KR101462439B1 - Method and Regulating Device for Controlling Output Voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 3상 동기 발전기의 출력전압을 제어하기 위한 자동전압 조정장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 3상 동기 발전기의 출력전압을 검출하여 부하에 따른 정격전압의 변동을 인지하고, 인지된 정격전압의 변동에 근거하여 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어함으로써 3상 동기 발전기가 기 설정된 정격전압을 출력하도록 제어하는 자동전압 조정장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present embodiment relates to an automatic voltage regulator for controlling an output voltage of a three-phase synchronous generator and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a three-phase synchronous generator which detects an output voltage of a three-phase synchronous generator to recognize a fluctuation of a rated voltage according to a load and controls a current value applied to the three- And a control method of the automatic voltage regulator.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.
일반적으로 동기 발전기는 교류발전기 중에서 회전자와 고정자의 상대속도가 회전자기장과 동기되어 회전하는 발전기를 의미하며 브러시리스 동기 발전기의 경우 그 구조가 매우 단순하고 견고한 장점이 있어 비상용 발전기로 널리 사용되고 있다. 브러시리스 자여자식 동기 발전기는 주고정자와 주회전자를 구비한 주발전기 및 여자기 고정자와 여자기 회전자를 구비한 여자기로 구성되며 여자기의 전기자에서 발생한 교류를 정류기를 거쳐 직류로 정류하여 주발전기의 계자권선에 여자시킴으로써 교류전력을 발생시킨다. Generally, a synchronous generator means a generator in which the relative speed of a rotor and a stator in an alternator is rotated in synchronism with a rotating magnetic field. In the case of a brushless synchronous generator, its structure is very simple and robust, and is widely used as an emergency generator. The brushless synchronous generator is composed of a main generator with a slave and a main rotor, an exciter with an exciter and an exciter, rectifying the alternating current generated by the armature of the exciter through a rectifier, To generate alternating current power.
한편, 브러시리스 자여자식 동기 발전기를 포함한 대부분의 동기 발전기는 출력전압의 실효치를 규정치 이내로 제어해야 하며 이를 위해 전력계통의 부하변동에 따라 동기 발전기의 출력변화가 있을 경우 여자기의 여자전류를 자동으로 조정하기 위한 자동전압 조정장치를 추가로 포함한다. 하지만, 기존의 자동전압 조정장치를 통해 출력전압을 제어하는 경우, 실효치의 정의에 따라 출력전압을 측정하는 관계로 응답 속도를 한 주기보다 빠르게 할 수 없으며 보통의 경우 응답 시간은 주기의 수 배에 이른다는 단점이 존재한다. 또한, 실효치를 구하는 회로나 계산하는 블록에서 시간을 절약하기 위하여 부적절한 방법을 사용하면 제어 오차가 커져 출력전압을 제어하는 데 있어서 정확도가 떨어진다는 문제가 발생한다.On the other hand, most synchronous generators, including brushless synchronous synchronous generators, must control the effective value of the output voltage within the specified range. In this case, if there is a change in the output of the synchronous generator due to the load fluctuation of the power system, And further includes an automatic voltage regulating device for regulating the voltage. However, when the output voltage is controlled by a conventional automatic voltage regulator, the response speed can not be faster than one cycle because the output voltage is measured according to the definition of the effective value. In general, the response time is several times There is a disadvantage of reaching. In addition, if an improper method is used to save time in a circuit for calculating an effective value or a block to be calculated, a problem arises in that the accuracy of controlling the output voltage is decreased due to a large control error.
본 실시예는, 3상 동기 발전기의 출력전압 실효치를 제어하는 자동전압 조정장치의 제어 루프를 2중 또는 3중으로 구성하고 제어 루프마다 다른 측정 방법과 제어 방법을 사용함으로써 부하에 따른 정격전압의 변동을 빠르게 인지하는 한편, 빠른 응답에 따른 제어 오차를 보상하여 출력전압을 기존의 것보다 더 안정하고 더 빠르게 제어하고자 하는 데 주된 목적이 있다.In this embodiment, the control loop of the automatic voltage regulating device for controlling the effective value of the output voltage of the three-phase synchronous generator is composed of double or triple, and different measurement methods and control methods are used for each control loop, And to control the output voltage more stably and faster than the conventional one by compensating the control error due to the quick response.
