불변 영역을 이용한 무정전 전원 공급장치의 제어 기법에 관한 연구 = A Study on the Control Method for Uninterruptible Power Supply using Invariant Sets
저자
발행사항
서울 : 서울과학기술대학교, 2010
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서울과학기술대학교: 제어계측공학과 제어계측공학 2011. 2
발행연도
2010
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
v. 52p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:이영일
소장기관
재생 에너지와 친환경 에너지의 전력 변환에 대한 관심이 높아지고 있다. 때문에 스위칭을 이용하는 비선형 전력 변환 시스템의 안정도(Stability)와 강건성(Robustness)을 판별할 수 있는 제어 알고리즘의 개발이 요구되고 있다.
본 연구에서는 비선형 전력 변환 시스템 중 하나인 무정전 전원 공급 장치에 대하여 안정성과 강건성을 보장할 수 있는 제어 기법을 소개한다. 먼저 출력 단에 LC 필터를 사용한 3상 인버터 시스템에 스위칭 입력으로 공간 벡터 PWM을 적용한 무정전 전원 공급 장치의 회로를 생각하고, 이를 회전 좌표계 변환을 이용하여 수학적으로 모델링한다. 이를 바탕으로 주어진 부하 전류와 전압 설정치에 따라 제어 입력과 인덕터 전류의 정상 상태 값을 계산하고 이와 실제 상태의 오차 모델을 구한다. 그리고 이 오차를 제어하기 위한 상태 궤환 제어기를 설계한다. 상태 궤환 제어기의 제어 게인은 공간 벡터 PWM의 입력제한을 고려한 불변 영역을 도출하여 계산하는 방법을 제시한다.
수학적으로 모델링된 무정전 전원 공급 장치를 MatLab Simulink를 이용하여 시뮬레이션 하는 방법에 대해 소개하고, 여기에 제안한 상태 궤환 제어기를 적용한 시뮬레이션을 통해 제어기의 타당성을 검증하였다. 또한 무정전 전원 공급 장치를 실제로 구성하여, 제어기의 실효성을 검증하였다.
Interests of power conversion in renewable energy and eco energy are growing. Because of this, the control algorithms to guarantee the stability and robustness of a nonlinear power conversion system using switching inputs are required.
In this study, a control method is introduced to guarantee stability and robustness for uninterruptible power supplies, which is one of the nonlinear power conversion system. First, this study considered uninterruptible power supply circuit that is 3-phase inverter system using output LC filter with Space Vector PWM for switching input. And this system is modeled mathematically using transformation. Based on this, using the given load currents and reference voltages, a equilibrium states for control input and inductor current is determined. and the error dynamics about the difference between equilibrium states and real states are derived. State feedback controller was designed from this error dynamics. The state feedback gain is calculated using invariant sets considering input constraints resides in Space Vector PWM.
And this study introduced how to simulate uninterruptible power supply using Simulink in MatLab. Here we applied the proposed state feedback controller and verified its validity from simulation results. In addition the efficacy of the proposed controller was verified by implementation on real hardware.
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