KR101516089B1 - Controlling system for multilevel inverter and controlling method for the same - Google Patents

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KR101516089B1 KR1020130153244A KR20130153244A KR101516089B1 KR 101516089 B1 KR101516089 B1 KR 101516089B1 KR 1020130153244 A KR1020130153244 A KR 1020130153244A KR 20130153244 A KR20130153244 A KR 20130153244A KR 101516089 B1 KR101516089 B1 KR 101516089B1
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김태형
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이종학
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Abstract

The multilevel inverter controlling system of the present invention, which can control the DC voltage of multi-cell inverters, includes: a multilevel inverter connected to the multi-cell inverters in series; a compensation voltage size calculation part calculating cell compensation voltage size to compare the average value of DC voltage of the multi-cell inverters as well as the DC voltage of individual cell inverter and to compensate the difference; and a compensation part compensating the size of multi-cell compensation voltage by calculating the compensation ratio, based on the threshold value and the exceeding cell compensation size when at least one of the cell compensation voltage size corresponding to the above cell inverter exceeds the threshold value.

Description

멀티레벨 인버터 제어 시스템 및 그 제어 방법{CONTROLLING SYSTEM FOR MULTILEVEL INVERTER AND CONTROLLING METHOD FOR THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-level inverter control system,

본 발명은 멀티레벨 인버터 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 셀 인버터 간의 전압 불평형을 보상할 수 있는 멀티레벨 인버터 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilevel inverter control system, and more particularly, to a multilevel inverter control system and a control method thereof that can compensate for voltage imbalance between cell inverters.

멀티레벨 인버터는 각 상(Phase)마다 복수개의 단상 인버터(이하, '셀 인버터'라고 함)를 직렬로 연결하고, 각 셀 인버터 내에 저전압 전력용 반도체를 사용하여 고전압을 얻을 수 있는 고전압 대용량 인버터이다.A multi-level inverter is a high-voltage, large-capacity inverter that connects a plurality of single-phase inverters (hereinafter referred to as "cell inverters") for each phase in series and uses a low-voltage power semiconductor in each cell inverter to obtain a high voltage .

전기로와 같이 무효전력이 급격히 변동하는 부하는 전력계통에 심한 전류 불평형을 일으킨다. 아크의 발생으로 동작하는 전기로 부하는 원천적으로 불규칙성과 비선형성을 지닐 수 밖에 없으며, 일반적인 부하에 비하여 역률이 현저히 낮다.A load such as an electric furnace in which reactive power fluctuates abruptly causes a severe current imbalance in the power system. The electric furnace load, which is operated by the generation of an arc, has inherently irregularity and nonlinearity, and the power factor is significantly lower than a normal load.

전기로에 의한 계통 전력 품질의 문제를 완화시키는 위하여, 최근에는 무효전력을 보상하여 계통안정화를 구현하기 위한 정지형 동기 보상기(STATCOM: STATic asynchronous COMpensator, 이하 'STATCOM'이라 함)의 적용이 요구되고 있는데, 이러한 보상기에 상술한 멀티레벨 인버터가 적용되고 있다.In order to alleviate the problem of the power quality of the system by the electric furnace, it has recently been required to apply STATCOM (STATCOM) to compensate reactive power to realize system stabilization. The above-described multi-level inverter is applied to such a compensator.

도 1은 종래의 멀티레벨 인버터 제어 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a conventional multi-level inverter control system.

도 1을 참조하면, 종래의 멀티레벨 인버터 제어 시스템(100)은 계통(150)에 연결되어 계통(150)의 무효전력을 보상하는 역할을 수행하는 것으로서, 멀티레벨 인버터(120), 멀티레벨 인버터(120)의 일단에 연결된 변압기(130), 및 변압기(130)의 일단에 연결된 스위칭기어(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional multi-level inverter control system 100 is connected to a system 150 to compensate for reactive power of the system 150, and includes a multi-level inverter 120, A transformer 130 connected to one end of the transformer 120, and a switching gear 140 connected to one end of the transformer 130.

멀티레벨 인버터(120)는 계통(150)에 병렬 연결되어 계통(150)의 무효전력을 보상함으로써 계통(150)의 역률을 향상시킨다.The multi-level inverter 120 is connected in parallel to the system 150 to improve the power factor of the system 150 by compensating for the reactive power of the system 150.

멀티레벨 인버터(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, A상(120a), B상(120b), C상(120c)으로 구성된다. 한편, A상(120a), B상(120b), C상(120c) 각각은 서로 직렬 연결된 복수의 셀 인버터들(122)을 포함한다. 각 셀 인버터(122)는 H-Bridge 형태의 인버터로 구성될 수 있으며, 커패시터(125)가 병렬로 연결된다.The multi-level inverter 120 is composed of an A phase 120a, a B phase 120b, and a C phase 120c, as shown in Fig. The A phase 120a, the B phase 120b, and the C phase 120c each include a plurality of cell inverters 122 connected in series to each other. Each of the cell inverters 122 may be an H-Bridge type inverter, and the capacitors 125 are connected in parallel.

이러한 멀티레벨 인버터(120)는 커패시터(125)가 복수의 셀 인버터들(122) 각각에 독립적으로 연결되기 때문에 상 간의 전압 불평형뿐만 아니라, 같은 상에서도 셀 인버터(122) 간의 직류전압 불평형이 발생하게 된다.Since the capacitor 125 is independently connected to each of the plurality of cell inverters 122, the multi-level inverter 120 generates the DC voltage imbalance between the cell inverters 122 in the same phase as well as the voltage imbalance between the phases .

셀 인버터(122) 간의 직류전압 불평형은 커패시터(125)의 파라미터 오차, 게이팅 소자의 손실 오차, 시스템 자체의 내부 임피던스의 오차, 스위칭 기법에 의한 오차가 주요한 원인이 된다.DC voltage imbalance between the cell inverters 122 is a major cause of the parameter error of the capacitor 125, the loss error of the gating device, the error of the internal impedance of the system itself, and the error due to the switching technique.

종래의 멀티레벨 인버터 제어 시스템(100)은 셀 인버터(122) 간 직류전압 불평형을 해소하기 위하여 전압 기준값에 각 셀 인버터(122)의 직류전압 오차만큼을 보상하는 셀 보상전압 기준값을 더하여 최종 출력한다. 이때, 상기 셀 보상전압 기준값은 셀 보상전력 기준값을 전류센서에 의하여 센싱된 전류로 나눔으로써 산출된다.The conventional multilevel inverter control system 100 finally adds the cell reference voltage value to compensate for the DC voltage error of each cell inverter 122 to the voltage reference value to eliminate the DC voltage imbalance between the cell inverters 122 . At this time, the cell compensation voltage reference value is calculated by dividing the cell compensation power reference value by the current sensed by the current sensor.

셀 인버터(122)가 낮은 전류로 제어되는 경우, 종래의 멀티레벨 인버터 제어시스템(100)은 상기 셀 보상전압 기준값이 정격 이상의 전압을 산출하게 되고, 이에 따라 동작이 불안정해진다는 문제점이 있다.When the cell inverter 122 is controlled to have a low current, the conventional multi-level inverter control system 100 has a problem that the cell compensation voltage reference value is calculated to be higher than the rated voltage, and thus the operation becomes unstable.

