KR101476099B1 - Hybrid transformerless uninterruptible power supply using 3-level power converter - Google Patents

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백석민
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황동옥
박병돈
홍정조
황재문
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Abstract

The present invention relates to a hybrid transformerless uninterruptible power supply using a three level power converter comprising a three phase rectifier; a three phase inverter; a DC-DC converter converting a power source generated in a solar cell into direct current voltage; a charging and discharging part charging and discharging a battery; a mode controller changing modes in an order of a first mode, a second mode, a third mode and a fourth mode to control operation for 24 hours a day, providing a DC power of the three phase rectifier to a load side and the battery in the first mode; providing a power of the solar cell and a DC power of the three phase rectifier to the load side and the battery in the second mode, providing the power of the solar cell and the battery to the load in the third mode and providing the power of the battery to the load in the fourth mode.

Description

3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치 {HYBRID TRANSFORMERLESS UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY USING 3-LEVEL POWER CONVERTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter,

본 발명은 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치(UPS, uninterruptible power supply)에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid untransformable power supply (UPS) using a three-level power converter.

무정전 전원장치(UPS)는 정전이 발생하거나 내부 전기 회로의 전압이 끊어지는 등 부하로 공급되는 전원이 제공되지 않는 경우에 대비하여 안정되게 부하에 연속적으로 전원을 공급하는 비상전원공급장치이다. 이러한 무정전 전원장치 중 무변압기형 UPS는 변압기형 UPS에 비해 경부하시 및 정격 운전 효율이 높은 장점이 있다.An uninterruptible power supply (UPS) is an emergency power supply that continuously supplies power to a load in case the power supply to the load is not provided, such as a power outage or an internal electric circuit voltage is cut off. Among these uninterruptible power supply units, the transformer type UPS has advantages of the light load and the rated operation efficiency compared with the transformer type UPS.

한편, 에너지 저장 시스템(ESS)은 경부하시 상용전원으로부터의 전력을 리튬이온, 니켈, 납축전지 등과 같은 배터리에 저장했다가 부하측 소비전력이 많은 시기에 공급함으로써 전력 비용절감 및 효율적인 에너지 사용을 주 목적으로 하는 시스템이다.Meanwhile, the energy storage system (ESS) stores electric power from a commercial power source in a battery such as lithium ion, nickel, lead accumulator, etc., .

이러한 무정전 전원장치와 에너지 저장 시스템은 별도의 사용 목적에 따라 서로 독립된 형태로 설계되어 이용되고 있다.The uninterruptible power supply and the energy storage system are designed and used independently of each other according to the purpose of use.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무정전 전원공급장치의 기능과 에너지 저장 시스템의 기능을 통합하여 수행하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter that integrates functions of an uninterruptible power supply and an energy storage system.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 에너지 저장 시스템의 기능을 수행하면서도 운전 효율의 극대화하여 보다 깨끗한 정현파가 부하에 제공되게 하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter that maximizes operation efficiency while providing a clean sinusoidal wave to a load while performing the function of an energy storage system.

본 발명의 특징에 따르면 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치를 제공한다. 이 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치는 계통으로부터 제공된 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력하고, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 계통에 전력을 방출하는 3상 정류기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 3상 인버터; 태양전지에서 발생하는 전원을 안정된 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터, 상기 3상 정류기의 출력단과 상기 DC-DC 컨버터의 출력단 및 상기 3상 인버터의 입력단에 커플링되며, 입력되는 직류전압으로 배터리를 충전시키고 상기 배터리의 전압을 방전시키는 충방전부, 그리고 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 그리고 제4 모드의 순서로 모드를 가변하여 하루 24시간 동안의 동작을 제어하며, 상기 제1 모드시에 상기 3상 정류기의 DC 전원이 상기 부하측과 상기 배터리에 제공되게 하고, 상기 제2 모드시에 상기 태양전지의 전원과 상기 3상 정류기의 DC 전원이 상기 부하측과 상기 배터리에 제공되게 하며, 상기 제3 모드시에 상기 태양전지의 전원과 상기 배터리의 전원이 상기 부하에 제공되게 하고, 상기 제4 모드시에 배터리의 전원이 상기 부하에 제공되게 하는 모드 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter. The hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using the three-level power converter includes a three-phase rectifier that converts an AC input power supplied from the system to a DC power and outputs the DC power to an AC power source to output power to the system, A three-phase inverter for converting a power source to an AC power source and supplying the same to a load; Phase rectifier, an output terminal of the DC-DC converter, and an input terminal of the three-phase inverter. The DC-DC converter converts the DC voltage into a DC A charging unit for charging the battery and discharging the voltage of the battery and a mode for changing the mode in the order of the first mode, the second mode, the third mode and the fourth mode to control the operation for 24 hours a day, Phase rectifier so that DC power of the three-phase rectifier is supplied to the load side and the battery, and DC power of the solar cell and the three-phase rectifier are supplied to the load side and the battery in the second mode A power source of the solar cell and a power source of the battery are provided to the load in the third mode, and a power source of the battery is provided to the load in the fourth mode It includes a mode control unit.

상기에서 3상 정류기는 3상 3레벨 PWM 정류기이고, 상기 3상 인버터는 3상 3레벨 PWM 인버터이며, 이 경우에 상기 3상 3레벨 PWM 정류기 및 상기 3상 3레벨 PWM 인버터는 4개의 스위칭 소자를 T형으로 구성한 3레벨 인버터 브릿지 3개를 병렬로 구성하여 3상 4선식 출력전압발생이 가능하다.Wherein the three-phase three-level PWM rectifier is a three-phase three-level PWM rectifier, wherein the three-phase three-level PWM inverter and the three-phase three-level PWM inverter are four- Three-level inverter bridges composed of T-type are configured in parallel to generate three-phase four-wire output voltage.

3상 정류기가 3상 3레벨 PWM 정류기이고, 상기 3상 인버터는 3상 3레벨 PWM 인버터인 경우에, 본 발명에 따른 무변압기용 무정전 전원장치는 상기 교류 입력전원의 3상의 위상을 파악하고, 상기 3상 3레벨 PWM 정류기에 의해 출력된 직류전압의 오차 및 3상 각각의 입력전류를 파악하며, 상기 교류 입력전원의 3상의 위상, 상기 3상 각각의 입력전류 및 상기 직류전압의 오차를 이용하여 상기 3상 3레벨 PWM 정류기의 스위칭 소자들로 PWM 신호를 제공하는 DC전압및입력역률 제어기와, 상기 교류 입력전원에서 3상의 위상을 파악하고, 상기 3상 3레벨 PWM 인버터에 의해 출력된 교류전압의 오차 및 상기 3상 3레벨 PWM 인버터로 입력되는 직류전압을 파악하며, 상 3상의 위상, 상기 교류전압의 오차 및 상기 직류전압을 이용하여 상기 3상 3레벨 PWM 인버터의 스위칭 소자들로 PWM 신호를 제공하는 출력전압 제어기를 더 포함한다.In the case where the three-phase three-level PWM rectifier is a three-phase three-phase rectifier and the three-phase inverter is a three-phase three-level PWM inverter, the uninterruptible power supply for a transformer according to the present invention grasps the phases of three phases of the AC input power, The three-phase three-level PWM rectifier and the three-phase error of the three-phase voltage, and the three-phase phase of the AC input power, the error of the three-phase input current and the DC voltage Phase three-level PWM rectifier, a DC voltage and an input power factor controller for providing a PWM signal to the switching elements of the three-phase three-level PWM rectifier, and a controller for determining a phase of three phases in the AC input power source, Phase three-level PWM inverter using an error of the phase 3 phase, an error of the AC voltage, and the DC voltage, and detects the error of the voltage and the DC voltage input to the 3-phase 3-level PWM inverter And an output voltage controller for providing a PWM signal.

이때 DC전압및입력역률 제어기는 상기 교류 입력전원의 위상 및 위상 변화를 검출하여 사인값을 출력하는 위상검출기, 상기 3상 3레벨 PWM 정류기에서 출력하는 상기 직류전압의 검출값과 DC전압 제어명령값을 비교하여 제1 오차값을 검출하고, 제1 오차값에 대응하는 각 상의 전류지령값을 출력하는 직류전압 제어기, 각 상의 입력전류 검출값과 상기 직류전압의 검출값을 이용하여 각각 해당 상의 전류지령값에 대응한 듀티 제어량을 산출하는 복수의 상 전류 제어기, 그리고 상기 듀티 제어량을 입력으로 하여 상기 3상 3레벨 PWM 정류기를 이루는 각 상의 상기 4개의 스위칭 소자로 PWM 신호를 제공하는 복수의 상 정류 PWM발생기를 포함한다.The DC voltage and input power factor controller may include a phase detector for detecting phase and phase variations of the AC input power and outputting a sine value, A DC voltage controller for detecting a first error value and outputting a current command value of each phase corresponding to a first error value, A plurality of phase current controllers for calculating a duty control amount corresponding to a command value, and a plurality of phase rectification circuits for providing a PWM signal to the four switching elements of each phase constituting the three-phase three-level PWM rectifier, And a PWM generator.

