KR20200014593A - PWM duty control device using level band type DVC-PWM controller for electric generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 발전기용 여자기의 출력을 제어시키는 AVR에 적용되며, 여자기의 계자전류를 형성시키는 스위칭 듀티비 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a PWM duty ratio control apparatus using a DVC-PWM control of a level band structure, and more particularly, is applied to an AVR controlling an output of an exciter for a generator, and a switching duty ratio for forming a field current of an exciter. It relates to a control device.
일반적으로 권선형 발전기는 주발전기의 계자권선에 여자기 출력단이 연결되어 형성된다. In general, the winding type generator is formed by connecting the exciter output terminal to the field winding of the main generator.
도 1은 종래기술방식의 권선형 발전기의 구조를 도시한 것으로서, 주발전기(300)는 회전하면서 주계자자속을 발생하는 회전부(320)와 발전전압을 출력하는 고정부(310)로 구성되고, 회전부(320)는 회전계자자속을 발생하는 주발전기의 계자권선(321)이 포함되어 구성되어 주발전기의 계자권선(321)에 흐르는 계자전류 ifg(253)의 크기에 따라 계자 자속의 크기가 변경되어 주발전기의 출력전압 Vgen(114)이 제어 될 수 있다. 1 shows a structure of a winding-type generator of the prior art method, the main generator 300 is composed of a rotating part 320 for generating a main magnetic flux while rotating and a fixed part 310 for outputting a generated voltage, The rotating unit 320 includes a field winding 321 of the main generator that generates a rotating field magnetic flux, and the magnitude of the field magnetic flux depends on the magnitude of the field current i fg 253 flowing through the field winding 321 of the main generator. It can be changed so that the output voltage V gen 114 of the main generator can be controlled.
주발전기(300)의 출력전압을 제어하기 위한 계자전류 ifg(253)는 여자기(200)와 여자기 회전자(220) 출력단에 부착된 다이오드 정류기(250)에 의해 여자기(200)에서 출력되는 교류전압 Vex(251)이 직류전압 Vfg(252)으로 변환되어 주발전기(300)의 계자권선(321)의 저항과 인덕턴스 및 역기전력 성분에 따라 계자전류ifg(253)가 변동됨으로써, 주발전기(300)의 출력전압 Vgen(114)을 조절하게 된다.The field current i fg 253 for controlling the output voltage of the main generator 300 is controlled by the exciter 200 by a diode rectifier 250 attached to the output of the exciter 200 and the exciter rotor 220. The output AC voltage V ex 251 is converted into the DC voltage V fg 252 and the field current i fg 253 is changed according to the resistance, inductance and counter electromotive force of the field winding 321 of the main generator 300. , The output voltage V gen 114 of the main generator 300 is adjusted.
이때, 주발전기(300)의 계자전류 ifg(253)를 변동하기 위해서는 여자기(200)의 출력전압 Vex(251)을 제어하여야 하며, 이를 위해서 여자기(200)의 계자전류 ife는 AVR(Automatic Voltage Regulator, 100)에 의해 직류 전류로 제어된다. At this time, in order to vary the field current i fg 253 of the main generator 300, the output voltage V ex 251 of the exciter 200 must be controlled. For this purpose, the field current i fe of the exciter 200 is Direct current is controlled by AVR (Automatic Voltage Regulator, 100).
도 1에 도시된 바와 같이 기존의 AVR(100)은 외부 전압을 다이오드 정류기(150)를 이용해 직류로 변환하고, 이를 여자기 계자전류 ife로 변환시키는 스위칭 소자(111)와 다이오드(112)를 내장하고 있으며, 여자기 계자전류 ife를 피이드백하기 위한 전류센서(113)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, the conventional AVR 100 converts an external voltage into a direct current using a diode rectifier 150 and converts the switching element 111 and the diode 112 into an exciter field current i fe . And a current sensor 113 for feeding back the excitation field current i fe .
이에 따라, 여자기 계자전류 ife는 직류로 변환된 외부전압을 스위칭 제어시켜 얻어진다.Accordingly, the excitation field current i fe is obtained by switching control of an external voltage converted into direct current.