본 실시예는, 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어하기 위한 자동전압 조정장치에 있어서, 상기 3상 출력전압을 인가받고, 기 설정된 제1 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 제1 측정부; 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하는 감산기; 상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출하는 제2 측정부; 상기 기 설정된 출력 기준전압 및 상기 오차 보상값을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하여 상기 감산기로 전송하는 보정 기준전압 발생부; 및 상기 제어전압을 기반으로 상기 3상 동기 발전기에 인가되어야 하는 전류값을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치를 제공한다.The present embodiment relates to an automatic voltage regulating apparatus for controlling a three-phase output voltage output from a three-phase synchronous generator to a predetermined output reference voltage, the apparatus comprising: A first measuring unit for calculating a first rms voltage of the three-phase output voltage; A subtractor for calculating a control voltage to be added to or subtracted from the three-phase output voltage based on the first effective voltage and the corrected reference voltage of the three-phase output voltage; A second effective voltage of the three-phase output voltage is applied through a predetermined second method by receiving the three-phase output voltage, and the second effective voltage of the three- A second measurement unit for extracting an error compensation value for generating a correction reference voltage; A correction reference voltage generator for generating the correction reference voltage based on the predetermined output reference voltage and the error compensation value and transmitting the correction reference voltage to the subtractor; And a control unit for controlling a current value to be applied to the three-phase synchronous generator based on the control voltage.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 자동전압 조정장치를 포함하여 기 설정된 출력 기준전압을 생성하도록 제어되는 3상 동기 발전기에 있어서, 교류전력을 발생하는 전기자권선이 권선된 주고정자 및 직류전류를 인가받아 자계를 형성하는 계자권선이 권선된 주회전자를 구비하는 주발전기; 및 상기 주발전기로부터 출력되는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제1 방법 및 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 오차 보상값을 추출하고, 상기 오차 보상값을 상기 기 설정된 출력 기준전압에 가감하여 보정 기준전압을 추출하고, 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하고, 상기 제어전압을 기반으로 상기 계자권선에 인가되는 상기 직류전류를 제어하는 자동전압 조정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 동기 발전기를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a three-phase synchronous generator including an automatic voltage regulating device and controlled to generate a preset output reference voltage, wherein the armature winding for generating alternating- A main generator having a main coil wound with a field winding to generate a magnetic field to be applied thereto; And calculating a first rms voltage of the three-phase output voltage and a second rms voltage of the three-phase output voltage through a predetermined first method and a second method by receiving a three-phase output voltage output from the main power generator, Extracting an error compensation value based on the second effective voltage of the three-phase output voltage and the predetermined output reference voltage, extracting the correction reference voltage by adding or subtracting the error compensation value to or from the predetermined output reference voltage, Phase output voltage based on the first effective voltage of the phase output voltage and the correction reference voltage and controls the DC current to be applied to the field winding based on the control voltage A three-phase synchronous generator characterized by comprising a voltage regulating device.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 자동전압 조정장치가 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제1 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 과정; 상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출하는 과정; 상기 기 설정된 출력 기준전압 및 상기 오차 보상값을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하는 과정; 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하는 과정; 및 상기 제어전압을 기반으로 상기 3상 동기 발전기에 인가되어야 하는 전류값을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치의 3상 출력전압 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a three-phase output voltage output from a three-phase synchronous generator to a predetermined output reference voltage by an automatic voltage regulator, Calculating a first effective voltage of the three-phase output voltage through a first method; A second effective voltage of the three-phase output voltage is applied through a predetermined second method by receiving the three-phase output voltage, and the second effective voltage of the three- Extracting an error compensation value for generating a correction reference voltage; Generating the correction reference voltage based on the predetermined output reference voltage and the error compensation value; Calculating a control voltage to be added to or subtracted from the three-phase output voltage based on the first effective voltage of the three-phase output voltage and the corrected reference voltage; And controlling a current value to be applied to the three-phase synchronous generator based on the control voltage.
본 실시예에 의하면, 3상 동기 발전기의 출력전압 실효치를 제어하는 자동전압 조정장치의 제어 루프를 2중 또는 3중으로 구성하고 제어 루프마다 다른 측정 방법과 제어 방법을 사용함으로써 부하에 따른 정격전압의 변동을 빠르게 인지하는 한편, 빠른 응답에 따른 제어 오차를 보상하여 출력전압을 기존의 것보다 더 안정하고 더 빠르게 제어할 수 있는 효과가 있다.According to the present embodiment, the control loop of the automatic voltage regulating device for controlling the effective value of the output voltage of the three-phase synchronous generator is composed of two or three, and different measurement methods and control methods are used for each control loop. It is possible to control the output voltage more stably and faster than the conventional one by compensating the control error according to the fast response while recognizing the change quickly.
도 1은 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치의 제어 루프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치를 포함한 3상 동기 발전기의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치를 사용하여 출력전압을 제어한 경우의 출력 파형을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치가 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing an automatic voltage regulator according to the present embodiment.
2 is a view showing a control loop of the automatic voltage regulating apparatus according to the present embodiment.
3 is a diagram illustrating a structure of a three-phase synchronous generator including the automatic voltage regulator according to the present embodiment.
4 is a diagram showing an output waveform when the output voltage is controlled using the automatic voltage regulator according to the present embodiment.