그리고 복수의 상 정류 PWM발생기 각각은 해당 상 전류 제어기로부터 수신된 듀티 정보를 수신하여 듀티 정보에 대응한 듀티값인 온 또는 오프 정보를 생성하여 출력하는 3레벨 펄스폭 변조기와, 상기 온 또는 오프 정보를 수신하여 상기 스위칭 소자간에 데드 타임을 설정하고, 설정한 상기 데드 타임을 기준으로 하여 상기 온 또는 오프 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 상기 PWM 신호를 출력하는 스위칭 신호 발생기를 포함한다.Each of the plurality of phase rectification PWM generators includes a 3-level pulse width modulator that receives the duty information received from the phase current controller and generates on / off information, which is a duty value corresponding to the duty information, and outputs the on or off information, And a switching signal generator for setting a dead time between the switching elements and outputting the PWM signal as an ON or OFF signal to each switching element in accordance with the on or off information based on the set dead time .

출력전압 제어기는 상기 교류 입력전원의 위상 및 위상 변화를 검출하여 사인값을 출력하는 위상검출기, 상기 3상 3레벨 PWM 인버터에서 출력하는 3상 교류전압 각각을 설정된 크기 및 위상을 가지도록, 해당 상의 교류전압 검출값과 해당 상의 출력전압 제어명령값을 비교하여 상기 교류전압의 오차를 검출하고, 상기 교류전압의 오차에 대응하는 듀티 정보를 직류전압의 검출값과 해당 상의 부하전류 검출값을 이용하여 산출하고 출력하는 복수의 인버터출력전압 제어기, 그리고 상기 듀티 정보를 수신하여 상기 스위칭 소자간에 데드 타임을 설정하고, 설정한 상기 데드 타임을 기준으로 하여 상기 듀티 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 상기 PWM 신호를 출력하는 스위칭 신호 발생기를 포함한다.Wherein the output voltage controller comprises: a phase detector for detecting a change in phase and phase of the AC input power and outputting a sine value; a phase detector for outputting a three-phase AC voltage output from the three- The duty information corresponding to the error of the alternating voltage is compared with the detected value of the direct current voltage and the load current detection value of the corresponding phase by comparing the detected value of the alternating current voltage with the output voltage control command value of the phase, And outputting the on / off signal to each of the switching elements according to the duty information on the basis of the set dead time, And a switching signal generator for outputting the PWM signal.

상기 위상 검출기의 사인값에는 PLL 회로를 이용하여 검출된 위상에 상기 PLL 회로의 지연성분에 의한 제1 보상 위상이 반영되어 있다.The sine value of the phase detector reflects the first compensation phase due to the delay component of the PLL circuit in the phase detected using the PLL circuit.

출력전압제어기는 상기 위상 검출기의 사인값을 입력으로 하고 상기 부하의 전류에 따라 상기 위상 검출기의 사인값을 보정하고 보정된 사인값을 상기 인버터출력전압 제어기에 제공하는 위상 보상기를 더 포함한다.The output voltage controller further includes a phase compensator that receives a sine value of the phase detector and corrects the sine value of the phase detector according to the load current and provides a corrected sine value to the inverter output voltage controller.

일 예로, 제1 모드는 PM 11:00 ~ AM 08:00까지 설정되고, 제2 모드는 AM 08:00 ~ AM 10:00까지 설정되며, 상기 제3 모드는 AM 10:00 ~ PM 05:00까지 설정되고, 제4 모드는 PM 05:00 ~ PM 11:00까지 설정되나, 각 모드에 대응된 시간은 소프트웨어 설정 및 태양전지 활용여부에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.For example, the first mode is set from PM 11:00 to AM 08:00, the second mode is set from AM 08:00 to AM 10:00, and the third mode is set from AM 10:00 to PM 05: 00, and the fourth mode is set from PM 05:00 to PM 11:00, but the time corresponding to each mode is different depending on software setting and solar cell utilization.

상기 모드 제어부는 계통으로부터 상기 교류 입력전원이 인가되지 않으면 정전모드를 설정하고 상기 배터리의 전원과 상기 태양전지의 전원 중 적어도 하나를 상기 부하에 제공하며, 내부 고장이 발생하면 내부고장모드를 설정하고 계통으로부터 제공되는 상기 교류 입력전원을 제1 전원공급라인을 통해 부하측으로 바이패스시키며, 수동바이패스 운전모드를 설정하면 제2 전원공급라인을 통해 부하측으로 바이패스시킨다.The mode control unit sets the power failure mode when the AC input power is not applied from the system, and provides at least one of the power of the battery and the power of the solar cell to the load. When an internal failure occurs, an internal failure mode is set Bypasses the AC input power supplied from the system to the load side through the first power supply line and bypasses the load side through the second power supply line when the manual bypass operation mode is set.

본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 무변압기용 무정전 전원장치를 이용하여 UPS 기능과 ESS 기능을 통합적으로 제공함으로써, 2개의 장치를 별도로 구성함에 따라 발생되는 비용의 낭비를 줄이고 효율을 극대화할 수 있게 한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 3상 3레벨 정류기와 3상 3레벨 인버터를 사용함으로써 종래에 비해 운전 효율을 극대화시키며, 입력측 및 출력측의 필터 용량을 최소화시키는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, by integrally providing the UPS function and the ESS function by using the uninterruptible power supply unit for one transformer, by separately configuring the two units, it is possible to reduce the cost wasted and maximize the efficiency Let's do it. Also, according to the embodiment of the present invention, the use of the three-phase three-level rectifier and the three-phase three-level inverter maximizes the operating efficiency and minimizes the filter capacity on the input side and the output side.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 주요 기능 관련 구성의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 DC전압및입력역률 제어기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 출력전압 제어기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 제1 축전지 충전모드의 전력 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 제2 축전지 충전모드의 전력 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 제1 축전지 방전모드의 전력 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 제2 축전지 방전모드의 전력 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 정전모드의 전력 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 내부고장모드의 전력 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 수동바이패스 운전모드의 전력 흐름도이다.1 is a block diagram of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a configuration related to the main functions of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a DC voltage and input power factor controller of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of an output voltage controller of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a power flow chart of the first battery charging mode of the hybrid untransformer type UPS using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention.
6 is a power flow chart of the second battery charging mode of the hybrid untransformer type UPS using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention.
7 is a power flow diagram of the first battery discharge mode of the hybrid untransformer type UPS using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention.
8 is a power flow diagram of a second battery discharge mode of the hybrid untransformer type UPS using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention.
9 is a power flow diagram of an uninterruptible power supply unit of a hybrid untransformer type using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
10 is a power flow diagram of an internal failure mode of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.
11 is a power flow diagram of a passive bypass operation mode of the hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치(100)는 3상 정류기(110), 3상 인버터(120), 충방전부(130), 제1 필터(140a), 제2 필터(140b), DC전압및입력역률 제어기(150), 출력전압 제어기(160)와, DC-DC 컨버터(170)를 포함한다. 1 is a block diagram of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention. 1, the hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus 100 using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention includes a three-phase rectifier 110, a three-phase inverter 120, a charging unit 130 A first filter 140a, a second filter 140b, a DC voltage and input power factor controller 150, an output voltage controller 160, and a DC-DC converter 170. [

또한 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치(100)는 상용전원 공급라인의 절체, 태양전지(21, PV 패널) 공급라인의 절체, 배터리(200)의 충, 방전 제어 등의 전원공급 제어 및 정전이나 이상 상황시의 전력공급 제어 등을 수행하는 모드 제어부(미도시)를 더 포함한다.The hybrid untransformer-type uninterruptible power supply unit 100 using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention can be used for switching the commercial power supply line, switching the supply line of the solar cell 21 (PV panel) And a mode control unit (not shown) for performing power supply control such as charging and discharging control and power supply control in case of abnormal power outage or the like.

