KR101695546B1 - 인버터 병렬 운전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터 병렬 운전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 인버터가 병렬 운전되는 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 각각의 인버터 사이의 출력 전류 불균등 해소를 통해 가동 효율을 향상시킨 인버터 병렬 운전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템은, 주 제어기 및 복수개의 보조 제어기; 상기 각각의 보조 제어기에 의해 대응 제어되는 복수개의 인버터; 및 상기 복수개의 인버터가 균등한 출력 전류를 생성할 수 있도록, 상기 주 제어기 및 상기 보조 제어기 사이의 송수신 데이터를 이용하여, 상기 각각의 보조 제어기에 대한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;를 포함할 수 있다.

Description

인버터 병렬 운전 시스템{PARALLEL DRIVING INVERTER SYSTEM}
본 발명은 인버터 병렬 운전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 인버터가 병렬 운전되는 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 각각의 인버터 사이의 출력 전류 불균등 해소를 통해 가동 효율을 향상시킨 인버터 병렬 운전 시스템에 관한 것이다.
이론적으로는 모든 용량의 범위에 있어 인버터의 단독 운전이 가능하지만, 실제로 수백 ㎾ 이상의 환경이 인버터의 단독 운전 방식으로 설계되는 경우, 전력용 반도체 소자의 한계 및 기구 설계 제약 등의 여러 문제들로 인해 설계 효용성이 현저하게 저하되는 단점이 있다. 따라서 이와 같은 단점을 극복하기 위해, 통상 일정 용량 이상의 인버터는 설계 용량 보다 적은 용량의 복수 인버터를 병렬 운전하는 방식에 의해 설계된다.
복수 인버터를 병렬 운전하는 경우 여러 가지 방식에 의해 제어가 가능할 수 있는데, 통상 단일의 주 제어기(Master Controller)와 복수의 보조 제어기(Slave Controller)를 구비한 후 이들 사이의 통신을 통해 전체 시스템에 대한 제어가 이루어지도록 하는 방식이 가장 널리 사용된다.
하지만 이와 같은 방식이 사용될 경우, 주 제어기와 보조 제어기 사이의 통신에 의한 시차 발생이나 각각의 인버터 사이의 전력용 반도체 특성의 차이 및 각각의 인버터에 구비된 전력용 반도체 구동 회로 사이의 시차 발생 등과 같은 여러 가지 변수들에 의해 인버터 사이의 출력 전류 불균등이 발생될 수 있다는 문제점이 있다.
다시 말해, N대의 인버터에 대해 3상의 동일한 PWM 신호로 운전을 하게 되더라도 각각의 인버터의 출력 전류(Iu, Iv, Iw) 사이에는 미세한 차이가 발생될 수 있으며, 이에 따라 병렬 운전 인버터 시스템을 설계하는 경우 충분한 용량의 여유를 고려해야만 한다는 단점이 있다.
도 1은 통상의 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 인버터 출력 전류의 불균등 상태를 설명하기 위한 일 예시 그래프이다.
도 1을 참조하면, N대의 인버터의 각각의 출력 전류(Iu1, Iu2, IuN) 사이에 미세한 위상차가 존재함을 확인할 수 있으며, 이와 같은 차이들로 인해 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 각각의 인버터의 출력의 합이 전체 시스템의 출력과 일치하지 않게 된다. 예를 들어, 3대의 인버터로 600㎾의 전력 공급이 이루어지도록 설계하기 위해서는 200㎾ 보다 충분히 큰 용량의 인버터 3대를 병렬 연결하도록 설계되어야만 안전할 수 있게 된다.