5 is a flowchart for explaining a method for controlling the three-phase output voltage outputted from the three-phase synchronous generator according to the automatic voltage regulating apparatus according to the present embodiment.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
자동전압 조정장치는 발전기로부터 출력전압을 인가받고, 인가받은 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압과 비교하여 변동이 발생하였다고 판단되는 경우, 발전기에 인가되는 전류값을 제어함으로써 출력전압의 변동을 자동으로 보상하는 장치이다. 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 2중 또는 3중의 제어 루프를 포함하고, 제어 루프마다 다른 측정 방법과 제어 방법을 사용함으로써 부하에 따른 출력전압의 변동을 빠르게 인지하는 한편, 빠른 응답에 따른 제어 오차를 보상하여 기존의 자동전압 조정장치에 비해 더 안정하고 더 빠르게 출력전압을 제어할 수 있다.The automatic voltage regulator automatically changes the output voltage by controlling the current value applied to the generator when the output voltage is received from the generator and the applied output voltage is compared with a predetermined output reference voltage Compensating device. The
도 1은 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing an automatic
도 1에서 도시하듯이 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 제1 측정부(110), 제2 측정부(120), 보정 기준전압 발생부(130), 감산기(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 본 실시예에서는 자동전압 조정장치(100)가 제1 측정부(110), 제2 측정부(120), 보정 기준전압 발생부(130), 감산기(140) 및 제어부(150)를 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 자동전압 조정장치(100)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.1, the automatic
자동전압 조정장치(100)는 3상 동기 발전기로부터 출력전압을 인가받고, 인가받은 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압과 비교하여 변동이 발생하였다고 판단되는 경우, 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어함으로써 출력전압의 변동을 자동으로 보상한다. 한편, 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 2중 또는 3중의 제어 루프 과정을 포함하며, 제어 루프 과정마다 다른 측정 방법과 제어 방법을 사용함으로써 부하에 따른 출력전압의 변동을 빠르게 인지하는 한편, 빠른 응답에 따른 제어 오차를 보상하여 출력전압을 정밀하게 제어하면서도 빠른 제어가 가능하도록 구성되었다. When the
한편, 본 실시예에서는 자동전압 조정장치(100)가 3상 동기 발전기로부터 출력전압을 인가받고, 이를 기반으로 3상 동기 발전기의 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어한다고 명시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않고 다양한 발전기로부터 출력전압을 인가받고, 이를 기반으로 각각의 발전기의 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어할 수 있다.Meanwhile, in this embodiment, although the
제1 측정부(110)는 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받고, 기 설정된 제1 방법을 통해 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한다. 즉, 제1 측정부(110)는 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받고, 인가받은 3상 출력전압의 출력 파형으로부터 기 설정된 제1 방법을 통해 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한다.The
제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법은 3상 출력전압의 순시전압을 각각 추출하고, 추출한 순시전압을 각각 제곱하여 더한값을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한다. 이 경우, 제1 측정부(110)는 3상 출력전압의 순시전압을 한 번 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하였기 때문에 기존의 자동전압 조정장치가 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 실효전압을 계산하는 것에 비해 빠른 속도로 출력전압의 실효전압을 계산할 수 있다.The first method previously set in the
한편, 제1 측정부(110)는 3상 출력전압을 인가받고, 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 추출한 3상의 순시전압을 제곱하여 더한 값의 평균값을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산할 수 있다. 즉, 제1 측정부(110)는 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산함으로써 3상 출력전압에서 3상의 순시전압을 한 번 추출하여 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한 경우보다 좀더 정확하게 3상 출력전압의 실효전압을 계산할 수 있다. 또한, 제1 측정부(110)는 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 추출한 3상의 순시전압을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하였기 때문에 기존의 자동전압 조정장치가 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 실효전압을 계산하는 것에 비해 빠른 속도로 출력전압의 실효전압을 계산할 수 있다.On the other hand, the
한편, 제1 측정부(110)는 3상 출력전압을 인가받고, 인가받은 3상 출력전압의 출력 파형을 분석하여 3상 출력전압의 출력 파형이 대칭 3상 정현파의 형태를 가지지 않는 경우 복수 회 샘플링을 수행하여 3상의 순시전압을 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않는다. The
한편, 제1 측정부(110)가 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 추출한 3상의 순시전압을 제곱하여 더한 값의 평균값을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 과정은 수학식 1과 같이 나타내어 진다.On the other hand, the
수학식 1에서 Ve는 3상 출력전압의 제1 실효전압, vsl, vs2, vs3는 3상의 순시전압이며 T는 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 값을 가질 수 있다. 이때, 수학식 1의 
한편, 제1 측정부(110)가 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 방법은 특정 방법에 한정되지 않으며, 이에 제1 측정부(110)는 도 1에서 언급하지 아니한 간편한 근사 식도 사용할 수 있다.The
제2 측정부(120)는 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 계산된 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 제2 측정부(120)에 저장되어 있는 3상 동기 발전기에 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출한다.The