3상 정류기(110)는 계통측으로부터 입력되는 교류 입력전원(상용전원)을 직류전원으로 변환하여 인버터(120)측으로 출력하거나 필요시 배터리(200)측으로부터 입력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 계통에 전력을 방출한다. 이러한 3상 정류기(110)는 3상 3레벨 PWM(Pulse Width Modulation) 정류기일 수 있으며, 3상 3레벨 PWM 정류기(110)인 경우에, PWM 스위칭 동작에 따라 온 및 오프 동작이 제어되는 복수의 스위칭 소자를 포함하며, AC측 전류(Ia, Ib, Ic) 파형에 고조파 성분을 저감시킨다.The three-phase rectifier 110 converts the AC input power (commercial power) input from the system side to DC power and outputs the DC power to the inverter 120. If necessary, the DC power supplied from the battery 200 is converted into AC power It emits power to the system. The three-phase three-level rectifier 110 may be a three-phase three-level PWM (Pulse Width Modulation) rectifier. In the case of the three-phase three-level PWM rectifier 110, And a switching element, and reduces the harmonic components in the AC side currents (Ia, Ib, Ic).

3상 인버터(120)는 입력되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 부하측에 공급하거나, 충방전부(130)로부터 제공된 배터리(200)의 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 부하측에 공급한다. 이러한 3상 인버터(120)는 3상 3레벨 PWM 인버터일 수 있으며, 3상 3레벨 PWM인 경우에 PWM 스위칭 동작에 따라 온 및 오프 동작이 제어되는 복수의 스위칭 소자를 포함하며, 출력 전압 파형을 고조파 함유량이 적은 전압 파형 즉, 정현파에 가까운 파형으로 만든다. The three-phase inverter 120 converts the input DC power into AC power and supplies it to the load side, or converts the DC power of the battery 200 provided from the charging unit 130 into AC power and supplies it to the load side. The three-phase inverter 120 may be a three-phase three-level PWM inverter, and includes a plurality of switching elements whose ON and OFF operations are controlled in accordance with a PWM switching operation in the case of a three-phase three-level PWM, The harmonic content is made into a voltage waveform having a low content, that is, a waveform close to a sinusoidal wave.

충방전부(130)는 상기 3상 정류기(110)의 출력단과 상기 DC-DC 컨버터(170)의 출력단 및 상기 3상 인버터(120)의 입력단에 커플링되어 있으며, 모드 제어부의 제어에 따라 동작하여 배터리(200)를 충전시키거나 방전시킨다. 구체적으로 충방전부(130)는 계통과 태양전지(21)와 전기적으로 커플링되어 계통과 태양전지(21) 중 적어도 하나로부터 DC 전압을 입력하여 배터리를 충전시키며, 부하와 전기적으로 연결되어 배터리(200)의 전압을 방전시켜 부하측에 제공되게 한다. The charging and discharging unit 130 is coupled to the output terminal of the three-phase rectifier 110, the output terminal of the DC-DC converter 170, and the input terminal of the three-phase inverter 120, The battery 200 is charged or discharged. Specifically, the charging unit 130 is electrically coupled to the system and the solar cell 21 to charge the battery by inputting a DC voltage from at least one of the system and the solar cell 21, and is electrically connected to the load, 200 is discharged to be supplied to the load side.

제1 필터(140a)는 3상 3레벨 PWM 정류기(110)에 입력되는 전압 파형에 포함된 노이즈를 제거하고, 제2 필터(140b)는 3상 3레벨 PWM 인버터(120)에서 출력된 교류전원에 포함된 고조파 등의 노이즈를 제거하여 깨끗한 정현파를 만들어 부하에 제공한다. 이때 3상 3레벨 PWM 인버터(120)에 의해 생성된 교류전원은 고조파 성분이 적은 교류 전압 파형이므로, 제2 필터(140b)에 포함된 리액터(L4, L5, L6)의 용량을 최소화할 수 있다. The first filter 140a removes the noise included in the voltage waveform input to the three-phase three-level PWM rectifier 110 and the second filter 140b removes noise included in the voltage waveform input to the three- To remove noise such as harmonics included in the signal to provide a clean sine wave to the load. At this time, the AC power generated by the three-phase three-level PWM inverter 120 is an AC voltage waveform having a small harmonic component, so that the capacities of the reactors L4, L5 and L6 included in the second filter 140b can be minimized .

DC전압및입력역률 제어기(150)는 3상 3레벨 PWM 정류기(110)의 DC 전압 및 입력 역률을 제어한다. DC전압및입력역률 제어기(150)는 3상 3레벨 PWM 정류기(110)에 입력되는 상용전압에서 3상(U상, V상, W상)의 위상을 검출하고, 3상 3레벨 PWM 정류기(110)에 의해 출력된 직류전압의 오차 및 3상 각각의 입력전류를 검출하며, 상용전압의 3상의 위상 및 입력전류와 직류전압의 오차를 이용하여 3상 3레벨 PWM 정류기(110)를 구성하는 복수의 스위칭 소자에 PWM 신호를 제공하여 3상 3레벨 PWM 정류기(110)의 전원 변환 동작을 제어한다.The DC voltage and input power factor controller 150 controls the DC voltage and the input power factor of the three-phase three-level PWM rectifier 110. The DC voltage and input power factor controller 150 detects the phase of three phases (U phase, V phase, W phase) from the commercial voltage inputted to the three-phase three-level PWM rectifier 110, Phase three-level PWM rectifier 110 by using the three-phase phase of the commercial voltage and the error between the input current and the DC voltage, detects the error of the DC voltage output from the three-phase three-phase PWM rectifier 110, And controls the power conversion operation of the three-phase three-level PWM rectifier 110 by providing PWM signals to the plurality of switching elements.

출력전압 제어기(160)는 상용전압에서 3상(U상, V상, W상)의 위상을 검출하고, 3상 3레벨 PWM 인버터(120)에 의해 출력된 교류전압의 오차 및 입력되는 직류전압을 파악하며, 상용전압의 3상의 위상 및 입력전압와 출력전압의 오차를 이용하여 3상 3레벨 PWM 인버터(120)를 구성하는 복수의 스위칭 소자에 대한 PWM 신호를 제공하여 3상 3레벨 PWM 인버터(120)의 전원 변환 동작을 제어한다. The output voltage controller 160 detects phases of three phases (U-phase, V-phase, W-phase) at a commercial voltage and detects an error of the AC voltage output by the three- Phase three-level PWM inverter (120) by using the three-phase phase of the commercial voltage and the error between the input voltage and the output voltage to provide a PWM signal for the plurality of switching elements constituting the three- 120 in accordance with the control signal.

DC-DC 컨버터(170)는 PV(Photovoltaic) 패널 즉, 태양전지(210)에서 제공하는 직류전압을 안정된 직류 전압으로 변환하여 출력한다. 즉, DC-DC 컨버터(170)는 PV(Photovoltaic) 패널 즉, 태양전지(210)에서 제공하는 직류전압을 승압 또는 감압시켜 배터리(200) 또는 부하측에 제공한다.The DC-DC converter 170 converts a DC voltage provided from a PV (Photovoltaic) panel, that is, the solar cell 210, into a stable DC voltage and outputs the DC voltage. That is, the DC-DC converter 170 boosts or reduces the DC voltage provided by a photovoltaic (PV) panel, that is, the solar cell 210, to provide the battery 200 or the load.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치(100)는 3상 3레벨 PWM 정류기(110)와 3상 3레벨 PWM 인버터(120)를 전력변환기로 이용한다. 2, a hybrid untransformer-type uninterruptible power supply 100 using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention includes a three-phase three-level PWM rectifier 110, a three-phase three-level PWM inverter 120, As a power converter.

3상 3레벨 PWM 정류기(110)의 입력단에는 제1 필터부(140a)가 위치하고, 3상 3레벨 PWM 인버터(120)의 출력단에는 제2 필터부(140b)가 위치한다. 제1 및 제2 필터부(140a, 140b)는 각각은 리액터와 커패시터로 구성된 3개의 LC 필터로 구성되며, 하나의 LC 필터는 3상(U상, V상, W상) 중 하나의 상에 대한 필터링 동작을 수행한다.The first filter 140a is located at the input end of the three-phase three-level PWM rectifier 110 and the second filter 140b is located at the output end of the three-phase three-level PWM inverter 120. Each of the first and second filter units 140a and 140b is composed of three LC filters each composed of a reactor and a capacitor and one LC filter is formed on one of three phases (U phase, V phase, W phase) .

여기서, 제1 및 제2 필터부(140a, 140b)와 충방전부(130)는 무정전 전원장치에 일반적으로 사용되는 회로이므로 구체적인 동작 설명을 생략한다.Here, the first and second filter units 140a and 140b and the charge / discharge unit 130 are circuits commonly used in an uninterruptible power supply, so a detailed description of the operation will be omitted.

