KR20150005822A - Apparatus and method of controlling instant power failure of h-bridge multi-level inverter - Google Patents

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Abstract

Provided are an apparatus and method for controlling an instant power failure of an H-bridge multilevel inverter. The apparatus for controlling the instant power failure of the H-bridge multilevel inverter constantly controls the voltage and the frequency of a motor based on a frequency command value. The apparatus for controlling the instant power failure of the H-bridge multilevel inverter includes: an effective value operating unit which operates an effective value of a power system inputted to the H-bridge multilevel inverter; a power failure sensing unit which senses the power failure of the power system based on the operated effective value; and a frequency command value generating unit which generates the frequency command value to make a DC link voltage of a power cell included in the H-bridge multilevel inverter follow a preset DC voltage command value if the power failure of the power system is sensed. Thereby, a continuous operation is performed without stopping the inverter in the voltage drop of a DC terminal due to the instant power failure.

Description

H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING INSTANT POWER FAILURE OF H-BRIDGE MULTI-LEVEL INVERTER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an H-bridge multilevel inverter, and more particularly, to an apparatus and method for controlling an instantaneous power failure of an H-

본 발명은, H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어에 관한 것이다.
The present invention relates to instantaneous power failure control of an H-bridge multilevel inverter.

산업현장에서는 낙뢰와 같은 자연적 요인뿐 아니라 전력공급계통 설비의 고장 및 전력공급 설비 노후로 인한 인위적 요인에 의해서 순간 전압 강하 혹은 순간정전이 발생할 수 있다.
In the industrial field, momentary voltage drop or momentary power failure may occur due to natural factors such as lightning, as well as the failure of the power supply system equipment and the artificial factors caused by the power supply equipment age.

특히, 고압인버터가 설치된 산업현장에서의 순간정전으로 인한 인버터의 정지는 정전 이전의 부하상태로 회복하는 하는데 걸리는 시간 손실을 야기할 뿐 아니라 연속적인 운전을 요구하는 부하의 경우에는 재정적인 손해로 이어지게 된다.
In particular, stopping the inverter due to instantaneous power failure at the industrial site where the high-voltage inverter is installed not only causes a time loss to recover to the load state before the power failure, but also leads to financial damages in the case of a load requiring continuous operation do.

따라서, 이러한 순간정전을 대비하기 위해 무정전 전원공급장치 혹은 순간정전 보상장치를 설치하기도 하나, 설치를 위해서는 많은 비용이 소요된다. 따라서, 이에 대한 대체 방안으로, 기존의 고압인버터가 가진 순간정전 대응 기능을 활용하여 그 설치 비용을 줄일 수 있다.
Therefore, an uninterruptible power supply or an instantaneous power failure compensation device may be installed to prepare for such a momentary power failure, but it is expensive to install. Therefore, as an alternative to this, the installation cost can be reduced by utilizing the instantaneous power failure countermeasure function of the existing high voltage inverter.

하지만, 고압 인버터의 일종인 H-브릿지 멀티레벨 인버터의 경우에는 순간정전 발생시 각 파워셀의 직류 링크의 전압 강하는 저전압 고장 감지 프로세스를 실행시켜 인버터를 정지시키는 문제점이 있다. 다만, 직류 링크인 각 파워셀 내부의 커패시터의 용량이 크다면 정전이 복구될 때까지 저전압 고장 감지 프로세스의 실행을 지연시켜 순간정전을 버틸 수 있으나, 직류 링크인 커패시터 용량을 키우는 데는 현실적으로 한계가 있다.
However, in the case of an H-bridge multilevel inverter, which is a kind of high-voltage inverter, the voltage drop of the DC link of each power cell when the instantaneous power failure occurs causes the inverter to stop by executing the low voltage fault detection process. However, if the capacity of the capacitor inside each power cell of the DC link is large, the execution of the low-voltage fault detection process can be delayed until the power failure is restored, so that the momentary power failure can be maintained. However, there is a practical limit to increase the capacitance of the DC link .

본 발명은 순간정전에 의한 직류단 전압 강하시에 인버터를 정지시키지 않고 지속적으로 운전시킬 수 있는 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 장치 및 방법을 제공한다.
The present invention provides an apparatus and method for controlling an instantaneous power failure of an H-bridge multi-level inverter that can be continuously operated without stopping the inverter at the time of DC voltage drop due to instantaneous power failure.

본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 주파수 지령값에 기초하여 전동기의 전압/주파수 일정 제어를 구현하기 위한 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치에 있어서, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 입력되는 전원 계통의 실효치를 연산하는 실효치 연산부; 상기 연산된 실효치에 기초하여 상기 전원 계통의 정전을 감지하는 정전 감지부; 및 상기 전원 계통의 정전이 감지되면, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 상기 주파수 지령값을 생성하는 주파수 지령값 생성부를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치를 제공한다.
According to a first aspect of the present invention, there is provided an instantaneous power failure control apparatus for an H-bridge multi-level inverter for implementing voltage / frequency constant control of an electric motor based on a frequency command value, An effective value calculating unit for calculating an effective value of the power supply system; An electrostatic detection unit for detecting a power failure of the power supply system based on the calculated effective value; And a frequency command value generator for generating the frequency command value so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multi-level inverter follows a preset DC voltage command value when a power failure of the power supply system is detected, - Provides an instantaneous power failure control device of a bridge multi-level inverter.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 지령값 생성부는, 상기 미리 설정된 직류 전압 지령치로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압을 감산한 제1 오차를 구하는 제1 오차 연산부; 상기 구해진 제1 오차로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 회생시킬 에너지의 양을 결정하기 위한 주파수 회생 지령값을 구하는 제어부; 및 상기 정전 당시의 전원 계통의 주파수로부터 상기 구해진 주파수 회생 지령값을 감산함으로써 상기 주파수 지령값을 구하는 제2 오차 연산부를 포함할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the frequency command value generating unit may include a first error arithmetic operation unit for obtaining a first error obtained by subtracting the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multi-level inverter from the preset DC voltage command value, ; A controller for obtaining a frequency regeneration command value for determining an amount of energy to be regenerated from the first error to the H-bridge multilevel inverter; And a second error calculator for calculating the frequency command value by subtracting the obtained frequency regenerative command value from the frequency of the power system at the time of the power failure.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 직류 링크 전압은, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the DC link voltage may be an average value of each equivalent DC link voltage of a plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제어부는, 비례 제어 및 비례 적분 제어 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 회생 지령값을 구할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the control section can obtain the frequency regeneration command value by using either proportional control or proportional integral control.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 지령값 생성부는, 상기 구해진 주파수 지령값을 정격 주파수로 제한하는 리미터를 더 포함할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the frequency command value generator may further include a limiter for limiting the obtained frequency command value to a rated frequency.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 실효치는, 상기 전원 계통의 반주기 실효치를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the effective value may include a half-period effective value of the power supply system.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 정전 감지부는, 상기 연산된 실효치가 상기 전원 계통의 노미널 전압의 0% 내지 90% 사이의 값일 때 상기 전원 계통이 정전인 것으로 감지할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the power failure detecting unit can detect that the power supply system is in a power failure state when the calculated effective value is a value between 0% and 90% of the nominal voltage of the power supply system.