즉, 제2 측정부(120)는 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받고, 인가받은 3상 출력전압의 출력 파형으로부터 기 설정된 제2 방법을 통해 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산한다. 한편, 제1 측정부(110)를 이용하여 3상 출력전압의 실효전압을 계산하는 경우, 기존의 방법에 비해 응답속도가 빠른 반면 정확도가 떨어진다는 단점이 존재한다. 이에 본 실시예에 따른 제2 측정부(120)는 제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법과 다른 제2 방법을 이용하여 가능한 정확하게 3상 출력전압의 실효전압을 계산한다. 제2 측정부(120)가 제2 방법을 이용하여 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하는 과정은 수학식 2와 같이 나타내어 진다.That is, the
수학식 2에서 Ve는 3상 출력전압의 제2 실효전압, vsl, vs2, vs3는 3상의 순시전압, T는 3상 출력전압의 출력 주기를 의미한다. 한편, 제2 측정부(120)는 수학식 2를 이용하여 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 추출된 3상 출력전압의 각 순시전압의 제곱 값을 더한 값의 평균값을 기반으로 3상 출력전압의 실효전압을 가능한 정확하게 계산한다. 즉, 제2 측정부(120)는 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 추출된 3상 출력전압의 각 순시전압의 제곱 값을 더함으로써 복수 개의 3상 출력전압의 실효전압을 추출한다. 이후, 추출된 복수 개의 3상 출력전압의 실효전압에 대한 평균을 계산함으로써 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산한다.In Equation (2), V e is the second effective voltage of the three-phase output voltage, v sl , v s2 , and v s3 are the three-phase instantaneous voltage, and T is the three-phase output voltage output period. On the other hand, the
또한, 제2 측정부(120)는 계산된 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 제2 측정부(120)에 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출하고, 추출된 오차 보상값을 보정 기준전압 발생부(130)로 전송한다. 한편, 보정 기준전압 발생부(130)는 오차 보상값을 수신하여 감산기(140)에 사용될 보정 기준전압을 생성한다.The
한편, 제2 측정부(120)는 제2 방법을 이용하여 소정 횟수의 샘플링 시의 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 추출하고, 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 기반으로 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단되는 경우, 오차 보상값을 추출한다. 즉, 제2 측정부(120)는 소정 횟수의 샘플링 동안 제2 방법을 이용하여, 제2 실효전압을 각각 추출하고, 소정 횟수의 샘플링 동안 추출된 제2 실효전압의 평균을 계산하여 제2 실효전압의 평균값을 추출한다. 이후, 제2 측정부(120)는 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 측정된 3상 출력전압의 제2 실효전압과의 차이를 제곱하여 합산한 값이 기 설정된 소정의 값보다 작은 경우, 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단한다. 이때, 기 설정된 소정의 값은 자동전압 조정장치(100)가 설계되는 과정에서 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.On the other hand, the
한편, 제2 측정부(120)는 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 기 설정된 출력 기준전압의 차이에 소정의 이득값을 곱한 값을 오차 보상값으로 추출하고, 추출된 오차 보상값을 보정 기준전압 발생부(130)로 전송한다.On the other hand, the
보정 기준전압 발생부(130)는 기 설정된 출력 기준전압 및 제2 측정부(120)로부터 수신한 오차 보상값을 기반으로 보정 기준전압을 생성하여 감산기(140)로 전송한다. 즉, 보정 기준전압 발생부(130)는 기 설정된 출력 기준전압에 오차 보상값을 가감시킴으로써 보정 기준전압을 생성한다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 제1 측정부(110)를 통해 기존의 방법보다 빠르게 3상 출력전압의 실효전압을 계산하여 3상 출력전압을 제어할 수 있는 한편, 제1 측정부(110)에서 발생한 오차를 제2 측정부(120)에서 추출한 오차 보상값을 기반으로 생성된 보정 기준전압을 이용하여 보상시킴으로써 3상 출력전압이 더 안정적으로 제어되도록 동작한다.The correction reference
감산기(140)는 제1 측정부(110)로부터 계산된 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 보정 기준전압 발생부(130)로부터 생성된 보정 기준전압을 기반으로 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출한다. 즉, 감산기(140)는 보정 기준전압에 3상 출력전압의 제1 실효전압을 가감시킴으로써 현재 3상 동기 발전기에서 출력되고 있는 3상 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압을 출력하는데 필요한 제어전압을 산출한다. 이때, 산출된 제어전압은 + 또는 - 값을 가질 수 있으며 최종적으로 제어부(150)로 전송된다.The
제어부(150)는 감산기(140)로부터 수신한 제어전압을 기반으로 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어한다. 즉, 제어부(150)는 제어전압을 기반으로 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어함으로써 3상 동기 발전기가 기 설정된 출력 기준전압을 생성하도록 제어한다.The
한편, 도 1에서는 자동전압 조정장치(100)가 제1 측정부(110) 및 제2 측정부(120)를 통해 서로 다른 방법으로 3상 출력전압의 실효전압을 각각 계산하고, 이를 기반으로 3상 동기 발전기의 3상 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어한다고 명시하였지만, 반드시 이에 한정되지는 않고 제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법 및 제2 측정부(120)에 기 설정된 제2 방법과 다른 측정 방법 및 제어 방법을 가지는 복수의 측정부를 추가로 구비하여 3상 출력전압을 제어할 수 있다.In FIG. 1, the
도 2는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)의 제어 루프를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a control loop of the automatic
도 2에서 도시하듯이, 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 제1 측정부(110) 및 제2 측정부(120)를 거치는 2중 제어 루프를 통해 3상 동기 발전기(200)의 3상 출력전압을 피드백하고, 이를 통해 3상 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압을 생성하도록 제어한다.2, the automatic
즉, 제1 측정부(110)는 3상 동기 발전기(200)에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받고, 인가받은 3상 출력전압의 출력 파형으로부터 기 설정된 제1 방법을 통해 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한다. 이때, 제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법은 도 1에서 명시된 제1 방법과 동일하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.That is, the