3상 3레벨 PWM 정류기(110)는 4개의 IGBT 스위칭 소자(T11 내지T14, T21 내지 T24, T31 내지 T34)를 T형으로 구성한 3레벨 인버터 브릿지 3개를 병렬로 구성하여 3상 4선식의 직류전압의 출력발생이 가능한 정류기이다. 구체적으로 3상 3레벨 PWM 정류기(110)는 입력되는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 파형을 PWM 제어를 통해 정현파 즉, 사인파 형태로 만들고, 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력한다.The three-phase three-level PWM rectifier 110 comprises three three-level inverter bridges constituted by T-shaped four IGBT switching elements T11 to T14, T21 to T24 and T31 to T34 in parallel to form a three-phase four- It is a rectifier that can generate voltage output. Specifically, the three-phase three-level PWM rectifier 110 converts the input three-phase currents Ia, Ib, and Ic into a sinusoidal wave, that is, a sinusoidal wave through PWM control, converts the input AC voltage into a DC voltage, do.

이때, U상의 스위칭 소자(T11 내지 T14) 중 스위칭 소자 T11와 스위칭 소자 T13은 서로 상보적으로 동작하고, 스위칭 소자 T12와 스위칭 소자 T14는 서로 상보적으로 동작하여 입력되는 U상 교류전압을 3개의 전압 레벨(+Vdc/2, 0, -Vdc/2)을 갖는 3레벨 PWM 전압이 되게 한다. 여기서, 상보적 동작은 1개 스위칭 소자가 ON되면 다른 1개 스위칭 소자는 OFF되는 스위칭 동작을 말한다. At this time, the switching element T11 and the switching element T13 of the U-phase switching elements T11 to T14 complement each other, and the switching element T12 and the switching element T14 complement each other to supply the input U-phase AC voltage to three Level PWM voltage having a voltage level (+ Vdc / 2, 0, -Vdc / 2). Here, the complementary operation refers to a switching operation in which when one switching element is turned on, the other switching element is turned off.

그리고 V상의 스위칭 소자(T21 내지 T24) 중 스위칭 소자 T21와 스위칭 소자 T23은 서로 상보적으로 동작하고, 스위칭 소자 T22와 스위칭 소자 T24는 서로 상보적으로 동작하여 입력되는 V상 교류전압을 3개의 전압 레벨(+Vdc/2, 0, -Vdc/2)을 갖는 3레벨 PWM 전압이 되게 한다.The switching element T21 and the switching element T23 of the V-phase switching elements T21 to T24 complement each other and the switching element T22 and the switching element T24 complementarily operate to convert the input V-phase AC voltage into three voltages Level PWM voltage having a level (+ Vdc / 2, 0, -Vdc / 2).

또한, 그리고 W상의 스위칭 소자(T21 내지 T24) 중 스위칭 소자 T31와 스위칭 소자 T33은 서로 상보적으로 동작하고, 스위칭 소자 T32와 스위칭 소자 T34는 서로 상보적으로 동작하여 입력되는 W상 교류전압을 3개의 전압 레벨(+Vdc/2, 0, -Vdc/2)을 갖는 3레벨 PWM 전압이 되게 한다.The switching element T31 and the switching element T33 of the W-phase switching elements T21 to T24 complement each other, and the switching element T32 and the switching element T34 operate complementary to each other to reduce the input W-phase AC voltage to 3 Level PWM voltage having two voltage levels (+ Vdc / 2, 0, -Vdc / 2).

3상 3레벨 PWM 정류기(110)는 표 1과 같이 각 스위칭 소자의 동작에 따라 8가지의 스위칭 모드가 존재하는데 표 1 외의 스위칭 동작시, 스위칭 소자가 손상되므로 그러한 스위칭 동작이 되지 않도록 제어해야 한다. 이와 같은 3레벨 인버터 브리지를 3개 병렬로 구성하면 3상 4선식 출력전류를 독립적으로 제어할 수 있는 3상 정류기의 구성이 가능하다. 표 2에서는 3상 중 대표로 U상의 스위칭 소자를 일 예로 하여 기재하였다.As shown in Table 1, the three-phase three-level PWM rectifier 110 has eight switching modes according to the operation of each switching device. In the switching operation except Table 1, the switching device is damaged, . When three such three-level inverter bridges are arranged in parallel, a three-phase rectifier capable of independently controlling the three-phase four-wire output current is possible. In Table 2, a U-phase switching device as a representative among three phases is described as an example.

스위칭 Switching
소자device 스위칭 Switching 모드mode 0 0 스위칭 Switching 모드mode 1 One 스위칭 Switching 모드mode 2 2 스위칭 Switching 모드mode 3 3 스위칭 Switching 모드mode 4 4 스위칭 Switching 모드mode 5 5 스위칭 Switching 모드mode 6 6 스위칭 Switching 모드mode 7 7 TT 1111 OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF TT 1212 OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON ONON OFFOFF TT 1313 OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON ONON TT 1414 OFFOFF OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON

다음으로, 3상 3레벨 PWM 인버터(120)는 4개의 IGBT 스위칭 소자(T41~T44, T51~T54, T61~T64)를 T형으로 구성한 3레벨 인버터 브릿지 3개를 병렬로 구성하여 3상 4선식 출력전압발생이 가능한 인버터이다. 이러한 A상 상 전압을 발생시키기 위한 스위칭 소자(T41~T44)들은 스위칭 소자 T41와 스위칭 소자 T43는 서로 상보적으로 동작하고 스위칭 소자 T42와 스위칭 소자 T44는 서로 상보적으로 동작하여 3개의 전압 레벨(+Vdc/2, 0, -Vdc/2)을 갖는 3레벨 PWM 교류 전압을 발생시킨다.Next, the three-phase three-level PWM inverter 120 comprises three three-level inverter bridges constituted by T-shaped four IGBT switching elements (T41 to T44, T51 to T54, and T61 to T64) It is an inverter that can generate line-type output voltage. In the switching elements T41 to T44 for generating the A-phase voltage, the switching element T41 and the switching element T43 complement each other and the switching element T42 and the switching element T44 complement each other to generate three voltage levels + Vdc / 2, 0, -Vdc / 2).

이와 같은 스위칭 동작에 의해 발생된 A상 3레벨 PWM 전압은 리액터(L4), 커패시터(C4)로 구성된 A상 LC 필터를 통해서 정현파 전압(Va)으로 변환되어 부하에 공급된다. 또한 B상 및 C상 PWM 전압은 스위칭 소자 T51 내지 T54와 스위칭 소자 T61 내지 T64 에 의해서 각각 발생되며 B상, C상 LC 필터(L5, L6, C5, C6)를 통해서 정현파 전압(Va, Vc)으로 각각 변환되어 부하에 공급된다.The A-phase three-level PWM voltage generated by such a switching operation is converted into a sine wave voltage Va through an A-phase LC filter composed of a reactor L4 and a capacitor C4 and supplied to the load. The B-phase and C-phase PWM voltages are generated by the switching elements T51 to T54 and the switching elements T61 to T64, respectively, and the sinusoidal voltages Va and Vc are generated through the B- and C-phase LC filters L5, L6, Respectively, and supplied to the load.

3상 3레벨 PWM 인버터(120)는 표 2와 같이 각 스위칭 소자의 동작에 따라 8가지의 스위칭 모드가 존재하는데 표 2 외의 스위칭 동작시, 스위칭 소자가 손상되므로 그러한 스위칭 동작이 되지 않도록 제어해야 한다. 이와 같은 3레벨 인버터 브리지를 3개 병렬로 구성하면 3상 4선식 출력전압을 독립적으로 제어할 수 있는 3상 인버터 구성이 가능하다. 표 2에서는 3상 중 대표로 U상의 스위칭 소자를 일 예로 하여 기재하였다.The three-phase three-level PWM inverter 120 has eight switching modes according to the operation of each switching device as shown in Table 2. In the switching operation except Table 2, the switching device is damaged, . When three such three-level inverter bridges are arranged in parallel, a three-phase inverter configuration capable of independently controlling the three-phase four-wire output voltage is possible. In Table 2, a U-phase switching device as a representative among three phases is described as an example.

