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a-b-c 프레임(a-b-c frame)에서, 직류전원, 인버터부, 필터부를 포함하는 무정전 전원모듈의 동역학(dynamics)이 (E1), (E2)로 주어지고, (E1) (E2)(E1), (E2)에서, 은 상기 인버터부와 상기 필터부에 포함된 인덕터 사이의 저항값(resistance), 은 상기 필터부에 포함된 인덕터의 인덕턴스(inductance), 는 상기 필터부에 포함된 커패시터의 커패시턴스(capacitance)이고, , , , 는 각각 a-b-c 프레임(frame)에서의 3상(three-phase) 인덕터 전류(inductor current), 3상 입력전압(input voltage), 3상 커패시터 출력전압(capacitor output voltage), 3상 부하전류(load current)의 벡터로서 (E3)으로 정의되며, 상기 인버터부에 인가된 직류전압(dc voltage)을 라 하면 상기 입력전압 는 상기 인버터부의 스위치 , , 에 대하여 (E4)로 주어지며, , , , (E3), (E4)커패시터 출력전압에 대한 기준신호(reference signal)가 임의의 양의 상수(positive constant) 과 주파수 에 대하여 (E5)로 주어지며, (E5)a-b-c 프레임(frame)에서 표시된 시스템인 (E1), (E2)에 (E6)의 변수변환(variable transformation)을 적용하여, (E1), (E2)가 변환되어 d-q 프레임에서 표시된 시스템이 (E7), (E8)로 주어지며,, , , , (E6) (E7), , , , ,, , , (E8)(E6)에서, 는 d축 및 q축 인덕터 전류의 벡터를 의미하며, 는 d축 및 q축 커패시터 출력전압(output voltage)의 벡터, 는 d축 및 q축 부하전류의 벡터, 는 d축 및 q축 제어입력(control input) 전압의 벡터, 는 d축 및 q축 커패시터 출력전압에 대한 기준신호의 벡터를 의미하며, (E8)에서, , 는 각각 2×2 단위행렬(identity matrix), 2×2 제로행렬(zero matrix)을 의미하며,샘플링 주기(sampling period)를 라 하고, 이산화된 d축 및 q축 인덕터 전류를 이산화된 상태변수 로 정의하여, 상태방정식 (E7), (E8)의 인덕터 전류 동역학을 이산화한 이산시간 상태방정식(discrete-time state equation)을 (E9), (E10)이라 할 때, (E9), ,,, (E10)상기 직류전원, 상기 인버터부, 상기 필터부를 포함하는 무정전 전원모듈;상기 무정전 전원모듈로부터 를 검출하여 출력하는 전류검출부;상기 무정전 전원모듈로부터 이산화된 d축 및 q축 커패시터 출력전압 을 검출하여 출력하는 전압검출부;d축 및 q축 전류 기준신호 , , 를 입력받아 를 제어입력으로 출력하는 모델예측제어기(model predictive controller, MPC);를 포함하고,상기 모델예측제어기에서 출력되는 제어입력 는설계 파라미터(design parameter)로서 미리 선택된 ()와 로 정의된 집합 에 대해, (E11), , ,, , 로 주어지는 무정전 전원장치
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제1항에 있어서,상기 출력전압 기준신호 과 상기 출력전압 의 오차 를 입력받아, (E12)(E12)로 주어지는 신호를 출력하는 멀티루프 비례적분(proportional-integral, PI) 제어기;부하 변동(load variation)에 따른 외란(disturbance)의 영향을 보상하기 위한 피드포워드(feedforward) 제어기;를 포함하고,(E12)에서, 와 는미지의 노옴이 유계된 신호(unknown norm bounded signal), 즉, 인 신호 에 대해, 로 정의된 오차 상태에 대한 상태방정식을 (E13), (E14)라 할 때, (E13), , ,, (E14) (E15), ,, (E16)(E15), (E16)으로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해인 제어이득(control gain) 행렬 로부터 얻어지며,상기 전류 기준신호 는 상기 멀티루프 비례적분 제어기의 출력과 상기 피드포워드 제어기의 출력이 합산된 신호인 무정전 전원장치