제2 측정부(120)는 3상 동기 발전기(200)에서 출력되는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 계산된 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 제2 측정부(120)에 저장되어 있는 3상 동기 발전기(200)에 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출한다. 이때, 제2 측정부(120)는 제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법과 다른 제2 방법을 이용하여 가능한 정확하게 3상 출력전압의 실효전압을 계산한다. 한편, 제2 측정부(120)에 기 설정된 제2 방법은 도 1에서 명시된 제2 방법과 동일하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The
한편, 제2 측정부(120)는 제2 방법을 이용하여 소정 횟수의 샘플링 시의 제2 실효전압의 평균값을 추출하고, 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 기반으로 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단되는 경우, 오차 보상값을 추출하여 보정 기준전압 발생부(130)로 전송한다.On the other hand, the
보정 기준전압 발생부(130)는 기 설정된 출력 기준전압(ref)에 오차 보상값을 가감시킴으로써 보정 기준전압을 생성하고, 이를 감산기(140)로 전송한다.The correction reference
감산기(140)는 보정 기준전압에 3상 출력전압의 제1 실효전압을 가감시킴으로써 현재, 3상 동기 발전기(200)에서 출력되고 있는 3상 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압을 출력하는데 필요한 제어전압을 산출한다.The
제어부(150)는 감산기(140)로부터 수신한 제어전압을 기반으로 3상 동기 발전기(200)에 인가되는 전류값을 제어하며, 이를 통해 3상 동기 발전기(200)에서 기 설정된 출력 기준전압이 출력되도록 제어한다.The
본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 제어 루프를 2중 또는 3중으로 구성하고 제어 루프마다 다른 측정 방법과 제어 방법을 사용함으로써 부하에 따른 출력전압의 변동을 빠르게 인지하는 한편, 빠른 응답에 따른 제어 오차를 보상하여 출력전압을 기존보다 더 안정하고 더 빠르게 제어할 수 있다. 즉, 자동전압 조정장치(100)는 제1 측정부(110)를 통해 기존의 방법보다 빠르게 3상 출력전압의 실효전압을 계산하여 3상 출력전압을 제어할 수 있는 한편, 제1 측정부(110)에서 발생한 오차를 제2 측정부(120)에서 추출한 오차 보상값을 기반으로 생성된 보정 기준전압을 이용하여 보상시킴으로써 3상 출력전압이 더 안정적으로 제어되도록 동작한다.The automatic
한편, 도 2에서는 자동전압 조정장치(100)가 제1 측정부(110) 및 제2 측정부(120)를 거치는 2중 제어 루프를 통해 3상 동기 발전기(200)의 3상 출력전압을 피드백하고, 이를 통해 3상 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압을 생성하도록 제어한다고 명시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않고 제1 측정부(110)에 기 설정된 제1 방법 및 제2 측정부(120)에 기 설정된 제2 방법과 다른 측정 방법 및 제어 방법을 가지는 복수의 측정부를 추가로 구비하고, 해당 측정부를 거치는 제어 루프를 추가로 구성함으로써 3상 동기 발전기(200)에서 출력되는 3상 출력전압이 보다 빠르고 안정적으로 제어되도록 동작할 수 있다.2, the three-phase output voltage of the three-
도 3은 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 포함한 3상 동기 발전기(300)의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the structure of a three-
도 3에서 도시하듯이, 본 실시예에 따른 3상 동기 발전기(300)는 주고장자(310) 및 주회전자(320)를 구비하는 주발전기(330) 및 자동전압 조정장치(100)를 포함한다. 한편, 본 실시예에 따른 3상 동기 발전기(300)는 자동전압 조정장치(100)를 별도의 장치가 아닌 3상 동기 발전기(300)의 구성 요소로 포함시켜 하나의 장치로 구현하였으며, 이를 통해 3상 동기 발전기(300)는 기 설정된 출력 기준전압이 생성되도록 제어된다.3, the three-
주발전기(330)는 교류전력을 발생하는 전기자권선이 권선된 주고정자(310) 및 직류전류를 인가받아 자계를 형성하는 계자권선이 권선된 주회전자(320)로 구성된다. 한편, 주회전자(320)에 권선된 계자권선에 직류전류가 인가되면 계자권선에 흐르는 직류전류로 인하여 주회전자(320)는 전자석화 된다. 이후, 주회전자(320) 의해 발생한 자계속에서 주고정자(310)에 권선된 전기자권선이 자속을 쇄교하면 전기자권선에는 교류전력이 발생하고, 이를 통해 3상 동기 발전기(300)는 전력을 제공하게 된다.The
자동전압 조정장치(100)는 주발전기(330)로부터 출력되는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제1 방법 및 제2 방법을 통해 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 오차 보상값을 추출한다. 이후, 오차 보상값을 기 설정된 출력 기준전압에 가감하여 보정 기준전압을 추출하고, 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 보정 기준전압을 기반으로 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하여 주회전자(320)에 권선된 계자권선에 인가되는 직류전류를 제어한다. 한편, 자동전압 조정장치(100)는 도 1에 명시된 기능을 동일하게 수행하며 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다.The
한편, 본 실시예에 따른 3상 동기 발전기(300)는 자동전압 조정장치(100)로부터 주회전자(320)에 권선된 계자권선에 인가되는 전류를 제어하기 위한 제어정보를 수신하여 피드백된 3상 출력전압을 + 또는 -하고, 이를 직류전류로 정류하여 계자권선에 제공하는 전류 조절장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. The three-
한편, 도 3에서 도시된 3상 동기 발전기(300)는 주고장자(310) 및 주회전자(320)를 구비하는 주발전기(330) 및 자동전압 조정장치(100)를 포함한 형태로 도시되었지만 반드시 이에 한정되지는 않고 여자기 고정자와 여자기 회전자를 구비한 여자기를 추가로 포함하여 여자기 방식의 3상 동기 발전기로 구현될 수 있다.3 shows the three-
도 4는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 사용하여 출력전압을 제어한 경우의 출력 파형을 도시한 도면이다. 한편, 도 4a는 전 부하를 투입하였을 경우의 출력 파형을 도시한 도면이며, 도 4b는 전 부하를 차단하였을 경우의 출력 파형을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing an output waveform when the output voltage is controlled using the automatic
도 4a는 전 부하를 투입하였을 경우의 출력 파형을 도시한 도면이다. 이때, 도 4a의 상부에 도시된 그림은 3상 동기 발전기의 3상 출력전압의 파형을 나타내며 도 4a의 하부에 도시된 그림은 3상 동기 발전기에 인가되는 전류를 나타낸다. 4A is a diagram showing an output waveform when a full load is applied. 4A shows the waveform of the three-phase output voltage of the three-phase synchronous generator, and FIG. 4A shows the current applied to the three-phase synchronous generator.