스위칭 Switching
소자device 스위칭 Switching 모드mode 0 0 스위칭 Switching 모드mode 1 One 스위칭 Switching 모드mode 2 2 스위칭 Switching 모드mode 3 3 스위칭 Switching 모드mode 4 4 스위칭 Switching 모드mode 5 5 스위칭 Switching 모드mode 6 6 스위칭 Switching 모드mode 7 7 TT 4141 OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF TT 4242 OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON ONON OFFOFF TT 4343 OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON ONON TT A44A44 OFFOFF OFFOFF OFFOFF OFFOFF ONON OFFOFF OFFOFF ONON

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 DC전압및입력역률 제어기의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, DC전압및입력역률 제어기(150)는 위상검출기(151), 직류전압 제어기(152), 복수의 상 전류 제어기(153, 155, 157), 및 복수의 상 정류 PWM발생기(154, 156, 158)를 포함한다.3 is a configuration diagram of a DC voltage and input power factor controller of a hybrid untransformer type uninterruptible power supply apparatus using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention. 3, the DC voltage and input power factor controller 150 includes a phase detector 151, a DC voltage controller 152, a plurality of phase current controllers 153, 155, 157, and a plurality of phase rectifier PWMs Generator 154, 156, and 158, respectively.

위상검출기(151)는 입력전압 즉, 상용전압의 위상 및 위상 변화를 검출한다. 이를 위해 위상검출기(151)는 PLL 회로를 통해 상용전압의 위상 즉 각도(theta)을 검출하고, 검출한 각도에 PLL 회로의 시간지연을 고려한 보상각도를 보상하여 위상정보를 포함한 사인값(sinwt)을 검출한다. The phase detector 151 detects the phase and phase change of the input voltage, that is, the commercial voltage. To this end, the phase detector 151 detects the phase or angle (theta) of the commercial voltage through the PLL circuit, compensates the compensation angle considering the time delay of the PLL circuit with the detected angle, and generates a sine value sinwt including the phase information. .

직류전압 제어기(152)는 3상 3레벨 PWM 정류기(110)의 DC측 전압(Vdc)을 일정한 직류전압으로 유지시키기 위하여, 검출된 직류전압(Vdc)과 DC전압 제어명령값(기준값, Vdc_ref)을 비교하여 오차값을 검출하고, 오차값을 PI(비례적분) 제어기(152a)를 통해 3상 각각의 전류지령값(Ia_ref, Ib_ref, Ic_ref)를 생성하여 출력한다. 전류지령값은 직류전압(Vdc)이 DC전압 제어명령값이 되기 위해 제어되어야 할 전류 조정값이다.The DC voltage controller 152 controls the DC voltage Vdc and the DC voltage control command value (reference value, Vdc_ref) to maintain the DC voltage Vdc of the three-phase three-level PWM rectifier 110 at a constant DC voltage. And outputs the error values to the three-phase current command values Ia_ref, Ib_ref, and Ic_ref through the PI (proportional integration) controller 152a. The current command value is a current adjustment value to be controlled so that the DC voltage Vdc becomes the DC voltage control command value.

복수의 상 전류 제어기(153, 155, 157)는 각각 해당 상의 전류지령값에 대응한 듀티(duty) 제어량을 산출한다. 이를 위해 상 전류 제어기(153, 155, 157) 각각은 직류전압 제어기(152)에서 제공한 해당 상의 전류지령값(Ia_ref, Ib_ref, Ic_ref)을 수신하고, 수신한 전류지령값을 해당 상의 입력전류 검출값(Ia, Ib, Ic)과 비교하여 오차값을 파악하며, PI 제어기(153a)를 통해 오차값에 대응하는 듀티지령값을 파악한다. 그런 다음 각각의 상 전류 제어기(153, 155, 157)는 듀티지령값에 위상 검출기(151)에서 파악한 입력전압의 위상을 곱하여 전압지령값을 산출하고, 듀티 산출기(153b)를 통해 전압지령값에 대응하는 듀티 정보를 출력한다. 여기서 듀티 정보는 튜티 제어량으로, 예컨대 사인파의 형태로 제공된다.The plurality of phase current controllers 153, 155, and 157 respectively calculate a duty control amount corresponding to the current command value of the corresponding phase. To this end, each of the phase current controllers 153, 155 and 157 receives the current command values (Ia_ref, Ib_ref, Ic_ref) of the phase provided by the DC voltage controller 152 and outputs the received current command values to the input current detection The error value is compared with the values Ia, Ib, and Ic, and the duty command value corresponding to the error value is obtained through the PI controller 153a. Each of the phase current controllers 153, 155, and 157 then calculates a voltage command value by multiplying the duty command value by the phase of the input voltage detected by the phase detector 151, and outputs the voltage command value through the duty calculator 153b And outputs duty information corresponding to the duty ratio. Here, the duty information is provided as a duty control amount, for example, in the form of a sine wave.

복수의 상 정류 PWM발생기(154, 156, 158) 각각은 3상 3레벨 PWM 정류기(110)를 이루는 각 상의 인버터의 스위칭 소자(즉 복수의 IGBT)로 온, 오프 신호 즉, PWM 신호를 제공한다. 이를 위해 복수의 상 정류 PWM발생기(154, 156, 158) 각각은 3레벨 펄스폭변조기(154a)와 스위칭신호 발생기(154b)를 포함한다. 3레벨 펄스폭 변조기(154a) 각각은 해당 상 전류 제어기(153, 155, 157)로부터 수신된 듀티 정보를 수신하여 듀티 정보에 대응한 듀티값인 온또는 오프 정보(예; D11 내지 D14)를 생성하여 스위칭 신호 발생기(154b)에 제공한다. Each of the plurality of phase rectification PWM generators 154, 156 and 158 provides ON and OFF signals, that is, PWM signals, to the switching elements (i.e., a plurality of IGBTs) of the respective phases of the three-phase three-level PWM rectifier 110 . To this end, each of the plurality of phase rectification PWM generators 154, 156, 158 includes a three-level pulse width modulator 154a and a switching signal generator 154b. Each of the three-level pulse width modulators 154a receives the duty information received from the phase current controllers 153, 155 and 157 and generates on or off information (e.g., D11 to D14) that is a duty value corresponding to the duty information And provides it to the switching signal generator 154b.

이에 스위칭 신호 발생기(154b)는 수신된 온 또는 오프 정보를 수신하여 스위칭 소자간에 온 시간 간격(즉, 데드 타임)을 설정하고, 설정한 데드 타임을 기준으로 하여 듀티 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 PWM 신호를 출력한다.The switching signal generator 154b receives the received on or off information to set an on-time interval (i.e., dead time) between the switching elements, and sets the on- Or a PWM signal which is an OFF signal.

도 4에 도시된 바와 같이, 출력전압 제어기(160)는 바이패스 위상검출기(161), 위상보상기(162), 복수의 인버터출력전압 제어기(163, 165, 167)와, 복수의 인버터 PWM발생기(164, 166, 168)를 포함한다.4, the output voltage controller 160 includes a bypass phase detector 161, a phase compensator 162, a plurality of inverter output voltage controllers 163, 165, 167, a plurality of inverter PWM generators 164, 166, 168).

위상검출기(161)는 입력전압 즉, 상용전압의 위상 및 위상 변화를 검출한다. 이를 위해 위상검출기(161)는 PLL 회로를 통해 상용전압의 위상 즉 각도(theta)을 검출하고, 검출한 각도에 PLL 회로의 시간지연을 고려한 보상각도를 보상하여 위상정보를 포함한 사인값(sinwt)을 검출한다. 위상보상기(162)는 위상 쉬프트(Phase Shifter)를 이용하여 위상검출기(161)로부터 사인값에 부하측의 전류(Io)를 반영하여 위상을 보정하고 보정된 사인값(sinwt1)을 출력한다.The phase detector 161 detects an input voltage, that is, a phase and phase change of the commercial voltage. For this purpose, the phase detector 161 detects the phase or angle (theta) of the commercial voltage through the PLL circuit, compensates the compensation angle considering the time delay of the PLL circuit with the detected angle, and generates a sine value sinwt including the phase information. . The phase compensator 162 reflects the current Io on the load side from the phase detector 161 using the phase shifter 161 and outputs the corrected sine value sinwt1.

대부분의 전산장비는 콘덴서 입력형 전원장치를 내장하고 있어 동시에 전원인가시 임펄스성의 큰 충격전류가 순간적으로 흐르게 되는데, 이를 보상하기 위한 것이 위상보상기(162)이다. 이 위상보상기(162)는 부하전류(Io)를 검출하여 과전류 보호값과의 차이를 검출하며, 이에 비례하여 위상 정보를 포함한 사인값(sinwt1)을 출력한다.Most of the computer equipment includes a condenser input type power supply device, and at the same time, a large impulsive shock current flows instantaneously when the power is applied, and the phase compensator 162 compensates for this. The phase compensator 162 detects the load current Io and detects the difference from the overcurrent protection value, and outputs a sine value sinwt1 including the phase information in proportion thereto.

