출력전력간 버퍼링을 수행하며, 이를 통해 PWM 컨버터(127)의 출력 직류단 전압을 승압한다.
PWM 컨버터(127)는 3상 승압형으로, 6개의 전력반도체(power device)로 구성되며, 양방향 전력전달(bi-directional power flow)이 가능하다. 즉, 전원측 전류제어를 통해, 직류단 전압을 제어할 수 있다.
직류단 캐패시터(128)는 PWM 컨버터(127)와 인버터(129) 전력간 완충역할을 수행한다. 인버터(129)는, 단상 풀브릿지 구조이므로, 직류단 전압은 다음과 같은 전압맥동(ripple)을 가진다.
Figure pat00016
Figure pat00017
이때, φ는 부하각이고, ω는 운전주파수이고, t는 시간, V0와 I0는 출력전압과 출력전류의 실효치(rms value)이다.
수학식 10 및 수학식 11로부터, 단위 전력셀(120)의 출력전력은 다음과 같이 주어진다.
Figure pat00018
수학식 12에서 확인할 수 있듯이, 단위 전력셀(120)의 출력전력은 직류성분인
Figure pat00019
와 교류성분인
Figure pat00020
로 나뉘는 것을 알 수 있으며, 교류성분은 운전주파수의 2배에 해당하는 맥동을 가짐을 알 수 있다. 이로부터 직류단에 흐르는 전류는 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00021
수학식 12와 수학식 13으로부터, 직류단에는 운전주파수의 2배에 해당하는 맥동이 발생하는 것을 알 수 있으며, 출력전압의 크기와 출력전류의 크기가 커질 경우, 직류단 전원전압의 맥동 크기가 증가한다. 이러한 영향을 줄이기 위해서는 단위 전력셀(120)의 직류단 캐패시터(128)의 캐패시턴스가 커야 하는데, 이는 결국 전체 시스템의 부피 및 가격을 증가시키고, 시스템 신뢰성을 감소하게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 회생형 고압 인버터의 단위 전력셀의 능동적인 전압제어를 통해 직류단 전원전압 맥동의 크기를 줄이고, 이를 바탕으로 직류단 캐패시터의 용량을 줄이기 위한, 회생형 고압 인버터의 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 고압 인버터의 출력전압을 합성하는 단위 전력셀의 직류단 전압의 맥동을 줄이기 위한, 본 발명의 제어장치는, 복수의 전력소자로 구성되며, 인가되는 3상전원을 직류전압으로 변환하는 펄스폭변조(PWM) 컨버터부; 상기 복수의 전력소자의 스위치 신호인 PWM 신호를 출력하는 게이트신호 발생부; 전류지령과 측정전류로부터 전압지령을 생성하여 상기 게이트신호 발생부에 인가하는 전류제어부; 및 상기 PWM 컨버터부의 입력과 출력의 전력차를 보상하는 전압을 생성하여, 상기 전류제어부에 제공하는 전력보상 전압발생부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 전압지령과 상기 직류전압을 이용하여, 동기좌표계상의 상기 전류지령을 생성하는 직류단 전압제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 입력전원의 위상각 정보를 제공하는 위상검출부; 및 상기 입력전원을 동기좌표계로 변환하여, 상기 전류제어부에 제공(측정전류)하는 제1좌표변환부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 전력보상 전압발생부는, 상기 PWM 컨버터부의 입출력간 전력차로부터 보상전압의 크기를 결정하는 크기결정부; 상기 보상전압의 위상을 결정하는 제1 및 제2위상결정부; 크기 및 위상이 결정된 보상전압을, 정지좌표계에서 동기좌표계로 변환하는 제2좌표변환부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 크기결정부는 비례제어기이며, 비례이득의 크기에 의해 보상전압의 크기가 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 크기결정부는, 상기 PWM 컨버터부의 입출력간 전력차를 전원단 전류의 크기로 나누어 지령전압의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1위상결정부는, 정현함수를 이용하여 위상을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제2위상결정부는, 이현함수를 이용하여 위상을 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 고압 인버터의 출력전압을 합성하는 단위 전력셀의 직류단 전압의 맥동을 줄이기 위한, 본 발명의 제어장치는, PWM 컨버터부의 입력과 출력의 전력차를 보상하는 전압을 생성하여, 상기 PWM 컨버터부의 스위칭을 제어하는 전력보상 전압발생부를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 전력보상 전압발생부에서 계산된 추가전압을 이용하여 직류단 캐패시터에서의 전력 불균형을 제거함으로써, 직류단 전원전압의 맥동을 저감하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 직류단 전원전압의 맥동을 제거하여, 직류단 캐패시터를 소형화하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 직렬형 H-브릿지 고압 인버터 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 단위셀의 상세 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 직류단 전압제어부의 상세 구성도이다.