도 4a에 도시하듯이, 3상 동기 발전기의 3상 출력전압이 부하에 따라 변동이 발생하고, 이에 3상 출력전압의 파형이 중간 지점에서 기존과 다른 파형을 가지는 것을 알 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압을 인가받아, 출력전압의 변동을 감지하고, 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 조절하여 3상 출력전압을 기 설정된 출력 기준전압으로 제어한다. 즉, 자동전압 조정장치(100)는 제1 측정부(110)를 통해 기존의 방법보다 빠르게 3상 출력전압의 실효전압을 계산하여 3상 출력전압을 제어하고, 제1 측정부(110)에서 발생한 오차를 제2 측정부(120)에서 추출한 오차 보상값을 기반으로 생성된 보정 기준전압을 이용하여 보상시함으로서 3상 출력전압을 더 안정적으로 제어한다.As shown in FIG. 4A, the three-phase output voltage of the three-phase synchronous generator fluctuates with the load, and the waveform of the three-phase output voltage has a waveform different from that of the conventional one at the intermediate point. Meanwhile, the
한편, 도 4a 도시하듯이, 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 사용하여 출력전압을 제어한 경우 3상 출력전압이 부하에 따라 변동이 발생한 이후, 3상 출력전압의 기본 출력 주기의 1/4 주기 만에 기 설정된 출력 기준전압으로 제어되었음을 알 수 있다. 이는 기존의 방법에 비해 훨씬 빠른 응답으로 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 통해 얻어질 수 있는 이점이다.4A, when the output voltage is controlled by using the
도 4b는 전 부하를 차단하였을 경우의 출력 파형을 도시한 도면이다. 이때, 도 4b의 상부에 도시된 그림은 3상 동기 발전기의 3상 출력전압의 파형을 나타내며 도 4b의 하부에 도시된 그림은 3상 동기 발전기에 인가되는 전류를 나타낸다. 4B is a diagram showing an output waveform when the full load is cut off. 4B shows the waveform of the three-phase output voltage of the three-phase synchronous generator, and FIG. 4B shows the current applied to the three-phase synchronous generator.
마찬가지로, 도 4b에 도시하듯이 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)를 사용하여 출력전압을 제어한 경우, 3상 출력전압이 부하에 따라 변동이 발생한 이후, 3상 출력전압의 기본 출력 주기의 1/4 주기 만에 기 설정된 출력 기준전압으로 제어되었음을 알 수 있다.Similarly, as shown in FIG. 4B, when the output voltage is controlled using the automatic
도 5는 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)가 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart for explaining a method for controlling the three-phase output voltage output from the three-phase synchronous generator by the automatic
도 5에서 도시하듯이 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)가 3상 동기 발전기에서 출력되는 3상 출력전압을 제어하기 위한 방법은 먼저 자동전압 조정장치(100)가 3상 동기 발전기에 출력되는 3상 출력전압을 인가받고, 기 설정된 제1 방법을 통해 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 과정으로부터 시작된다(S500). 한편, 자동전압 조정장치(100)에 기 설정된 제1 방법은 3상 출력전압의 순시전압을 각각 추출하고, 추출한 순시전압을 각각 제곱하여 더한값을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산한다. 이 경우, 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압의 순시전압을 한 번 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하였기 때문에 기존의 자동전압 조정장치가 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 이를 기반으로 3상 출력전압의 실효전압을 계산하는 것에 비해 빠른 속도로 출력전압의 실효전압을 계산할 수 있다.As shown in FIG. 5, the method for controlling the three-phase output voltage from the three-phase synchronous generator according to the present embodiment of the
또한, 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압을 인가받고, 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 추출한 3상의 순시전압을 제곱하여 더한 값의 평균값을 기반으로 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산할 수 있다.Also, the
자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산한다(S510). 즉, 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압을 인가받아 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 추출된 3상 출력전압의 각 순시전압의 제곱 값을 더한 값의 평균값을 기반으로 3상 출력전압의 실효전압을 가능한 정확하게 계산한다. 한편, 제1 방법을 이용하여 3상 출력전압의 실효전압을 계산하는 경우, 기존의 방법에 비해 응답속도가 빠른 반면 정확도가 떨어진다는 단점이 존재한다. 이에 본 실시예에 따른 자동전압 조정장치(100)는 제1 방법과 다른 제2 방법을 이용하여 가능한 정확하게 3상 출력전압의 실효전압을 계산한다.The
자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였는지 여부를 파악하고(S520), 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단되는 경우 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출한다(S530). 즉, 자동전압 조정장치(100)는 제2 방법를 이용하여 소정 횟수의 샘플링 시의 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 추출하고, 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 기반으로 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단되는 경우, 오차 보상값을 추출한다. 이때, 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 측정된 3상 출력전압의 제2 실효전압과의 차이를 제곱하여 합산한 값이 기 설정된 소정의 값보다 작은 경우, 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단한다. 한편, 자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 기 설정된 출력 기준전압의 차이에 소정의 이득값을 곱한 값을 오차 보상값으로 추출한다.The
자동전압 조정장치(100)는 기 설정된 출력 기준전압 및 오차 보상값을 기반으로 보정 기준전압을 생성한다(S540). 즉, 자동전압 조정장치(100)는 기 설정된 출력 기준전압에 오차 보상값을 가감시킴으로써 보정 기준전압을 생성한다. 이를 통해, 자동전압 조정장치(100)는 제1 방법을 통해 기존의 방법보다 빠르게 3상 출력전압의 실효전압을 계산하여 3상 출력전압을 제어할 수 있는 한편, 제1 방법으로 인해 발생한 오차를 오차 보상값을 기반으로 생성된 보정 기준전압을 이용하여 보상시킴으로써 3상 출력전압이 더 안정적으로 제어되도록 동작한다.The automatic
자동전압 조정장치(100)는 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 보정 기준전압을 기반으로 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출한다(S550). 즉, 자동전압 조정장치(100)는 보정 기준전압에 3상 출력전압의 제1 실효전압을 가감시킴으로써 현재 3상 동기 발전기에서 출력되고 있는 3상 출력전압이 기 설정된 출력 기준전압을 출력하는데 필요한 제어전압을 산출한다. 한편, 추출된 제어전압은 + 또는 - 값을 가질 수 있다.The automatic
자동전압 조정장치(100)는 제어전압을 기반으로 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어한다(S560). 즉, 자동전압 조정장치(100)는 제어전압을 기반으로 3상 동기 발전기에 인가되는 전류값을 제어함으로써 3상 동기 발전기가 기 설정된 출력 기준전압을 생성하도록 제어한다.The
도 5에서는 단계 S500 내지 단계 S560을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S500 내지 단계 S560 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.5, it is described that steps S500 to S560 are sequentially performed. However, this is merely an exemplary description of the technical idea of the embodiment of the present invention, and it is to be understood that the technical knowledge in the technical field to which the embodiment of the present invention belongs Those skilled in the art will appreciate that various modifications and adaptations may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of one embodiment of the present invention or by executing one or more of steps S500 through S560 in parallel And therefore, it is not limited to the time-series order in Fig.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 자동전압 조정장치 110: 제1 측정부
