用于补偿逆变器的纹波和偏移的设备及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于补偿逆变器的纹波和偏移的设备及其方法，并且更具体地，涉及通过补偿包括在从逆变器控制器输入至逆变器的信号中的偏移分量来移除纹波分量的一种用于补偿逆变器的纹波和偏移的设备及其方法。
【背景技术】
[0002]电厂辅助设施(balance of plant，BOP)是指在空气中的氧与包括在燃料中的氢之间的电化学反应中生成电力的系统。因为BOP使用的燃料比火力发电系统使用的燃料少约30%并且排放更少的污染物，所以对BOP的需求得到增加。
[0003]图1是示出了一般的BOP。
[0004]如图1中所示，一般的BOP包括机械的电厂辅助设施(MBOP) 1A、燃料电池(FC)堆IB和电的电厂辅助设施(EBOP) 1C。
[0005]MBOP IA接收空气和燃料，从空气中提取氧以及从燃料中提取氢，并且将氧和氢供应给FC堆IB。FC堆IB在氢和氧之间的电化学反应中生成直流电流(DC)。EBOP IC将DC转换为可最终使用的交流电流(AC)并且供应AC。
[0006]作为用于将在FC堆IB中生成的DC电力连接至电力网的电力转换系统的ΕΒ0Ρ，诸如，韩国电力公司(KEPCO)在确定BOP的性能中起到重要作用。EBOP IC在其中EBOP IC连接至电力网的并网操作模式或者在其中EBOP IC不连接至电力网并且独立地将电力供应至负载的孤网操作模式中操作。
[0007]当在用于控制逆变器(诸如，EBOP 1C)的信号中发生偏移时，输出信号可能失真并且可能提高变压器的温度。
[0008]因此，存在对一种通过补偿在用于控制逆变器的信号中生成的偏移来移除纹波分量的方法的需求。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]本发明提供了可以移除输入至逆变器的信号的偏移分量的方法和设备。
[0011]具体地，本发明提供了补偿逆变器的电流纹波的设备和方法，其可以通过感测从逆变器控制器输入至逆变器的直流电流(DC)和从逆变器输出的AC，以及基于所感测的电流移除包括在DC中的纹波分量来防止从逆变器输出的交流电流(AC)的波形失真。
[0012]本发明也提供了补偿逆变器的电压纹波的设备和方法，其可以通过移除包括在从逆变器控制器输出并且输入至逆变器的参考电压中的纹波分量来防止从逆变器输出的AC以及输入至逆变器的DC的波形失真。
[0013]本发明也提供了用于补偿逆变器控制的信号的偏移的方法和设备，其可以通过补偿用于逆变器控制的AC电压/AC的偏移分量来减少对应于逆变器的输出频率的纹波分量。
[0014]本发明的技术研宄目标不限于上述公开内容。通过参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，将会使本发明的其他目标和优点更加清晰可见。另外，应该容易理解的是，可以通过权利要求中示出的本发明的方法及其组合来实现本发明的目标和优点。
[0015]技术方案
[0016]根据本发明的一方面，提供一种用于补偿逆变器的电流纹波的设备，该设备包括:电流传感器，感测输入至逆变器的直流电流(DC)和从逆变器输出的交流电流(AC);坐标转换器，将通过电流传感器感测的AC转换到同步坐标系；纹波提取器，通过使用由电流传感器感测的DC和通过坐标变换器获得的同步坐标系的AC来提取纹波；补偿值生成器，基于通过纹波提取器所提取的纹波生成补偿值；以及纹波补偿器，通过使用由补偿值生成器所生成的补偿值来移除DC的纹波。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种补偿逆变器的电流纹波的方法，该方法包括:感测输入至逆变器的直流电流(DC)和从逆变器输出的交流电流(AC)，其中，通过电流传感器执行该感测；将所感测的交流电流转换到同步坐标系，其中，通过坐标转换器执行该转换；通过使用感测DC和所获得的同步坐标系的AC来提取纹波，其中，通过纹波提取器执行该提取；基于所提取的纹波生成补偿值，其中，通过使用补偿值生成器执行该生成；并且通过使用所生成的补偿值移除DC的纹波，其中，通过纹波补偿器执行该移除。