다변수 제어를 통한 모듈형 다단 컨버터의 수렴성 및 안전성 보장

Keskeiset käsitteet

본 논문에서는 모듈형 다단 컨버터(MMC)의 전류를 효과적으로 제어하기 위한 다변수 제어기를 제안한다. 제안된 제어기는 선형 행렬 부등식을 활용하여 설계되며, 추적 오차 제한, 안정성 및 제약 조건 만족을 보장한다.

Tiivistelmä

본 논문은 모듈형 다단 컨버터(MMC)의 전류 제어 문제를 다룬다. MMC는 고효율, 확장성 및 저 고조파 왜곡 특성을 가지지만, 안전하고 효율적인 운전을 위해서는 전류 제어가 중요하다. 기존의 독립적으로 설계된 단일 입력 단일 출력 제어기로는 MMC의 다변수 특성과 제약 조건을 효과적으로 다루기 어렵다.

이에 본 논문에서는 다변수 제어기, 즉 정적 피드백 게인을 설계하는 방법을 제안한다. 물리 기반 변환을 통해 MMC 동역학을 선형화하고, 선형 행렬 부등식을 활용하여 추적 오차 제한, 안정성 및 제약 조건 만족을 보장하는 제어기를 합성한다.

제안된 제어기는 abc 좌표계에서 동작하므로 출력 파형의 형태에 관계없이 적용 가능하다. 또한 기존 제어 방식에 비해 복잡도가 낮으면서도 성능이 우수하다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안된 제어기의 효과를 검증하였다.

Tilastot

그리드 전류의 피크-피크 값은 ˆ
Ig∗
m = 80A이다.
변압기 출력 전류의 피크-피크 값은 ˆ
Iz∗
m = 101.15A이다.
그리드 전압의 피크-피크 값은 ˆ
Vg
m = 25kV이다.
변압기 출력 전압의 피크-피크 값은 ˆ
Vz = 10kV이다.

Lainaukset

"모듈형 다단 컨버터(MMC)는 고효율, 확장성 및 저 고조파 왜곡 특성을 가지지만, 안전하고 효율적인 운전을 위해서는 전류 제어가 중요하다."
"기존의 독립적으로 설계된 단일 입력 단일 출력 제어기로는 MMC의 다변수 특성과 제약 조건을 효과적으로 다루기 어렵다."

Tärkeimmät oivallukset

Multivariable control of modular multilevel converters with convergence and safety guarantees

by Victor Danie... klo arxiv.org 03-28-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.18371.pdf

Syvällisempiä Kysymyksiä

MMC의 안전성과 효율성을 높이기 위한 다른 접근 방법은 무엇이 있을까

다른 MMC 안전성 및 효율성 향상 방법 중 하나는 모델 예측 제어(Model Predictive Control, MPC)를 활용하는 것입니다. MPC는 다양한 제어 목표와 제약 조건을 고려하여 최적 제어 입력을 계산하는 데 사용됩니다. 또한, MPC는 다양한 시나리오와 불확실성을 고려하여 안정성을 보장하고 효율적인 운영을 달성할 수 있습니다.

기존 제어 방식의 단점을 극복하기 위한 다른 방법은 무엇이 있을까

기존 제어 방식의 단점을 극복하기 위한 다른 방법으로는 선형 이차 레귤레이터(Linear Quadratic Regulator, LQR)나 모델 예측 제어(MPC)와 같은 다변량 제어 솔루션이 있습니다. LQR은 선형 다변량 시스템에 대한 최적 제어 입력을 계산하는 데 사용되며, 제어 성능을 향상시키고 안정성을 보장할 수 있습니다. 또한, MPC는 다양한 제어 목표와 제약 조건을 고려하여 최적 제어 입력을 계산하며, 불확실성을 고려하여 안정성을 보장할 수 있습니다.

MMC 기술의 발전이 전력 시스템 전반에 미칠 수 있는 영향은 무엇일까

MMC 기술의 발전이 전력 시스템 전반에 미칠 수 있는 영향은 상당히 큽니다. MMC는 전력 전송 및 변환 과정에서 효율적이고 안정적인 운영을 가능하게 하며, 전력 네트워크의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, MMC는 재생 에너지 통합, 전력 품질 향상, 그리드 형상 제어 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있습니다. 따라서 MMC 기술의 발전은 전력 시스템의 효율성과 지속 가능성을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.