본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 주파수 지령값에 기초하여 전동기의 전압/주파수 일정 제어를 구현하기 위한 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법에 있어서, 실효치 연산부에서, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 입력되는 전원 계통의 실효치를 연산하는 제1 단계; 정전 감지부에서, 상기 연산된 실효치에 기초하여 상기 전원 계통의 정전을 감지하는 제2 단계; 및 주파수 지령값 생성부에서, 상기 전원 계통의 정전이 감지되면, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 상기 주파수 지령값을 생성하는 제3 단계를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법을 제공한다.
According to a second aspect of the present invention, there is provided an instantaneous power failure control method of an H-bridge multi-level inverter for realizing voltage / frequency constant control of an electric motor based on a frequency command value, A first step of calculating an effective value of a power system input to the level inverter; A second step of detecting, in the power failure detecting unit, a power failure of the power supply system based on the calculated effective value; And a frequency command value generator for generating the frequency command value so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multi-level inverter follows a preset DC voltage command value when a power failure of the power supply system is detected, The present invention provides an instantaneous power failure control method of an H-bridge multilevel inverter including three stages.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 제1 오차 연산부에서, 상기 미리 설정된 직류 전압 지령치로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압을 감산한 제1 오차를 구하는 단계; 제어부에서, 상기 구해진 제1 오차로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 회생시킬 에너지의 양을 결정하기 위한 주파수 회생 지령값을 구하는 단계; 및 제2 오차 연산부에서, 상기 정전 당시의 전원 계통의 주파수로부터 상기 구해진 주파수 회생 지령값을 감산함으로써 상기 주파수 지령값을 구하는 단계를 포함할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, in the third step, in the first error calculation unit, a first error obtained by subtracting the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter from the predetermined DC voltage instruction value Obtaining; Obtaining a frequency regenerative command value for determining an amount of energy to be regenerated from the obtained first error to the H-bridge multilevel inverter; And obtaining the frequency command value by subtracting the obtained frequency regeneration command value from the frequency of the power supply system at the time of the power failure in the second error calculation unit.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 직류 링크 전압은, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the DC link voltage may be an average value of each equivalent DC link voltage of a plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 회생 지령값을 구하는 단계는, 비례 제어 및 비례 적분 제어 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 회생 지령값을 구하는 단계를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the step of obtaining the frequency regeneration command value may include the step of obtaining the frequency regeneration command value using one of proportional control and proportional integral control.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 리미터를 통해, 상기 구해진 주파수 지령값을 정격 주파수로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the third step may further include limiting the obtained frequency command value to a rated frequency through a limiter.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 실효치는, 상기 전원 계통의 반주기 실효치를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the effective value may include a half-period effective value of the power supply system.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 연산된 실효치가 상기 전원 계통의 노미널 전압의 0% 내지 90% 사이의 값일 때 상기 전원 계통이 정전인 것으로 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the second step may include detecting that the power system is blackout when the calculated rms value is between 0% and 90% of the nominal voltage of the power system. have.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순간정전시 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 유도 전동기로부터 회생되는 회생 에너지의 양을 조절함으로써, 순간정전에 의한 직류단 전압 강하시에도 인버터를 정지시키지 않고 지속적으로 운전시킬 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, by regulating the amount of regenerative energy regenerated from the induction motor so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter at the instantaneous power failure follows the preset DC voltage command value, The inverter can be continuously operated without stopping the inverter even when the DC voltage drop due to the power failure occurs.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우의 각부 파형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 순간정전이 발생된 구간의 확대 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 정격 주파수가 아닌 다른 운전 주파수(10Hz)에서 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우의 각부 파형을 도시한 도면이다.
도 5는 순간정전시 본 발명의 실시 형태에 의한 순간정전 제어 알고리즘을 적용하지 않은 경우의 각부 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 순간정전시 지령 주파수를 일정한 기울기로 감속시켜 제어하는 경우의 각부 파형도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a configuration diagram of an instantaneous power failure control apparatus for an H-bridge multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing each part waveform when the instantaneous power failure control algorithm according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a diagram showing an enlarged waveform of a section in which an instantaneous power failure has occurred according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of each part when the instantaneous power failure control algorithm is applied at an operation frequency (10 Hz) other than the rated frequency.
FIG. 5 is a diagram showing a waveform of each part when the instantaneous power failure control algorithm according to the embodiment of the present invention is not applied when an instantaneous power failure occurs.
Fig. 6 is a waveform diagram of each part when decelerating the command frequency at a constant slope during instantaneous power failure.
7 is a flowchart illustrating a method of controlling an instantaneous power failure of an H-bridge multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an instantaneous power failure control apparatus for an H-bridge multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 H-브리지 멀티 레벨 인버터(100)의 순간정전 제어 장치는, 주파수 지령값(f*)에 기초하여 전동기(Induction Motor, IM)의 전압/주파수 일정 제어를 구현하기 위한 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)의 순간정전 제어 장치에 있어서, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)로 입력되는 전원 계통(Power Line, PL)의 실효치를 연산하는 실효치 연산부(120)와, 연산된 실효치에 기초하여 전원 계통(PL)의 정전을 감지하는 정전 감지부(130)와, 전원 계통(PL)의 정전이 감지되면, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)의 직류 링크 전압(Vdc_u1 내지 Vdc_u6 등)이 미리 설정된 직류 전압 지령치(V*dc)를 추종하도록 주파수 지령값(f*)을 생성하는 주파수 지령값 생성부(140)를 포함할 수 있다.
1, an instantaneous interruption control apparatus for an H-bridge multi-level inverter 100 according to an embodiment of the present invention includes an induction motor (IM) based on a frequency command value f * Bridge multi-level inverter 100 for realizing the constant voltage / frequency control of the H-bridge multi-level inverter 100. The instantaneous power failure control device of the H- An electrostatic detecting unit 130 for detecting an electrostatic charge in the power supply system PL based on the calculated effective value; and an H-bridge multilevel control unit 130 for detecting a power failure in the power supply system PL, The DC link voltages Vdc_u1 to Vdc_u6 and the like of the power cells U1 to U6, V1 to V6 and W1 to W6 included in the inverter 100 are set so as to follow the preset DC voltage command value V * dc and a frequency command value generator 140 for generating a frequency command value f * .