120: 제 측정부 130: 보정 기준전압 발생부
140: 감산기 150: 제어부
300: 3상 동기 발전기 310: 주고정자
320: 주회전자 330: 주발전기100: automatic voltage regulator 110: first measuring unit
120: Measurement unit 130: Correction reference voltage generator
140: a subtracter 150:
300: Three phase synchronous generator 310:
320: main circulator 330: main generator
Claims (12)
상기 3상 출력전압을 인가받고, 기 설정된 제1 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 제1 측정부;
상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하는 감산기;
상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출하는 제2 측정부;
상기 기 설정된 출력 기준전압 및 상기 오차 보상값을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하여 상기 감산기로 전송하는 보정 기준전압 발생부; 및
상기 제어전압을 기반으로 상기 3상 동기 발전기에 인가되어야 하는 전류값을 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.1. An automatic voltage regulator for controlling a three-phase output voltage output from a three-phase synchronous generator to a predetermined output reference voltage,
A first measuring unit that receives the three-phase output voltage and calculates a first effective voltage of the three-phase output voltage through a predetermined first method;
A subtractor for calculating a control voltage to be added to or subtracted from the three-phase output voltage based on the first effective voltage and the corrected reference voltage of the three-phase output voltage;
A second effective voltage of the three-phase output voltage is applied through a predetermined second method by receiving the three-phase output voltage, and the second effective voltage of the three- A second measurement unit for extracting an error compensation value for generating a correction reference voltage;
A correction reference voltage generator for generating the correction reference voltage based on the predetermined output reference voltage and the error compensation value and transmitting the correction reference voltage to the subtractor; And
And a control unit for controlling a current value to be applied to the three-phase synchronous generator based on the control voltage
And an automatic voltage regulator.
상기 기 설정된 제1 방법은 상기 3상 출력전압의 순시전압을 각각 추출하고, 상기 순시전압을 각각 제곱하여 더한 값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치. The method according to claim 1,
Wherein the predetermined first method extracts each of the instantaneous voltages of the three-phase output voltages, and calculates a first effective voltage of the three-phase output voltages based on a sum of the instantaneous voltages and a sum of the instantaneous voltages. Voltage regulator.
상기 기 설정된 제1 방법은 상기 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 상기 3상의 순시전압을 제곱하여 더한 값의 평균값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.The method according to claim 1,
The predetermined first method performs sampling a plurality of times for a period shorter than the output period of the three-phase output voltage to extract instantaneous voltages of three phases for each sampling, squares the instantaneous voltages of the three phases, And the first effective voltage of the three-phase output voltage is calculated based on the third effective voltage.
상기 기 설정된 제2 방법은 상기 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 샘플링 주기마다 상기 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 상기 3상 출력전압의 각 순시전압의 제곱 값을 더한 값의 평균값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.The method according to claim 1,
Wherein the predetermined second method comprises: extracting each instantaneous voltage of the three-phase output voltage at every predetermined sampling period during an output period of each phase of the three-phase output voltage, and adding a square value of each instantaneous voltage of the three- And the second effective voltage of the three-phase output voltage is calculated based on the average value of the three-phase output voltage.
상기 제2 측정부는 상기 제2 방법을 이용하여 소정 횟수의 샘플링 시의 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 추출하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값을 기반으로 상기 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 오차 보상값을 추출하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.The method according to claim 1,
The second measuring unit may extract an average value of a second effective voltage of a three-phase output voltage at a predetermined number of sampling times using the second method, And extracts the error compensation value when it is determined that the phase output voltage has reached the steady state.
상기 제2 측정부는 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 측정된 3상 출력전압의 제2 실효전압과의 차이를 제곱하여 합산한 값이 소정의 값보다 작은 경우, 상기 3상 출력전압이 정상상태에 도달하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.6. The method of claim 5,
Wherein the second measuring unit is configured to calculate the difference between the average value of the second effective voltage of the three-phase output voltage and the second effective voltage of the measured three-phase output voltage, when the sum is smaller than a predetermined value, And determines that the voltage has reached the steady state.
상기 제2 측정부는 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압의 평균값과 상기 기 설정된 출력 기준전압의 차이에 소정의 이득값을 곱한 값을 상기 오차 보상값으로 추출하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치.6. The method of claim 5,
Wherein the second measuring unit extracts, as the error compensation value, a value obtained by multiplying a difference between an average value of the second effective voltage of the three-phase output voltage and the predetermined output reference voltage by a predetermined gain value, .
