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모듈형 다단 컨버터(MMC: Modular Multilevel Converter)에 포함된 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 시스템에 있어서,IGBT 스위칭 동작에 따라 에너지를 충전 또는 방전하는 상기 서브 모듈 커패시터를 포함하는 상기 모듈형 다단 컨버터 서브 모듈 복수 개를 포함하는 모듈형 다단 컨버터;상기 서브 모듈 커패시터의 평균 전압 지령치와 평균 전압의 차를 이용하여 순환 전류 지령치를 출력하는 평균 전압 제어부;상기 순환 전류 지령치와 순환 전류의 차이 값과 상기 순환 전류 지령치의 합을 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터의 평균 전압 제어 지령치를 출력하는 순환전류 제어부;상기 평균 전압 지령치와 서브 모듈 커패시터 전압의 측정치의 차이를 이용하여 전압 균형 제어 지령치를 출력하는 개별 전압 균형 제어부;상기 평균 전압 제어 지령치 및 상기 전압 균형 제어 지령치를 이용하여 최종 전압 지령치를 출력하는 연산부;상기 최종 전압 지령치를 이용하여 상기 모듈형 다단 컨버터의 펄스를 조절하는 펄스 조절부; 및상기 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터의 전압 및 전류를 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 추정부를 포함하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템
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제1항에 있어서,상기 복수 개의 모듈형 다단 컨버터 서브 모듈은,복수 개의 하프 브릿지 컨버터를 포함하고, 암 인덕터와 직렬 연결되어 하나의 암을 형성하고,출력단을 중심으로 2개의 상기 암이 직렬 연결되어 레그를 형성하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템
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제1항에 있어서,상기 순환전류 제어부는,다음과 같은 전달함수로 구성되며, 상기 커패시터의 평균 전압 제어 지령치를 출력하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템:여기서, Hcir(s)는 순환전류 제어기의 전달함수 이며, Kp_cir, Ki_cir 및 KR은 각각 순환전류 제어기의 비례 이득, 적분 이득 및 공진제어기 이득 값이고 ω는 기본파 주파수이며, s는 복소 주파수이다
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제3항에 있어서,상기 순환 전류 지령치는,상기 기본파 주파수의 제2고조파 성분의 전류 지령치이고,상기 순환 전류 지령치를 추종하는 순환 전류로 인해 상기 커패시터 전압 및 전류에 맥동 성분이 발생하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템
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제1항에 있어서,상기 추정부는, 다음의 수학식과 같이, 스위칭 함수를 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터 전류를 연산하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템:여기서, 는 j번째 서브 모듈의 연산된 커패시터 전류이고, 는 j번째 서브 모듈 스위치 의 스위칭 함수이고, 는 j번째 서브 모듈 스위치 의 턴 온 시간이고, 은 서브 모듈의 스위칭 주기이다
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제5항에 있어서,상기 추정부는,다음의 전달함수를 이용하여, 상기 복수의 서브 모듈 커패시터의 전압 및 전류에 포함된 맥동 성분을 추출하는 디지털 필터를 포함하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템:여기서, HBPF(s)는 상기 디지털 필터의 전달함수이고, KBPF=1, ωBPF=2πfBPF이며, fBPF는 절점주파수이고, QBPF는 양호도(quality factor)를 나타내며, s는 복소 주파수를 나타낸다
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제6항에 있어서,상기 추정부는,반복최소자승법(RLS: Recursive Least Square algorithm)을 이용하여 다음 수학식과 같이 비용함수가 최소가 되도록 하는 커패시터 값을 상기 서브 모듈 커패시터의 용량으로 추정하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템:여기서, e2(n)는 오차 비용 함수이고, 는 상기 연산된 j번째 서브 모듈의 커패시터 전류이고, 는 를 디지털 필터에 통과시킨 출력 값이고, 는 추정된 j번째 서브 모듈의 커패시터 용량이고, 는 측정된 j번째 서브 모듈의 커패시터 전압의 미분값이고, 는 를 디지털 필터에 통과시킨 출력 값이고, n은 샘플링 주기 회수이다
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제7항에 있어서,상기 커패시터의 추정 용량은,다음의 수학식을 통하여 갱신되는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 시스템:여기서, 은 갱신된 커패시터 추정 용량이고, μ(n)은 이득 보정값이다