한편, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 셀 보상전압 기준값을 임의의 값으로 제한하게 되면 셀 보상전압 기준값은 전체 합이 0이 되지 않는다. 이로 인하여, 종래의 멀티레벨 인버터 제어 시스템(100)은 다른 보상 제어기, 예컨대, 상 간의 전압 불평형을 제어하는 상 보상 제어기의 상 셀 보상전압 기준값에 영향을 미치게 되어 안정적인 제어가 어렵다는 다른 문제점이 있다.In order to solve the above problem, if the reference value of the cell compensation voltage is limited to an arbitrary value, the total sum of the cell compensation voltage reference value does not become zero. Accordingly, the conventional multi-level inverter control system 100 has another problem in that stable control is difficult because the phase compensation voltage reference value of the phase compensation controller for controlling the voltage unbalance between the phases is influenced by other compensation controllers, for example.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낮은 전류에서도 안정적으로 셀 인버터 간 직류전압 불평형을 제어할 수 있는 멀티레벨 인버터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide a multilevel inverter control system and method capable of stably controlling DC voltage imbalance between cell inverters even at low currents.

또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 셀 보상전압 기준값이 상 보상 제어기에 영향을 주지 않는 멀티레벨 인버터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a multi-level inverter control system and method in which a cell compensation voltage reference value does not affect a phase compensation controller.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멀티레벨 인버터 제어 시스템은, 복수의 셀 인버터들이 직렬로 연결된 멀티레벨 인버터; 상기 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값, 및 개별 셀 인버터의 직류전압을 비교하고 그 차이를 보상하기 위한 셀 보상전압 크기를 산출하는 보상전압 크기 산출부; 및 상기 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들 중 적어도 하나가 미리 설정한 임계값을 초과하면, 상기 임계값 및 초과한 셀 보상전압 크기를 기초로 보정비율을 산출하여 상기 복수의 셀 보상전압 크기들을 보정하는 보정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-level inverter control system including: a multi-level inverter having a plurality of cell inverters connected in series; A compensation voltage magnitude calculation unit for comparing a DC voltage average value of the plurality of cell inverters and a DC voltage of the individual cell inverter and calculating a cell compensation voltage magnitude for compensating the difference; And if at least one of the cell compensation voltage magnitudes for each of the plurality of cell inverters exceeds a predetermined threshold value, calculating a correction ratio based on the threshold value and the cell compensation voltage magnitude exceeding the threshold, And a correction unit for correcting the compensation voltage magnitudes.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멀티레벨 인버터 제어 방법은, 직렬로 연결된 복수의 인버터들을 포함하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템에 의하여 수행한다. 상기 멀티레벨 인버터 제어 방법은, 상기 복수의 인버터들의 직류전압 평균값 및 개별 인버터의 직류전압을 기초로 개별 인버터에 대한 셀 보상전압 크기를 산출하는 단계; 상기 복수의 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기가 미리 설정한 임계값을 초과하는지 확인하는 단계; 상기 복수의 인버터들 중 적어도 하나에 대한 셀 보상전압 크기가 상기 임계값을 초과하면, 초과한 셀 보상전압 크기를 상기 임계값으로 제한하고, 나머지 셀 보상전압 크기를 보정하는 단계; 및 보정된 셀 보상전압 크기 및 전류위상 정보를 기초로 셀 보상전압 기준값을 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a multilevel inverter, the multilevel inverter control system including a plurality of inverters connected in series. The multi-level inverter control method includes: calculating a cell compensation voltage magnitude for each inverter based on a DC voltage average value of the plurality of inverters and a DC voltage of an individual inverter; Determining whether a cell compensation voltage magnitude for each of the plurality of inverters exceeds a predetermined threshold; Limiting an excess cell compensation voltage magnitude to the threshold and correcting the remaining cell compensation voltage magnitude if the cell compensation voltage magnitude for at least one of the plurality of inverters exceeds the threshold; And calculating a cell compensation voltage reference value based on the corrected cell compensation voltage magnitude and current phase information.

본 발명에 따르면, 셀 보상전압 기준값이 임계값을 초과하지 않도록 제한함으로써 정격이상의 전압이 출력되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that it is possible to prevent the voltage higher than the rated voltage from being outputted by limiting the cell compensation voltage reference value to not exceed the threshold value.

또한, 본 발명에 따르면, 하나의 셀 보상전압 기준값이 임계값을 초과하여 값을 제한하는 경우, 다른 셀 보상전압 기준값에 대해서도 크기를 보정함으로써, 전체 합이 0이 되도록 유지할 수 있고, 이에 따라, 셀 보상전압 기준값이 상 보상 제어기에 영향을 주지 않고 안정적인 제어를 할 수 있다는 다른 효과가 있다.Also, according to the present invention, when one cell compensation voltage reference value exceeds a threshold value and the value is limited, it is possible to maintain the total sum to be 0 by correcting the size with respect to another cell compensation voltage reference value, There is another effect that the cell compensation voltage reference value can be stably controlled without affecting the phase compensation controller.

도 1은 종래의 멀티레벨 인버터 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티레벨 인버터 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 셀 보상 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 보정부의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시된 보정부의 다른 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 3에 도시된 보정부의 또 다른 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티레벨 인버터 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 보상전압 기준값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 셀 보상전압 기준값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a diagram showing a conventional multi-level inverter control system.
2 is a schematic diagram illustrating a multi-level inverter control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining the cell compensation controller of FIG.
4 is a block diagram for explaining an embodiment of the correction unit shown in FIG.
5 is a block diagram for explaining another embodiment of the correction unit shown in FIG.
FIG. 6 is a block diagram for explaining another embodiment of the correction unit shown in FIG. 3. FIG.
7 is a flowchart illustrating a method of controlling a multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of calculating a cell compensation voltage reference value according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of calculating a cell compensation voltage reference value according to another embodiment of the present invention.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
It is also to be understood that the terms "comprises" or "having" do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof .

이하에서는, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)에 대한 설명에 앞서, 멀티레벨 인버터에 대한 개략적인 설명을 하도록 한다.Prior to the description of the multilevel inverter control system 200, a description will be given of a multilevel inverter.

멀티레벨 인버터는 계통에 병렬 연결되어 계통의 무효전력을 보상한다. 이러한 멀티레벨 인버터는 A상, B상, C상으로 구성되고, 계통에 부하를 통해 연결된다.The multi-level inverter is connected in parallel to the system to compensate the reactive power of the system. These multilevel inverters are composed of phase A, phase B and phase C, and are connected to the system through a load.

한편, A상, B상, C상 각각은 직렬 연결된 복수의 셀 인버터들을 포함한다. 각 셀 인버터는 독립된 단상 인버터 구조이며, 멀티레벨 인버터는 복수의 셀 인버터를 직렬로 연결함으로써 저전압 셀 인버터를 사용하여 고전압을 얻을 수 있다. 그리고, 셀 인버터는 출력전압의 위상에 따라 충전 또는 방전되는 커패시터를 포함한다.On the other hand, each of the A-phase, B-phase, and C-phase includes a plurality of series-connected cell inverters. Each cell inverter is an independent single-phase inverter structure, and a multi-level inverter can obtain a high voltage by using a low-voltage cell inverter by connecting a plurality of cell inverters in series. And, the cell inverter includes a capacitor charged or discharged according to the phase of the output voltage.