도 1에 도시된 바와 같이, AVR(100)은 외부 전압을 받아서 직류로 변환한 Vdc를 스위칭 소자(111)로 스위칭 함으로써, 여자기 계자전류 ife를 출력시키며, 여자기 계자전류 ife 는 여자기의 교류 출력전압 Vex(251)의 크기를 변동시키게 된다.As shown in FIG. 1, the AVR 100 outputs an exciter field current i fe by switching V dc converted to a direct current by receiving an external voltage to the switching element 111, and the exciter field current i fe is The magnitude of the AC output voltage V ex 251 of the exciter is varied.
대한민국 선등록특허 10-0975072 브러시리스 자여자 동기발전기 역시 도 1은 종래기술방식의 권선형 발전기와 동일 원리의 구동 발전기이다.Brushless self-excited synchronous generator is also a drive generator of the same principle as the winding type generator of the prior art method.
도 2는 도 1과 같은 종래기술방식의 발전기 전압 제어 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram of a generator voltage control according to the prior art as shown in FIG. 1.
도 2에서 발전기의 출력전압은 전압제어부(20)와 여자기 전류 제어부(30)로 각각 구성되어, 최종적으로 여자기 전류제어를 위한 PWM 출력 dPWM(40)을 출력시켜 AVR(100)의 스위칭 소자(111)를 스위칭 제어하게 된다.In FIG. 2, the output voltage of the generator is composed of a voltage controller 20 and an exciter current controller 30, respectively, and finally outputs a PWM output d PWM 40 for controlling the exciter current to switch the AVR 100. Switching control of the device 111 is performed.
도 2의 전압제어부(20)는 제어 지령전압 Vgen *(115)와 실제 발전기 출력전압 Vgen(114)의 차이에 따라, 비례이득인 Kpvc와 적분이득인 Kivc 및 미분이득인 Kdvc로 여자기 지령 계자전류 Ife *(31)을 결정하게 되며, 이때, 지령 계자전류Ife *(31)의 최대값과 최소값 범위는 제한기(29)에 의해 정해진다. The voltage controller 20 of FIG. 2 has a proportional gain K pvc and an integral gain K ivc and a derivative gain K dvc according to the difference between the control command voltage V gen * 115 and the actual generator output voltage V gen 114. The excitation unit command field current I fe * (31) is determined, and the maximum and minimum value ranges of the command field current I fe * (31) are determined by the limiter 29.
기존 발전기 전압 제어부의 출력은 다음과 같이 결정된다.The output of the existing generator voltage control unit is determined as follows.
단, Kavc는 Anti-Windup 제어기 이득However, Kavc has the advantage of anti-windup controller.
도 2의 여자기 계자전류 제어부(30)는 발전기 전압 제어부(20)의 지령 계자전류Ife *(31)와 측정된 여자기 계자전류 Ife(32)와의 오차에 따라, 스위칭 소자(111)의 턴-온 시간을 결정하기 위해 다음과 같이 결정된다.The exciter field current control unit 30 of FIG. 2 switches the switching element 111 according to an error between the command field current I fe * 31 and the measured excitation field current I fe 32 of the generator voltage control unit 20. To determine the turn-on time of is determined as follows.
단, Kacc는 anti-windup 제어기 이득이며, Kpcc와 Kicc는 전류제어기의 비례이득 및 적분 이득을 나타내고 있다.However, Kacc is the anti-windup controller gain and Kpcc and Kicc are the proportional and integral gains of the current controller.