즉, 인버터의 병렬 운전에 따른 디레이팅 팩터(derating factor; K)가 고려되어야 하는데, 특히 병렬 연결되는 인버터의 수가 증가될수록 K는 감소하기 때문에, 항상 이론적으로 계산된 인버터의 용량에 비해 훨씬 더 큰 용량의 인버터가 필요하게 된다는 문제점이 있다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112015052857434-pat00001
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 병렬 운전 인버터의 출력 전류 불균등 문제를 해결함으로써, 보다 효율적인 시스템의 설계 및 운용이 가능할 수 있도록 하기 위한 새로운 방안을 제시하고자 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복수의 인버터가 병렬 운전되는 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 각각의 인버터 사이의 출력 전류 불균등 해소를 통해 가동 효율을 향상시킨 인버터 병렬 운전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주 제어기 및 복수개의 보조 제어기; 상기 각각의 보조 제어기에 의해 대응 제어되는 복수개의 인버터; 및 상기 복수개의 인버터가 균등한 출력 전류를 생성할 수 있도록, 상기 주 제어기 및 상기 보조 제어기 사이의 송수신 데이터를 이용하여, 상기 각각의 보조 제어기에 대한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;를 포함하는 인버터 병렬 운전 시스템을 제공한다.
상기 복수 인버터의 3상 출력 전류 각각의 평균값과 일 인버터의 3상 출력 전류 각각에 대한 차를 구하기 위한 입력 가산기, 상기 입력 가산기의 출력값에 대해 비례 적분 제어를 수행하기 위한 비례적분(PI) 제어기, 상기 비례적분 제어기의 출력값에 대해, 전류의 각에 따른 보상 범위 차별화를 위한 비례 연산을 수행하는 전류 비례기, 상기 3상 출력 전류의 평균값과의 차이를 제한하기 위해, 상기 전류 비례기의 출력값에 대해 제한 연산을 수행하는 제한기(limit) 및 상기 제한기의 출력값에 상기 3상 출력 전류의 펄스 폭 정보를 합산하기 위한 출력 가산기를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 비례적분 제어기는, 상기 입력 가산기의 출력값에 대해 비례 인수(Kp)를 곱한 값과, 상기 입력 가산기 출력값의 적분값에 적분 인수(Ki)를 곱한 값의 합을 구하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 전류 비례기는, 상기 비례적분 제어기의 출력값과 일 인버터의 해당 상의 출력 전류값의 곱을, 전류의 평균 피크(peak)치로 나눈 값을 구하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제한기는, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 제한기에 의해 설정된 상한값 및 하한값의 사이에 위치되는 경우 상기 전류 비례기의 출력값을 출력하고, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 상한값을 초과하는 경우 상기 상한값을 출력하며, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 하한값 미만인 경우 상기 하한값을 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 출력 가산기는, 상기 일 인버터의 3상 출력 전류의 펄스폭 값에 상기 제한기의 출력값의 합을 구하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 복수 인버터의 병렬 연결에 의한 인버터 병렬 운전 시스템에 있어서, 상기 복수 인버터의 3상 출력 전류 각각의 평균값과 일 인버터의 3상 출력 전류 각각에 대한 차를 구하기 위한 입력 가산 단계, 상기 입력 가산 단계의 출력값에 대해 비례 적분 제어를 수행하기 위한 비례적분(PI) 제어 단계, 상기 비례적분 제어 단계의 출력값에 대해, 전류의 각에 따른 보상 범위 차별화를 위한 비례 연산을 수행하는 전류 비례 연산 단계, 상기 3상 출력 전류의 평균값과의 차이를 제한하기 위해, 상기 전류 비례 연산 단계의 출력값에 대해 제한 연산을 수행하는 제한 연산 단계 및 상기 제한 연산 단계의 출력값에 상기 3상 출력 전류의 펄스 폭 정보를 합산하기 위한 출력 가산 단계;를 포함하되, 상기 비례적분 제어 단계는, 상기 입력 가산 단계의 출력값에 대해 비례 인수(Kp)를 곱한 값과, 상기 입력 가산 단계 출력값의 적분값에 적분 인수(Ki)를 곱한 값의 합을 구하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어 방법을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 전류 비례 연산 단계는, 상기 비례적분 제어 단계의 출력값과 해당 상의 출력 전류 평균값의 곱을, 전류의 평균 피크(peak)치로 나눈 값을 구하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제한 연산 단계는, 상기 전류 비례 연산 단계의 출력값이 상기 제한 연산 단계의 설정 상한값 및 하한값의 사이에 위치되는 경우 상기 전류 비례 연산 단계의 출력값을 출력하고, 상기 전류 비례 연산 단계의 출력값이 상기 상한값을 초과하는 경우 상기 상한값을 출력하며, 상기 전류 비례 연산 단계의 출력값이 상기 하한값 미만인 경우 상기 하한값을 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 출력 가산 단계는, 상기 일 인버터의 3상 출력 전류의 펄스폭 값에 상기 제한 연산 단계의 출력값의 합을 구하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 시스템을 구성하는 각각의 인버터 사이에 균등한 전류의 출력이 가능할 수 있도록 한다는 장점이 있다. 이에 따라, 복수 인버터의 연결에 의해 구성되는 인버터 병렬 운전 시스템의 효율적인 설계 및 운용이 가능할 수 있게 되었다는 등의 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 통상의 인버터 병렬 운전 시스템에 있어 인버터 출력 전류의 불균등 상태를 설명하기 위한 일 예시 그래프이다.