도 4는 도 2의 전류제어부의 상세 구성도이다.
도 5는 도 2의 게이트신호 발생부의 상세 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어장치가 적용되는 고압 인버터 시스템의 단위 전력셀의 일실시예 구성도이다.
도 7은 도 6의 전력보상 전압발생부의 일실시예 상세 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 고압 인버터 중 하나인 회생가능한 직렬형 H-브릿지 고압 인버터의 새로운 전력셀 제어를 제안한다. 본 발명에서 제안하는 단위 전력셀 제어는, 회생운전과 입력전원단의 역률제어가 가능하고, 출력직류단 전압을 제어할 수 있다.
본 발명의 고압 인버터 제어는, 직류단 전원전압의 맥동을 억제하여 상대적으로 직류단 캐패시터의 용량을 줄일 수 있고, 이에 따라서 전체 시스템의 부피와 가격 절감이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 제어장치가 적용되는 고압 인버터 시스템의 단위 전력셀의 일실시예 구성도로서, 종래의 3상 승압형 PWM 컨버터 토폴로지가 적용될 수 있다. 도 6의 단위 전력셀은, 도 1의 인버터 시스템에 적용되는 것이다.
도 1을 먼저 설명하면, 본 발명이 적용되는 고압 인버터(100)는 입력전원(200)으로부터 수신한 전력을 변환하여 3상 전동기(300)에 3상 전원을 공급하는 것이다. 3상 전동기(300)는 유도전동기(induction machine) 혹은 동기전동기(synchronous machine)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
위상치환 변압부(phase shift transformer)(110)는 입력전원(200)과 고압 인버터(100)간의 전기적 절연(galvanic isolation)을 제공하며, 입력단의 고조파(harmonics)를 저감하여, 전원전류의 전 고조파 왜율(Total Harmonic Distortion; THD)을 개선한다. 또한 각 단위 전력셀(120)에 3상 전원을 제공한다.
단위 전력셀(120)은 위상치환 변압부(110)로부터 수신한 전력을 전동기(300)의 상전압(phase votlage)으로 출력한다. 상전압은 각 상의 단위 전력셀의 전압의 합으로 합성된다. 도 1의 예와 같은 경우, 고압 인버터(100)의 a상 출력전압은 직렬연결된 단위 전력셀(120a1과 120a2)의 출력전압의 합이고, b상과 c상의 출력 전압은 각각 120b1과 120b2 그리고 120c1과 120c2의 출력전압의 합이다. 합성된 a, b, c상전압은 서로 120도 위상차를 가진다.
도 1에서는 2단의 단위 전력셀이 구성된 것을 예를 들어 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 출력전압에 따라 복수의 단의 단위 전력셀을 포함할 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
본 발명은, 도 1의 단위 전력셀의 PWM 컨버터부를 제어하기 위한 전압지령을 생성하기 위한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어장치가 적용되는 단위 전력셀(120)은, 위상검출부(PLL)(11), 좌표변환부(12), 인덕터(13), 직류단 전압제어부(14), 전류제어부(15), 게이트신호 발생부(16), PWM 컨버터부(17), 직류단 캐패시터(18), 인버터부(19) 및 전력보상 전압발생부(20)를 포함한다.
위상검출부(PLL)(11)는 단위 전력셀(120)로 입력되는 입력전원의 위상각 정보를 제공한다. 좌표변환부(12)는 3상 정지좌표계 전류를 dq 동기좌표계 전류로 변환한다. 인덕터(13)는 직류단 전압을 승압하고, 전류의 전 고조파 왜율(Total Harmonic Distortion; THD)을 개선한다.