일 실시예에 있어서, 상기 셀 인버터는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)로 구성된 단상의 H-Bridge 인버터에 해당할 수 있다.In one embodiment, the cell inverter may correspond to a single-phase H-bridge inverter configured with an IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor).

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티레벨 인버터 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a schematic diagram illustrating a multi-level inverter control system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 멀티레벨 인버터의 출력전압을 제어하여 계통에 출력하는 무효전력의 발생량을 제어하는 시스템으로서, 전압 기준값 산출부(210), 셀 보상 제어부(220) 및 전압 출력부(230)를 포함한다.2, a multi-level inverter control system 200 according to an exemplary embodiment of the present invention controls an amount of reactive power generated by controlling an output voltage of a multilevel inverter to be output to a system, A cell compensation control unit 220, and a voltage output unit 230. [

전압 기준값 산출부(210)는 멀티레벨 인버터의 출력전압에 대한 기준값(V* C)을 산출한다.The voltage reference value calculation section 210 calculates a reference value (V * C ) for the output voltage of the multi-level inverter.

도 2에 도시하고 있지 않지만, 일 실시예에 있어서, 전압 기준값 산출부(210)는 3상의 직류전압 평균값을 일정하게 제어하는 직류전압 제어기, 각 상의 전압이 직류전압 평균값을 갖도록 제어하는 상 보상 제어기, 부하전류를 검출하여 보상 기준값을 생성하는 부하전류 검출부, 및 출력전류를 제어하는 전류제어기로 구성될 수 있다.Although not shown in FIG. 2, in one embodiment, the voltage reference value calculation unit 210 includes a DC voltage controller for constantly controlling the three-phase DC voltage average value, a phase compensation controller for controlling the voltage of each phase to have a DC voltage average value A load current detector for detecting a load current to generate a compensation reference value, and a current controller for controlling an output current.

상기 직류전압 제어기, 상 보상 제어기, 및 부하전류 검출부의 출력값은 전류제어기의 입력값이 되고, 전류제어기는 원하는 전류를 출력하기 위한 출력전압 기준값(V* C)을 생성할 수 있다.The output values of the direct current voltage controller, the phase compensation controller, and the load current detector become the input values of the current controller, and the current controller can generate the output voltage reference value V * C for outputting the desired current.

다음, 셀 보상 제어부(220)는 동일한 상에 포함된 복수의 셀 인버터들 간의 직류전압(Vdc) 불평형을 제어한다. 상기 직류전압(Vdc)은 각 셀 인버터에 포함된 커패시터에 걸리는 전압을 나타낸다.Next, the cell compensation control unit 220 controls the DC voltage (V dc ) imbalance between the plurality of cell inverters included in the same phase. The DC voltage V dc represents a voltage applied to a capacitor included in each cell inverter.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 셀 보상 제어부(220)가 하나의 상에 포함된 셀 인버터의 직류전압을 제어하는 것만을 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 셀 보상 제어부(220)는 A상, B상, C상 각각에 대하여 제어를 수행한다.Hereinafter, for convenience of explanation, only the DC voltage of the cell inverter included in one cell is controlled by the cell compensation controller 220, but the present invention is not limited thereto. The cell compensation controller 220 A, B, and C, respectively.

상기 복수의 셀 인버터들은, 도 3에 도시된 바와 같이, 파라미터 오차, 게이팅 소자의 손실 오차, 시스템 자체의 내부 임피던스의 오차, 스위칭 기법에 의한 오차 등과 같은 이유로 직류전압(Vdc(k))이 상이하게 된다.As shown in FIG. 3, the plurality of cell inverters have a DC voltage (V dc (k) ), which is obtained by a reason such as a parameter error, a loss error of a gating element, an error of internal impedance of the system itself, .

상이한 직류전압(Vdc(k))을 균등하게 제어하기 위하여, 셀 보상 제어부(220)는 직렬로 연결된 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출하여 셀 인버터의 출력전압을 제어한다.
In order to uniformly control the different direct current voltage V dc (k) , the cell compensation controller 220 calculates the cell compensation voltage reference value V * comp (k) for each of the plurality of cell inverters connected in series And controls the output voltage of the cell inverter.

이하에서는 도 3을 참조하여 셀 보상 제어부(220)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the cell compensation control unit 220 will be described in more detail with reference to FIG.

도 3은 도 2의 셀 보상 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram for explaining the cell compensation controller of FIG.

도 3을 참조하면, 셀 보상 제어부(220)는 보상전력 산출부(310), 보상전압 크기 산출부(320), 보정부(330) 및 보상전압 기준값 산출부(340)를 포함한다.3, the cell compensation control unit 220 includes a compensation power calculation unit 310, a compensation voltage magnitude calculation unit 320, a correction unit 330, and a compensation voltage reference value calculation unit 340.

먼저, 보상전력 산출부(310)는 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값(Vdc(avg)), 및 개별 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))을 입력 받아, 개별 셀 인버터에 대한 보상전력 기준값을 산출한다.First, the compensation power calculating unit 310 receives the DC voltage average value V dc (avg ) of the plurality of cell inverters and the DC voltage V dc (k) of the individual cell inverter, And calculates a power reference value.

복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값은 아래 수학식 1과 같다.The average value of the DC voltages of the plurality of cell inverters is expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013113022984-pat00001
Figure 112013113022984-pat00001

상기 n은 하나의 상(phase)에 직렬로 연결된 셀 인버터의 개수를 나타내고, 상기 Vdc(avg)는 n개의 셀 인버터들의 직류전압 평균값을 나타내며, 상기 Vdc(k)는 k번째 셀 인버터의 직류전압을 나타낸다.Wherein n represents the number of cell inverters serially connected in one phase, V dc (avg) represents a DC voltage average value of n cell inverters, and V dc (k) DC voltage.

보상전력 산출부(310)는 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값(Vdc(avg))과 개별 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k)) 간의 차이에 대응하는 전력을 보상전력 기준값으로 산출할 수 있다.The compensation power calculation unit 310 calculates the power corresponding to the difference between the DC voltage average value V dc (avg ) of the plurality of cell inverters and the DC voltage V dc (k) of the individual cell inverter as the compensation power reference value .

한편, 보상전력 산출부(310)는 복수 개로 구성되어 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 보상전력 기준값을 산출한다. 이때, 각 보상전력 산출부(310)에서 산출되는 보상전력 기준값들의 합은 0이 되어야 한다.On the other hand, the compensation power calculating unit 310 is composed of a plurality of units, and calculates a compensation power reference value for each of the plurality of cell inverters. At this time, the sum of the compensation power reference values calculated by the compensation power calculating unit 310 should be zero.

다음, 보상전압 크기 산출부(320)는 보상전력 기준값 및 전류 실효값을 입력 받아 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 산출한다.Next, the compensation voltage magnitude calculation unit 320 calculates the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for the individual cell inverters based on the compensation power reference value and the current effective value.

