KOKA059 December   2022 AMC1202 , AMC1302 , AMC1306M05 , AMC22C11 , AMC22C12 , AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C14 , AMC23C15 , AMC3302 , AMC3306M05

 

  1.   1
  2.   요약
  3.   상표
  4. 1머리말
    1. 1.1 전기 자동차용 DC 충전소
    2. 1.2 전류 감지 기술 선택 및 동급 모델
      1. 1.2.1 션트 기반 솔루션으로 전류 감지
      2. 1.2.2 감지 기술의 동급 모델
  5. 2AC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 2.1 AC/DC의 기본 하드웨어 및 제어 설명
      1. 2.1.1 AC 전류 제어 루프
      2. 2.1.2 DC 전압 제어 루프
    2. 2.2 지점 A 및 B – AC/DC AC 위상 전류 감지
      1. 2.2.1 대역폭의 영향
        1. 2.2.1.1 정상 상태 분석: 기본 및 제로 크로싱 전류
        2. 2.2.1.2 과도 현상 분석: 스텝 전력 및 전압 저하 응답
      2. 2.2.2 지연의 영향
        1. 2.2.2.1 고장 분석: 그리드 단락
      3. 2.2.3 게인 오류의 영향
        1. 2.2.3.1 게인 오류로 인한 AC/DC의 전력 장애
        2. 2.2.3.2 게인 오류로 인한 전력 장애에 대한 AC/DC 응답
      4. 2.2.4 오프셋의 영향
    3. 2.3 지점 C 및 D – AC/DC 링크 전류 감지
      1. 2.3.1 대역폭이 피드포워드 성능에 미치는 영향
      2. 2.3.2 지연이 전원 스위치 보호에 미치는 영향
      3. 2.3.3 게인 오류가 전력 측정에 미치는 영향
        1. 2.3.3.1 과도 현상 분석: 지점 D의 피드포워드
      4. 2.3.4 오프셋의 영향
    4. 2.4 지점 A, B, C1/2 및 D1/2및 제품 제안의 장점과 단점 요약
  6. 3DC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 3.1 위상 변이 제어를 사용하는 절연 DC/DC 컨버터의 기본 작동 원리
    2. 3.2 지점 E, F-DC/DC 전류 감지
      1. 3.2.1 대역폭의 영향
      2. 3.2.2 게인 오류의 영향
      3. 3.2.3 오프셋 오류의 영향
    3. 3.3 지점 G - DC/DC 탱크 전류 감지
    4. 3.4 감지 지점 E, F, G 및 제품 제안 요약
  7. 4결론
  8. 5참고 자료

2.2.4 오프셋의 영향

그림 1-2은 오프셋 기능이 있는 실제 전류 센서의 동급 모델을 보여줍니다. 이 연구에서 전류 센서 오프셋은 측정의 전체 눈금으로 정규화된 고정 값으로 모델링됩니다(방정식 8 참조).

방정식 8. IO=IMAX δO

여기서

  • I0은 센서가 제공하는 절대 오프셋 값입니다.
  • IMAX는 최대 측정 눈금입니다.
  • ẟ0은 측정에 도입된 오프셋 오류의 단위당 값입니다.

AC/DC 단계의 전류 제어 루프의 목적은 시스템의 실제 전류를 결정하지 않고 MCU가 감지한 전류를 제어 상태로 유지하는 것입니다. 측정이 오프셋 오류로 인해 실제 전류와 일치하지 않는 경우, 방정식 9(으)로 표시된 것처럼 시스템에 원치 않는 전원 장애가 발생합니다.

방정식 9. ΔPO=V[IO1sin(ωt)+IO2sin(ωt-23π)+IO3sin(ωt+23π)]

여기서

  • ΔPO는 시간 함수로 오프셋 오류로 인한 전력 장애입니다.
  • IO1, IO2 및 IO3은 각 전류 센서의 오프셋 오류입니다.
  • V는 위상-중립 RMS 전압입니다.
  • ɷ는 그리드 주파수에서 파생된 전기 맥동입니다.