직류단 전압제어부(14)는 직류단 전압지령과 측정된 직류단 전압을 이용하여, 동기좌표계 상의 d, q축 전류지령을 생성한다.
전류제어부(15)는 직류단 전압제어부(14)로부터 인가된 전류지령과 측정된 실제전류로부터 전압지령을 발생한다.
게이트신호 발생부(16)는 PWM 컨버터부(17)의 각 전력소자의 스위치 신호를 발생하는 것으로서, PWM 신호를 출력한다.
PWM 컨버터부(17)는, 본 발명의 제어대상으로서, 인가되는 전원을 게이트신호 발생부(16)의 PWM 신호에 의해 직류전압으로 변환한다.
직류단 캐패시터(18)는 입출력단의 전력 불균형 해소를 위한 것으로서, 전원측에서 공급되는 입력전력이 부하에서 소비되는 출력전력보다 클 경우에는 직류단 전압이 증가하고, 반대의 경우에는 직류단 전압이 감소한다.
인버터부(19)는 단상 풀 브릿지 형식으로, 직류단 캐패시터(18)의 직류단 전압으로부터 전력스위치(19a~19d)를 통해 출력전압을 생성한다.
전력보상 전압발생부(20)는 PWM 컨버터부(17)의 입출력간 차를 줄이기 위해 전압지령을 생성하여 전류제어부(15)에 제공한다.
도 7은 도 6의 전력보상 전압발생부의 일실시예 상세 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력보상 전압발생부(20)는, 크기결정부(21), 제1 및 제2위상결정부(22, 23) 및 좌표변환부(24)를 포함한다.
크기결정부(21)는, PWM 컨버터부(17)의 입출력간 전력차로부터 보상전압의 크기를 결정한다. 예를 들어, 크기결정부(21)는 비례제어기일 수 있으며, 비례이득(k)의 크기에 의해 보상전압의 크기가 결정된다.
제1 및 제2위상결정부(22, 23)는 전력보상을 위한 보상전압의 위상을 결정한다. 제1위상결정부(22)는 정현(sine)함수를 이용하여, 제2위상결정부(23)는 이현(cosine) 함수를 이용하여 보상전압에 대한 전압지령을 발생한다.
좌표변환부(24)는 제1 및 제2위상결정부(22, 23)가 결정한 보상전압에 대한 전압지령을 정지좌표계에서 동기좌표계로 변환한다.
이하에서는, 도 6 및 도 7의 동작을 살펴보기로 한다. 본 발명이 적용되는 단위 전력셀은, 도 1 및 도 2에서 설명한 종래의 회로와 동일하고, 전력보상 전압발생부(20)만이 도 2의 구성에 추가된 것으로서, 전력보상 전압발생부(20)의 동작을 중점으로 하여 설명하는 것으로 한다.
전력보상 전압발생부(20)는 전류제어부(15)의 출력에, PWM 컨버터부(17)의 입력과 출력의 전력차이를 보상하기 위한 전압을 추가하여, 직류단 전원전압의 맥동을 저감하기 위한 것이다. 이러한 보상전압지령을 발생하기 위해, PWM 컨버터부(17)의 입력과 출력간 전력차가 요구되는데, 이는 직류단 캐패시터(18)의 전력을 계산하거나, PWM 컨버터부(17)의 입력단과 인버터부(19)의 출력단 전력을 직접 계산하여 구할 수 있다.
직류단 캐패시터(18)의 전력은 다음 수학식 14와 같이 캐패시터 전력에 관한 식으로 결정할 수 있다.
Figure pat00022
위 수학식 14를 테일러 급수를 사용하여 2차 이상의 항을 무시하여 근사하면, 다음 수학식 15와 같다.
Figure pat00023
여기서, C는 직류단 캐패시터(18)의 캐패시턴스, vd는 직류단 전압, vd0는 직류단 전압의 동작점(operating point)을 나타낸다.
입력단 전력과 출력단 전력을 직접 계산하는 경우는, 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
여기서, ea, eb, ec와 ia, ib, ic는 입력단 전압과 전류이다.
