이중 변환 UPS 병렬 운전의 전압 제어 동특성 향상을 위한 동기 좌표계 제어기 구조

Abstract

최근 다양한 산업 분야에서 전력의 수요가 증가하고 있으며, 고품질의 전력을 요구하고 있다. 고품질의 전력을 공급하는 것 중 하나는 정전 사고 시 복전되기 전까지 중요 부하(Critical Load)에 안정하게 전력을 공급하는 것이다. 이에 이러한 전원 고장으로 인한 중대한 손실을 저감하기 위한 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply, UPS)의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 UPS의 외란에 대한 전압 제어 동특성을 향상시키는 동기 좌표계 제어기 구조를 제안한다. UPS는 부하에 관계없이 안정한 전압을 공급해주기 위해 정상분과 역상분 전압 제어가 가능해야 한다. 이에 정상분과 역상분 전압과 전류를 추출하는 추출기를 필요로 한다. 이에 UPS가 추출기 시지연의 영향을 받기 때문에 UPS의 제어 동특성이 제한되는 문제가 발생한다. 제안하는 UPS 출력 전압 제어기는 추출기 시지연의 영향을 줄이기 위해 단일 전류 제어기를 적용하여 추출기를 사용하지 않았다. 또한 이산 시간 전류 제어기를 도입하여 전류 제어 대역폭을 향상시킴으로써 전류 제어 동특성을 향상시켰다. UPS 출력 전압의 외란 저감 성능을 더욱 향상시키기 위해 전압 제어기의 추가 전향 보상을 도입하였다. 본 논문에서 제안하는 UPS 출력 전압 제어기는 500 W UPS 5 병렬 운전 실험을 통해 그 유효성을 검증하였다. |Recently, the demand of electric power in various industries is increasing, and high quality of electric power is required. One of the characteristics to supply high quality of electric power is supplying power stable to critical loads until power is restored in the events of a power outage. As a result, there is an increasing need for an uninterruptible power supply (UPS) to reduce significant losses due to such a power failure. This paper deals with a synchronous reference frame voltage controller for double-conversion UPSs which can improve dynamic characteristic of disturbance rejection. To supply stable voltage for various loads, UPSs need to control positive and negative sequences voltages. Therefore, each sequence controller for voltage and current are used. Generally positive and negative sequences of voltages and currents are obtained by each sequence extractor. However, UPS’s control performances are limited by delay due to each sequence extractor. In the proposed UPS output voltage controller, the current controller does not use extractor to reduce the effect of extracting delay. In addition, by using a discrete-time current controller, the current control bandwidth is raised to improve the current control dynamics. An additional feed-forward of the voltage controller is introduced to further improve the disturbance rejection performance of the UPS output voltage. The validity of the proposed controller is verified by experiments.