복수의 인버터출력전압 제어기(163, 165, 167)는 3상 3레벨 PWM 인버터(120)의 출력전압 즉, 3상 교류전압을 설정된 크기 및 위상을 가지도록 제어한다. 이를 위해 복수의 출력전압 제어기(163, 165, 167) 각각은 해당 상의 AC측 출력전압(즉, 검출값)과 해당 상의 출력전압 제어명령값을 비교하여 오차값을 검출하고, 오차값을 PI(비례적분) 제어기(163a)를 통해 3상 각각의 전압지령값를 생성하여 출력한다. 이때 PI 제어기(163a)의 출력단에 임계치를 제한하는 리미터(163b)를 설치하여 전류지령값이 설정된 범위내의 값만 출력이 되도록 한다.The plurality of inverter output voltage controllers 163, 165, and 167 control the output voltage of the three-phase three-level PWM inverter 120, that is, the three-phase AC voltage to have a predetermined magnitude and phase. For this purpose, each of the plurality of output voltage controllers 163, 165, and 167 detects the error value by comparing the output voltage control command value on the corresponding AC side with the AC side output voltage (i.e., the detected value) Proportional integration) controller 163a to generate and output voltage command values for each of the three phases. At this time, a limiter 163b for limiting the threshold value is provided at the output terminal of the PI controller 163a so that only the value within the set range of the current command value is outputted.

리미터(163b)를 통과한 전압지령값은 위상보상기의 출력과 연산되어 듀티 제어할 전압지령값을 산출하고, 듀티 산출기(163c)를 통해 전압지령값에 대응하는 듀티 정보를 출력한다. 여기서 듀티 정보는 예컨대 사인파의 형태로 제공된다.The voltage command value passed through the limiter 163b is calculated with the output of the phase compensator to calculate the voltage command value to be duty-controlled, and the duty information corresponding to the voltage command value is output through the duty calculator 163c. Here, the duty information is provided in the form of a sine wave, for example.

복수의 인버터 PWM발생기(164, 166, 168) 각각은 3상 3레벨 PWM 정류기(110)를 이루는 각 상의 인버터의 스위칭 소자로 온, 오프 신호 즉, PWM 신호를 제공한다. 이를 위해 복수의 인버터 PWM발생기(164, 166, 168) 각각은 3레벨 펄스폭변조기(164a)와 스위칭신호 발생기(164b)를 포함한다. 3레벨 펄스폭 변조기(164a) 각각은 해당 출력전압 제어기(163, 165, 167)로부터 수신된 듀티 정보를 수신하여 듀티 정보에 대응한 듀티값인 온, 오프 정보(예; D41 내지 D44)를 생성하여 스위칭 신호 발생기(154b)에 제공한다. Each of the plurality of inverter PWM generators 164, 166 and 168 provides ON and OFF signals, that is, PWM signals, to the switching elements of the inverters of the respective phases constituting the three-phase three-level PWM rectifier 110. To this end, each of the plurality of inverter PWM generators 164, 166, 168 includes a three-level pulse width modulator 164a and a switching signal generator 164b. Each of the three-level pulse width modulators 164a receives the duty information received from the corresponding output voltage controllers 163, 165 and 167 and generates on / off information (e.g., D41 to D44) which is a duty value corresponding to the duty information And provides it to the switching signal generator 154b.

이에 스위칭 신호 발생기(164b)는 수신된 듀티 정보를 수신하여 스위칭 소자간에 온 시간 간격(즉, 데드 타임)을 설정하고, 설정한 데드 타임을 기준으로 하여 듀티 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 PWM 신호를 출력한다.The switching signal generator 164b receives the received duty information and sets an ON time interval (i.e., dead time) between the switching elements. Based on the set dead time, the switching signal generator 164b turns ON or OFF And outputs a PWM signal as a signal.

이하에서는 도 5 내지 도 11을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치에서 이루어지는 ESS 동작 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치의 ESS 동작 방법은 하루 24시간 중 전력 비용이 저렴할 때와 비쌀 때, 태양전지의 이용이 가능할 때에 대응하는 동작 모드와 상용전원 정전시 등에 따른 동작 모드 등으로 구분하여 장치 내의 전력 흐름을 제어한다.Hereinafter, a method of operating an ESS in a hybrid untransformer type uninterruptible power supply using a three-level power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 11. FIG. The method of operating the ESS of the hybrid untransformer type uninterruptible power supply using the three-level power converter according to the embodiment of the present invention is characterized in that when the power cost is cheap and expensive during 24 hours a day, And an operation mode according to a power failure or the like in a commercial power supply.

ESS 동작 방법은 모드 제어부에 의해 이루어지며, 모드 제어부는 모드별 시간구간을 설정된값으로 하여 모드를 가변시키거나, 그날의 날씨와 일출시간 및 일몰시간에 따라 모드를 가변하여 전력 흐름을 제어한다.The ESS operation method is performed by the mode control unit. The mode control unit changes the mode by setting the time interval for each mode as a set value, or controls the power flow by changing the mode according to the weather, sunrise time, and sunset time of the day.

모드 제어부는 하루 24시간을 제1 축전지 충전모드-> 제2 축전지 충전모드 -> 제1 축전지 충전모드 -> 제2 축전지 방전모드 -> 제1 축전지 충전모드의 순서로 전력 흐름을 제어한다.The mode control unit controls power flow in the order of first battery charge mode -> second battery charge mode -> first battery charge mode -> second battery discharge mode -> first battery charge mode for 24 hours a day.

제1 축전지 충전모드는 전력회사에서 공급하는 전력의 단가가 가장 싼 제1 시간대에 설정되는 모드이다. 제1 시간대는 예컨대 PM 11:00~AM 08:00이다. 따라서 모드 제어부는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 축전지 충전모드를 설정하면 태양전지(21)의 전력공급라인을 차단한 후 계통에서 제공하는 상용전원을 3상 정류기(110)를 통해 부하와 충방전부(130)에 제공되도록 한다. 이때 배터리(200)의 충전상태가 만충이 아니면 3상 정류기(110)의 직류전원은 충방전부(130)와 부하측으로 제공되어 직류전원의 일부로 배터리(200)를 충전시킨다. 그러나 배터리(200)의 충전상태가 만충이면 3상 정류기(110)의 직류전원은 배터리(200)의 충전에 관여하지 않고 부하측에 제공된다.The first battery charging mode is a mode in which the unit price of the power supplied by the utility is the lowest in the first time zone. The first time zone is for example PM 11:00 to AM 08:00. 5, when the first battery charging mode is set, the mode control unit cuts off the power supply line of the solar cell 21 and supplies the commercial power provided by the system to the load and the bulb through the three-phase rectifier 110 (130). At this time, if the state of charge of the battery 200 is not full, the DC power source of the three-phase rectifier 110 is provided to the charging unit 130 and the load side to charge the battery 200 as a part of the DC power source. However, when the battery 200 is fully charged, the DC power source of the three-phase rectifier 110 is provided to the load side without being involved in the charging of the battery 200.

제2 축전지 충전모드는 태양전지(21)가 태양 에너지를 통해 전원을 생성할 수 있는 제2 시간대에 설정된다. 예컨대 제2 시간대는 AM 08:00~AM 10:00이다. 모드 제어부는 도 6에 도시된 바와 같이 제2 축전지 충전모드를 설정하면 계통의 상용전원을 3상 정류기(110)를 통해 부하와 충방전부(130)에 제공되게 하고, 이와 더불어 태양전지(21)의 전원을 충방전부(130)에 제공한다. 이에 따라 충반전부(130)는 태양전지(21)의 전원과 상용전원으로 배터리(200)를 충전시킨다. 물론 배터리(200)가 만충이면 태양전지(21)의 전원과 3상 정류기(110)의 직류전원은 배터리의 충전에 관여하지 않고 부하측에 제공된다.The second battery charging mode is set in a second time zone in which the solar cell 21 can generate power through solar energy. For example, the second time zone is from 08:00 to 10:00 AM. 6, when the second battery charging mode is set, the mode control unit allows the commercial power of the system to be supplied to the load and the charging unit 130 through the three-phase rectifier 110, and the solar battery 21, And supplies the power to the charging unit 130. Thus, the charger 130 charges the battery 200 using the power source of the solar cell 21 and the commercial power source. Of course, if the battery 200 is full, the power of the solar cell 21 and the DC power of the three-phase rectifier 110 are provided to the load side without being involved in the charging of the battery.