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제2항에 있어서,(E12)에서, 와 는 (E17) (E18)(E17), (E18)으로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해를 라 할 때, (E19)(E19)으로 주어지는 제어이득(control gain) 행렬로부터 얻어지는 무정전 전원장치
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제2항에 있어서,상기 피드포워드 제어기는, 를 입력받아 부하전류(load current) 추정치 를 출력하는 부하전류 관측기(observer);상기 부하전류 추정치 를 입력받아, 이득(gain)을 조정하여 를 출력하는 이득 조정기;를 포함하고,상기 부하전류 관측기의 상태방정식은 (E20), (E21)로 주어지며, (E20) (E21)(E20), (E21)에서 관측기 이득(observer gain) 행렬 과 는미지의 노옴이 유계된 신호(unknown norm bounded signal), 즉, 인 신호 에 대해, , , 로 정의된 오차 상태에 대한 상태방정식을 (E22), (E23)이라 할 때, (E22), , (E23) (E24), , (E25)(E24), (E25)로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해인 관측기 이득 행렬 로부터 얻어지며,상기 이득조정기의 이득 는 플랜트 모델의 차이(plant-model mismatch)를 보상하는 튜닝 파라미터(tuning parameter)로 이용되는 무정전 전원장치
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제4항에 있어서,(E20), (E21)에서 관측기 이득(observer gain) 행렬 과 는 (E26) (E27)(E26), (E27)로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해를 라 할 때, (E28)(E28)로 주어지는 관측기 이득 행렬로부터 얻어지는 무정전 전원장치
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제1항에 있어서,상기 제어입력 를 입력받아 상기 무정전 전원모듈의 상기 인버터부에 제어신호를 출력하는 공간벡터 펄스폭변조부(space vector pulse width modulation, SVPWM)를 더 포함하는 무정전 전원장치
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a-b-c 프레임(a-b-c frame)에서, 직류전원, 인버터부, 필터부를 포함하는 무정전 전원모듈의 동역학(dynamics)이 (E1), (E2)로 주어지고, (E1) (E2)(E1), (E2)에서, 은 상기 인버터부와 상기 필터부에 포함된 인덕터 사이의 저항값(resistance), 은 상기 필터부에 포함된 인덕터의 인덕턴스(inductance), 는 상기 필터부에 포함된 커패시터의 커패시턴스(capacitance)이고, , , , 는 각각 a-b-c 프레임(frame)에서의 3상(three-phase) 인덕터 전류(inductor current), 3상 입력전압(input voltage), 3상 커패시터 출력전압(capacitor output voltage), 3상 부하전류(load current)의 벡터로서 (E3)으로 정의되며, 상기 인버터부에 인가된 직류전압(dc voltage)을 라 하면 상기 입력전압 는 상기 인버터부의 스위치 , , 에 대하여 (E4)로 주어지며, , , , (E3), (E4)커패시터 출력전압에 대한 기준신호(reference signal)가 임의의 양의 상수(positive constant) 과 주파수 에 대하여 (E5)로 주어지며, (E5)a-b-c 프레임(frame)에서 표시된 시스템인 (E1), (E2)에 (E6)의 변수변환(variable transformation)을 적용하여, (E1), (E2)가 변환되어 d-q 프레임에서 표시된 시스템이 (E7), (E8)로 주어지며,, , , , (E6) (E7), , , , ,, , , (E8)(E6)에서, 는 d축 및 q축 인덕터 전류의 벡터를 의미하며, 는 d축 및 q축 커패시터 출력전압(output voltage)의 벡터, 는 d축 및 q축 부하전류의 벡터, 는 d축 및 q축 제어입력(control input) 전압의 벡터, 는 d축 및 q축 커패시터 