입력과 출력간 전력차는 시스템 구성에 따라 위 두 방식중 선택하여 구할 수 있다.
이와 같이 구한 전력은, 도 7의 크기결정부(21)가 전원단 전류의 크기로 나누어 지령전압의 크기가 결정된다.
제1위상결정부(22) 및 제2위상결정부(23)는 크기결정부(21)에 의해 크기가 결정된 지령전압의 위상을 결정한다. 다음 수학식 18 및 19는 각각 제1 및 제2위상결정부(22, 23)에 의해 결정된 위상을 나타낸다.
Figure pat00026
Figure pat00027
수학식 17 내지 19에 의해 결정된 전압지령을 좌표변환부(24)가 정지좌표계로 변환하여 전류제어부(15)의 출력전압에 추가한다.
본 발명의 전력보상 전압발생부(20)의 동작을 제외하면, 도 2의 단위 전력셀의 각 구성요소와 그 동작이 같다할 것이므로, 상세한 설명은 생략하기로 하겠다.
이와 같이, 본 발명의 제어장치에 의하면, 전력보상 전압발생부(20)에서 계산된 추가전압을 이용하여 직류단 캐패시터에서의 전력 불균형을 제거함으로써, 직류단 전원전압의 맥동을 저감할 수 있으며, 이로 인해, 직류단 캐패시터를 소형화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 고압 인버터 200: 입력전원
300: 3상 전동기 11: 위상검출부
12: 좌표변환부 13: 인덕터
14: 직류단 전압제어부 15: 전류제어부
16: 게이트신호 발생부 17: PWM 컨버터부
18: 직류단 캐패시터 19: 인버터부]
20: 전력보상 전압발생부 21: 크기결정부
22, 23: 위상결정부 24: 좌표변환부

Claims (9)

  1. 고압 인버터의 출력전압을 합성하는 단위 전력셀의 직류단 전압의 맥동을 줄이기 위한 제어장치에 있어서,
    복수의 전력소자로 구성되며, 인가되는 3상전원을 직류전압으로 변환하는 펄스폭변조(PWM) 컨버터부;
    상기 복수의 전력소자의 스위치 신호인 PWM 신호를 출력하는 게이트신호 발생부;
    전류지령과 측정전류로부터 전압지령을 생성하여 상기 게이트신호 발생부에 인가하는 전류제어부; 및
    상기 PWM 컨버터부의 입력과 출력의 전력차를 보상하는 전압을 생성하여, 상기 전류제어부에 제공하는 전력보상 전압발생부를 포함하는 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전압지령과 상기 직류전압을 이용하여, 동기좌표계상의 상기 전류지령을 생성하는 직류단 전압제어부를 더 포함하는 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    입력전원의 위상각 정보를 제공하는 위상검출부; 및
    상기 입력전원을 동기좌표계로 변환하여, 상기 전류제어부에 제공(측정전류)하는 제1좌표변환부를 더 포함하는 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전력보상 전압발생부는,
    상기 PWM 컨버터부의 입출력간 전력차로부터 보상전압의 크기를 결정하는 크기결정부;
    상기 보상전압의 위상을 결정하는 제1 및 제2위상결정부;
    크기 및 위상이 결정된 보상전압을, 정지좌표계에서 동기좌표계로 변환하는 제2좌표변환부를 포함하는 제어장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 크기결정부는 비례제어기이며,
    비례이득의 크기에 의해 보상전압의 크기가 결정되는 제어장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 크기결정부는,
    상기 PWM 컨버터부의 입출력간 전력차를 전원단 전류의 크기로 나누어 지령전압의 크기를 결정하는 제어장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1위상결정부는,
    정현함수를 이용하여 위상을 결정하는 제어장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2위상결정부는,
    이현함수를 이용하여 위상을 결정하는 제어장치.
  9. 고압 인버터의 출력전압을 합성하는 단위 전력셀의 직류단 전압의 맥동을 줄이기 위한 제어장치에 있어서,
    PWM 컨버터부의 입력과 출력의 전력차를 보상하는 전압을 생성하여, 상기 PWM 컨버터부의 스위칭을 제어하는 전력보상 전압발생부를 포함하는 제어장치.
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