도 2에서 보여지는 바와 같이 종래기술방식의 발전기 제어부는 2개 이상의 PI 제어기가 직렬로 연결되어 응답속도가 매우 느리며, 제어기의 설정 이득이 4개 이상으로 만족할 만한 과도응답을 얻을 수 있도록 4개 이상의 설정 이득을 적절하게 조합하는 것이 매우 복잡한 문제점이 있다.As shown in FIG. 2, the generator control unit according to the prior art has two or more PI controllers connected in series so that the response speed is very slow, and four or more so as to obtain a satisfactory transient response with four or more set gains of the controller. The proper combination of set gains is a very complex problem.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제어 응답속도가 빠르고, 제어기 설정 이득이 단순하여 간단하게 구성할 수 있는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a PWM duty ratio control apparatus using DVC-PWM control of a level band structure that can be easily configured because the control response speed is fast and the controller setting gain is simple. It is done.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 발전기의 여자기 계자전류를 제어하는 AVR의 PWM 듀티비 제어장치에 있어서, 발전기 출력전압 Vgen과 제어지령전압 Vgen *을 입력시키면, 발전기 출력전압 Vgen과 제어지령전압 Vgen *의 오차값 △Vgen(△Vgen=Vgen * - Vgen)이 출력되는 전압비교부; 상기 제어지령전압 Vgen *에 대하여 오차 레벨밴드 BW를 발생시켜 상기 오차값 △Vgen과 비교하여 제어구간을 형성시키는 레벨밴드 비교기; 상기 레벨밴드 비교기에 의해 형성된 제어구간 별 PWM 듀티비를 형성시키는 DVC-PWM 드라이버로 구성되어 오차레벨 구간별 PWM 듀티비를 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a PWM duty ratio control apparatus for an AVR that controls an exciter field current of a generator. When the generator output voltage V gen and the control command voltage V gen * are inputted, the generator output voltage V gen A voltage comparator for outputting an error value ΔV gen (ΔV gen = V gen * −V gen ) between the control command voltage V gen * and the control command voltage V gen * ; A level band comparator for generating an error level band BW for the control command voltage V gen * and forming a control section by comparing the error value? V gen ; PWM duty ratio using the DVC-PWM control of the level band structure, characterized in that it is composed of a DVC-PWM driver for forming a PWM duty ratio for each control section formed by the level band comparator The control device is a technical point.
여기서, 상기 발전기 출력전압 Vgen 은 발전기의 3상 출력을 2상 출력으로 변환시키는 2상 변환기; 발전기의 3상 출력 Vas, Vbs, Vcs 을 2상 출력 Vαs, Vβs (
또한, 상기 레벨밴드 비교기는 상기 제어지령전압 Vgen *에 대하여 낮은 오차 밴드 BW1 과 높은 오차 밴드 BW2 의 2단 오차밴드를 발생시키고, 상기 전압비교부 출력값 △Vgen을 상기 낮은 오차 밴드 BW1 과 높은 오차 밴드 BW2 와 비교하여 오차계수 Sv를 결정하는 2단 레벨밴드 비교기로; 형성되어 상기 Sv 값이 만일 Vgen ＜ Vgen * - BW2 이면 Sv = 2, Vgen ＜ Vgen * - BW1 이면 Sv = 1, Vgen ＜ Vgen * + BW1, 이면 Sv = 0, Vgen ＜ Vgen * - BW2, 이면 Sv = -1, 기타는 Sv = -2 로 연산되어 상기 Sv 값에 따라 제어영역이 결정되고, 상기 DVC-PWM 드라이버는 상기 Sv 값에 의해 구분되는 제어영역 별로 듀티비를 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치로 되는 것이 바람직하다.In addition, the level band comparator generates two error bands of the low error band BW 1 and the high error band BW 2 with respect to the control command voltage V gen * , and outputs the voltage comparison unit output value ΔV gen to the low error band BW 1. A two-level level band comparator for determining an error coefficient S v in comparison with a high error band BW 2 ; Is formed in which the S v value of ten thousand and one V gen <V gen * - is BW 2 S v = 2, V gen <V gen * - is BW 1 S v = 1, V gen <V gen * + BW 1, if S If v = 0, V gen <V gen * -BW 2 , S v = -1, others are calculated as S v = -2 so that the control region is determined according to the S v value, the DVC-PWM driver is It is desirable to be a PWM duty ratio control device using DVC-PWM control having a level band structure, which calculates and outputs a duty ratio for each control region classified by an S v value.
