KR20200088159A

KR20200088159A - 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법

Info

Publication number: KR20200088159A
Application number: KR1020190004819A
Authority: KR
Inventors: 서승규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-07-22

Abstract

본 명세서는 인버터의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하여 계통에 출력하고, 출력 전압을 검출 기준에 따라 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 이를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법에 관한 것이다.

Description

계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법{GRID-CONNECTED INVERTER AND METHOD FOR DETECTING ISLANDING OF GRID-CONNECTED INVERTER}

본 발명은 계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터 및 이의 단독 운전 검출 방법에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은, 계통 연계형 인버터에 관한 것이다.

상기 인버터의 단독 운전 검출에는 크게 수동적인 단독 운전 검출 방법과 능동적인 단독 운전 검출 방법이 있다. 상기 능동적인 단독 운전 검출 방법의 예로는 주파수 바이어스 방법(Frequency Bias)과 샌디아 주파수 변동(SFS: Sandia Frequency Shift) 방법이 있다. 상기 주파수 바이어스 방법 및 상기 샌디아 주파수 변동 방법은, 동일하게 출력 전류에 일정한 데드 타임을 주어 계통에 주입하는 방식으로 이루어진다.

하기 [수학식 1]은 종래기술인 샌디아 주파수 변동 방법의 원리를 나타내는 수식이다.

[수학식 1]

단독 운전이 발생하게 되면 상기 주파수 바이어스 방법은 상기 출력 전류에 주어진 상기 데드 타임에 의해 주파수가 변동되게 되고, 상기 샌디아 주파수 변동 방법은 상기 [수학식 1]과 같이 기준 주파수에 비해 상기 계통의 주파수가 변동되면, 가속 게인 K에 의해 상기 출력 전류에 주어지는 상기 데드 타임이 변화하게 되고, 출력되는 전압의 주파수가 변동되어 이를 검출함으로써 단독 운전을 검출하게 된다.

종래에는 단독 운전을 검출하기 위한 기술로, 무효성분 Q를 인버터의 출력 전류에 주입하여 단독 운전을 검출하는 기술이 제안되었다. 구체적으로는, 일정한 주기를 갖는 무효성분 Q 주입 시 계통이 정상 상태 일때는 인버터 출력 전압엔 아무런 영향이 없지만 계통에 문제가 생긴 단독 운전 상태일 경우에는 인버터 출력 전압의 주파수 파형이 주입한 무효성분 Q의 파형과 일치하게 되어, 인버터 출력 전압의 주파수 파형과 무효성분 Q의 파형 비교를 통해 단독운전 상황 여부를 판단하게 된다.

이러한 기술은 주입한 무효성분 Q와 인버터 출력 전압 주파수 비교를 통해 단독운전 여부를 판단하기 위해선 최소 무효성분 Q의 주기만큼 인버터 출력 전압을 관찰해야 하는 한계가 있었다. 또한, 단독 운전 검출 시간에 제약이 있기 때문에 무효성분 Q의 최소 주기가 제한되고, 게다가, 무효성분 Q의 주기가 빠를수록 단독 운전 검출시간이 빨라지지만 높은 응답 특성의 전류 제어기가 필요하게 되며, 이는 전류의 오버 슈트 문제를 야기시키게 될 우려가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 한계를 개선하는 것을 과제로 한다.

구체적으로는, 무효 성분을 이용한 단독 운전의 검출이 빠르고 정확하게 이루어질 수 있는 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법을 제공하고자 한다.

또한, 별도의 추가 수단의 구비 없이 간단하게 단독 운전을 검출할 수 있는 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 인버터의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 것을 해결 수단으로 한다.

구체적으로는, 출력 전압을 검출 기준에 따라 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 이를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 출력 전압을 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하고, 상기 변화량을 근거로 상기 출력 전압의 변동을 감지하여 상기 인버터의 단독 운전을 검출하여, 상술한 바와 같은 과제를 해결하게 된다.

