강의노트 계통연계형 인버터의 출력제어

인버터에 의해 계통에 주입되는 전력

아래 그림은 그리드에 연결된 계통연계형 인버터의 회로도를 나타낸다. 그림에서 $E_{i}$는 인버터 출력전압의 기본파성분, $V_{g}$는 계통전압, $V_{X}$는 인덕터 전압. $X$는 인버터의 리액턴스이다.

그림에서 인버터 전압 및 그리드(계통) 전압은 다음과 같이 정의한다.

$$E_{i}= | E_{i}| e^{j\theta_{e}} \;,\; V_{g}=|V_{g}|e^{j\theta_{g}}$$

출력제어를 위해 PWM 인버터의 기본파 전압을 제어함으로써, 직류 입력전류가 제어된다. 인버터의 내부 전압은 다음과 같이 표현된다.

$$E_{i}= V_{g}+ V_{X}$$

인버터에 의해 주입되는 전압은 다음과 같이 표현된다.

$$V_{X}= j I_{o}X$$

인버터에 의해 계통측으로 전달되는 유효전력은 다음과 같이 정의되는 인버터와 계통의 전압 위상차에 의해 결정된다.

$$\delta =\theta_{g}-\theta_{e}$$

위와 같이 위상차가 정의되었을 때 인버터에 의해 계통으로 주입되는 유효전력 $P_{i}$는 다음 식과 같다.

$$P_{i}=\dfrac{|E_{i}| V_{g}|}{X}\sin\delta$$

인버터에 의해 계통에 주입되는 무효전력 $Q_{i}$는 다음 식과 같이 결정된다.

$$Q_{i}=\dfrac{|E_{i}|^{2}}{X} - \dfrac{|E_{i}| | V_{g}|}{X}\cos\delta$$

위 식으로부터 인버터의 위상 및 전압의 크기를 조정하여, 계통에 유입되는 유효 및 무효 전력을 제어할 수 있다.

인버터의 진상 운전

아래 그림은 인버터가 진상 운전되고 있을 때의 페이서도를 나타낸다. 이때에는 계통으로 무효전력을 공급하게 된다.

인버터의 단위 역률 운전

아래 그림은 인버터가 역률 1로 운전되고 있을 때의 페이서도를 나타내고 있다. 역률 1을 단위역률이라 한다. 단위 역률로 운전할 경우 인버터는 계통에 무효 전력을 공급하지도 흡수하지도 않는다.