도 2는 통상의 인버터 병렬 운전 시스템의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 도 2에 있어 주 제어기와 보조 제어기 사이의 통신 정보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템에 구비되는 제어 신호 생성부를 나타낸 설명도이다.
도 5는 도 4에 따른 출력 전류 제어 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 통상의 인버터 병렬 운전 시스템의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2를 참조하면, 통상의 인버터 병렬 운전 시스템은 단일의 주 제어기(210), N개의 보조 제어기(220), 각각의 보조 제어기(220)와 연결되는 N개의 인버터(230), 각각의 인버터 출력 전류 파형 왜곡을 감쇄시키기 위한 3상 인덕터(235) 및 N개 인버터(230)의 병렬 운전을 통해 구동이 이루어지는 전동기(240) 등을 구비함을 확인할 수 있다. 즉, 도 2와 같이 N대의 인버터(230)를 병렬 운전하는 경우 각각의 인버터에 3상의 동일한 PWM 신호를 인가하면, 각각의 인버터의 출력 전력은 전동기(240)에 인가되는 전력의 1/N씩을 담당하게 되며, 따라서 용량이 적은 복수 인버터의 병렬 운전을 통해 대용량 전동기의 구동이 가능할 수 있게 된다.
하지만, 이때 전체 인버터로부터 생성되는 총 전력량(Ptot)이, 이론상의 수치인 [N × Pinv(각각의 인버터 용량)]가 아니라 [K(derating factor) × N × Pinv]가 됨은 앞서 <수학식 1>을 통해 설명한 바 있다.
즉, 각각의 인버터(230)로부터 출력되는 3상(u, v, w)의 전류 성분들이 결합되어 총 전류(Iu, Iv, Iw)를 형성하게 되지만, 각 상 별 전류를 형성함에 있어 출력되는 인버터에 따라 미세한 위상차가 존재할 수 있으며, 이로 인해 디레이팅이 발생될 수밖에 없다. 가령, Iu 성분을 예로 들면, 인버터 #1의 Iu1, 인버터 #2의 Iu2, … 인버터 #N의 IuN의 합에 의해 총 Iu가 결정되지만, Iu1, Iu2, … IuN 각각은, 도 1에 도시된 바와 같이, 정확히 일치하는 파형을 형성하지 못함을 확인한 바 있다. 이는 Iv 및 Iw 성분에 대해서도 마찬가지이며, 이에 따라 인버터 병렬 운전 시스템의 설계를 위해서는 충분한 여유 용량을 고려해야 한다는 등의 문제가 있었다.
도 3은 도 2에 있어 주 제어기와 보조 제어기 사이의 통신 정보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 주 제어기(210) 및 보조 제어기(220)의 사이에는 다양한 정보들의 송수신이 이루어짐을 확인할 수 있는데, 먼저 주 제어기(210)로부터 보조 제어기(220) 측으로 송신되는 정보로는 3상 전류의 펄스폭 정보(Ton,u/ Ton,v/ Ton,w), 인버터 출력 전류의 평균값 정보(Iu,avg/ Iv,avg/ Iw,avg) 및 전류의 평균 피크(peak)치 정보(Ipeak) 등이 있다.
그리고 보조 제어기(220)로부터 주 제어기(210)로 송신되는 정보로는, 인버터 #M에 대한 3상의 출력 전류값 정보(Iu,M/ Iv,M/ Iw,M) 등이 있다.