상기와 같은 기술적 특징은, 계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터의 제어 장치, 계통 연계형 인버터, 계통 연계형 인버터의 시스템 및 계통 연계형 인버터의 제어 방법으로 실시될 수 있으며, 본 명세서는 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법을 제공한다.

상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터는, 외부 전원으로부터 전원을 입력받는 입력부, 상기 입력부에 입력된 전원을 계통 전원으로 변환하여 상기 계통에 출력하는 변환부 및 상기 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 변환부의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분이 포함되어 출력되도록 상기 변환부를 제어하고, 상기 변환부의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출한다.

또한, 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 상기 인버터의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하는 단계, 상기 인버터의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하는 단계, 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계 및 상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터의 제어 장치, 계통 연계형 인버터, 계통 연계형 인버터의 시스템 및 계통 연계형 인버터의 제어 방법에 적용되어 실시될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 계통 연계형 발전 시스템, 비상용 발전 시스템, 특히 태양열 발전, 바이오매스 발전, 소수력 발전, 해양에너지 발전, 폐기물에너지 발전, 지열 발전, 풍력 발전, 연료전지 발전 등과 같이 재생 가능한 에너지를 이용한 친환경 발전 시스템인 신재생에너지발전 시스템에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 출력 전압을 검출 기준에 따라 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 이를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출함으로써, 출력 전압의 한 주기 전에 단독 운전을 검출할 수 있게 되는 효과가 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 무효 성분의 주기 이전에 단독 운전을 검출하게 되어, 단독 운전을 검출하기 위한 시간을 감소시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 출력 전압의 한 주기가 요구되는 종래의 단독 운전을 검출하는 기술보다 신속하게 단독 운전을 검출할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 출력 전압을 검출 기준에 따라 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 이를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출함으로써, 별도의 추가 수단의 구비 없이 간단하게 단독 운전을 검출할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 출력 전류의 왜곡 없이도 단독 운전을 검출할 수 있기 때문에 전력 품질의 왜곡을 막을 수 있으며, 어떠한 단독 운전 상태에서도 검출이 가능하여 불의의 인명 및 재산 피해를 막을 수 있는 뛰어난 검출 효과가 있으며, 또한, 출력 전압의 주파수가 일정하게 유지되므로, 장비 또는 기기의 소손 및 오동작을 막을 수 있게 되는 효과가 있다.

게다가, 인버터의 단독 운전을 검출함으로써, 안정적이고 신뢰성있는 계통 운영이 가능해지며, 계통, 부하, 발전원 및 인버터의 종류나 현황에 관계없이 모든 계통 연계형 인버터에 쉽게 적용 가능하여, 인버터의 기능 및 활용성을 높일 수 있게 되는 효과 또한 기대할 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터 및 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법은, 종래기술의 한계를 개선하게 됨은 물론, 계통 연계형 인버터의 정확성, 신뢰성, 안정성, 용이성, 효용성 및 활용성을 증대시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 구체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 무효 성분의 예시를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 출력 전류에 무효 성분이 포함된 예시를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 출력 전압의 변화량을 근거로 단독 운전을 검출하는 예시를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법의 순서를 나타낸 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하되, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터(이하, 인버터라 칭한다)를 설명한다.

상기 인버터는, 계통과 연계하여 운전하는 인버터를 의미한다.

상기 인버터는, 에너지 변환장치로부터 이용 가능한 형태로 변환된 전력을 상기 계통에 공급하기 위해, 상기 에너지 변환장치에서 직류로 보내진 상기 전력을 상기 계통의 상용 교류 형태로 변환하는 장치를 의미하며, 상기 계통에 연계되어 사용되기 때문에 계통 연계형 인버터라 칭한다.

상기 인버터는, 각 국가에서 정한 계통 연계 규정에 의해 필수적으로 단독 운전을 검출하여야 한다.