또한, 상기 DVC-PWM 드라이버는 Sv= 2인 경우 듀티비 dPWM = 1, Sv= -2인 경우 듀티비 dPWM = 0, Sv= 0인 경우 듀티비
(Rs : 여자기 계자권선저항, (R s: excitation field winding resistance,
Ifmin : 여자기 계자 최소전류I fmin : excitation field minimum current
eexc : 여자기 계자권선의 역기전력 전압e exc : Back EMF voltage of the exciter field winding
Vdc : 직류 링크단 전압V dc : DC link stage voltage
Kc : DVC-PWM 비례이득K c : DVC-PWM proportional gain
Kc : 속응개선이득K c : Rapid response gain
dbase ; 여자기에서 최소 전류 Ifmin을 유지하기 위한 최소 PWM 듀티비d base ; Minimum PWM Duty Ratio to Maintain Minimum Current I fmin in an Exciter
(상기 dbase 는 여자기 계자권선의 인덕턴스를 무시할 때,(When d base is neglecting the inductance of the excitation field winding,
을 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치로 되는 것이 바람직하다,It is preferable to be a PWM duty ratio control device using the DVC-PWM control of the level band structure, characterized in that for outputting,
상기한 본 발명에 의하여 제어 응답속도가 빠르고, 제어기 설정 이득이 단순하여 간단하게 구성할 수 있는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치가 제공되는 이점이 있다.According to the present invention described above, there is an advantage in that a PWM duty ratio control device using a DVC-PWM control having a level band structure that can be simply configured by having a fast control response speed and a simple controller setting gain is provided.
도 1은 종래기술방식의 권선형 발전기의 구조도
도 2는 종래기술방식에서의 여자기 계자전류 출력을 제어하기 발전기 전압 제어 블록도
도 3은 본 발명의 여자기 계자전류 출력을 제어하기 발전기 전압 제어 블록도
도 4는 본 발명의 2단 레벨밴드 비교기에 의해 출력되는 Sv 제어영역도
도 5는 도 2의 종래기술방식에서의 시뮬레이션 그래프
도 6은 본 발명에 의한 시뮬레이션 그래프1 is a structural diagram of a winding-type generator of the prior art method
Figure 2 is a generator voltage control block diagram for controlling the excitation field current output in the prior art method
3 is a generator voltage control block diagram for controlling the exciter field current output of the present invention.
4 is an S v control region diagram output by a two-level level band comparator of the present invention.
5 is a simulation graph in the prior art method of FIG.
6 is a simulation graph according to the present invention
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. will be.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators, and the definitions should be made based on the contents throughout the specification for describing the present invention.
이하의 도 1은 종래기술방식의 권선형 발전기의 구조도이며, 도 2는 종래기술방식에서의 여자기 계자전류 출력을 제어하기 발전기 전압 제어 블록도이며, 도 3은 본 발명의 여자기 계자전류 출력을 제어하기 발전기 전압 제어 블록도이며, 도 4는 본 발명의 2단 레벨밴드 비교기에 의해 출력되는 Sv 제어영역도이며, 도 5는 도 2의 종래기술방식에서의 시뮬레이션 그래프이며, 도 6은 본 발명에 의한 시뮬레이션 그래프이다.1 is a structural diagram of a winding-type generator of the prior art method, Figure 2 is a generator voltage control block diagram for controlling the excitation field current output in the prior art method, Figure 3 is an excitation field current output of the present invention and to Fig generator voltage control block to control, Figure 4 is a diagram S v control region which is output by the second-level band, the comparator of the present invention, the Fig. 5 is a simulation graph in the prior art system of Figure 2, Figure 6 It is a simulation graph according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 발전기의 여자기 계자전류 ife를 제어하는 AVR의 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치에 관한 것으로서, 크게 전압비교부(70), 2단 레벨밴드 비교기(71-1), DVC-PWM 드라이버(81)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the present invention relates to a PWM duty ratio control apparatus using DVC-PWM control of a level band structure of an AVR for controlling an exciter field current i fe of a generator. The level band comparator 71-1 and the DVC-PWM driver 81 are configured.