도 1에 도시된 바와 같이, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)는 고전압 전동기(IM)의 가변속 장치로, 전원 계통(PL)에 연결되는 변압기(110)와 변압기(110)의 출력 전압을 전원으로 사용하는 다수개의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)로 구성된다.
1, the H-bridge multi-level inverter 100 is a variable-speed device of a high voltage electric motor IM. The H-bridge multilevel inverter 100 includes a transformer 110 connected to the power supply system PL, And a plurality of power cells U1 to U6, V1 to V6, and W1 to W6 used as the power cells.

다수개의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)은 각상별로 각각 직렬 접속되며, 각각의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)은, 직류 링크인 커패시터를 포함하는 독립된 단상 인버터 구조(도면부호 111 참조)를 갖는다. 그리고 여러 개의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)을 직렬로 연결함으로써, 저전압 전력용 반도체를 사용하여 고전압을 얻을 수 있다.
The plurality of power cells U1 to U6, V1 to V6 and W1 to W6 are connected in series to each other, and each of the power cells U1 to U6, V1 to V6 and W1 to W6 includes a capacitor which is a DC link Phase inverter structure (see reference numeral 111). By connecting a plurality of power cells (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) in series, a high voltage can be obtained by using a semiconductor for low voltage power.

본 발명의 실시 형태로서, 상술한 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)는 다음의 표 1과 같은 사양을 가진다.As an embodiment of the present invention, the above-described H-bridge multi-level inverter 100 has the specifications as shown in Table 1 below.

인버터 토폴로지Inverter topology H-브리지 멀티레벨 인버터H-bridge multilevel inverter 출력 전압 레벨Output voltage level 13-레벨13-level 정격 용량Rated capacity 5400[kVA]5400 [kVA] 정격 전압Rated voltage 6600[V]6600 [V]

한편, 상술한 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 의해 구동되는 유도 전동기(IM)는 하기의 표 2와 같은 사양을 가진다.Meanwhile, the induction motor IM driven by the above-described H-bridge multi-level inverter 100 has the specifications shown in Table 2 below.

정격 출력Rated output 3950[kW]3950 [kW] 운전 주파수Operating frequency 50[Hz]50 [Hz] 선간 전압Line voltage 6600[V]6600 [V] 고정자 저항Stator resistance 0.0417[Ω]0.0417 [Ω] 정격 전류Rated current 423[A]423 [A] 회전자 저항Rotor resistance 0.0489[Ω]0.0489 [Ω] 극수Number of poles 22 고정자 인덕턴스Stator inductance 195.2[mH]195.2 [mH] 전동기 관성계수Motor inertia number 156.62[kgm2]156.62 [kgm 2 ] 상호 인덕턴스Mutual inductance 190.6[mH]190.6 [mH] 부하 관성계수Load inertia number 4.62[kgm2]4.62 [kgm 2 ] 회전자 인덕턴스Rotor inductance 191.9[mH]191.9 [mH]

상술한 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)는 SPWM(Sinusoidal PWM)(160)으로부터 출력된 스위칭 신호에 따라 스위칭되며, 전압/주파수(V/F) 제어부(150)는 주파수 지령값 생성부(140)로부터 전달받은 주파수 지령값(f*)에 기초하여 유도 전동기(IM)의 전압/주파수의 비가 일정하도록 제어 신호를 생성하여 SPWM(Sinusoidal PWM)(160)으로 전달한다.
The H-bridge multi-level inverter 100 is switched according to the switching signal output from the SPWM (Sinusoidal PWM) 160, and the voltage / frequency (V / F) (Frequency) of the induction motor IM based on the frequency command value f * received from the control unit 160 and transmits the control signal to the SPWM (Sinusoidal PWM)

한편, 실효치 연산부(120)는, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)로 입력되는 전원 계통(Power Line, PL)의 실효치를 연산할 수 있다. 구체적으로, 실효치 연산부(120)는 전원 계통(PL)의 각 전압(Vr, Vs, Vt)으로부터 얻은 선간 전압(Vrs, Vst, Vtr) 각각에 대해 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)를 연산할 수 있다. 연산된 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)는 정전 감지부(130)로 전달될 수 있다.
On the other hand, the effective value calculation unit 120 can calculate the effective value of the power line (PL) input to the H-bridge multi-level inverter 100. [ Specifically, the effective value calculation unit 120 calculates the effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) for each of the line voltages Vrs, Vst, Vtr obtained from the voltages Vr, Vs, Vt of the power supply system PL have. The calculated effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) can be transmitted to the electrostatic charge sensing unit 130.