이하에서는 상기와 같은 주 제어기(210) 및 보조 제어기(220) 사이의 전송 정보만을 이용하여, 병렬 운전 중인 인버터 사이의 각 상 별 출력 전류를 균등하게 제어할 수 있도록 하는 보상 신호의 생성을 통해 각각의 보조 제어기(220)의 출력 신호를 제어하기 위한, 본 발명의 인버터 병렬 운전 시스템에 구비되는 제어 신호 생성부의 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템에 구비되는 제어 신호 생성부의 구성을를 나타낸 설명도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템의 제어 신호 생성부는, 입력 가산기(410), 비례적분 제어기(420), 전류 비례기(430), 제한기(440) 및 출력 가산기(450) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
이하에서는, 이해의 편의를 위하여, 3상의 전류 가운데 U상 출력 전류(Iu)에 대한 #M 인버터의 출력 전류 제어 과정을 예로 들어 설명하도록 한다. 따라서 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 이와 같은 과정이 V나 W상 출력 전류 및 병렬 인버터 시스템을 구성하는 어느 인버터에 대해서도 적용 가능할 수 있음은 당연하다.
입력 가산기(410)는, 주 제어기(210)로부터 보조 제어기(220)로 전송되는 정보 가운데 인버터 출력 전류의 평균값 정보와, 보조 제어기(220)로부터 주 제어기(210)로 전송되는 정보 가운데 인버터의 출력 전류값 정보에 대해 그 차를 구하는 기능을 수행한다. 즉, 주 제어기(210)로부터 전송되는 U상 출력 전류의 평균값(Iu,avg) 정보와 보조 제어기(220)로부터 전송되는 #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M) 정보를 입력받아 이들 사이의 차를 얻은 다음 이 결과를 출력하게 된다. 따라서, 입력 가산기(410)로부터 얻어지는 출력값(IuErr)은 다음의 <수학식 2>와 같다.
Figure 112015052857434-pat00002
비례적분 제어기(420)는 입력 가산기(410)의 출력값(IuErr)에 대해 비례적분 제어를 수행하게 되는데, 즉, 디레이팅 팩터(K)를 이용한 비례 인수(Kp)와 적분 인수(Ki)를 각각 적용하여 다음의 <수학식 3>과 같은 연산을 수행하게 된다.
Figure 112015052857434-pat00003
즉, 비례적분 제어기(420)의 출력값(Ton,Pi)은 입력 가산기(410)의 출력값(Iu,Err)에 대해 비례 인수(Kp)를 곱한 값과, 입력 가산기(410) 출력값(Iu,Err)의 적분값에 적분 인수(Ki)를 곱한 값의 합으로 설명될 수 있다.
전류 비례기(430)는, 비례적분 제어기(420)의 출력값(Ton,Pi)에 대해, 전류의 각에 따른 보상 범위 차별화를 위한 비례 연산 기능을 수행하는데, 그 과정은 다음의 <수학식 4>와 같다.
Figure 112015052857434-pat00004
다시 말해, 전류 비례기(430)의 출력값(Ton,Ratio)은 비례적분 제어기(420)의 출력값(Ton,Pi)에 대해, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M)을 전류의 평균 피크치(Ipeak)로 나눈 값을 곱해 얻어질 수 있다. 여기서, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M) 정보가 보조 제어기로부터 얻어질 수 있고, 전류의 평균 피크치(Ipeak) 정보가 주 제어기로부터 얻어질 수 있음에 대해서는 전술한 바 있다.
제한기(440)는, 해당 인버터의 3상 출력 전류값과 3상 출력 전류의 평균값과의 차이를 제한하기 위해, 전류 비례기(430)의 출력값(Ton,Ratio)에 대해 제한 연산을 수행한다. 즉, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M)과 U상 출력 전류의 평균값(Iu,avg)의 차이가 너무 클 경우 인버터의 소손이 발생될 수도 있기 때문에, 이의 방지를 위해 두 값이 일정 수준 이상 차이 나지 않도록 제한값을 부여하게 되며, 제한기(440)의 연산 결과로 다음과 같은 보상 펄스폭(Ton,comp) 값을 얻을 수 있다.