자동 전압 조정기(100)(AVR : Automatic Voltage Regulator)는 도 1에 도시된 바와 같이 발전기의 계자전류 ifge를 변동시키는 여자기의 출력전압 Vex을 제어하기 위하여, 여자기의 계자전류 ife를 제어시키는 장치이다.Automatic voltage regulator (100) (AVR: Automatic Voltage Regulator) is a, the field current i fe of the exciter in order to control the output voltage V ex of the exciter to vary the field current i fge of the generator as shown in Figure 1 It is a device to control.
본 발명은 상기 AVR의 스위칭 제어 출력을 위한 PWM 듀티비 dPWM 를 출력시키는 장치이다.The present invention is a device for outputting a PWM duty ratio d PWM for the switching control output of the AVR.
도 3에서 보여지는 바와 같이 본 발명의 전압비교부(70)는 발전기 출력전압 Vgen(114)과 제어지령전압 Vgen *(115)을 입력시키면, 발전기 출력전압 Vgen(114)과 제어지령전압 Vgen *(115)의 오차값 △Vgen(△Vgen = Vgen * - Vgen)을 출력시키는 회로부이다.As shown in FIG. 3, when the voltage comparing unit 70 inputs the generator output voltage V gen 114 and the control command voltage V gen * 115, the generator output voltage V gen 114 and the control command voltage are input. A circuit section for outputting the error value? V gen (? V gen = V gen * -V gen ) of V gen * 115.
도 3에서 상기 발전기 출력전압 Vgen(114)은 발전기의 3상 출력을 2상 출력으로 변환시키는 2상 변환기(336)에 의해 발전기(335)의 3상 출력 Vas, Vbs, Vcs 을 2상 출력 Vαs, Vβs (
상기 발전기 출력전압 Vgen(114)과 제어지령전압 Vgen *(115)은 도 2와 같은 종래기술방식의 발전기 전압 제어 블록도에서 보여지는 바와 같이 공지의 제어값이다.The generator output voltage V gen 114 and the control command voltage V gen * 115 are known control values as shown in the generator voltage control block diagram of the prior art method as shown in FIG. 2.
본 발명의 레벨밴드 비교기(71)는 상기 전압비교부(70)에 연결된 것으로서, 상기 제어지령전압 Vgen *(115)에 대하여 오차 레벨밴드 BW를 발생시켜 상기 오차값 △Vgen과 비교하여 제어구간을 형성시키는 회로부이다.The level band comparator 71 of the present invention is connected to the voltage comparator 70. The level band comparator 71 generates an error level band BW for the control command voltage V gen * 115, and compares it with the error value ΔV gen . The circuit portion for forming a.
특히 본 발명의 레벨밴드 비교기(71)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 오차 레벨밴드를 낮은 오차 밴드 BW1(72)과 높은 오차 밴드 BW2(73) 의 2단 오차밴드를 발생시키고, 상기 전압비교부(70) 출력값 △Vgen을 상기 낮은 오차 밴드 BW1(72)과 높은 오차 밴드 BW2(73)에 비교하여 오차계수 Sv를 결정하는 2단 레벨밴드 비교기(71-1)로 형성되는 특징이 있다.In particular, the level band comparator 71 of the present invention uses the error level bands as shown in FIG. 4 to lower error bands BW 1 (72) and high error bands BW 2 (73). A two-stage error band is generated and a two-stage error coefficient S v is determined by comparing the voltage comparator 70 output value? V gen with the low error band BW 1 (72) and the high error band BW 2 (73). There is a feature formed by the level band comparator 71-1.
이와 같은 2단 레벨밴드 비교기(71-1)에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 5개의 제어영역이 구분된다.According to such a two-level level comparator 71-1, five control regions are divided as shown in FIG.
