이 섹션에서는 그리드로 인한 과도 현상이 주입될 때 전류 감지 단계의 최소 대역폭을 파악하는 것을 목표로 제어 전류 루프의 성능을 분석합니다. 이 연구의 목적은 과전류 보호 상태에서 실행되지 않고 PCC에 주요 오작동이 없을 때 컨버터를 그리드에 연결할 수 있는 최소 대역폭을 찾는 것입니다. 과전류를 일으킬 수 있는 여러 가지 스트레스 시나리오를 분석했습니다. AC 전압 저하, 스텝 전력 응답 및 AC 과전압. 언급된 결함 중 전압 새그와 단계 전력 응답에 대해서만 설명합니다.

그림 2-8에서는 센서로 작동하는 컨버터의 대역폭이 6kHz인 경우 그리드 전압과 관련하여 스위칭 노드 전류(지점 B)를 보여줍니다. 상단 그래프에서 AC/DC 컨버터의 출력 전력은 3ms에서 0부터 11kW까지 단계적으로 상승하여 L1(I_L1_B)에 과전류가 발생합니다. 하단 그래프에서 AC 라인 전압이 26ms에서 20% 강하되어 L2(I_L2_B)에 상당한 과전류가 발생하여 원치 않는 컨버터 셧다운으로 이어질 수 있습니다.

그림 2-8 AC/DC 컨버터의 그리드 전압 및 전류 : 스텝 전력 및 전압 저하 응답

전류 센서의 대역폭(6kHz, 30kHz, 60kHz)만 변경한 후 배터리에서 스텝 전력을 요청할 때 스위칭 노드의 피크 과전류를 비교하여 여러 시뮬레이션을 실행했습니다. 그림 2-9에서는 시뮬레이션을 반복한 후의 결과를 표시합니다. 6kHz 전류 센서가 있으면 L1의 전류는 30kHz 전류 센서로 달성할 수 있는 주 과도 응답에 상대적인 30%(33A 피크)까지 오버슈팅합니다(전류 제어 루프의 대역폭보다 10배 더 높음). 전류 감지 대역폭이 추가로 증가하면(30kHz~60kHz) 두 곡선이 겹치기 때문에 추가적인 이점이 없습니다.

그림 2-9에서는 전류 센서 대역폭을 매개 변수로 사용하여 AC/DC 컨버터의 스텝 전력 응답(11kW)의 t = 3ms(스팬 200 μs)에서 확대된 부분을 보여줍니다.

그림 2-9 t = 3ms에서 확대된 부분(스팬 200μs)

전류 센서의 대역폭만 변경하여 여러 시뮬레이션을 실행했습니다. 컨버터가 최대 부하에서 작동하고 그리드에서 예측할 수 없는 전압 강하가 발생할 때 스위칭 노드의 피크 전류 비교를 수행했습니다. 그림 2-10에서는 6kHz, 30kHz, 60kHz 전류 센서로 라인 과도 응답을 보여줍니다. 6kHz 전류 센서를 사용하면 L2의 전류가 30kHz 전류 센서(전류 제어 루프의 대역폭보다 10배 더 높음)로 달성되는 주 과도 응답을 기준으로 2A 초과(약 33A 피크)까지 오버슈팅합니다. 전류 감지 대역폭이 추가로 증가해도(30kHz~60kHz) 추가적인 이점이 없습니다(두 곡선 모두 겹침).

그림 2-10에서는 전류 센서 대역폭을 매개 변수로 사용하여 AC/DC 컨버터 전압 저하 응답의 t = 26ms(스팬 200μs)로 확대된 부분을 보여줍니다.

그림 2-10 t = 26ms에서 확대된 부분(스팬 200μs)

사용 가능한 전류 제어 루프 대역폭을 최대한 활용하려면 감지 대역폭을 제어 루프 대역폭보다 최소 10배 이상 높게 유지하십시오. 이 지침을 적용하면 과전류 탐지에 측정 범위를 희생할 필요가 없기 때문에 전류 측정 해상도가 극대화됩니다.