상기 단독 운전은, 상기 인버터에서 공급되는 전력과 부하에서 사용되는 전력이 일치하여, 상기 계통이 사고나 공사 등의 원인에 의해 상기 부하와 연계가 중단되어도 상기 인버터가 인지를 못하여 상기 인버터가 계속 출력을 하게 되는 상태를 의미한다.

상기 인버터에서 출력되는 전력은 외부 전원으로부터 공급받은 전력으로서, 상기 계통과 연계되지 않으면 불안정한 형태를 띄기 때문에, 상기 인버터가 상기 부하에 불안정한 전력을 공급하는 것을 방지하기 위해서 상기 인버터의 단독 운전을 검출하고 방지해야 한다.

상기 계통은, 전력에너지의 수급 및 공급이 이루어지는 시스템으로서, 복수의 발전소, 변전소 및 송배전선이 일체로 되어 전력의 발전 및 송배전이 이루어지는 무한 모선의 시스템을 의미한다.

상기 무한 모선은, 수많은 모선들이 일체로 되어 용량이 무한대에 가까운 모선을 의미하며, 용량이 무한대에 가깝기 때문에 상기 무한 모선에 어떠한 부하가 연계되어도 전압 및 주파수가 변하지 않는 하나의 모선으로 간주된다.

때문에, 상기 인버터가 상기 외부 전원으로부터 공급받은 불안정한 전력을 상기 계통에 공급하여도, 상기 인버터의 공급 전력에 의한 상기 계통의 전압 및 주파수 변동은 일어나지 않게 된다.

본 발명에 따른 상기 인버터(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 전원을 입력받는 입력부(10), 상기 입력부(10)에 입력된 전원을 계통 전원으로 변환하여 상기 계통(G)에 출력하는 변환부(20) 및 상기 변환부(20)를 제어하는 제어부(30)를 포함한다.

상기 입력부(10), 상기 변환부(20) 및 상기 제어부(30)를 포함하는 상기 인버터(100)의 구체적인 구성은, 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.

상기 입력부(10)는, 상기 외부 전원(1)으로부터 전원이 입력될 수 있다.

상기 외부 전원(1)은, 상기 인버터(100)에 전원을 공급하는 전원 공급원을 의미할 수 있다.

상기 외부 전원(1)은, 전력을 발전하여 공급하는 발전원일 수 있고, 또는 저장된 전력을 공급하는 전력 저장 수단일 수도 있다.

상기 외부 전원(1)이 발전원인 경우, 바람직하게는 가스 엔진 발전원일 수 있으며, 또는 신재생에너지발전원일 수도 있다.

상기 외부 전원(1)에서 공급되어 상기 입력부(10)에 입력되는 전원은, 직류 또는 교류 전원일 수 있다.

상기 외부 전원(1)에서 공급되어 상기 입력부(10)에 입력되는 전원이 직류인 경우, 상기 입력부(10)는, 입력된 전원을 평활화하는 수단, 또는 필터 수단을 포함할 수 있다.

상기 외부 전원(1)에서 공급되어 상기 입력부(10)에 입력되는 전원이 교류인 경우, 상기 입력부(10)는, 입력된 전원을 정류하는 정류 수단과, 정류된 전원을 평활화하는 수단, 또는 필터 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 입력부(10)는, 상기 외부 전원(1)으로부터 입력된 전원을 상기 변환부(20)에 전달할 수 있다.

상기 변환부(20)는, 상기 입력부(10)와 연결되고, 상기 계통(G)과 연계되어 상기 계통(G)에 상기 계통 전원을 출력할 수 있다.

상기 변환부(20)는, 복수의 스위칭 수단을 포함하여, 상기 복수의 스위칭 수단을 통해 상기 입력부(10)로부터 전달받은 전원을 상기 계통 전원으로 변환할 수 있다.