제1 축전지 방전모드는 태양전지(21)가 태양 에너지를 통해 전원을 생성할 수 있고 배터리(200)의 충전 상태가 만충이거나 충분한 경우에 상태가 되는 제3 시간대에 설정된다. 예컨대 제3 시간대는 AM 10:00~PM 05:00이다. 모드 제어부는 현재 시간이 제3 시간대에 진입하면 제1 축전지 방전모드를 설정하고 도 7에 도시된 바와 같이 계통의 전원공급라인을 차단한 후 태양전지(21)에서 제공하는 직류전압을 부하측에 제공함과 더불어, 배터리(200)를 방전시켜 배터리(200)의 직류전압을 부하측에 제공한다. 이때 배터리(200)의 전원이 충분하지 않거나 태양전지(21)의 전원이 충분하지 않아 부하측에 제공되는 전원이 충분하지 않으면 모드 제어부는 계통의 전원공급라인을 부하측과 연결시켜 3상 정류기(110)의 DC 전압이 부하측에 제공되게 한다.The first battery discharge mode is set in the third time zone when the solar battery 21 can generate power through the solar energy and the state of charge of the battery 200 is full or sufficient. For example, the third time zone is AM 10: 00 to PM 05: 00. The mode control unit sets the first battery discharge mode when the current time enters the third time zone, blocks the power supply line of the system as shown in FIG. 7, and provides the DC voltage provided by the solar battery 21 to the load side And discharges the battery 200 to provide the DC voltage of the battery 200 to the load side. At this time, if the power of the battery 200 is not sufficient or the power of the solar cell 21 is insufficient and the power supplied to the load side is not sufficient, the mode control unit connects the power supply line of the system with the load side, So that the DC voltage of the load is supplied to the load side.

제2 축전지 방전모드는 태양전지(21)가 태양 에너지를 통해 전원을 생성하지 못하거나 생성되는 전원이 미비하고 배터리(200)의 충전 상태가 만충이거나 충분한 경우에 상태가 되는 제4 시간대에 설정된다. 제4 시간대는 예컨대 PM 05:00~PM 11:00이다. 모드 제어부는 현재 시간이 제4 시간대에 진입하면 제2 축전지 방전모드를 설정하고 도 8에 도시된 바와 같이 태양전지(21)의 전력공급라인을 차단한 후 배터리(200)의 전원을 부하측에 제공한다. 이때 배터리(200)의 전원이 충분하지 않은 경우가 발생하면 모드 제어부는 계통의 전원공급라인을 부하측과 연결시켜 3상 정류기(110)의 DC 전압이 부하측에 제공되게 한다.The second battery discharge mode is set in the fourth time zone when the solar battery 21 fails to generate power through the solar energy or when the generated power is insufficient and the charged state of the battery 200 is full or sufficient . The fourth time zone is for example PM 05:00 to PM 11:00. The mode control unit sets the second battery discharge mode when the current time enters the fourth time zone, blocks the power supply line of the solar cell 21 as shown in FIG. 8, and supplies the power of the battery 200 to the load side do. At this time, when the power of the battery 200 is not sufficient, the mode control unit connects the power supply line of the system with the load side so that the DC voltage of the three-phase rectifier 110 is supplied to the load side.

한편, 모드 제어부는 제1 내지 제4 모드 중에 전정이 발생하여 상원전원이 장치(100)로 제공되지 않는 상태가 되면 정전모드를 설정하고 배터리(200)의 전원과 태양전지(21)의 전원 중 적어도 하나를 부하측에 제공하여 부하가 정상적으로 전력을 공급받을 수 있게 한다. 물론 계통으로부터 정상적으로 상용전원이 인가되면 모드 제어부는 정전모드를 해제한다.On the other hand, when the vestigial state occurs during the first to fourth modes and the upper power is not supplied to the device 100, the mode control unit sets the power failure mode, and the power of the battery 200 and the power of the solar cell 21 At least one of which is provided to the load side so that the load can be normally supplied with power. Of course, when the commercial power is normally supplied from the system, the mode control unit cancels the power failure mode.

그리고 무변압기형 무정전 전원장치(100)의 내부 고장이 발생하여 3상 정류기(110)과 3상 인버터(120)를 통해 부하측으로 전원을 공급하지 못하는 상황이 발생하면, 모드 제어부는 내부고장모드를 설정하고 3상 인버터(120)와 부하측 사이에 위치한 SCR1 스위치를 오프시키고, 전력공급라인인 PATH1 상에 위치한 SCR2 스위치를 온시켜 계통에서 제공하는 상용전원을 부하측으로 바이패스(bypass)시킨다.When the internal failure of the transformerless uninterruptible power supply apparatus 100 occurs and the power fails to be supplied to the load side through the three-phase inverter 110 and the three-phase inverter 120, the mode controller sets the internal failure mode The SCR1 switch located between the three-phase inverter 120 and the load side is turned off, and the SCR2 switch located on the power supply line PATH1 is turned on to bypass the utility power provided by the system to the load side.

또한 유지보수 작업 등을 하는 경우이면 모드 제어부는 수동바이패스모드를 설정하고 계통과 3상 정류기(110) 사이에 위치한 CB1 스위치를 차단시키고 바이패스 전력공급라인인 PATH2 상에 위치한 CB4 스위치를 투입시켜 계통에서 제공하는 상용전원을 부하측으로 바이패스시킨다. Also, in case of maintenance work, the mode control unit sets the manual bypass mode and cuts off the CB1 switch located between the system and the three-phase rectifier 110 and puts the CB4 switch on the bypass power supply line PATH2 By-pass commercial power provided by the system to the load side.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

110 : 3상 정류기 120 : 3상 인버터
130 : 충방전부 140a : 제1 필터부
140b : 제2 필터부 150 : DC전압및입력역률 제어기
160 : 출력전압 제어기 21 : 태양전지
200 : 배터리110: Three-phase rectifier 120: Three-phase inverter
130: a charging part 140a: a first filter part
140b: second filter unit 150: DC voltage and input power factor controller
160: Output voltage controller 21: Solar cell
200: Battery