즉, 본 발명의 2단 레벨밴드 비교기(71-1)는 상기 제어지령전압 Vgen *(115)에 대하여 낮은 오차 밴드 BW1(72) 과 높은 오차 밴드 BW2(73) 를 출력시킴에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전압비교부 출력값 △Vgen을 상기 낮은 오차 밴드 BW1(72)과 높은 오차 밴드 BW2(73)에 비교하여 각 제어영역에 대하여 값을 달리하는 오차계수 Sv를 구할 수 있다.That is, the two-level level band comparator 71-1 of the present invention has a low error band BW 1 (72) with respect to the control command voltage V gen * (115). And high error band BW 2 (73) As shown in FIG. 4, the voltage comparator output value ΔV gen is compared with the low error band BW 1 (72) and the high error band BW 2 (73) to change the value for each control region as shown in FIG. 4. The error coefficient S v can be obtained.
도 4에서 상기 Sv값은In Figure 4, the S v value is
Vgen ＜ Vgen * - BW2 일때, Sv = 2 이 되며, When V gen <V gen * -BW 2 , S v = 2
Vgen ＜ Vgen * - BW1 일때, Sv = 1 이 되며,When V gen <V gen * -BW 1 , S v = 1,
Vgen ＜ Vgen * + BW1 일때, Sv = 0 이 되며,When V gen <V gen * + BW 1 , S v = 0,
Vgen ＜ Vgen * - BW2 일때, Sv = -1 이 되고,When V gen <V gen * -BW 2 , S v = -1
그 외의 값에서는 Sv = -2 으로 구분된다.In other values, S v = -2.
본 발명의 DVC-PWM 드라이버(81)는 상기 Sv 로 구분되는 제어 영역별로 서로 다른 듀티비 dPWM(40)를 출력시키는 PWM 제어 모듈로서, 상기 Sv 값이 정해지는 영역별로 듀티비 dPWM(40)를 독립 출력시킨다.DVC-PWM driver 81 of the present invention is a PWM control module that outputs a different duty ratio d PWM (40), each control area are delimited by the S v, wherein S v value is a duty ratio d PWM for each area defined Output 40 independently.
본 발명에서 상기 DVC-PWM 드라이버에서 출력되는 영역별 듀티비 dPWM(40)는 In the present invention, the duty ratio d PWM 40 for each region output from the DVC-PWM driver is
Sv= 2인 경우 듀티비 dPWM = 1, Duty ratio d PWM = 1 when S v = 2,
Sv= -2인 경우 듀티비 dPWM = 0, Duty ratio d PWM = 0 for S v = -2,
Sv= 0인 경우 듀티비
Sv= 1 또는 -1 인 경우 듀티비
로 정해진다.It is decided.
(Rs : 여자기 계자권선저항, (R s: excitation field winding resistance,
Ifmin : 여자기 계자 최소전류I fmin : excitation field minimum current
eexc : 여자기 계자권선의 역기전력 전압e exc : Back EMF voltage of the exciter field winding
Vdc : 직류 링크단 전압V dc : DC link stage voltage
Kc : DVC-PWM 비례이득K c : DVC-PWM proportional gain
Kc : 속응개선이득K c : Rapid response gain
dbase ; 여자기에서 최소 전류
(상기 dbase 는 여자기 계자권선의 인덕턴스를 무시할 때,(When d base is neglecting the inductance of the excitation field winding,
본 발명은 이상과 같이 PWM 제어구간이 상기 2단 레벨밴드 비교기(71-1)에 의해 5개 영역으로 상기 오차계수
본 발명은 이와 같이 상기 오차계수
또한, 도 5와 도 6의 비교에 의하면 본 발명에 의해서도 종래기술방식과 같이 발전기 출력 특성은 동일하게 나타나는데 비하여, 본 발명은 종래기술방식의 PI 제어기와 달리 복수 개의 이득를 복잡하게 조합할 필요없이 간단한 비례계수로 발전기의 출력전압이 빠르게 제어되므로 회로 구성이 단순화되는 특징이 있다. In addition, according to the comparison of FIG. 5 and FIG. 6, the generator output characteristics are the same as in the prior art method, according to the present invention. Unlike the PI controller of the prior art method, the present invention is simple without complicated combination of multiple gains. Since the output voltage of the generator is quickly controlled by the proportional coefficient, the circuit configuration is simplified.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.As shown in the drawings for explaining the present invention as an embodiment of the present invention can be seen that various forms of combinations are possible to realize the subject matter of the present invention as shown in the drawings.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. It will be said that the technical spirit of this invention is to the extent possible.