상기 변환부(20)는, 상기 복수의 스위칭 수단에 입력된 전원을 상기 복수의 스위칭 수단의 스위칭 동작을 통해 상기 계통 전원으로 변환하여 상기 계통(G)에 출력할 수 있다.

여기서, 상기 계통 전원은, 3상 교류 전원의 형태일 수 있다.

상기 복수의 스위칭 수단은, 상기 제어부(30)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다.

상기 복수의 스위칭 수단은, 상기 제어부(30)로부터 상기 스위칭 동작에 대한 제어 신호를 인가받아, 상기 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 계통(G)에 출력할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 변환부(20)를 제어하여 상기 계통 전원의 출력을 제어할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 변환부(20)가 입력된 전원을 상기 계통 전원으로 변환하도록 상기 변환부(20)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 변환부(20)에 포함된 복수의 스위칭 수단 각각의 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어 신호를 생성하여, 상기 제어 신호를 상기 복수의 스위칭 수단 각각에 인가함으로써 상기 복수의 스위칭 수단의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

이를 통해 상기 제어부(30)는, 상기 변환부(20)의 상기 계통 전원의 변환 및 상기 변환부(20)에서 상기 계통(G)으로의 상기 계통 전원의 출력을 제어하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 입력부(10)에 입력되는 전원을 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 변환부(20)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(30)는 또한, 상기 변환부(20)의 출력을 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 변환부(20)를 제어할 수도 있다.

상기 제어부(30)는 또한, 상기 계통(G)으로부터 상기 계통(G)의 상태 정보를 전달받거나, 상기 계통(G)의 전원 공급 상태를 검출하여, 이를 근거로 상기 변환부(20)를 제어할 수도 있다.

이처럼 상기 입력부(10), 상기 변환부(20) 및 상기 제어부(30)를 포함하는 상기 인버터(100)는, 상기 변환부(20)에서 변환된 상기 계통 전원을 상기 계통(G)으로 출력하는 출력부(40)를 더 포함할 수도 있다.

상기 출력부(40)는, 상기 변환부(20)에서 출력되는 전원을 필터링하는 필터 수단(41), 상기 계통(G)과의 연계를 단속하는 단속 수단(42) 및 상기 변환부(20)에서 출력되는 출력 전압 및 출력 전류 중 하나 이상을 검출하는 검출 수단(43) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 검출 수단(43)은, 상기 제어부(30)에 포함되는 검출 수단일 수도 있으며, 검출 결과를 상기 제어부(30)로 전달할 수 있다.

상기 입력부(10), 상기 변환부(20), 상기 제어부(30) 및 상기 출력부(40) 각각은, 각각의 기능을 수행하기 위한 복수의 전력 소자를 포함할 수 있다.

이를테면, 상기 출력부(40)의 상기 필터 수단(41)은, 출력되는 교류 전원의 고조파를 필터링하기 위한 복수의 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있으며, 상기 단속 수단(42)은, 상기 변환부(20)의 출력단과 상기 계통(G) 간의 연결을 단속하기 위한 개폐 수단을 포함할 수 있다.

상기 인버터(100)는, 도 2에 도시된 회로 구성 외의 구성을 더 포함할 수 있으며, 또는 도 2에 도시된 회로 구성에서 몇몇 구성을 제외한 구성으로 이루어질 수도 있다.

이처럼 상기 입력부(10), 상기 변환부(20) 및 상기 제어부(30)를 포함하여, 상기 계통(G)과 연계하여 운전하는 상기 인버터(100)에서 상기 제어부(30)는, 상기 변환부(20)의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분이 포함되어 출력되도록 상기 변환부(20)를 제어하고, 상기 변환부(20)의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출한다.

즉, 상기 인버터(100)는, 상기 출력 전류에 상기 무효 성분을 포함하여 상기 계통(G)에 출력하는 상태에서, 상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출한 검출 결과에 따라 상기 단독 운전을 검출하게 될 수 있다.