여기서, 실효치를 연산하는 방법은 한주기 실효치 계산법과 반주기 실효치 계산법이 있다. 두 계산법 모두 동일한 실효치를 구해 낼 수 있다. 반면 차이점은 적분구간이 한주기 혹은 반주기라는 점이다. 순간정전의 경우 매우 빠르고 짧은 시간 동안에 발생하므로, 감지가 늦게 되면, 각 파워셀의 직류 링크 전압의 감소와 함께 저전압 고장이 발생하게 된다. 따라서 정확하고 빠르게 순간정전 상황을 검지하는 것이 관건이다. 따라서 본 발명의 일 실시 형태에서는, 반주기 실효치 계산법을 사용하기로 하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 한주기 실효치 계산법도 사용될 수 있음에 유의하여야 한다.
Here, the method of calculating the effective value is the one-week effective-value calculation method and the half-period effective-value calculation method. Both calculations can yield the same rms value. The difference is that the integration period is one week or half period. In the case of instantaneous power failure, it occurs very quickly and in a short time, so that when the detection is delayed, a low voltage failure occurs together with a decrease in the DC link voltage of each power cell. Therefore, it is important to detect the instantaneous power failure situation accurately and quickly. Therefore, in the embodiment of the present invention, it is to be noted that the half-period effective-value calculation method is used, but it is not necessarily limited thereto, and the one-week effective-value calculation method may also be used.

한편, 직류 링크의 커패시터의 용량이 충분하지 않은 경우, 순간정전 후 감지하기까지 걸리는 수십 ms동안 직류링크의 전압이 감소하므로 문제가 되는 경우가 간혹 발생할 수 있다. 이 감소를 억제하기 위해서는 감지 후 곧바로 후술할 주파수 지령값(f*)을 스텝입력의 형태로 낮추는 방법을 사용하여 이 문제를 해소할 수 있다. 이는 그 순간정전이 발생하기 직전의 주파수의 0.97~0.98배 만큼으로 낮추어 급감속을 시키는 방법이다. 하지만, 통상적으로 직류링크의 커패시터의 기본 설계는 순간정전시에 최대 80ms까지 감당하게끔 설계되어 있으므로 급감속방법은 필요한 경우에 선택사항으로 사용될 수 있을 것이다.
On the other hand, if the capacity of the capacitor of the DC link is not sufficient, the voltage of the DC link may be reduced for several tens of milliseconds after the instantaneous power failure. In order to suppress this decrease, this problem can be solved by directly lowering the frequency command value (f * ) to be described later in the form of a step input. This is a method of reducing the frequency to 0.97 to 0.98 times the frequency immediately before the instantaneous power failure occurs, thereby causing a rapid deceleration. However, since the basic design of a DC link capacitor is usually designed to last up to 80ms during a momentary power failure, the deceleration method can be used as an option when needed.

그리고, 정전 감지부(130)는, 연산된 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)에 기초하여 전원 계통(PL)의 정전을 감지할 수 있다. 전원 계통(PL)이 정전이라고 판단된 경우, 정전 감지부(130)는 후술하는 주파수 지령값 생성부(140)를 동작시켜 주파수 지령값(f*)을 생성할 수 있다.
The power failure detection unit 130 can sense a power failure of the power supply system PL based on the calculated effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms). When it is determined that the power supply system PL is a power failure, the power failure detection unit 130 can generate the frequency command value f * by operating the frequency command value generation unit 140, which will be described later.

구체적으로, 정전 감지부(130)는 실효치 연산부(120)에서 연산된 각 선간 전압의 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)가 전원 계통(PL)의 노미널 전압(VrsN, VstN, VtrN)의 0% 내지 90% 사이의 값일 때 전원 계통(PL)이 정전인 것으로 판단할 수 있다.
Specifically, the electrostatic-current sensing unit 130 determines whether or not the rms value (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) of each inter-line voltage calculated by the effective value calculation unit 120 is 0% of the nominal voltages VrsN, VstN, VtrN of the power supply system PL. To 90%, it can be judged that the power supply system PL is a power failure.

통상 산업용 인버터에서는 전원 계통(PL)의 전압이 0V으로 떨어지는 경우에 순간정전으로 판단하지만, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원 계통(PL)의 전압이 노미널 전압의 0% ~ 90% 사이의 값을 가지는 경우에 순간정전으로 판단하기로 한다. 이러한 이유는 더욱 강화된 감지 조건을 적용함으로써, 순간정전 동작에 관한 신뢰성이 높이기 위함이다.
According to one embodiment of the present invention, when the voltage of the power supply system PL is between 0% and 90% of the nominal voltage, it is determined that the instantaneous power failure occurs when the voltage of the power supply system PL falls to 0V , It is determined that there is an instantaneous power failure. The reason for this is to increase the reliability of the instantaneous power failure operation by applying a stronger detection condition.

한편, 주파수 지령값 생성부(140)는, 전원 계통(PL)의 정전이 감지되면, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 단위 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)의 직류 링크 전압(Vdc_u1 내지 Vdc_u6 등)이 미리 설정된 직류 전압 지령치(V*dc)를 추종하도록 주파수 지령값(f*)을 생성할 수 있다. 생성된 주파수 지령값(f*)은 전압/주파수 제어부(150)로 전달될 수 있다. 이후 전압/주파수 제어부(150)는 주파수 지령값(f*)에 기초하여 유도 전동기(IM)의 전압/주파수의 비가 일정하도록 제어 신호를 생성하여 SPWM(Sinusoidal PWM)(160)을 통해 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)의 다수의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)을 제어하게 된다.
Meanwhile, when a power failure of the power supply system PL is detected, the frequency command value generating unit 140 generates the frequency command value generating unit 140 based on the unit power cells U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6 The frequency command value f * can be generated so that the DC link voltages Vdc_u1 to Vdc_u6 and the like of the DC link voltage follow the predetermined DC voltage instruction value V * dc. The generated frequency command value f * may be transmitted to the voltage / frequency controller 150. The voltage / frequency controller 150 generates a control signal so that the ratio of the voltage / frequency of the induction motor IM is constant based on the frequency command value f * and outputs the control signal to the H-bridge 160 via the SPWM (Sinusoidal PWM) And controls a plurality of power cells (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) of the multilevel inverter (100).