根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿逆变器的电压纹波的设备，该设备包括:参考电压输入单元，接收用于逆变器控制的参考电压；纹波提取器，从通过参考电压输入单元接收的参考电压中提取纹波；延迟补偿单元，补偿通过纹波提取器提取的纹波的时间延迟；纹波补偿器，基于通过延迟补偿单元补偿了其时间延迟的纹波来补偿被输入至逆变器的参考电压的纹波；以及坐标转换器，将通过纹波补偿器补偿了其纹波的参考电压转换到固定坐标系。
[0018]根据本发明的另一方面，提供了一种补偿逆变器的电压纹波的方法，该方法包括:接收用于逆变器控制的参考电压，其中，通过参考电压输入单元执行该接收；从所接收的参考电压中提取纹波，其中，通过纹波提取器执行该提取；补偿所提取纹波的时间延迟，其中，通过延迟补偿器执行该补偿；基于补偿了其时间延迟的纹波补偿输入至逆变器的参考电压的纹波，其中，通过纹波补偿器执行该补偿；并且将补偿了其纹波的参考电压转换到固定坐标系，其中，通过坐标转换器执行该转换。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种补偿用于逆变器控制的信号的偏移的方法，该方法包括:以每预定时间间隔采样和检测用于控制逆变器的输入交流(AC)电压；计算以每预定时间间隔检测的输入AC电压的电压总和值；确定输入AC电压的周期是否等于或大于预定周期；当确定输入AC电压的周期等于或大于预定周期时，计算电压总和值的每个周期的电压平均值；确定所计算的电压平均值是否超过第一临界值；并且当确定所计算的电压平均值超过第一临界值时，补偿对应于电压平均值的偏移分量。
[0020]输入AC电压的周期是否等于或大于预定周期的确定可包括:对输入AC电压的幅值从负值变化至正值的次数或者输入AC电压的幅值从正值变化至负值的次数进行计数。
[0021]该方法可进一步包括:确定电压平均值是否超过第二临界值；并且当确定电压平均值超过第二临界值时，输出表示输入AC电压中存在异常的报警信号。
[0022]根据本发明的另一方面，提供了一种补偿用于逆变器控制的信号偏移的方法，该方法包括:以每预定时间间隔采样和检测用于控制逆变器的输入交流电流(AC);计算以每预定时间间隔检测的输入AC的电流总和值；确定输入AC的周期是否等于或大于预定周期；当确定输入AC的周期等于或大于预定周期时，计算电流总和值的每个周期的电流平均值；确定所计算的电流平均值是否超过第三临界值；并且当确定所计算的电流平均值超过第三临界值时，补偿对应于电流平均值的偏移分量。
[0023]输入AC的周期是否等于或大于预定周期的确定可包括:对输入AC的幅值从负值变化至正值的次数或者输入AC的幅值从正值变化至负值的次数进行计数。
[0024]该方法可进一步包括，在输入AC的检测之后，确定输入AC的幅值是否等于或大于预定电流值，并且当确定输入AC的幅值等于或大于预定电流值时，计算输入AC的电流总和值，并且当确定输入AC的幅值小于预定电流值时，检测输入AC。
[0025]该方法可进一步包括:确定电流平均值是否超过第四临界值；并且当确定电流平均值超过第四临界值时，输出表示输入AC中存在异常的报警信号。
[0026]根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿用于逆变器控制的信号的偏移的设备，该设备包括:电压检测器，以每预定时间间隔采样和检测用于控制逆变器的输入交流(AC)电压；电压求和单元，计算以每预定时间间隔检测的输入AC电压的电压总和值；电压周期检测器，确定输入AC电压的周期是否等于或大于预定周期；电压平均值计算器，当确定输入AC电压的周期等于或大于预定周期时，计算电压总和值的每个周期的电压平均值；以及电压偏移补偿器，确定计算的电压平均值是否超过第一临界值，并且当确定电压平均值超过第一临界值时，补偿对应于电压平均值的偏移分量。