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모듈형 다단 컨버터(MMC: Modular Multilevel Converter) 내에 존재하는 복수 개의 모듈형 다단 컨버터 서브 모듈에 포함된 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 시스템을 이용한 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법에 있어서,상기 서브 모듈 커패시터의 평균 전압 지령치와 평균 전압의 차를 이용하여 순환 전류 지령치를 출력하는 단계;상기 순환 전류 지령치와 순환 전류의 차이 값과 상기 순환 전류 지령치의 합을 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터의 평균 전압 제어 지령치를 출력하는 단계;상기 평균 전압 지령치와 서브 모듈 커패시터 전압의 측정치의 차이를 이용하여 전압 균형 제어 지령치를 출력하는 단계;상기 평균 전압 제어 지령치 및 상기 전압 균형 제어 지령치를 이용하여 최종 전압 지령치를 출력하는 단계;상기 최종 전압 지령치를 이용하여 상기 모듈형 다단 컨버터의 펄스를 조절하는 단계; 및상기 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터의 전압 및 전류를 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 단계를 포함하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법
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제9항에 있어서,상기 복수 개의 모듈형 다단 컨버터 서브 모듈은,복수 개의 하프 브릿지 컨버터를 포함하고, 암 인덕터와 직렬 연결되어 하나의 암을 형성하고,출력단을 중심으로 2개의 상기 암이 직렬 연결되어 레그를 형성하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법
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제9항에 있어서,상기 평균 전압 제어 지령치를 출력하는 단계는,다음과 같은 전달함수로 구성되며, 상기 커패시터의 평균 전압 제어 지령치를 출력하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법:여기서, Hcir(s)는 순환전류 제어기의 전달함수 이며, Kp_cir, Ki_cir 및 KR은 각각 순환전류 제어기의 비례 이득, 적분 이득 및 공진제어기 이득 값이고 ω는 기본파 주파수이며, s는 복소 주파수이다
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제11항에 있어서,상기 순환 전류 지령치는,상기 기본파 주파수의 제2고조파 성분의 전류 지령치이고,상기 순환 전류 지령치를 추종하는 순환 전류로 인해 상기 커패시터 전압 및 전류에 맥동 성분이 발생하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법
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제9항에 있어서,상기 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 단계는,다음의 수학식과 같이, 스위칭 함수를 이용하여 상기 서브 모듈 커패시터 전류를 연산하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법:여기서, 는 j번째 서브 모듈의 연산된 커패시터 전류이고, 는 j번째 서브 모듈 스위치 의 스위칭 함수이고, 는 j번째 서브 모듈 스위치 의 턴 온 시간이고, 은 서브 모듈의 스위칭 주기이다
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제13항에 있어서,상기 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 단계는,다음의 전달함수를 이용하여, 상기 복수의 서브 모듈 커패시터의 전압 및 전류에 포함된 맥동 성분을 추출하는 디지털 필터를 포함하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법:여기서, HBPF(s)는 상기 디지털 필터의 전달함수이고, KBPF=1, ωBPF=2πfBPF이며, fBPF는 절점주파수이고, QBPF는 양호도(quality factor)를 나타내며, s는 복소 주파수를 나타낸다
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제14항에 있어서,상기 서브 모듈 커패시터의 용량을 추정하는 단계는,반복최소자승법(RLS: Recursive Least Square algorithm)을 이용하여 다음 수학식과 같이 비용함수가 최소가 되도록 하는 커패시터 값을 상기 서브 모듈 커패시터의 용량으로 추정하는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법:여기서, e2(n)는 오차 비용 함수이고, 는 상기 연산된 j번째 서브 모듈의 커패시터 전류이고, 는 를 디지털 필터에 통과시킨 출력 값이고, 는 추정된 j번째 서브 모듈의 커패시터 용량이고, 는 측정된 j번째 서브 모듈의 커패시터 전압의 미분값이고, 는 를 디지털 필터에 통과시킨 출력 값이고, n은 샘플링 주기 회수이다
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제15항에 있어서,상기 커패시터의 추정 용량은,다음의 수학식을 통하여 갱신되는 모듈형 다단 컨버터의 서브 모듈 커패시터 용량 추정 방법:여기서, 은 갱신된 커패시터 추정 용량이고, μ(n)은 이득 보정값이다
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