20 : 여자기 전압제어부 30 : 여자기 전류 제어부
40 : PWM 듀티비 dPWM 70 : 전압비교부
71 : 레벨밴드 비교기 71-1 : 2단 레벨밴드 비교기
72 : 낮은 오차 밴드 BW1 73 : 낮은 오차 밴드 BW2
100 : AVR(Automatic Voltage Regulator) 111 : 스위칭 소자
112 : 다이오드 113 : 전류센서
114 : 주발전기의 출력전압 Vgen
115 : 제어지령전압 Vgen *
150 : 다이오드 정류기 200 : 여자기
220 : 여자기 회전자 250 : 다이오드 정류기
251 : 여자기 교류전압출력 Vex
252 : 여자기 직류전압출력 Vfg
253 : 주발전기 계자전류 ifg
300 : 주발전기 310 : 고정부
320 : 회전부 321 : 주발전기의 계자권선20: exciter voltage control unit 30: exciter current control unit
40: PWM duty ratio d PWM 70: Voltage comparison unit
71: level band comparator 71-1: two level band comparator
72: low error band BW 1 73: low error band BW 2
100: AVR (Automatic Voltage Regulator) 111: switching device
112: diode 113: current sensor
114: output voltage V gen of the main generator
115: Control command voltage V gen *
150: diode rectifier 200: exciter
220: exciter rotor 250: diode rectifier
251: Exciter AC voltage output V ex
252: Exciter DC voltage output V fg
253: Main generator field current i fg
300: main generator 310: fixed part
320: rotating unit 321: field winding of the main generator
Claims (4)
발전기 출력전압 Vgen(114)과 제어지령전압 Vgen *(115)을 입력시키면, 발전기 출력전압 Vgen(114)과 제어지령전압 Vgen *(115)의 오차값 △Vgen(116)(△Vgen = Vgen * - Vgen)이 출력되는 전압비교부(70);
상기 제어지령전압 Vgen *(115)에 대하여 오차 레벨밴드 BW를 발생시켜 상기 오차값 △Vgen과 비교하여 제어구간을 형성시키는 레벨밴드 비교기(71);
상기 레벨밴드 비교기(71)에 의해 형성된 제어구간 별 PWM 듀티비 dPWM(40)를 형성시키는 DVC-PWM 드라이버(81)로
구성되어
DVC-PWM 드라이버(81)를 이용하여 구간별 PWM 듀티비dPWM(40)를 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치.
In the PWM duty ratio control device of the AVR for controlling the excitation field current of the generator,
The generator output voltage V gen (114) and the control command voltage V gen * 115 when the input to the generator output voltage V gen (114) and the control command voltage V gen * △ V gen (116 ) error value of 115 ( A voltage comparing unit 70 for outputting ΔV gen = V gen * −V gen );
A level band comparator (71) for generating an error level band (BW) for the control command voltage (V gen * 115) to form a control section by comparing with the error value [Delta] V gen ;
To the DVC-PWM driver 81 to form a PWM duty ratio d PWM 40 for each control section formed by the level band comparator 71.
Composed
PWM duty ratio control apparatus using the DVC-PWM control of the level band structure, characterized in that for outputting the PWM duty ratio PWM (40) for each section using the DVC-PWM driver (81).
상기 발전기 출력전압 Vgen(114) 은
발전기(335)의 3상 출력 Vas, Vbs, Vcs 을 2상 출력 Vαs, Vβs (
상기 2상 변환기(336)의 2상 변환된 전압의 크기값을 발전기 출력전압 Vgen(
에 의해 출력되는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치.