[0027]电压周期检测器通过对输入AC电压的幅值从负值变化至正值的次数或者输入AC电压的幅值从正值变化至负值的次数进行计数可确定输入AC电压的周期。
[0028]该设备可进一步包括电压报警信号输出单元，输出表不在输入AC电压中存在异常的报警信号，其中，电压偏移补偿器确定电压平均值是否超过第二临界值，并且当确定电压平均值超过第二临界值时，控制电压报警信号输出单元输出报警信号。
[0029]根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿用于逆变器控制的信号的偏移的设备，该设备包括:电流检测器，以每预定时间间隔采样和检测用于控制逆变器的输入交流电流(AC);电流求和单元，计算以每预定时间间隔检测的输入AC的电流总和值；电流周期检测器，确定输入AC的周期是否等于或大于预定周期；电流平均值计算器，当确定输入AC的周期等于或大于预定周期时，计算电流总和值的每个周期的电流平均值；以及电流偏移补偿器，确定计算的电流平均值是否超过第三临界值，并且当确定电流平均值超过第三临界值时，补偿对应于电流平均值的偏移分量。
[0030]设备可进一步包括:电流比较器，确定输入AC的幅值是否等于或大于预定电流值，其中，当确定输入AC的幅值等于或大于预定电流值时，电流求和单元计算输入AC的电流总和值，并且当确定输入AC的幅值小于预定电流值时，电流检测器检测输入AC。
[0031]电流周期检测器通过对输入AC的幅值从负值变化至正值的次数或者输入AC的幅值从正值变化至负值的次数进行计数可确定输入AC的周期。
[0032]该设备可进一步包括电流报警信号输出单元，输出表示在输入AC中存在异常的报警信号，其中，电流偏移补偿器确定电流平均值是否超过第四临界值，并且当确定电流平均值超过第四临界值时，控制电流报警信号输出单元输出报警信号。
[0033]发明效果
[0034]本发明可以通过补偿从逆变器控制器输入至逆变器的信号的偏移来防止从逆变器输出的交流电流(AC)的波形失真。
【附图说明】
[0035]图1是示出了一般的电厂辅助设施(BOP)的示图。
[0036]图2是示出了应用本发明的逆变器控制系统的构造的示图。
[0037]图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于补偿逆变器的电流纹波的设备的构造的示图。
[0038]图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的坐标转换器的构造的详细示图。
[0039]图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的纹波提取器的构造的详细示图。
[0040]图6是示出了根据本发明的示例性实施方式的补偿值生成器的构造的详细示图。
[0041]图7是用于说明根据本发明的示例性实施方式的纹波补偿器的纹波补偿过程的示图。
[0042]图8是用于说明根据本发明的另一示例性实施方式的纹波补偿器的纹波补偿过程的示图。
[0043]图9是示出了根据本发明的示例性实施方式的在对用于补偿逆变器的电流纹波的设备执行性能分析后所获得的结果的示图。
[0044]图10是示出了根据本发明的示例性实施方式的补偿逆变器的电流纹波的方法的流程图。
[0045]图11是示出了应用本发明的逆变器控制系统的构造的示图。
[0046]图12是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于补偿逆变器的电压纹波的设备的构造的示图。
[0047]图13是示出了根据本发明的示例性实施方式的纹波提取器的构造的详细示图。
[0048]图14是示出了根据本发明的示例性实施方式的延迟补偿单元的构造的详细示图。
[0049]图15是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于补偿逆变器的电压纹波的设备的构造的详细示图。
[0050]图16是示出了根据本发明的示例性实施方式的补偿逆变器的电压纹波的方法的流程图。
[0051]图17是示出了用于说明根据本发明的示例性实施方