보다 구체적으로 설명하면, 보상전압 크기 산출부(320)는 보상전력 산출부(310)로부터 보상전력 기준값을 입력 받는다. 보상전압 크기 산출부(320)는 전류센서에 의하여 센싱된 전류의 실효값을 입력 받는다.More specifically, the compensation voltage magnitude calculation unit 320 receives the compensation power reference value from the compensation power calculation unit 310. The compensation voltage magnitude calculation unit 320 receives the effective value of the current sensed by the current sensor.

그리고, 보상전압 크기 산출부(320)는 보상전력 기준값을 전류의 실효값으로 나눔으로써 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 산출한다.Then, the compensation voltage magnitude calculating unit 320 calculates the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for the individual cell inverter by dividing the compensation power reference value by the rms value of the current.

다음, 보정부(330)는 보상전압 크기 산출부(320)에 의하여 산출된 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))가 미리 설정한 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정한다.Next, the correcting unit 330 checks whether the cell compensation voltage magnitude V comp (k) calculated by the compensation voltage magnitude calculating unit 320 exceeds a preset threshold value. If the cell compensation voltage magnitude V comp (k) (V comp (k) ).

보다 구체적으로, 보정부(330)는 N개의 셀 인버터들 각각에 대한 N개의 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k))이 미리 설정한 임계값을 초과하는지 확인한다. 그리고, 보정부(330)는 N개의 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k)) 중 적어도 하나가 임계값을 초과하면, 모든 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정한다.More specifically, the corrector 330 checks whether the N cell compensation voltage magnitudes V comp (k) for each of the N cell inverters exceeds a preset threshold value. Correction unit 330 then corrects all cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) if at least one of the N cell compensation voltage magnitudes V comp (k) exceeds a threshold.

이때, 보정부(330)는 아래 수학식 2 및 수학식 3을 만족하도록 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정한다.At this time, the corrector 330 corrects the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters so as to satisfy the following equations (2) and (3).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013113022984-pat00002
Figure 112013113022984-pat00002

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112013113022984-pat00003

Figure 112013113022984-pat00003

상기 n은 하나의 상(phase)에 직렬로 연결된 셀 인버터의 개수를 나타내고, V' comp(k)는 k 번째 셀 인버터에 대한 보정된 셀 보상전압 크기를 나타낸다.Where n denotes the number of cell inverters connected in series in one phase and V ' comp (k) denotes the corrected cell compensation voltage magnitude for the kth cell inverter.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 보정부(330)의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
Hereinafter, embodiments of the corrector 330 will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

제1 실시예First Embodiment

도 4는 도 2에 도시된 보정부의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram for explaining an embodiment of the correction unit shown in FIG.

도 4를 참조하면, 보정부(330)는 크기 제한부(410), 비율 산출부(420), 보정비율 결정부(430) 및 보상전압 크기 보정부(440)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the correction unit 330 includes a size limiter 410, a ratio calculator 420, a correction ratio determiner 430, and a compensation voltage magnitude corrector 440.

먼저, 크기 제한부(410)는 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))가 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 해당 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 상기 임계값으로 제한한다.First, the size limit portion 410 cells compensation voltage magnitude (V comp (for when ensure that cells compensation voltage magnitude (V comp (k)) exceeds the threshold value, and exceeds, the cell inverter for individual cell drive k) to the threshold value.

이러한 크기 제한부(410)는 복수 개로 구성되어 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 상기 임계값으로 제한할 수 있다.The size limiter 410 may be composed of a plurality of cells, and may limit the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters to the threshold value.

예컨대, 크기 제한부(410)는 제1 크기 제한부(410a) 및 제2 크기 제한부(410b)를 포함할 수 있다. 제1 크기 제한부(410a)는 제1 셀 인버터에 대한 제1 셀 보상전압 크기(Vcomp(1))가 상기 임계값을 초과하면, 제1 셀 보상전압 크기(Vcomp(1))를 상기 임계값으로 제한할 수 있다.For example, the size limiter 410 may include a first size limiter 410a and a second size limiter 410b. The first size limiter 410a may limit the first cell compensation voltage magnitude V comp (1) to the first cell compensation voltage magnitude V comp (1) if the first cell compensation voltage magnitude V comp And may be limited to the threshold value.

그리고, 제2 크기 제한부(410b)는 상기 제1 셀 인버터와 직렬로 연결된 제2 셀 인버터에 대한 제2 셀 보상전압 크기(Vcomp(2))가 상기 임계값을 초과하면, 제2 셀 보상전압 크기(Vcomp(2))를 상기 임계값으로 제한할 수 있다.If the second cell compensation voltage magnitude (V comp (2) ) for the second cell inverter connected in series with the first cell inverter exceeds the threshold value, the second size limiter 410b may limit the second cell size The compensation voltage magnitude (V comp (2) ) may be limited to the threshold value.

다음, 비율 산출부(420)는 크기 제한부(410)에 의하여 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))가 제한되면, 크기 제한부(410)에 의하여 제한되는 비율을 산출한다. 비율 산출부(420)는 아래 수학식 4를 이용하여 비율을 산출한다.Next, the ratio calculating unit 420 calculates the ratio limited by the size limiting unit 410 when the size of the cell compensation voltage V comp (k ) is limited by the size restricting unit 410. The ratio calculating unit 420 calculates the ratio using the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112013113022984-pat00004
Figure 112013113022984-pat00004

이러한 비율 산출부(420)는 복수 개로 구성되고, 복수의 비율 산출부들(420) 각각은 복수의 크기 제한부들(410) 각각과 일 대 일로 연결되어 동작할 수 있다.The ratio calculator 420 may include a plurality of ratio calculators 420, and each of the plurality of ratio calculators 420 may be operatively connected to each of the plurality of size limiters 410 one-to-one.

예컨대, 비율 산출부(420)는 제1 크기 제한부(410a)와 연결된 제1 비율 산출부(420a), 및 제2 크기 제한부(410a)와 연결된 제2 비율 산출부(420b)를 포함할 수 있다.For example, the ratio calculator 420 may include a first ratio calculator 420a connected to the first size limiter 410a and a second ratio calculator 420b connected to the second size limiter 410a .

제1 비율 산출부(420a)는 제1 크기 제한부(410a)에 의하여 제1 셀 보상전압 크기(Vcomp(1))가 임계값을 초과함이 확인되면, 임계값의 제1 셀 보상전압 크기(Vcomp(1))에 대한 제1 비율을 산출할 수 있다.When it is determined that the first cell compensation voltage magnitude (V comp (1) ) exceeds the threshold value by the first size limiter 410a, the first ratio calculator 420a calculates the first cell compensation voltage It is possible to calculate the first ratio for the size (V comp (1) ).

또한, 제2 비율 산출부(420b)는 제2 크기 제한부(410b)에 의하여 제2 셀 보상전압 크기(Vcomp(2))가 임계값을 초과함이 확인되면, 임계값의 제2 셀 보상전압 크기(Vcomp(2))에 대한 제2 비율을 산출할 수 있다.If it is determined that the second cell compensation voltage magnitude (V comp (2) ) exceeds the threshold value by the second size limiter 410b, the second rate calculator 420b may calculate the second cell size A second ratio to the compensation voltage magnitude (V comp (2) ) can be calculated.