상기 무효 성분은, 상기 계통(G)과의 연계가 중단된 경우, 상기 출력 전압의 주파수를 변동시키는 성분일 수 있다.

상기 무효 성분은, 상기 계통(G)의 전압, 전류, 주파수 및 역률 변화에 영향을 받지 않을 수 있고, 또한, 상기 계통(G)의 전압, 전류, 주파수 및 역률 변화에 영향을 주지 않을 수도 있다.

즉, 상기 무효 성분은, 상기 계통 연계에 관계없이 상기 인버터(100)의 출력에만 존재하며, 상기 인버터(100)의 단독 운전 시 출력 주파수 변화에만 영향을 주게 될 수 있다.

상기 무효 성분이 상기 인버터(100)의 출력 전류에 주입되면, 상기 인버터(100)의 출력 전압과 상기 계통(G)의 전류에 위상차가 발생할 수 있는데, 이 때 상기 인버터(100)의 출력 전압은 상기 계통(G)에 의해 유지되고, 상기 계통의 주파수에는 변화가 생기지 않을 수 있다.

상기 계통(G)은 상기 무한 모선으로 간주되기 때문에, 상기 인버터(100)의 출력에 의한 영향으로 변동되지 않고, 오히려 상기 인버터(100)의 출력을 상기 계통(G)에 동기화시킬 수 있다.

상기 인버터(100)가 단독 운전을 하는 경우는, 상기 계통(G)에 사고나 공사 및 정전 등의 발생하여 상기 계통(G)에서 부하로의 전력 공급이 차단되면, 상기 인버터(100)만이 상기 부하에 전력 공급을 하게 됨으로써, 상기 인버터(100)의 단독 운전이 발생하게 된다.

상기 인버터(100)가 단독 운전을 하는 경우, 상기 출력 전압의 주파수는 상기 출력 전압에 의해 결정되며, 상기 출력 전압은 상기 출력 전류에 주입된 상기 무효 성분에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 무효 성분이 상기 출력 전류에 주입되고, 상기 인버터(100)가 단독 운전을 하게 되면, 상기 출력 전류에 주입된 상기 무효 성분이 상기 출력 전압을 변동시키고, 이에 따라 상기 인버터(100)의 출력 주파수가 변동될 수 있게 된다.

이를 통해, 상기 무효 성분에 의해 상기 출력 전압의 주파수가 변동되는 것을 감지하여 상기 단독 운전의 발생을 검출하게 될 수 있다.

상기 무효 성분은, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 주기를 가지는 임의의 파형으로 이루어져, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 출력 전류에 포함되어 상기 계통(G)으로 출력될 수 있다.

상기 무효 성분의 파형은 도 4에 도시된 바와 같은 형태 이외에도 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 형태 및 크기에 무관하게 상기 출력 전류에 포함될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 계통(G)과 연계된 상태에서, 상기 출력 전류에 상기 무효 성분이 포함되어 출력되도록 상기 변환부(20)를 제어하고, 상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 계통(G)과의 연계 중단을 감지하여 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

상기 검출 기준은, 상기 출력 전압을 검출하는 검출 구간 및 검출 주기 중 하나 이상에 대한 기준일 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 출력 전압을 검출하기 위한 기설정된 검출 구간 및 기설정된 검출 주기 중 하나 이상에 따라 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

상기 검출 구간은, 상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간일 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(30)는, 상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간에서 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

이를테면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간(ΔX) 동안 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

상기 검출 주기는, 상기 출력 전압의 주파수 대비 일정 비율의 주파수의 주기일 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(30)는, 상기 출력 전압의 주파수 대비 일정 비율의 주파수의 주기로 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