전력 장애는 게인 오류 케이스와 달리 AC와 DC 단계 사이의 전력 변환의 기능이 아니므로, 모든 작동 조건에서 항상 문제가 발생합니다. 이는 DC 링크에 항상 전압 리플을 갖는 것으로 반영됩니다. 오프셋은 그리드의 라인 주파수에 해당하는 주파수와 함께 시스템에서 전력 장애를 일으킵니다. 게인 오류 챕터에서 언급했듯이, DC 버스 전압 루프는 감지 지점에서 나오는 전력 리플을 완전히 제거하지는 못합니다. 이러한 이유로 제어 루프와 전류 감지 성능을 시뮬레이션해야 합니다. 다음 사용 사례 및 가정에 대해 시뮬레이션이 실행되었습니다.

  • 리플 전압을 극대화하기 위해 최소 정격 전압에서 작동하는 DC 버스 전압(650V)
  • AC와 DC 측 사이의 최대 전력 교환. 이는 결과에 영향을 미치지 않습니다. 결과는 무부하 조건의 경우와 동일합니다.
  • 단위당 최대 측정 스케일에 대해 정의된 오프셋 오류. ±50mV 절연 장치로 션트 기반 설계를 사용할 경우 최대 눈금은 ±32A입니다
  • 최악의 시나리오에 도달하기 위해 적용된 3단계의 오프셋은 다음과 같습니다. IO1 = –IO2 = –IO3
  • 전류 제어 루프 대역폭이 모든 시뮬레이션에서 일정하게 유지(3kHz)
  • 이상적인 센서를 사용할 때 그리드 THD를 공칭 전력에서 3% 유지하도록 목표로 설계된 AC 필터
  • 전력선 주파수는 50Hz입니다.

그림 2-16에서는 다른 전류 감지와 다른 오프셋 오류로 인해 작동하는 AC/DC 컨버터의 시뮬레이션 결과를 보여줍니다.

DC 링크 대역폭 및 오프셋 오류가 매개 변수로 발생하는 시간에 따른 DC 링크 전압 리플그림 2-16 DC 링크 대역폭 및 오프셋 오류가 매개 변수로 발생하는 시간에 따른 DC 링크 전압 리플

오프셋으로 전류 감지 단계에 의해 주입된 전력 리플에 의해 DC 링크에 50Hz 리플 전압이 있는지 관찰합니다. 또한 PI 컨트롤러의 통합 부품 덕분에 모든 경우의 전압 평균값은 정상 상태에 도달했을 때 여전히 동일합니다.

DC 링크 전압 리플과 전압 제어 대역폭 사이의 중요한 상관관계는 분명합니다. 전압 제어 루프의 대역폭이 충분히 높으면 제어 루프 는 그리드에 대한 THD를 희생하여 전류 루프를 빠르게 제어하여 리플 전압을 제거하려고 시도합니다. 실제로 제어 대역폭이 400Hz인 경우 오프셋 오류가 1.4%인 오프셋은 THD의 10%씩 증가합니다(3%에서 3.3%까지). 반대로 전압 루프의 대역폭이 높지 않은 경우, 전압 루프가 이러한 변동을 거부하려고 하지 않고 이번에는 그리드에 더 이상 고조파를 주입하지 않기 때문에 DC 링크의 변동이 매우 높습니다. 그러나 DC 링크에 전압 리플이 있으면 배터리의 전력 리플이 용납할 수 없다는 것을 기억하십시오. 또한 전압 대역폭이 크게 감소하면 스텝 부하 응답의 성능이 상당히 저하됩니다.

결론적으로 오프셋 오류가 1.4%인 스위칭 노드에 위치한 전류 센서는 그리드 전류 THD를 10% 이상 증가시킬 수 있습니다.