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 계통으로부터 제공된 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력하고, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 계통에 전력을 방출하는 3상 3레벨 PWM 정류기,
직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 3상 3레벨 PWM 인버터,
태양전지에서 발생하는 전원을 안정된 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터,
상기 3상 3레벨 PWM 정류기의 출력단과 상기 DC-DC 컨버터의 출력단 및 상기 3상 3레벨 PWM 인버터의 입력단에 커플링되며, 입력되는 직류전압으로 배터리를 충전시키고 상기 배터리의 전압을 방전시키는 충방전부,
제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 그리고 제4 모드의 순서로 모드를 가변하여 하루 24시간 동안의 동작을 제어하며, 상기 제1 모드시에 상기 3상 3레벨 PWM 정류기의 DC 전원이 상기 부하와 상기 배터리에 제공되게 하고, 상기 제2 모드시에 상기 태양전지의 전원과 상기 3상 3레벨 PWM 정류기의 DC 전원이 상기 부하와 상기 배터리에 제공되게 하며, 상기 제3 모드시에 상기 태양전지의 전원과 상기 배터리의 전원이 상기 부하에 제공되게 하고, 상기 제4 모드시에 배터리의 전원이 상기 부하에 제공되게 하는 모드 제어부
상기 교류 입력전원의 3상의 위상을 파악하고, 상기 3상 3레벨 PWM 정류기에 의해 출력된 직류전압의 오차 및 3상 각각의 입력전류를 파악하며, 상기 교류 입력전원의 3상의 위상, 상기 3상 각각의 입력전류 및 상기 직류전압의 오차를 이용하여 상기 3상 3레벨 PWM 정류기의 스위칭 소자들로 PWM 신호를 제공하는 DC전압및입력역률 제어기, 그리고
상기 교류 입력전원에서 3상의 위상을 파악하고, 상기 3상 3레벨 PWM 인버터에 의해 출력된 교류전압의 오차 및 상기 3상 3레벨 PWM 인버터로 입력되는 직류전압을 파악하며, 상 3상의 위상, 상기 교류전압의 오차 및 상기 직류전압을 이용하여 상기 3상 3레벨 PWM 인버터의 스위칭 소자들로 PWM 신호를 제공하는 출력전압 제어기를 포함하며,
상기 3상 3레벨 PWM 정류기 및 상기 3상 3레벨 PWM 인버터는 4개의 스위칭 소자를 T형으로 구성한 3레벨 인버터 브릿지 3개를 병렬로 구성하여 3상 4선식 출력전압발생이 가능한 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.A three-phase three-level PWM rectifier for converting an AC input power supplied from the system into a DC power and outputting it, converting the DC power to an AC power and discharging power to the system,
3-phase 3-level PWM inverter that converts DC power to AC power and supplies it to the load,
A DC-DC converter that converts the power generated from the solar cell into a stable DC voltage,
Phase three-level PWM rectifier, an output terminal of the DC-DC converter, and an input terminal of the three-phase three-level PWM inverter, the charging unit charging the battery with the input DC voltage and discharging the voltage of the battery ,
Phase three-level PWM rectifier in the first mode by controlling the operation mode of the first mode, the second mode, the third mode and the fourth mode in order of 24 hours a day, Phase three-level PWM rectifier is supplied to the load and the battery in the second mode, and the DC power of the three-phase three-level PWM rectifier is supplied to the battery and the battery in the second mode, A mode control unit for causing the power of the solar cell and the power of the battery to be supplied to the load and the power of the battery to be supplied to the load in the fourth mode,
Phase three-phase PWM rectifier, recognizes an error of the DC voltage output from the three-phase three-level PWM rectifier and an input current of each of three phases, A DC voltage and an input power factor controller for providing a PWM signal to the switching elements of the three-phase three-level PWM rectifier using the respective input currents and the error of the DC voltage, and
Phase three-level PWM inverter, the error of the AC voltage output by the three-phase three-level PWM inverter, and the DC voltage input to the three-phase three-level PWM inverter, And an output voltage controller for providing a PWM signal to the switching elements of the three-phase three-level PWM inverter using an error of the AC voltage and the DC voltage,
The three-phase three-level PWM rectifier and the three-phase three-level PWM inverter have three-level inverter bridges constituted by four T-type switching elements arranged in parallel to form a three-level power converter capable of generating three- Hybrid untransformer type uninterruptible power supply. 제3항에서,
상기 DC전압및입력역률 제어기는
상기 교류 입력전원의 위상 및 위상 변화를 검출하여 사인값을 출력하는 위상검출기,
상기 3상 3레벨 PWM 정류기에서 출력하는 상기 직류전압의 검출값과 DC전압 제어명령값을 비교하여 제1 오차값을 검출하고, 제1 오차값에 대응하는 각 상의 전류지령값을 출력하는 직류전압 제어기,
각 상의 입력전류 검출값과 상기 직류전압의 검출값을 이용하여 각각 해당 상의 전류지령값에 대응한 듀티 제어량을 산출하는 복수의 상 전류 제어기, 그리고
상기 듀티 제어량을 입력으로 하여 상기 3상 3레벨 PWM 정류기를 이루는 각 상의 상기 4개의 스위칭 소자로 PWM 신호를 제공하는 복수의 상 정류 PWM발생기
를 포함하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.4. The method of claim 3,
The DC voltage and input power factor controller
A phase detector for detecting a change in phase and phase of the AC input power and outputting a sine value,
And a DC voltage control command value output from the three-phase three-level PWM rectifier is compared with a DC voltage control command value to detect a first error value, and a DC voltage to output a current command value of each phase corresponding to the first error value The controller,
A plurality of phase current controllers each for calculating a duty control amount corresponding to a current command value of the corresponding phase using the input current detection value of each phase and the detected value of the DC voltage,
And a plurality of phase rectification PWM generators for supplying PWM signals to the four switching elements of each phase constituting the three-phase three-level PWM rectifier,
Level power converter including a three-level power converter. 제4항에서,
상기 복수의 상 정류 PWM발생기 각각은
해당 상 전류 제어기로부터 수신된 듀티 정보를 수신하여 듀티 정보에 대응한 듀티값인 온 또는 오프 정보를 생성하여 출력하는 3레벨 펄스폭 변조기, 그리고
상기 온 또는 오프 정보를 수신하여 상기 스위칭 소자간에 데드 타임을 설정하고, 설정한 상기 데드 타임을 기준으로 하여 상기 온 또는 오프 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 상기 PWM 신호를 출력하는 스위칭 신호 발생기
를 포함하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.5. The method of claim 4,
Each of the plurality of phase rectification PWM generators
A 3-level pulse width modulator for receiving the duty information received from the phase current controller to generate on / off information, which is a duty value corresponding to the duty information, and outputting the duty information;
A switch for receiving the on or off information to set a dead time between the switching elements and outputting the PWM signal as an on or off signal to each switching element in accordance with the on or off information based on the set dead time, Signal generator
Level power converter including a three-level power converter. 제3항에서,
상기 출력전압 제어기는
상기 교류 입력전원의 위상 및 위상 변화를 검출하여 사인값을 출력하는 위상검출기,
상기 3상 3레벨 PWM 인버터에서 출력하는 3상 교류전압 각각을 설정된 크기 및 위상을 가지도록, 해당 상의 교류전압 검출값과 해당 상의 출력전압 제어명령값을 비교하여 상기 교류전압의 오차를 검출하고, 상기 교류전압의 오차에 대응하는 듀티 정보를 직류전압의 검출값과 해당 상의 부하전류 검출값을 이용하여 산출하고 출력하는 복수의 인버터출력전압 제어기, 그리고
상기 듀티 정보를 수신하여 상기 스위칭 소자간에 데드 타임을 설정하고, 설정한 상기 데드 타임을 기준으로 하여 상기 듀티 정보에 따라 각 스위칭 소자로 온 또는 오프 신호인 상기 PWM 신호를 출력하는 스위칭 신호 발생기
를 포함하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.4. The method of claim 3,
The output voltage controller
A phase detector for detecting a change in phase and phase of the AC input power and outputting a sine value,
An error of the AC voltage is detected by comparing an AC voltage detection value of the corresponding phase and an output voltage control command value of the corresponding phase so that each of the three-phase AC voltage outputted from the three-phase three-level PWM inverter has a set magnitude and phase, A plurality of inverter output voltage controllers for calculating and outputting duty information corresponding to the error of the AC voltage using the detected value of the DC voltage and the load current detection value of the DC voltage,
A switching signal generator for receiving the duty information to set a dead time between the switching elements and outputting the PWM signal as an on or off signal to each switching element in accordance with the set dead time,
Level power converter including a three-level power converter. 제6항에서,
상기 위상 검출기의 사인값에는 PLL 회로를 이용하여 검출된 위상에 상기 PLL 회로의 지연성분에 의한 제1 보상 위상이 반영되어 있는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.The method of claim 6,
Wherein the sine value of the phase detector includes a three-level power converter in which a phase detected by using a PLL circuit is reflected in a first compensation phase due to a delay component of the PLL circuit. 제7항에서,
상기 위상 검출기의 사인값을 입력으로 하고 상기 부하의 전류에 따라 상기 위상 검출기의 사인값을 보정하고 보정된 사인값을 상기 인버터출력전압 제어기에 제공하는 위상 보상기를 더 포함하는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.8. The method of claim 7,
And a phase compensator that receives a sine value of the phase detector and corrects a sine value of the phase detector according to the load current and provides a corrected sine value to the inverter output voltage controller. Hybrid untransformer type uninterruptible power supply. 제3항 또는 제8항에서,
상기 제1 모드는 PM 11:00 ~ AM 08:00까지 설정되고, 제2 모드는 AM 08:00 ~ AM 10:00까지 설정되며, 상기 제3 모드는 AM 10:00 ~ PM 05:00까지 설정되고, 제4 모드는 PM 05:00 ~ PM 11:00까지 설정되는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.9. The method according to claim 3 or 8,
The first mode is set from PM 11:00 to AM 08:00, the second mode is set from AM 08:00 to AM 10:00, and the third mode is set from AM 10:00 to PM 05:00 And the fourth mode is set from PM 05:00 to PM 11:00. The hybrid untransformer type uninterruptible power supply unit uses a three-level power converter. 제9항에서,
상기 모드 제어부는 계통으로부터 상기 교류 입력전원이 인가되지 않으면 정전모드를 설정하고 상기 배터리의 전원과 상기 태양전지의 전원 중 적어도 하나를 상기 부하에 제공하며, 내부 고장이 발생하면 내부고장모드를 설정하고 계통으로부터 제공되는 상기 교류 입력전원을 제1 전원공급라인을 통해 부하측으로 바이패스시키며, 수동바이패스 운전모드를 설정하면 제2 전원공급라인을 통해 부하측으로 바이패스시키는 3레벨 전력변환기를 이용한 하이브리드 무변압기형 무정전 전원장치.

The method of claim 9,
The mode control unit sets the power failure mode when the AC input power is not applied from the system, and provides at least one of the power of the battery and the power of the solar cell to the load. When an internal failure occurs, an internal failure mode is set Level power converter that bypasses the AC input power provided from the system to the load side through the first power supply line and bypasses the load to the AC input power supply line through the second power supply line when the manual bypass operation mode is set, Transformer type uninterruptible power supply.

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