예를 들면, 정상 상태에서의 상기 출력 전압의 주파수가 60[Hz](주기: 0.0166[s])인 경우, 10[kHz](주기: 0.0001[s])의 주기로 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 판단한 상기 변화량을 근거로 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 검출 기준에 따라 상기 출력 전압을 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하고, 판단한 상기 출력 전압의 변화량을 근거로 상기 출력 전압의 변동을 감지하여 상기 단독 운전의 발생을 검출하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태에서의 변화량을 기준 변화량으로 설정하여, 상기 기준 변화량과 현재 변화량을 비교한 결과를 근거로 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태, 즉 정상 상태에서 상기 검출 기준에 따라 상기 출력 전압을 검출한 결과를 근거로 판단한 정상 상태에서의 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 상기 기준 변화량으로 설정하여, 상기 기준 변화량을 상기 계통(G)과 연계가 중단된 상태, 즉 단독 운전 상태에서 상기 검출 기준에 따라 상기 출력 전압을 검출한 결과를 근거로 판단한 단독 운전 상태에서의 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 단독 운전을 검출하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 기준 변화량과 상기 현재 변화량이 일치하지 않는 경우, 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 현재 변화량이 변동되어 상기 기준 변화량과 상기 현재 변화량이 일치하지 않는 경우, 상기 계통(G)과의 연계가 중단되어 상기 단독 운전이 발생하고, 이에 따라 상기 출력 전압의 변화량이 변동된 것을 감지하여 상기 단독 운전을 검출하게 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태에서는 상기 검출 기준에 따라 검출한 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량이 ΔX 및 ΔY이지만, 상기 계통(G)과 연계가 중단된 상태에서는 상기 출력 전압의 주파수가 ±α[Hz]만큼 변동되어, 상기 검출 기준에 따라 검출한 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량이 ΔX 및 ΔY/2로 감소하게 되므로, 상기 변화량의 변동을 감지하게 될 수 있다.

즉, 정상 상태 및 단독 운전 상태 각각 동안, 상기 출력 전압의 반주기 이내의 일정 구간에서 일정 주기로 상기 출력 전압을 검출한 결과로부터, 상기 출력 전압의 변화량의 변동을 감지하게 되고, 이에 따라 상기 출력 전압의 반주기 이내에서 상기 변화량의 변동을 통해 상기 단독 운전의 발생 여부를 검출하게 될 수 있다.

이처럼 상기 제어부(30)는, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태에서의 상기 출력 전압의 변화량을 기준 변화량으로, 현재의 상기 출력 전압의 변화량과 비교하여 상기 출력 전압의 변동을 감지함으로써 현재 상태가 상기 단독 운전 상태인지 여부를 검출하게 될 수 있다.

이와 같이 상기 단독 운전을 검출하는 상기 제어부(30)는, 상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 변환부(20)의 출력을 제어할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 단독 운전을 검출한 경우, 상기 변환부(20)의 출력이 차단되도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 단독 운전을 검출한 경우, 상기 인버터(100)가 상기 계통(G)과의 연계가 중단되었으므로, 상기 변환부(20)의 출력을 차단시켜 상기 단독 운전을 방지하게 될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법(이하, 검출 방법이라 칭한다)을 설명하되, 앞서 상기 인버터(100)에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 가급적 생략한다.

상기 검출 방법은, 계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법을 의미한다.

상기 검출 방법은, 계통 연계형 인버터의 운전 제어 방법일 수 있다.

상기 검출 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 전원(1)으로부터 전원을 입력받는 상기 입력부(10), 상기 입력부(10)에 입력된 전원을 상기 계통 전원으로 변환하여 상기 계통(G)에 출력하는 상기 변환부(20) 및 상기 변환부(20)를 제어하는 상기 제어부(30)를 포함하는 상기 인버터(100)의 운전을 제어하는 방법, 또는 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출하는 방법일 수 있다.

즉, 상기 검출 방법은, 앞서 설명한 상기 인버터(100)의 검출 방법일 수 있다.