출력전압에 대한 기준신호의 벡터를 의미하며, (E8)에서, , 는 각각 2×2 단위행렬(identity matrix), 2×2 제로행렬(zero matrix)을 의미하며,샘플링 주기(sampling period)를 라 하고, 이산화된 d축 및 q축 인덕터 전류를 이산화된 상태변수 로 정의하여, 상태방정식 (E7), (E8)의 인덕터 전류 동역학을 이산화한 이산시간 상태방정식(discrete-time state equation)을 (E9), (E10)이라 할 때, (E9), ,,, (E10)전류검출부에서 상기 무정전 전원모듈로부터 를 검출하여 출력하는 단계;전압검출부에서 상기 무정전 전원모듈로부터 이산화된 d축 및 q축 커패시터 출력전압 을 검출하여 출력하는 단계;모델예측제어기(model predictive controller, MPC)에서 d축 및 q축 전류 기준신호 , , 를 입력받아 를 제어입력으로 출력하는 단계;를 포함하고,상기 모델예측제어기에서 출력되는 제어입력 는설계 파라미터(design parameter)로서 미리 선택된 ()와 로 정의된 집합 에 대해, (E11), , ,, , 로 주어지는 무정전 전원장치의 제어방법
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제7항에 있어서,멀티루프 비례적분(proportional-integral, PI) 제어기에서 상기 출력전압 기준신호 과 상기 출력전압 의 오차 를 입력받아, (E12)(E12)로 주어지는 신호를 출력하는 단계;피드포워드(feedforward) 제어기에서 부하 변동(load variation)에 따른 외란(disturbance)의 영향을 보상하기 위한 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,(E12)에서, 와 는미지의 노옴이 유계된 신호(unknown norm bounded signal), 즉, 인 신호 에 대해, 로 정의된 오차 상태에 대한 상태방정식을 (E13), (E14)라 하고, (E13), , ,, (E14) (E17) (E18)(E17), (E18)으로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해를 라 할 때, (E19)(E19)으로 주어지는 제어이득(control gain) 행렬로부터 얻어지며,상기 전류 기준신호 는 상기 멀티루프 비례적분 제어기의 출력과 상기 피드포워드 제어기의 출력이 합산된 신호인 무정전 전원장치의 제어방법
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제8항에 있어서,상기 피드포워드 제어기에서 부하 변동에 따른 외란의 영향을 보상하기 위한 신호를 출력하는 단계는 부하전류 관측기(observer)에서 , 를 입력받아 부하전류(load current) 추정치 를 출력하는 단계;이득 조정기에서 상기 부하전류 추정치 를 입력받아, 이득(gain)을 조정하여 를 출력하는 단계;를 포함하고,상기 부하전류 관측기의 상태방정식은 (E20), (E21)로 주어지며, (E20) (E21)(E20), (E21)에서 관측기 이득(observer gain) 행렬 과 는미지의 노옴이 유계된 신호(unknown norm bounded signal), 즉, 인 신호 에 대해, , , 로 정의된 오차 상태에 대한 상태방정식을 (E22), (E23)이라 하고, (E22), , (E23) (E26) (E27)(E26), (E27)로 주어진, 를 최소화하는 최적화 문제(minimizing optimization problem)의 해를 라 할 때, (E28)(E28)로 주어지는 관측기 이득 행렬로부터 얻어지며,상기 이득조정기의 이득 는 플랜트 모델의 차이(plant-model mismatch)를 보상하는 튜닝 파라미터(tuning parameter)로 이용되는 무정전 전원장치의 제어방법
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제7항에 있어서,공간벡터 펄스폭변조부(space vector pulse width modulation, SVPWM)에서 상기 제어입력 를 입력받아 상기 무정전 전원모듈의 상기 인버터부에 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 무정전 전원장치의 제어방법
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