Figure 112015052857434-pat00005
즉, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M)에 대해 필요한 보상 펄스폭(Ton,comp) 값이 상기한 제한기(440)의 연산 결과와 같이 결정되며, 이와 같은 보상 펄스폭 값과 3상 전류의 펄스폭 값의 연산을 통해 #M 인버터의 U상 출력 전류 펄스폭(Ton,u´)이 최종적으로 결정되어진다. 이 과정은 출력 가산기(450)를 통해 이루어지며 그 내용은 <수학식 6>과 같다.
Figure 112015052857434-pat00006
다시 말해, 주 제어기로부터 보조 제어기로 전송되는 U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U) 정보에 대해, 도 4 및 상기의 수학식들과 같은 과정을 통해 보상 펄스폭 값(Ton,comp)을 산출하고 이를 이용해 보정된 U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U´)정보를 산출함으로써, 각각의 보조 제어기들이 이에 대응되는 PWM 제어 신호를 통해 각각의 인버터들을 제어할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 각각의 인버터들의 3상 전류 각각에 대해 이와 같은 보상을 통해 출력 전류의 균등화를 수행함으로써, 결과적으로, 병렬 연결된 인버터들의 출력을 최대한 효율적으로 사용할 수 있다는 장점을 갖게 된다.
도 5는 도 4에 따른 출력 전류 제어 과정을 설명하기 위한 예시도로써, #M 인버터의 U상 출력 전류 제어를 위한 보조 제어기의 PWM 출력 파형을 나타내고 있다.
도 5를 참조하면, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M)이 U상 출력 전류의 평균값(Iu,avg) 보다 작은 경우(a), U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U)에 대해 보상 펄스폭 값(Ton,comp)이 부가됨으로써, 보정된 U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U´)을 갖게 됨을 확인할 수 있다.
반대로, #M 인버터의 U상 출력 전류값(Iu,M)이 U상 출력 전류의 평균값(Iu,avg) 보다 큰 경우(b), U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U)에 대해 보상 펄스폭 값(Ton,comp) 만큼 차감됨으로써, 역시 보정된 U상 출력 전류 펄스폭(Ton,U´)을 갖게 된다.
따라서, 임의의 인버터의 3상 출력 전류값 각각에 대해 이와 같은 보상을 수행함으로써, 모든 인버터의 모든 출력 전류값들이 각각의 출력 전류 평균값을 추종하게 되어, 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어가 가능할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.
참고로, 지금까지 설명된 본 발명의 실시예 및 도면에서는 이해의 편의를 위하여 3상의 전류 가운데 U상 출력 전류(Iu)에 대한 #M 인버터의 출력 전류 제어 과정만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 당연하며, 이와 같은 과정이 병렬 인버터 시스템을 구성하는 임의의 인버터 및 3상 전류를 구성하는 각 상의 전류에 대해 모두 가능할 수 있음은 통상의 기술자에 있어 자명할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어 방법은, 입력 가산 단계(S610), 비례적분 제어 단계(S620), 전류 비례 연산 단계(S630), 제한 연산 단계(S640) 및 출력 가산 단계(S650) 등을 포함하여 구성됨을 확인할 수 있다.
입력 가산 단계(S610)는, 인버터 출력 전류의 평균값 정보와 인버터의 출력 전류값 정보에 대해 그 차를 구하는 과정으로, 복수 인버터의 3상 출력 전류 각각의 평균값과 일 인버터의 3상 출력 전류 각각에 대한 차를 구해 출력하는 기능을 수행한다.
비례적분 제어 단계(S620)는, 입력 가산 단계(S610)의 출력값에 대해 디레이팅 팩터(K)를 이용한 비례 인수(Kp)와 적분 인수(Ki)를 각각 적용하여 비례 적분 제어를 수행하는 과정이다.
전류 비례 연산 단계(S630)는, 비례적분 제어 단계(S620)의 출력값에 대해, 전류의 각에 따른 보상 범위 차별화를 위한 비례 연산을 수행하는 과정으로, 일 인버터의 3상 출력 전류값을 전류의 평균 피크치(Ipeak)로 나눈 값을 곱하는 과정으로 이루어질 수 있다.