상술한 주파수 지령값 생성부(140)는, 제1 오차 연산부(141), 제어부(142) 및 제2 오차 연산부(143)를 포함할 수 있다.
The frequency command value generator 140 may include a first error calculator 141, a controller 142 and a second error calculator 143. [

주파수 지령값 생성부(140) 중 제1 오차 연산부(141)는 미리 설정된 직류 전압 지령치(V*dc)로부터 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압(Vave_u)을 감산한 제1 오차를 구할 수 있다. 구해진 제1 오차는 제어부(142)로 전달될 수 있다. 여기서, 직류 전압 지령치(V*dc)은 시스템이 결정되면 그에 따라 정해지는 값일 수 있다.
The first error calculator 141 of the frequency command value generator 140 calculates the DC link voltage Vave_u of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter 100 from the preset DC voltage command value V * The first error obtained by subtraction can be obtained. The first error thus obtained may be transmitted to the controller 142. Here, the DC voltage command value V * dc may be a value determined according to the system determination.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상술한 직류 링크 전압(Vave_u)은 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값으로, 하기의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다. 한편, 하기의 수학식 1에서는 U상에 대해서만 표현되어 있으나, 나머지 V상, W상에 대해서도 동일하게 계산될 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the above-described DC link voltage Vave_u is an average value of each equivalent DC link voltage of a plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter 100, Can be calculated. On the other hand, in the following equation (1), only the U phase is expressed, but the remaining V and W phases can be similarly calculated.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Vave_u는 U상에 연결된 파워셀들(U1 내지 UN) 내의 직류 링크 전압의 평균값, Vdc_u1 내지 Vdc_uN 각각은 파워셀들(U1 내지 UN) 내의 직류 링크 전압, N은 파워셀의 갯수이다.
Vave_u is an average value of DC link voltages in power cells U1 to UN connected to U phase, and Vdc_u1 to Vdc_uN are DC link voltages in power cells U1 to UN, and N is the number of power cells.

일반적으로 관성이 크지 않은 부하일수록 파워셀들(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)로 전달되는 회생 에너지가 불평등하게 전달될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에서는 각 상당 파워셀들에 대한 직류 링크 전압의 평균값을 취함으로써, 파워셀들간의 불균등을 해소할 수 있는 이점이 있다.
In general, as the load is not large, the regenerative energy transmitted to the power cells U1 to U6, V1 to V6, and W1 to W6 may be unequally transmitted. Therefore, in the embodiment of the present invention, there is an advantage that the unevenness among the power cells can be solved by taking the average value of the DC link voltage for each equivalent power cell.

그리고, 주파수 지령값 생성부(140) 중 제어부(142)는 구해진 제1 오차로부터 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)로 회생시킬 회생 에너지의 양을 결정하기 위한 주파수 회생 지령값(fregener_amount)을 구할 수 있다. 구해진 주파수 회생 지령값(fregener_amount)은 제2 오차 연산부(143)로 전달될 수 있다.
Among the frequency command value generator 140, the controller 142 obtains a frequency regeneration command value (fregener_amount) for determining the amount of regenerative energy to be regenerated from the obtained first error to the H-bridge multilevel inverter 100 . The obtained frequency regeneration command value (fregener_amount) may be transmitted to the second error calculator 143.

여기서, 제어부(142)는 비례(Proportional, P) 제어기로 구현될 수 있다. 이와 같이, 비례 제어기를 사용함으로써, 짧게 일어나는 순간정전에 빠른 응답성을 가질 수 있는 이점이 있다. 하지만, 상술한 비례 제어기는 일 예시에 불과하며, 실시 형태에 따라서는 비례 적분(Proportional Integral, PI) 제어기 등으로도 구현될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
Here, the controller 142 may be implemented as a proportional (P) controller. As described above, by using the proportional controller, there is an advantage that a quick response to a short-term instantaneous power failure can be obtained. However, it should be apparent to those skilled in the art that the above-described proportional controller is merely an example, and may also be implemented as a proportional integral (PI) controller according to some embodiments.

마지막으로, 주파수 지령값 생성부(140) 중 제2 오차 연산부(143)는 정전 당시의 전원 계통(PL)의 주파수(finto_lvrt)로부터 제어부(142)로부터 전달받은 주파수 회생 지령값(fregener_amount)을 감산함으로써 주파수 지령값(f*)을 구할 수 있다. 이렇게 구해진 주파수 지령값(f*)은 전압/주파수 제어부(150) 및 SPWM(160)을 통해 유도 전동기(IM)의 전압/주파수의 비가 일정하도록 제어될 수 있다.
The second error calculator 143 of the frequency command value generator 140 subtracts the frequency regeneration command value fregener_amount received from the controller 142 from the frequency finto_lvrt of the power supply system PL at the time of power failure, Whereby the frequency command value f * can be obtained. The obtained frequency command value f * may be controlled so that the voltage / frequency ratio of the induction motor IM is constant through the voltage / frequency controller 150 and the SPWM 160.

실시 형태에 따라서는, 제2 오차 연산부(143) 뒷단에 리미터(144)를 추가함으로써, 주파수 지령값(f*)을 정격 주파수까지로 제한할 수 있다.
According to the embodiment, by adding the limiter 144 to the rear end of the second error calculator 143, the frequency command value f * can be limited to the rated frequency.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우의 각부 파형을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 순간정전이 발생된 구간(200)의 확대 파형을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a waveform of each part when the instantaneous power failure control algorithm according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is a graph showing waveforms of the instantaneous power failure control section 200 according to an embodiment of the present invention. Fig.