다음, 보정비율 결정부(430)는 복수의 비율 산출부들(420) 각각에 의하여 산출된 비율들 중 가장 작은 값을 보정비율로 결정한다.Next, the correction ratio determining unit 430 determines the smallest value among the ratios calculated by the plurality of ratio calculating units 420 as the correction ratio.

다음, 보상전압 크기 보정부(440)는 보정비율 결정부(430)에 의하여 결정된 보정비율을 기초로 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정한다.Next, the compensation voltage magnitude correcting unit 440 corrects the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters based on the correction ratio determined by the correction ratio determining unit 430. [

보다 구체적으로, 보상전압 크기 보정부(440)는 보상전압 크기 산출부(320)에 의하여 산출된 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))에 보정비율을 곱하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다.
More specifically, the compensation voltage magnitude correction unit 440 multiplies the cell compensation voltage magnitude V comp (k) calculated by the compensation voltage magnitude calculation unit 320 by the correction ratio to calculate a final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) .

제2 실시예Second Embodiment

도 5는 도 2에 도시된 보정부의 다른 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram for explaining another embodiment of the correction unit shown in FIG. 2. FIG.

도 5를 참조하면, 보정부(330)는 크기 제한부(510), 최대 보상전압 판단부(520), 보정비율 산출부(530) 및 보상전압 크기 보정부(540)를 포함한다.5, the corrector 330 includes a size limiter 510, a maximum compensation voltage determiner 520, a correction ratio calculator 530, and a compensation voltage magnitude corrector 540.

먼저, 크기 제한부(510)는 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))가 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 해당 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 상기 임계값으로 제한한다.First, the size limit unit 510 cells compensation voltage magnitude (V comp (for when ensure that cells compensation voltage magnitude (V comp (k)) exceeds the threshold value, and exceeds, the cell inverter for individual cell drive k) to the threshold value.

이러한 크기 제한부(510)는 복수 개로 구성되어 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 상기 임계값으로 제한할 수 있다.The size limiter 510 may be formed of a plurality of cells to limit the cell compensation voltage magnitude V comp (k) for each of the plurality of cell inverters to the threshold value.

다음, 최대 보상전압 판단부(520)는 크기 제한부(510)에 의하여 임계값을 초과함이 확인된 셀 보상전압 크기들 중에서 가장 큰 값을 가지는 최대 셀 보상전압 크기를 판단한다.Next, the maximum compensation voltage determination unit 520 determines the maximum cell compensation voltage magnitude having the largest value among the cell compensation voltage magnitudes that are determined to exceed the threshold value by the size limiter 510. [

다음, 보정비율 산출부(530)는 최대 셀 보상전압 크기 및 임계값을 기초로 보정비율을 산출한다. 보다 구체적으로, 보정비율 산출부(530)는 임계값의 최대 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출하고, 산출된 값을 보정비율로 결정한다.Next, the correction ratio calculating unit 530 calculates the correction ratio based on the maximum cell compensation voltage magnitude and the threshold value. More specifically, the correction ratio calculating section 530 calculates the ratio of the threshold value to the maximum cell compensation voltage magnitude, and determines the calculated value as the correction ratio.

다음, 보상전압 크기 보정부(540)는 보정비율 산출부(530)에 의하여 결정된 보정비율을 기초로 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))을 보정한다.Next, the compensation voltage magnitude correction unit 540 corrects the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters based on the correction ratio determined by the correction ratio calculation unit 530. [

보다 구체적으로, 보상전압 크기 보정부(540)는 보상전압 크기 산출부(320)에 의하여 산출된 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))에 보정비율을 곱하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다.
More specifically, the compensation voltage magnitude correcting unit 540 multiplies the cell compensation voltage magnitude V comp (k) calculated by the compensation voltage magnitude calculating unit 320 by the correction ratio to calculate a final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) .

제3 실시예Third Embodiment

도 6은 도 2에 도시된 보정부의 또 다른 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram for explaining another embodiment of the correction unit shown in FIG. 2. FIG.

도 6을 참조하면, 보정부(330)는 최대 보상전압 판단부(610), 크기 제한부(620), 보정비율 산출부(630) 및 보상전압 크기 보정부(640)를 포함한다.6, the correction unit 330 includes a maximum compensation voltage determination unit 610, a size restriction unit 620, a correction ratio calculation unit 630, and a compensation voltage magnitude correction unit 640.

먼저, 최대 보상전압 판단부(610)는 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k)) 중에서 가장 큰 값을 가지는 최대 셀 보상전압 크기를 판단한다.First, the maximum compensation voltage determination unit 610 determines the maximum cell compensation voltage magnitude having the largest value among the cell compensation voltage magnitudes V comp (k) for the plurality of cell inverters.

다음, 크기 제한부(620)는 최대 셀 보상전압 크기가 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 최대 셀 보상전압 크기를 상기 임계값으로 제한한다.Next, the size limiter 620 checks whether the maximum cell compensation voltage magnitude exceeds the threshold value, and if it exceeds, limits the maximum cell compensation voltage magnitude to the threshold value.

다음, 보정비율 산출부(630)는 최대 셀 보상전압 크기가 크기 제한부(510)에 의하여 임계값을 초과함이 확인되면, 최대 셀 보상전압 크기 및 임계값을 기초로 보정비율을 산출한다.Next, when it is confirmed that the maximum cell compensation voltage magnitude exceeds the threshold value by the size limiter 510, the correction ratio calculating unit 630 calculates the correction ratio based on the maximum cell compensation voltage magnitude and the threshold value.

보다 구체적으로, 보정비율 산출부(630)는 임계값의 최대 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출하고, 산출된 값을 보정비율로 결정한다.More specifically, the correction ratio calculating unit 630 calculates the ratio of the threshold value to the maximum cell compensation voltage magnitude, and determines the calculated value as the correction ratio.

다음, 보상전압 크기 보정부(640)는 보정비율 산출부(630)에 의하여 결정된 보정비율을 기초로 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))을 보정한다.Next, the compensation voltage magnitude correcting unit 640 corrects the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters based on the correction ratio determined by the correction ratio calculating unit 630. [

보다 구체적으로, 보상전압 크기 보정부(640)는 보상전압 크기 산출부(320)에 의하여 산출된 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))에 보정비율을 곱하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다.
More specifically, the compensation voltage magnitude correction unit 640 multiplies the cell compensation voltage magnitude V comp (k) calculated by the compensation voltage magnitude calculation unit 320 by the correction ratio to calculate a final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) .

다시 도 3을 참조하면, 보상전압 기준값 산출부(340)는 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k)) 및 전류위상 정보를 기초로 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출한다.3, the compensation voltage reference value calculation unit 340 calculates the cell compensation voltage reference value V * comp (k) based on the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k ) and the current phase information do.

보다 구체적으로, 보상전압 기준값 산출부(340)는 복수 개로 구성되어, 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 기준값을 산출한다.More specifically, the compensation voltage reference value calculation unit 340 is configured of a plurality of compensation voltage reference values, and calculates a cell compensation voltage reference value for each of the plurality of cell inverters.