제한 연산 단계(S640)는 3상 출력 전류의 평균값과의 차이를 제한하기 위해 전류 비례 연산 단계(S630)의 출력값에 대해 제한 연산을 수행하는 과정으로, 전류 비례 연산 단계(S630)의 출력값이 임의의 상한값 및 하한값의 사이에 위치되는 경우 해당 출력값을 그대로 이용하되, 상한값을 초과하는 경우에는 상한값을, 하한값 미만인 경우에는 하한값을 출력값 대신 적용하도록 하는 기능을 수행하게 된다.
출력 가산 단계(S650)는 제한 연산 단계(S640)의 출력값에 3상 출력 전류의 펄스 폭 정보를 합산하는 과정으로, 이를 통해 모든 인버터의 모든 출력 전류값들이 각각의 출력 전류 평균값을 추종하게 되어, 인버터 병렬 운전 시스템의 출력 전류 균등 제어가 가능할 수 있도록 한다.
각각의 구성 단계들에 대한 구체적인 설명이나 연산 과정 등은, 전술한 도면이나 수학식들과 이에 따른 상세한 설명을 참조하도록 한다.
이상과 같은 과정을 통해, 본 발명은 N대의 인버터에 의한 병렬 운전 시스템에서 주 제어기와 보조 제어기 사이의 송수신 정보만으로, 각각의 인버터에 대한 각 상의 출력 전류를 균등하게 제어할 수 있다는 효과를 제공할 수 있다. 출력 전류를 균등하게 제어할 수 있다는 것은, 병렬 운전 중인 N대의 인버터가 동일한 전력을 분담하는 것을 의미하기 때문에, 본 발명을 적용하는 경우, 인버터 병렬 운전 시스템의 간편한 설계가 가능할 뿐만 아니라, 나아가 최적화된 효율적인 시스템의 구성이 가능하다는 등의 다양한 장점 제공이 가능하다.
전술한 바와 같은 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
210: 주 제어기 220: 보조 제어기
410: 입력 가산기 420: 비례적분 제어기
430: 전류 비례기 440: 제한기
450: 출력 가산기

Claims (6)

  1. 주 제어기 및 복수개의 보조 제어기;
    상기 각각의 보조 제어기에 의해 대응 제어되는 복수개의 인버터; 및
    상기 복수개의 인버터가 균등한 출력 전류를 생성할 수 있도록, 상기 주 제어기 및 상기 보조 제어기 사이의 송수신 데이터를 이용하여, 상기 각각의 보조 제어기에 대한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;를 포함하고,
    상기 제어 신호 생성부는,
    상기 복수개 인버터의 3상 출력 전류 각각의 평균값과 일 인버터의 3상 출력 전류 각각에 대한 차를 구하기 위한 입력 가산기;
    상기 입력 가산기의 출력값에 대해 비례 적분 제어를 수행하기 위한 비례적분(PI) 제어기;
    상기 비례적분 제어기의 출력값에 대해, 전류의 각에 따른 보상 범위 차별화를 위한 비례 연산을 수행하는 전류 비례기;
    상기 3상 출력 전류의 평균값과의 차이를 제한하기 위해, 상기 전류 비례기의 출력값에 대해 제한 연산을 수행하는 제한기(limit); 및
    상기 제한기의 출력값에 상기 3상 출력 전류의 펄스 폭 정보를 합산하기 위한 출력 가산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비례적분 제어기는, 상기 입력 가산기의 출력값에 대해 비례 인수(Kp)를 곱한 값과, 상기 입력 가산기 출력값의 적분값에 적분 인수(Ki)를 곱한 값의 합을 구하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전류 비례기는, 상기 비례적분 제어기의 출력값과 상기 일 인버터의 해당 상의 출력 전류값의 곱을, 전류의 평균 피크(peak)치로 나눈 값을 구하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제한기는, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 제한기에 의해 설정된 상한값 및 하한값의 사이에 위치되는 경우 상기 전류 비례기의 출력값을 출력하고, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 제한기에 의해 설정된 상한값을 초과하는 경우 상기 상한값을 출력하며, 상기 전류 비례기의 출력값이 상기 제한기에 의해 설정된 하한값 미만인 경우 상기 하한값을 출력하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 출력 가산기는, 상기 일 인버터의 3상 출력 전류의 펄스폭 값에 상기 제한기의 출력값의 합을 구하는 것을 특징으로 하는 인버터 병렬 운전 시스템.
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