도면부호 200은 순간 정전이 발생한 구간, (a)는 지령 주파수(주파수 지령값(f*)), (b)는 파워셀(6개인 경우) 각각의 직류링크 전압, (c)는 전원 계통(PL)의 입력 전압, (d)는 H-브리지 멀티 레벨 인버터(100)의 출력 선간 전압, (e)는 H-브리지 멀티 레벨 인버터(100)의 출력 상전류를 도시한 것이다.
Reference numeral 200 is a region called out a voltage dip, (a) the reference frequency (frequency command value (f *)), (b) the power cell (6 if individuals), each of the DC link voltage, (c) a power supply system ( (D) is the output line voltage of the H-bridge multi-level inverter 100, and (e) is the output phase current of the H-bridge multi-level inverter 100. [

도 2의 (b) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 순간정전이 발생된 구간(200) 동안 파워셀 각각의 직류링크 전압은 약간의 오버 슈트를 가지나, 전반적으로 일정한 값이 되도록 제어되기 때문에, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)가 정지되지 않고 지속적으로 운전되고 있다는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 2B and FIG. 3B, the DC link voltage of each of the power cells during the instantaneous power failure occurrence period 200 has a slight overshoot, It can be seen that the H-bridge multi-level inverter 100 is continuously operated without being stopped.

또한, 상술한 수학식 1에서와 같이, 직류 링크 전압(Vave_u)은 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값을 취함으로써, 파워셀들간의 직류 전압의 차이가 크지 않다는 것을 알 수 있으며, 제어부(142)로 P 제어기를 사용함으로써, 짧게 일어나는 순간정전에 빠른 응답성을 가지는 것을 알 수 있다.
Also, as in Equation 1, the DC link voltage Vave_u takes an average value of each equivalent DC link voltage of the plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter 100, It can be seen that the difference in DC voltage is not large and that the use of the P controller in the control unit 142 has a quick response to a brief momentary power failure.

한편, 도 4는 정격 주파수가 아닌 다른 운전 주파수(10Hz)에서 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우의 각부 파형을 도시한 도면으로, (a)는 지령 주파수(주파수 지령값(f*)), (b)는 파워셀(6개인 경우) 각각의 직류링크 전압, (c)는 H-브리지 멀티 레벨 인버터(100)의 출력 선간 전압을 도시한 것이다.On the other hand, Figure 4 is a diagram showing the parts waveforms in the case where a moment applied to the electrostatic control algorithm in different operating frequency (10Hz) than the rated frequency, (a) the reference frequency (frequency command value (f *)), (b (C) shows the output line voltage of the H-bridge multi-level inverter 100. In FIG.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 10Hz 운전 중에도 본 발명의 알고리즘이 동일하게 적용되어 각 셀의 직류링크전압은 큰 편차 없이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하면서 제어가 잘 되고 있음을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 4 (b), the algorithm of the present invention is applied equally to the DC link voltage of each cell during 10 Hz operation, and it is confirmed that the DC link voltage of each cell is well controlled while following a predetermined DC voltage set value without large deviation have.

한편, 도 5는 순간정전시 본 발명의 실시 형태에 의한 순간정전 제어 알고리즘을 적용하지 않은 경우의 각부 파형을 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 5 is a diagram showing each part waveform when the instantaneous power failure control algorithm according to the embodiment of the present invention is not applied when an instantaneous power failure occurs.

도 3과 도 5를 비교할 때, 순간 정전시 각 파워셀의 직류링크 전압((b) 참조)이 감소를 하면서 인버터가 출력전압((d) 참조)을 형성하지 못함을 볼 수 있다. 이 경우 사실상 직류링크 전압의 감소로 인하여 저전압 고장 감지 프로세스가 수행되므로 인버터는 운전을 멈추게 된다.
3 and FIG. 5, it can be seen that the inverter does not form the output voltage (see (d)) while the DC link voltage (see (b)) of each power cell decreases at the instantaneous power failure. In this case, the inverter will stop operating because the low voltage fault detection process is performed due to the decrease of the DC link voltage.

마지막으로, 도 6은 순간정전시 지령 주파수를 일정한 기울기로 감속시켜 제어하는 경우의 각부 파형도로, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우와 비교하기 위한 도면이다.6 is a diagram for comparison with a case where the instantaneous power failure control algorithm according to the embodiment of the present invention is applied to a corner waveform when the command frequency is controlled by decelerating the command frequency at a constant slope.

도 6과 같이 지령 주파수(f*)를 일정한 기울기로 감속시키는 경우((a) 참조), 감속을 통해 회생에너지가 직류 링크쪽으로 넘어오지만 그에 대한 양을 제어하지 못하므로 과도한 회생을 통해 직류링크전압((b) 참조)이 커져 불필요한 과전압 고장 프로세스를 수행시킬 수 있다. 또한, 부하량이나 관성에 따라 기울기를 적절히 재조정한다고 하더라도 그 시점에서는 이미 직류링크전압이 계속 상승하고 있기 때문에 그 응답성이 느리게 된다. 이러한 관점에서, 본 발명의 실시 형태에 의한 순간정전 제어 알고리즘을 적용한 경우의 효과가 훨씬 우수함을 알 수 있다.
As shown in FIG. 6, when the command frequency f * is decelerated at a constant slope (see (a)), the regenerative energy is transferred to the DC link through deceleration but the amount thereof can not be controlled. (see (b)) becomes large, and unnecessary overvoltage fault processing can be performed. Also, even if the slope is appropriately readjusted according to the load or the inertia, since the DC link voltage continues to rise at that point, the response becomes slow. From this point of view, it can be seen that the effect of applying the instantaneous power failure control algorithm according to the embodiment of the present invention is much better.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순간정전시 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 유도 전동기로부터 회생되는 회생 에너지의 양을 조절함으로써, 순간정전에 의한 직류단 전압 강하시에도 인버터를 정지시키지 않고 지속적으로 운전시킬 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, when the instantaneous power failure occurs, the amount of regenerative energy regenerated from the induction motor so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter follows a preset DC voltage command value It is possible to continuously operate the inverter without stopping the inverter even when the DC voltage drop due to the instantaneous power failure occurs.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 방법을 설명하는 흐름도로, 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 H-브리지 멀티 레벨 인버터의 순간정전 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 6와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
7 is a flow chart for explaining an instantaneous power failure control method of an H-bridge multi-level inverter according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an H-bridge multi-level inverter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The instantaneous power failure control method of the bridge multi-level inverter will be described. However, for the sake of simplicity of the present invention, the description of the overlapping portions with reference to Figs. 1 to 6 will be omitted.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 우선, 실효치 연산부(120)는, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)로 입력되는 전원 계통(Power Line, PL)의 실효치를 연산할 수 있다(S701). 구체적으로, 실효치 연산부(120)는 전원 계통(PL)의 각 전압(Vr, Vs, Vt)으로부터 얻은 선간 전압(Vrs, Vst, Vtr) 각각에 대해 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)를 연산할 수 있다. 연산된 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)는 정전 감지부(130)로 전달될 수 있다.
Referring to FIGS. 1 to 7, the effective value calculation unit 120 may calculate an effective value of a power line (PL) input to the H-bridge multi-level inverter 100 (S701). Specifically, the effective value calculation unit 120 calculates the effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) for each of the line voltages Vrs, Vst, Vtr obtained from the voltages Vr, Vs, Vt of the power supply system PL have. The calculated effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) can be transmitted to the electrostatic charge sensing unit 130.