교류전력을 발생하는 전기자권선이 권선된 주고정자 및 직류전류를 인가받아 자계를 형성하는 계자권선이 권선된 주회전자를 구비하는 주발전기; 및
상기 주발전기로부터 출력되는 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제1 방법 및 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 오차 보상값을 추출하고, 상기 오차 보상값을 상기 기 설정된 출력 기준전압에 가감하여 보정 기준전압을 추출하고, 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하고, 상기 제어전압을 기반으로 상기 계자권선에 인가되는 상기 직류전류를 제어하는 자동전압 조정장치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 동기 발전기.A three-phase synchronous generator controlled to generate a predetermined output reference voltage including an automatic voltage regulator,
A main generator having a main rotor having an armature winding for generating AC power and a main winding for winding a field winding to form a magnetic field by receiving a DC current; And
Calculating a first rms voltage of the three-phase output voltage and a second rms voltage of the three-phase output voltage through a first method and a second method, which are predetermined by receiving a three-phase output voltage from the main power generator, Extracting an error compensation value based on the second effective voltage of the three-phase output voltage and the predetermined output reference voltage, extracting the corrected reference voltage by adding or subtracting the error compensation value to or from the predetermined output reference voltage, Phase output voltage based on the first effective voltage of the output voltage and the corrected reference voltage, and calculates a control voltage to be applied to the three-phase output voltage based on the automatic voltage Adjusting device
Phase synchronous generator.
상기 기 설정된 제1 방법은 상기 3상 출력전압의 순시전압을 각각 추출하고, 상기 순시전압을 각각 제곱하여 더한 값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 3상 동기 발전기.9. The method of claim 8,
Wherein the predetermined first method extracts each of the instantaneous voltages of the three-phase output voltages, and calculates a first effective voltage of the three-phase output voltages based on a value obtained by squaring the instantaneous voltages, Synchronous generator.
상기 기 설정된 제1 방법은 상기 3상 출력전압의 출력 주기보다 짧은 기간 동안에 복수 회 샘플링을 수행하여 매 샘플링마다 3상의 순시전압을 각각 추출하고, 상기 3상의 순시전압을 제곱하여 더한 값의 평균값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 3상 동기 발전기.9. The method of claim 8,
The predetermined first method performs sampling a plurality of times for a period shorter than the output period of the three-phase output voltage to extract instantaneous voltages of three phases for each sampling, squares the instantaneous voltages of the three phases, Phase output voltage of the three-phase synchronous generator.
상기 기 설정된 제2 방법은 상기 3상 출력전압의 각 상의 출력 주기 동안 기 설정된 매 샘플링 주기마다 상기 3상 출력전압의 각 순시전압을 추출하고, 상기 3상 출력전압의 각 순시전압의 제곱 값을 더한 값의 평균값을 기반으로 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하는 것을 특징으로 하는 3상 동기 발전기.9. The method of claim 8,
Wherein the predetermined second method comprises: extracting each instantaneous voltage of the three-phase output voltage every predetermined sampling period during an output period of each phase of the three-phase output voltage; and calculating a square value of each instantaneous voltage of the three- Phase output voltage of said three-phase synchronous generator, and calculates a second effective voltage of said three-phase output voltage based on an average value of said sum.
상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제1 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제1 실효전압을 계산하는 과정;
상기 3상 출력전압을 인가받아 기 설정된 제2 방법을 통해 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압을 계산하고, 상기 3상 출력전압의 제2 실효전압 및 상기 기 설정된 출력 기준전압을 기반으로 보정 기준전압을 생성하기 위한 오차 보상값을 추출하는 과정;
상기 기 설정된 출력 기준전압 및 상기 오차 보상값을 기반으로 상기 보정 기준전압을 생성하는 과정;
상기 3상 출력전압의 제1 실효전압 및 상기 보정 기준전압을 기반으로 상기 3상 출력전압에 가감되어야 하는 제어전압을 산출하는 과정; 및
상기 제어전압을 기반으로 상기 3상 동기 발전기에 인가되어야 하는 전류값을 제어하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압 조정장치의 3상 출력전압 제어방법.A method for controlling an automatic voltage regulator to output a three-phase output voltage from a three-phase synchronous generator to a predetermined output reference voltage,
Calculating a first effective voltage of the three-phase output voltage through a predetermined first method after receiving the three-phase output voltage;
A second effective voltage of the three-phase output voltage is applied through a predetermined second method by applying the three-phase output voltage, and correction is performed based on the second effective voltage of the three-phase output voltage and the predetermined output reference voltage, Extracting an error compensation value for generating a reference voltage;
Generating the correction reference voltage based on the predetermined output reference voltage and the error compensation value;
Calculating a control voltage to be added to or subtracted from the three-phase output voltage based on the first effective voltage of the three-phase output voltage and the corrected reference voltage; And
Controlling the current value to be applied to the three-phase synchronous generator based on the control voltage
Phase output voltage of the automatic voltage regulating device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130065620A KR101462439B1 (en) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | Method and Regulating Device for Controlling Output Voltage |
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| KR101462439B1 true KR101462439B1 (en) | 2014-11-17 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10338119B2 (en) | 2016-08-16 | 2019-07-02 | Kohler Co. | Generator waveform measurement |
| WO2021225572A1 (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-11 | Innovative Power Solutions, Llc | System and method for regulating operation of a generator |
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2013
- 2013-06-10 KR KR20130065620A patent/KR101462439B1/en active IP Right Grant
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