상기 검출 방법은, 앞서 설명한 상기 인버터(100)의 상기 제어부(30)가 상기 단독 운전을 검출하는 방법, 또는 상기 제어부(30)가 상기 인버터(100)의 운전을 제어하는 방법일 수 있다.

상기 검출 방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인버터(100)의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하는 단계(S10), 상기 인버터(100)의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20), 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30) 및 상기 변화량을 근거로 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)를 포함한다.

즉, 상기 인버터(100)는, 상기 출력 전류에 상기 무효 성분을 주입(S10)하여, 상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출(S20)하고, 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단(S30)하여, 상기 변화량을 근거로 상기 단독 운전을 검출(S40)하게 될 수 있다.

상기 출력 전류에 상기 무효 성분을 주입하는 단계(S10)는, 상기 인버터(100)의 운전이 시작된 후, 상기 계통(G)으로 출력하는 상기 출력 전류에 상기 무효 성분을 포함하여 출력하는 단계일 수 있다.

상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20)는, 상기 무효 성분을 주입하는 단계(S10)에서 상기 출력 전류에 상기 무효 성분을 주입하여 상기 계통(G)에 출력한 후, 상기 검출 기준에 따라 상기 출력 전압을 검출하는 단계일 수 있다.

즉, 상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20)는, 상기 검출 구간 및 상기 검출 주기 중 하나 이상에 따라 상기 출력 전압을 검출하게 될 수 있다.

이에 따라, 상기 출력 전압을 상기 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20)는, 상기 출력 전압을 상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간에서 검출하게 될 수 있고, 상기 출력 전압의 주파수 대비 일정 비율의 주파수의 주기로 검출하게 될 수 있다.

상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30)는, 상기 검출하는 단계(S20)에서 상기 검출 기준에 따라 검출한 결과를 근거로 상기 출력 전압의 상기 변화량을 판단하는 단계일 수 있다.

상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30)는, 현재 운전 상태에 따른 상기 출력 전압의 상기 변화량을 판단하는 단계일 수 있다.

상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)는, 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30)에서 판단한 상기 변화량을 근거로 상기 출력 전압의 변동을 감지하여 상기 단독 운전을 검출하는 단계일 수 있다.

상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)는, 판단한 현재 변화량을 기설정된 기준 변화량과 비교하여, 비교 결과를 근거로 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

상기 기준 변화량은, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태에서의 변화량일 수 있다.

즉, 상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)는, 상기 계통(G)과 연계 중인 상태에서의 변화량인 상기 기준 변화량과, 현재 운전 상태에 해당하는 상기 현재 변화량을 비교하여, 상기 현재 변화량의 변동을 감지하여 상기 단독 운전을 검출하게 될 수 있다.

상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)는, 상기 현재 변화량을 상기 기준 변화량과 비교한 결과, 상기 현재 변화량이 상기 기준 변화량과 일치하지 않는 경우, 상기 단독 운전을 검출할 수 있다.

즉, 상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)는, 상기 현재 변화량을 상기 기준 변화량과 비교한 결과, 상기 현재 변화량이 상기 기준 변화량과 일치하지 않는 경우, 상기 계통(G)과의 연계가 중단되어 상기 출력 전압이 변동됨으로써, 상기 현재 변화량이 상기 기준 변화량에서 변동된 것으로 판단하여, 상기 단독 운전을 검출하게 될 수 있다.

이처럼 상기 인버터(100)의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하는 단계(S10), 상기 인버터(100)의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20), 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30) 및 상기 변화량을 근거로 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)를 포함하는 상기 검출 방법은, 상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터(100)의 출력을 제어하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.

상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터(100)의 출력을 제어하는 단계(S50)는, 상기 변화량을 근거로 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)에서 상기 단독 운전을 검출한 결과에 따라 상기 인버터(100)의 출력이 유지 또는 차단되도록 제어할 수 있다.