다음, 정전 감지부(130)는, 연산된 실효치(Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms)에 기초하여 전원 계통(PL)의 정전을 감지할 수 있다(S702). 전원 계통(PL)이 정전이라고 판단된 경우, 정전 감지부(130)는 후술하는 주파수 지령값 생성부(140)를 동작시킬 수 있다.
Next, the blackout detecting unit 130 can detect a blackout of the power supply system PL based on the calculated effective values (Vrs_half_rms, Vst_half_rms, Vtr_half_rms) (S702). When it is determined that the power supply system PL is a power failure, the power failure detection unit 130 can operate the frequency command value generation unit 140, which will be described later.

마지막으로, 주파수 지령값 생성부(140)는, 전원 계통(PL)의 정전이 감지되면, H-브리지 멀티레벨 인버터(100)에 포함된 단위 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)의 직류 링크 전압(Vdc_u1 내지 Vdc_u6 등)이 미리 설정된 직류 전압 지령치(V*dc)를 추종하도록 주파수 지령값(f*)을 생성할 수 있다(S703). 생성된 주파수 지령값(f*)은 전압/주파수 제어부(150)로 전달될 수 있다. 이후 전압/주파수 제어부(150)는 주파수 지령값(f*)에 기초하여 유도 전동기(IM)의 전압/주파수의 비가 일정하도록 제어 신호를 생성하여 SPWM(Sinusoidal PWM)(160)을 통해 H-브리지 멀티레벨 인버터(100)의 다수의 파워셀(U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6)을 제어하게 된다.
Finally, the frequency command value generating unit 140 generates the frequency command value generating unit 140 based on the unit power cells U1 to U6, V1 to V6, W1 to V6 included in the H-bridge multi-level inverter 100, The frequency command value f * may be generated so that the DC link voltages Vdc_u1 to Vdc_u6 and the like of the inverter circuits W1 to W6 follow the preset DC voltage instruction value V * dc (S703). The generated frequency command value f * may be transmitted to the voltage / frequency controller 150. The voltage / frequency controller 150 generates a control signal so that the ratio of the voltage / frequency of the induction motor IM is constant based on the frequency command value f * and outputs the control signal to the H-bridge 160 via the SPWM (Sinusoidal PWM) And controls a plurality of power cells (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) of the multilevel inverter (100).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순간정전시 유도 전동기로부터 회생되는 회생 에너지를 이용하여 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 제어함으로써, 순간정전에 의한 직류단 전압 강하시에도 인버터를 정지시키지 않고 지속적으로 운전시킬 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, by using the regenerative energy regenerated from the induction motor during instantaneous power failure, the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter follows the preset DC voltage command value It is possible to continuously operate the inverter without stopping the inverter even when the DC voltage drop due to the instantaneous power failure occurs.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be self-evident.

100: H-브리지 멀티레벨 인버터 110: 변압기
120: 실효치 연산부 130: 정전 감지부
140: 주파수 지령값 생성부 141: 제1 오차 연산부
142: 제어부 143: 제2 오차 연산부
144: 리미터 150: V/F 제어부
160: SPWM 200: 순간 정전 구간
PL: 전원 계통 IM: 유도 전동기
111, U1 내지 U6, V1 내지 V6, W1 내지 W6: 파워셀100: H-bridge multilevel inverter 110: Transformer
120: RMS value calculation unit 130:
140: frequency command value generating unit 141: first error calculating unit
142: controller 143: second error calculator
144: Limiter 150: V / F control section
160: SPWM 200: Instantaneous power failure section
PL: Power system IM: Induction motor
111, U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6: power cells

Claims (14)