이러한 보상전압 기준값 산출부(340)는 보정부(330)로부터 해당 셀 인버터에 대한 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 입력 받는다. 그리고, 보상전압 기준값 산출부(340)는 전류센서에 의하여 센싱된 전류의 위상정보를 입력 받는다.The compensation voltage reference value calculation unit 340 receives the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) for the corresponding cell inverter from the correction unit 330. The compensation voltage reference value calculation unit 340 receives the phase information of the current sensed by the current sensor.

보상전압 기준값 산출부(340)는 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))과 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값(Vdc(avg))을 비교한다. 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))이 평균값(Vdc(avg)) 보다 작으면, 보상전압 기준값 산출부(340)는 최종 셀 보상전압 크기(V'comp(k))에 전류위상과 동상인 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 출력한다.The compensation voltage reference value calculation unit 340 compares the DC voltage V dc (k) of the corresponding cell inverter with the DC voltage average value V dc (avg) of the plurality of cell inverters. If the DC voltage V dc (k) of the corresponding cell inverter is smaller than the average value V dc (avg) , the compensation voltage reference value calculation unit 340 calculates the compensation voltage reference value V c (k) And outputs a cell compensation voltage reference value V * comp (k) that is in phase with the phase.

반면, 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))이 평균값(Vdc(avg)) 보다 크면, 보상전압 기준값 산출부(340)는 최종 셀 보상전압 크기(V'comp(k))에 전류위상과 반대 위상인 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 출력한다.On the other hand, the DC voltage of the corresponding cell, the inverter (V dc (k)) a mean value (V dc (avg)) is greater than the compensation voltage reference value calculating unit 340 is the final cell compensation voltage magnitude (V 'comp (k)) And outputs a cell compensation voltage reference value (V * comp (k) ) that is opposite in phase to the current phase.

다시 도 2를 참조하면, 전압 출력부(230)는 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 전압 기준값(V* C(k))에 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 더하여 최종 전압 기준값(V'* C(k))을 산출한다. 그리고, 전압 출력부(230)는 산출된 최종 전압 기준값(V'* C(k))에 상응하는 전압(VC(k))을 출력한다.Referring again to FIG. 2, the voltage output unit 230 adds the cell compensation voltage reference value V * comp (k) to the voltage reference value V * C (k) for each of the plurality of cell inverters, (V ' * C (k) ). The voltage output unit 230 outputs a voltage V C (k) corresponding to the calculated final voltage reference value V ' * C (k) .

이때, 전압 기준값(V* C(k)), 최종 전압 기준값(V'* C(k)) 및 전압 출력부(230)에 의하여 출력되는 전압(VC(k))의 관계는 아래 수학식 5와 같다.The relationship between the voltage reference value V * C (k) , the final voltage reference value V ' * C (k ) and the voltage V C (k) output by the voltage output unit 230 is expressed by the following equation 5.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112013113022984-pat00005

Figure 112013113022984-pat00005

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티레벨 인버터 제어 방법을 설명하기 한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of controlling a multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)이 하나의 상에 직렬로 연결된 복수의 셀 인버터들을 제어하는 것만을 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, A상, B상, C상 각각에 포함된 셀 인버터에 대해서도 제어를 수행할 수 있다.Hereinafter, for the sake of convenience, the multi-level inverter control system 200 according to the embodiment of the present invention controls only a plurality of cell inverters connected in series on one phase. However, But also the cell inverter included in each of the A-phase, B-phase and C-phase can be controlled.

도 7을 참조하면, 먼저, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 전압 기준값(V* C)을 산출한다(S701).Referring to FIG. 7, first, the multi-level inverter control system 200 calculates a voltage reference value V * C (S701).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 직렬로 연결된 복수의 셀 인버터들 각각에 대하여 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출한다(S702).Next, the multi-level inverter control system 200 calculates a cell compensation voltage reference value V * comp (k) for each of a plurality of cell inverters connected in series (S702).

이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of calculating the cell compensation voltage reference value V * comp (k) will be described in more detail with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 보상전압 기준값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of calculating a cell compensation voltage reference value according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각의 직류전압(Vdc(k))을 센싱하고, 센싱된 직류전압들(Vdc(k))의 평균값(Vdc(avg))을 산출한다(S801).8, the multi-level inverter control system 200 senses the DC voltage V dc (k) of each of the plurality of cell inverters and detects the average value (V dc (k) ) of the sensed DC voltages V dc V dc (avg) ) (S801).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 평균값(Vdc(avg))과 개별 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))을 기초로 개별 셀 인버터에 대한 보상전력 기준값을 산출한다(S802).Next, the multilevel inverter control system 200 calculates a compensation power reference value for the individual-cell inverter based on the average value Vdc (avg) and the DC voltage Vdc (k) of the individual-cell inverter (S802) .

멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값(Vdc(avg))과 개별 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k)) 간의 차이에 상응하는 전력을 보상전력 기준값으로 산출할 수 있다.The multilevel inverter control system 200 calculates the power corresponding to the difference between the DC voltage average value V dc (avg ) of the plurality of cell inverters and the DC voltage V dc (k) of the individual cell inverter as the compensation power reference value can do.

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 보상전력 기준값 및 전류 실효값을 기초로 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 산출한다(S803). 이때, 전류 실효값은 각 상의 전류를 검출하기 위하여 설치된 전류센서에 의하여 센싱된 전류의 실효값에 해당한다.Next, the multi-level inverter control system 200 calculates the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for the individual cell inverter based on the compensation power reference value and the current effective value (S803). At this time, the current rms value corresponds to the rms value of the current sensed by the current sensor installed to detect the current of each phase.

멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 보상전력 기준값을 전류의 실효값으로 나눔으로써 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 산출한다.The multi-level inverter control system 200 calculates the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for the individual cell inverter by dividing the compensation power reference value by the rms value of the current.

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))가 미리 설정한 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 상기 임계값의 해당 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출한다(S805 및 S806).Next, the multi-level inverter control system 200 determines whether the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for the cell inverter exceeds a predetermined threshold value, and if it exceeds, the corresponding cell compensation voltage magnitude (S805 and S806).

멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 모두에 S805 및 S806을 반복 수행한다.The multi-level inverter control system 200 repeatedly performs S805 and S806 for all of the plurality of cell inverters.

멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 모든 셀 인버터들에 대하여 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))의 임계값 초과여부 확인 및 비율 산출이 완료되면, 산출된 비율을 기초로 보정비율을 결정한다(S808 및 S809).The multilevel inverter control system 200 determines whether or not the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) exceeds a threshold value for all the cell inverters, and determines the correction ratio based on the calculated ratio when the ratio calculation is completed (S808 and S809).

보다 구체적으로, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k)) 중에서 적어도 하나가 임계값을 초과한다면, 적어도 하나의 비율 중 가장 작은 값을 선택하여 보정비율로 결정한다.More specifically, the multi-level inverter control system 200 selects the smallest one of the at least one ratio and determines it as a correction ratio if at least one of the cell compensation voltage magnitudes V comp (k) exceeds the threshold value do.