The method of claim 1
The generator output voltage V gen 114 silver
A three-phase output as V, V bs, V cs of the generator 335 outputs a two-phase V αs, βs V (
The magnitude of the two-phase converted voltage of the two-phase converter 336 is converted into a generator output voltage V gen (
PWM duty ratio control device using the DVC-PWM control of the level band structure, characterized in that the output by.
상기 제어지령전압 Vgen *(115)에 대하여 낮은 오차 밴드 BW1(72)과 높은 오차 밴드 BW2(73)로 된 2단 오차밴드를 발생시키고,
상기 전압비교부(70) 출력값 △Vgen을 상기 낮은 오차 밴드 BW1(72)과 높은 오차 밴드 BW2(73)에 비교하여 오차계수 Sv를 출력시키는 2단 레벨밴드 비교기(71-1)로; 형성되며
상기 Sv 값은
만일 Vgen ＜ Vgen * - BW2 이면 Sv = 2,
Vgen ＜ Vgen * - BW1 이면 Sv = 1
Vgen ＜ Vgen * + BW1, 이면 Sv = 0
Vgen ＜ Vgen * - BW2, 이면 Sv = -1
기타는 Sv = -2
로 연산되어 상기 Sv 값에 따라 제어영역이 결정되고,
상기 DVC-PWM 드라이버(81)는
상기 Sv 값에 의해 구분되는 제어영역 별로 PWM 듀티비 dPWM(40)를 연산 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치.The level band comparator 71 of claim 2, wherein
Generate a two-stage error band of the low error band BW 1 (72) and high error band BW 2 (73) for the control command voltage V gen * (115),
The voltage comparing unit 70 outputs the output value ΔV gen to the low error band BW 1 (72) and the high error band BW 2 (73), and outputs an error coefficient S v to a two level band comparator 71-1. ; Formed
The S v value is
If V gen <V gen * -BW 2, then S v = 2,
If V gen <V gen * -BW 1 then S v = 1
If V gen <V gen * + BW 1 , then S v = 0
V gen <V gen * -BW 2 , then S v = -1
Others are S v = -2
The control region is determined according to the S v value,
The DVC-PWM driver 81
PWM duty ratio control apparatus using a DVC-PWM control of the level band structure, characterized in that for calculating the output PWM duty ratio d PWM (40) for each control region divided by the S v value.
상기 DVC-PWM 드라이버(81)는
Sv= 2인 경우 듀티비 dPWM(40) = 1,
Sv= -2인 경우 듀티비 dPWM(40) = 0,
Sv= 0인 경우 듀티비
Sv= 1 또는 -1 인 경우 듀티비
(Rs : 여자기 계자권선저항,
Ifmin : 여자기 계자 최소전류
eexc : 여자기 계자권선의 역기전력 전압
Vdc : 직류 링크단 전압
Kc : DVC-PWM 비례이득
Kc : 속응개선이득
dbase ; 여자기에서 최소 전류 Ifmin을 유지하기 위한 최소 PWM 듀티비
(상기 dbase 는 여자기 계자권선의 인덕턴스를 무시할 때,
을 출력시키는 것을 특징으로 하는 레벨 밴드 구조의 DVC-PWM 제어를 이용한 PWM 듀티비 제어장치.
The method of claim 3,
The DVC-PWM driver 81
Duty ratio d PWM (40) = 1 when S v = 2,
Duty ratio d PWM (40) = 0 for S v = -2,
Duty ratio when S v = 0
Duty ratio when S v = 1 or -1
(R s: excitation field winding resistance,
I fmin : excitation field minimum current
e exc : Back EMF voltage of the exciter field winding
V dc : DC link stage voltage
K c : DVC-PWM proportional gain
K c : Rapid response gain
d base ; Minimum PWM Duty Ratio to Maintain Minimum Current I fmin in an Exciter
(When d base is neglecting the inductance of the excitation field winding,
PWM duty ratio control device using the level band structure DVC-PWM control, characterized in that for outputting.
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2018
- 2018-08-01 KR KR1020180089957A patent/KR102121316B1/en active IP Right Grant
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