주파수 지령값에 기초하여 전동기의 전압/주파수 일정 제어를 구현하기 위한 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치에 있어서,
상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 입력되는 전원 계통의 실효치를 연산하는 실효치 연산부;
상기 연산된 실효치에 기초하여 상기 전원 계통의 정전을 감지하는 정전 감지부; 및
상기 전원 계통의 정전이 감지되면, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 상기 주파수 지령값을 생성하는 주파수 지령값 생성부를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
An instantaneous power failure control apparatus for an H-bridge multi-level inverter for implementing a constant voltage / frequency control of an electric motor based on a frequency command value,
An effective value calculating unit for calculating an effective value of a power supply system input to the H-bridge multi-level inverter;
An electrostatic detection unit for detecting a power failure of the power supply system based on the calculated effective value; And
And a frequency command value generator for generating the frequency command value so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multi-level inverter follows a preset DC voltage command value when a power failure of the power supply system is detected, An instantaneous interruption control device of a bridge multilevel inverter.
제1항에 있어서,
상기 주파수 지령값 생성부는,
상기 미리 설정된 직류 전압 지령치로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압을 감산한 제1 오차를 구하는 제1 오차 연산부;
상기 구해진 제1 오차로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 회생시킬 에너지의 양을 결정하기 위한 주파수 회생 지령값을 구하는 제어부; 및
상기 정전 당시의 전원 계통의 주파수로부터 상기 구해진 주파수 회생 지령값을 감산함으로써 상기 주파수 지령값을 구하는 제2 오차 연산부를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the frequency command value generator comprises:
A first error arithmetic unit for subtracting a DC link voltage of a power cell included in the H-bridge multi-level inverter from the predetermined DC voltage instruction value to obtain a first error;
A controller for obtaining a frequency regeneration command value for determining an amount of energy to be regenerated from the first error to the H-bridge multilevel inverter; And
And a second error arithmetic unit for obtaining the frequency command value by subtracting the obtained frequency regenerative command value from the frequency of the power supply system at the time of the power failure.
제1항에 있어서,
상기 직류 링크 전압은,
상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값인 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
The method according to claim 1,
And the DC link voltage
Bridge multi-level inverter is an average value of each equivalent DC link voltage of a plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
비례 제어 및 비례 적분 제어 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 회생 지령값을 구하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein the frequency regenerative command value is obtained using one of a proportional control and a proportional integral control.
제2항에 있어서,
상기 주파수 지령값 생성부는,
상기 구해진 주파수 지령값을 정격 주파수로 제한하는 리미터를 더 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the frequency command value generator comprises:
Further comprising a limiter for limiting the obtained frequency command value to a rated frequency.
제1항에 있어서,
상기 실효치는,
상기 전원 계통의 반주기 실효치를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
The method according to claim 1,
The effective value,
And a half-period effective value of the power supply system.
제1항에 있어서,
상기 정전 감지부는,
상기 연산된 실효치가 상기 전원 계통의 노미널 전압의 0% 내지 90% 사이의 값일 때 상기 전원 계통이 정전인 것으로 감지하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 장치.
The method according to claim 1,
The electrostatic-
Wherein the power system detects that the power system is black when the calculated effective value is between 0% and 90% of the nominal voltage of the power supply system.
주파수 지령값에 기초하여 전동기의 전압/주파수 일정 제어를 구현하기 위한 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법에 있어서,
실효치 연산부에서, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 입력되는 전원 계통의 실효치를 연산하는 제1 단계;
정전 감지부에서, 상기 연산된 실효치에 기초하여 상기 전원 계통의 정전을 감지하는 제2 단계; 및
주파수 지령값 생성부에서, 상기 전원 계통의 정전이 감지되면, 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압이 미리 설정된 직류 전압 지령치를 추종하도록 상기 주파수 지령값을 생성하는 제3 단계를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
An instantaneous power failure control method of an H-bridge multilevel inverter for implementing constant voltage / frequency control of an electric motor based on a frequency command value,
A first step of calculating an effective value of a power supply system input to the H-bridge multi-level inverter in the effective value calculation unit;
A second step of detecting, in the power failure detecting unit, a power failure of the power supply system based on the calculated effective value; And
Wherein the frequency command value generating unit generates the frequency command value so that the DC link voltage of the power cell included in the H-bridge multilevel inverter follows a predetermined DC voltage command value when a power failure of the power supply system is detected, Level inverter of the H-bridge.
제8항에 있어서,
상기 제3 단계는,
제1 오차 연산부에서, 상기 미리 설정된 직류 전압 지령치로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 파워셀의 직류 링크 전압을 감산한 제1 오차를 구하는 단계;
제어부에서, 상기 구해진 제1 오차로부터 상기 H-브리지 멀티레벨 인버터로 회생시킬 에너지의 양을 결정하기 위한 주파수 회생 지령값을 구하는 단계; 및
제2 오차 연산부에서, 상기 정전 당시의 전원 계통의 주파수로부터 상기 구해진 주파수 회생 지령값을 감산함으로써 상기 주파수 지령값을 구하는 단계를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
9. The method of claim 8,
In the third step,
Calculating a first error by subtracting a DC link voltage of a power cell included in the H-bridge multi-level inverter from the predetermined DC voltage command value in a first error calculation unit;
Obtaining a frequency regenerative command value for determining an amount of energy to be regenerated from the obtained first error to the H-bridge multilevel inverter; And
And calculating the frequency command value by subtracting the obtained frequency regenerative command value from the frequency of the power supply system at the time of the power failure in the second error calculation unit.
제8항에 있어서,
상기 직류 링크 전압은,
상기 H-브리지 멀티레벨 인버터에 포함된 다수의 파워셀들의 각 상당 직류 링크 전압의 평균값인 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
9. The method of claim 8,
And the DC link voltage
Wherein the average DC link voltage of each of the plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter is an average value of the DC link voltages of the plurality of power cells included in the H-bridge multi-level inverter.
제9항에 있어서,
상기 주파수 회생 지령값을 구하는 단계는,
비례 제어 및 비례 적분 제어 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 회생 지령값을 구하는 단계를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of obtaining the frequency recovery command value comprises:
And obtaining the frequency regenerative command value using one of the proportional control and the proportional integral control.
제9항에 있어서,
상기 제3 단계는,
리미터를 통해, 상기 구해진 주파수 지령값을 정격 주파수로 제한하는 단계를 더 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
10. The method of claim 9,
In the third step,
Further comprising limiting the obtained frequency command value to a rated frequency through a limiter.
제8항에 있어서,
상기 실효치는,
상기 전원 계통의 반주기 실효치를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The effective value,
And a half-period effective value of the power supply system.
제8항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 연산된 실효치가 상기 전원 계통의 노미널 전압의 0% 내지 90% 사이의 값일 때 상기 전원 계통이 정전인 것으로 감지하는 단계를 포함하는 H-브리지 멀티레벨 인버터의 순간정전 제어 방법.9. The method of claim 8,
The second step comprises:
And sensing that the power supply system is black when the calculated rms value is between 0% and 90% of the nominal voltage of the power supply system.
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KR20200040475A (en) * 2018-10-10 2020-04-20 한국전력공사 Multi-level inverter control method for extension of maximum modulation voltage
KR20220067873A (en) 2020-11-18 2022-05-25 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) Inverter system and electric motor driving system

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