한편, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k)) 중 임계값을 초과하는 값이 없다면 보정비율을 1로 결정한다.On the other hand, the multi-level inverter control system 200 determines the correction ratio to be 1 if there is no value exceeding the threshold value among the cell compensation voltage magnitudes V comp (k) .

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 보정비율을 기초로 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다(S810).Next, the multi-level inverter control system 200 calculates the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) by correcting the cell compensation voltage magnitude V comp (k) based on the correction ratio (S810).

보다 구체적으로, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))에 보정비율을 곱하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다.More specifically, the multi-level inverter control system 200 calculates the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) by multiplying the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters, .

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k)) 및 전류위상 정보를 기초로 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출하여 출력한다(S811). 이때, 전류위상 정보는 각 상의 전류를 검출하기 위하여 설치된 전류센서에 의하여 센싱된 전류의 위상에 해당한다.Next, the multilevel inverter control system 200 calculates and outputs the cell compensation voltage reference value V * comp (k) based on the final cell compensation voltage magnitude (V ' comp (k) ) and current phase information (S811 ). At this time, the current phase information corresponds to the phase of the current sensed by the current sensor installed to detect the current of each phase.

멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))과 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값(Vdc(avg))을 비교한다. 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))이 평균값(Vdc(avg)) 보다 작으면, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최종 셀 보상전압 크기(V' comp (k))에 전류위상과 동상인 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 출력한다.The multi-level inverter control system 200 compares the DC voltage V dc (k) of the corresponding cell inverter with the DC voltage average value V dc (avg) of the plurality of cell inverters. If the DC voltage of the corresponding cell, the inverter (V dc (k)) is less than the average value (V dc (avg)), multi-level inverter control system 200 includes a current to the final cell, the compensation voltage magnitude (V 'comp (k)) And outputs a cell compensation voltage reference value V * comp (k) that is in phase with the phase.

반면, 해당 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))이 평균값(Vdc(avg)) 보다 크면, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))에 전류위상과 반대 위상인 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 출력한다.
On the other hand, the DC voltage of the corresponding cell, the inverter (V dc (k)) a mean value (V dc (avg)) is greater than, the multilevel inverter control system 200 is the final cell compensation voltage magnitude (V 'comp (k)) And outputs a cell compensation voltage reference value (V * comp (k) ) that is opposite in phase to the current phase.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 셀 보상전압 기준값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of calculating a cell compensation voltage reference value according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각의 직류전압(Vdc(k))을 센싱하고, 센싱된 직류전압들(Vdc(k))의 평균값(Vdc(avg))을 산출한다(S901).9, the multi-level inverter control system 200 senses the DC voltage V dc (k) of each of the plurality of cell inverters and detects the average value (V dc (k) ) of the sensed DC voltages V dc V dc (avg) ) is calculated (S901).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 평균값(Vdc(avg))과 개별 셀 인버터의 직류전압(Vdc(k))을 기초로 개별 셀 인버터에 대한 보상전력 기준값을 산출한다(S902).Next, the multilevel inverter control system 200 calculates a compensation power reference value for the individual-cell inverter based on the average value Vdc (avg) and the DC voltage Vdc (k) of the individual-cell inverter (S902) .

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 보상전력 기준값 및 전류 실효값을 기초로 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 산출한다(S903).Next, the multi-level inverter control system 200 calculates the cell compensation voltage magnitude V comp (k) for the individual cell inverter based on the compensation power reference value and the current effective value (S903).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들(Vcomp(k)) 중 가장 큰 값을 가지는 최대 셀 보상전압을 판단한다(S904).Next, the multi-level inverter control system 200 determines the maximum cell compensation voltage having the largest cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters (S904).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최대 셀 보상전압 크기가 임계값을 초과하는지 확인하고, 초과하면, 상기 임계값 및 최대 셀 보상전압 크기를 기초로 보정비율을 산출한다(S905 및 S906).Next, the multi-level inverter control system 200 determines whether the maximum cell compensation voltage magnitude exceeds the threshold value, and if so, calculates a correction ratio based on the threshold value and the maximum cell compensation voltage magnitude (S905 and S906) .

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 보정비율을 기초로 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 보정하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다(S907).Next, the multi-level inverter control system 200 calculates the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) by correcting the cell compensation voltage magnitude V comp (k) based on the correction ratio (S907).

보다 구체적으로, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))에 보정비율을 곱하여 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))를 산출한다.More specifically, the multi-level inverter control system 200 calculates the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k) by multiplying the cell compensation voltage magnitude (V comp (k) ) for each of the plurality of cell inverters, .

한편, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최대 셀 보상전압 크기가 임계값을 초과하지 않으면, 셀 보상전압 크기(Vcomp(k))를 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k))로 결정한다.Meanwhile, the multi-level inverter control system 200 sets the cell compensation voltage magnitude V comp (k ) to the final cell compensation voltage magnitude (V ' comp (k) ) if the maximum cell compensation voltage magnitude does not exceed the threshold value .

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 최종 셀 보상전압 크기(V' comp(k)) 및 전류위상 정보를 기초로 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 산출하여 출력한다(S908).Next, the multi-level inverter control system 200 calculates and outputs the cell compensation voltage reference value V * comp (k) based on the final cell compensation voltage magnitude V ' comp (k ) and current phase information (S908 ).

다시 도 7을 참조하면, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 최종 전압 기준값(V'* C(k))을 산출한다(S703).Referring again to FIG. 7, the multi-level inverter control system 200 calculates the final voltage reference value V ' * C (k) for each of the plurality of cell inverters (S703).

보다 구체적으로, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 각 셀 인버터의 전압 기준값(V* C(k))에 셀 보상전압 기준값(V* comp(k))을 더하여 최종 전압 기준값(V'* C(k))을 산출한다.More specifically, the multilevel inverter control system 200 adds the cell compensation voltage reference value V * comp (k ) to the voltage reference value V * C (k ) of each cell inverter to obtain the final voltage reference value V ' * C (k) ).

다음, 멀티레벨 인버터 제어 시스템(200)은 각 셀 인버터가 최종 전압 기준값(V'* C(k))에 상응하는 전압을 출력하도록 제어한다(S704).Next, the multilevel inverter control system 200 controls each cell inverter to output a voltage corresponding to the final voltage reference value V ' * C (k) (S704).