상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터(100)의 출력을 제어하는 단계(S50)는, 상기 단독 운전을 검출한 경우, 상기 인버터(100)의 출력이 차단되도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터(100)의 출력을 제어하는 단계(S50)는, 상기 단독 운전을 검출한 경우, 상기 인버터(100)가 상기 계통(G)과의 연계가 중단되었으므로, 상기 인버터(100)의 출력을 차단시켜 상기 인버터(100)의 단독 운전을 방지하게 될 수 있다.

상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터(100)의 출력을 제어하는 단계(S50)는, 상기 단독 운전을 검출하지 않은 경우, 상기 인버터(100)의 출력이 유지되도록 제어할 수 있다.

상기 인버터(100)의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하는 단계(S10), 상기 인버터(100)의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하는 단계(S20), 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계(S30) 및 상기 변화량을 근거로 상기 인버터(100)의 단독 운전을 검출하는 단계(S40)를 포함하는 상기 검출 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 상기 제어부(30)를 포함할 수도 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 입력부 20: 변환부
30: 제어부 100: 인버터
G: 계통

Claims

계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터에 있어서,
외부 전원으로부터 전원을 입력받는 입력부;
상기 입력부에 입력된 전원을 계통 전원으로 변환하여 상기 계통에 출력하는 변환부; 및
상기 변환부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 변환부의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분이 포함되어 출력되도록 상기 변환부를 제어하고, 상기 변환부의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제1 항에 있어서,
상기 무효 성분은,
상기 계통과의 연계가 중단된 경우, 상기 출력 전압의 주파수를 변동시키는 성분인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제1 항에 있어서,
상기 검출 기준은,
상기 출력 전압을 검출하는 검출 구간 및 검출 주기 중 하나 이상에 대한 기준인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제3 항에 있어서,
상기 검출 구간은,
상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제3 항에 있어서,
상기 검출 주기는,
상기 출력 전압의 주파수 대비 일정 비율의 주파수의 주기인 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하여, 판단한 상기 변화량을 근거로 상기 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 계통과 연계 중인 상태에서의 변화량을 기준 변화량으로 설정하여, 상기 기준 변화량과 현재 변화량을 비교한 결과를 근거로 상기 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기준 변화량과 상기 현재 변화량이 일치하지 않는 경우,
상기 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 변환부의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
제9 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단독 운전을 검출한 경우,
상기 변환부의 출력이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 인버터.
계통과 연계하여 운전하는 계통 연계형 인버터의 단독 운전 검출 방법에 있어서,
상기 인버터의 출력 전류에 일정 주기를 가지는 무효 성분을 주입하는 단계;
상기 인버터의 출력 전압을 기설정된 검출 기준에 따라 검출하는 단계;
검출 결과를 근거로 상기 출력 전압의 단위 시간당 변화량을 판단하는 단계; 및
상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제11 항에 있어서,
상기 검출 기준은,
상기 출력 전압을 검출하는 검출 구간 및 검출 주기 중 하나 이상에 대한 기준인 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제12 항에 있어서,
상기 검출 구간은,
상기 출력 전압의 반주기 내의 일정 구간인 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제12 항에 있어서,
상기 검출 주기는,
상기 출력 전압의 주파수 대비 일정 비율의 주파수의 주기인 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제11 항에 있어서,
상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계는,
판단한 현재 변화량을 기설정된 기준 변화량과 비교하여, 비교 결과를 근거로 상기 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제15 항에 있어서,
상기 기준 변화량은,
상기 계통과 연계 중인 상태에서의 변화량인 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제15 항에 있어서,
상기 변화량을 근거로 상기 인버터의 단독 운전을 검출하는 단계는,
상기 현재 변화량을 상기 기준 변화량과 비교한 결과, 상기 현재 변화량이 상기 기준 변화량과 일치하지 않는 경우,
상기 단독 운전을 검출하는 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.
제11 항에 있어서,
상기 단독 운전의 검출 여부에 따라 상기 인버터의 출력을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단독 운전 검출 방법.