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims It can be understood that

Claims (10)

복수의 셀 인버터들이 직렬로 연결된 멀티레벨 인버터;
상기 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값, 및 개별 셀 인버터의 직류전압을 비교하고 그 차이를 보상하기 위한 셀 보상전압 크기를 산출하는 보상전압 크기 산출부; 및
상기 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들 중 적어도 하나가 미리 설정한 임계값을 초과하면, 상기 임계값 및 초과한 셀 보상전압 크기를 기초로 보정비율을 산출하여 상기 복수의 셀 보상전압 크기들을 보정하는 보정부를 포함하고,
상기 보정부는,
상기 복수의 셀 인버터들에 대한 셀 보상전압 크기가
Figure 112014109943218-pat00006
,
Figure 112014109943218-pat00007
을 만족하도록 보정하고, 상기
Figure 112014109943218-pat00008
는 K번째 셀 인버터에 대한 보정된 셀 보상전압 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템.
A multi-level inverter in which a plurality of cell inverters are connected in series;
A compensation voltage magnitude calculation unit for comparing a DC voltage average value of the plurality of cell inverters and a DC voltage of the individual cell inverter and calculating a cell compensation voltage magnitude for compensating the difference; And
Calculating a correction ratio based on the threshold value and the cell compensation voltage magnitude exceeding a predetermined threshold value when at least one of the cell compensation voltage magnitudes for each of the plurality of cell inverters exceeds a predetermined threshold value, And a correction unit for correcting the voltage magnitudes,
Wherein,
The cell compensation voltage magnitude for the plurality of cell inverters is
Figure 112014109943218-pat00006
,
Figure 112014109943218-pat00007
Is corrected to satisfy the condition
Figure 112014109943218-pat00008
Is a corrected cell compensation voltage magnitude for a Kth cell inverter.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 보정부는,
Figure 112013113022984-pat00009
을 이용하여 상기 임계값의 초과한 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출하고, 상기
Figure 112013113022984-pat00010
는 K번째 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기를 나타내는 비율 산출부; 및
상기 산출된 비율들 중 작은 값을 상기 보정비율로 결정하는 보정비율 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템.
The apparatus according to claim 1,
Figure 112013113022984-pat00009
To calculate a ratio of the cell compensation voltage magnitude exceeding the threshold value to the cell compensation voltage magnitude,
Figure 112013113022984-pat00010
A ratio calculating unit for calculating a cell compensation voltage magnitude for a Kth cell inverter; And
And a correction ratio determining unit for determining a smaller value among the calculated ratios as the correction ratio.
제1항에 있어서, 상기 보정부는,
상기 복수의 셀 보상전압 크기들 각각에 상기 보정비율을 곱하여 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템.
The apparatus according to claim 1,
And correcting the plurality of cell compensation voltage magnitudes by multiplying each of the plurality of cell compensation voltage magnitudes by the correction ratio.
제1항에 있어서, 상기 보정부는,
상기 복수의 셀 보상전압 크기들 중 최대 셀 보상전압 크기를 판단하는 최대 보상전압 판단부; 및
상기 임계값의 상기 최대 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출하고, 상기 산출된 비율을 보정비율로 결정하는 보정비율 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템.
The apparatus according to claim 1,
A maximum compensation voltage determination unit for determining a maximum cell compensation voltage magnitude among the plurality of cell compensation voltage magnitudes; And
And a correction ratio calculating unit for calculating a ratio of the threshold value to the maximum cell compensation voltage magnitude and determining the calculated ratio as a correction ratio.
제1항에 있어서, 상기 멀티레벨 인버터 제어 시스템은,
개별 셀 인버터의 직류전압이 상기 직류전압 평균값 보다 작으면, 상기 보정된 셀 보상전압 크기에 전류위상과 동상인 셀 보상전압 기준값을 산출하고, 개별 셀 인버터의 직류전압이 상기 직류전압 평균값 보다 크면, 상기 보정된 셀 보상전압 크기에 전류위상과 반대 위상인 셀 보상전압 기준값을 산출하는 보상전압 기준값 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 시스템.
2. The multi-level inverter control system according to claim 1,
Wherein when the DC voltage of the individual cell inverter is greater than the DC voltage average value, the cell compensation voltage reference value is in phase with the current phase in the corrected cell compensation voltage magnitude, if the DC voltage of the individual cell inverter is smaller than the DC voltage average value, Further comprising a compensating voltage reference value calculating unit for calculating a cell compensating voltage reference value that is opposite in phase to the current phase to the corrected cell compensation voltage magnitude.
직렬로 연결된 복수의 셀 인버터들의 직류전압 평균값, 및 개별 셀 인버터의 직류전압을 기초로 개별 셀 인버터에 대한 셀 보상전압 크기를 산출하는 단계;
상기 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들이 미리 설정한 임계값을 초과하는지 확인하는 단계;
상기 복수의 셀 인버터들 중 적어도 하나에 대한 셀 보상전압 크기가 상기 임계값을 초과하면, 초과한 셀 보상전압 크기를 상기 임계값으로 제한하고, 나머지 셀 보상전압 크기를 보정하는 단계; 및
보정된 셀 보상전압 크기 및 전류센서에 의하여 센싱된 전류의 위상정보를 기초로 셀 보상전압 기준값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 보정하는 단계는,
상기 복수의 인버터들에 대한 셀 보상전압 크기가
Figure 112014109943218-pat00011
,
Figure 112014109943218-pat00012
을 만족하도록 보정하고, 상기
Figure 112014109943218-pat00013
는 K번째 셀 인버터에 대한 보정된 셀 보상전압 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 방법.
Calculating a cell compensation voltage magnitude for the individual cell inverter based on the DC voltage average value of the plurality of cell inverters connected in series and the DC voltage of the individual cell inverter;
Determining whether cell compensation voltage magnitudes for each of the plurality of cell inverters exceeds a predetermined threshold;
Limiting an excess cell compensation voltage magnitude to the threshold and correcting the remaining cell compensation voltage magnitude when the cell compensation voltage magnitude for at least one of the plurality of cell inverters exceeds the threshold; And
Calculating a cell compensation voltage reference value based on the corrected cell compensation voltage magnitude and the phase information of the current sensed by the current sensor,
Wherein the correcting comprises:
Wherein the cell compensation voltage magnitude for the plurality of inverters is
Figure 112014109943218-pat00011
,
Figure 112014109943218-pat00012
Is corrected to satisfy the condition
Figure 112014109943218-pat00013
Is a corrected cell compensation voltage magnitude for a Kth cell inverter.
삭제delete 제7항에 있어서, 상기 보정하는 단계는,
상기 임계값을 초과하는 셀 보상전압 크기들 각각에 대한 비율을
Figure 112013113022984-pat00014
을 이용하여 산출하는 단계; 및
상기 비율들 중 가장 작은 값을 검출하여 보정비율로 결정하고, 상기 결정된 보정비율을 상기 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기에 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 방법.
8. The method of claim 7,
The ratio of each of the cell compensation voltage magnitudes exceeding the threshold value to
Figure 112013113022984-pat00014
; And
Detecting a smallest value among the ratios to determine a correction ratio, and multiplying the determined correction ratio by a cell compensation voltage magnitude for each of the plurality of cell inverters.
제7항에 있어서, 상기 보정하는 단계는,
상기 복수의 셀 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기들 중에서 가장 큰 값을 가지는 최대 셀 보상전압 크기를 판단하고, 상기 최대 셀 보상전압 크기가 상기 임계값을 초과하면, 상기 최대 셀 보상전압 크기에 대한 비율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 비율을 보정비율로 결정하고, 상기 결정된 보정비율을 상기 복수의 인버터들 각각에 대한 셀 보상전압 크기에 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터 제어 방법.
8. The method of claim 7,
A maximum cell compensation voltage magnitude having a largest value among the cell compensation voltage magnitudes for each of the plurality of cell inverters is determined; and when the maximum cell compensation voltage magnitude exceeds the threshold value, Calculating the ratio of And
Determining the calculated ratio as a correction ratio, and multiplying the determined correction ratio by the cell compensation voltage magnitude for each of the plurality of inverters.
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