KR100435106B1 - The harmonic reduction apparatus which use the resonance of the ZERO-PHARSE-SEQUENCE IMPEDANCE - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고조파 저감장치에 관한 것으로, 특히 부하측에서 발생한 영상분 고조파 전류를 저감시키기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reducing harmonics, and more particularly, to an apparatus for reducing an image harmonic current generated at a load side.
최근의 전자 제품의 급속한 사용증가는 전력라인에서 영상분고조파 전류의 발생을 증가시키고 있고, 이러한 영상분고조파 전류는 상전류보다 큰 전류로서 중성선을 통해 흐르면 케이블은 정격 이상의 전류가 흐르게 되므로 과열되어 화재발생의 원인을 제공하기도 하고, 제3고조파에 의한 중성선 과전류는 케이블, 변압기 과열소손, 발전기 출력저하, 역률저하, 전력손실 증가, 유도장해, 중성선 대지전위 상승 등 심각한 장해를 일으키고 있다.The recent rapid increase in the use of electronic products has increased the generation of image harmonic currents in power lines, and these harmonic currents are larger than the phase currents. If the current flows through the neutral line, the cable flows over the rated current, causing overheating and fire. In addition, neutral overcurrents caused by third harmonics are causing serious obstacles such as cable, transformer overheating, generator output degradation, power factor reduction, power loss increase, induced interference, and neutral ground potential increase.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시한 바와 같이 영상분 임피던스 가 낮은 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)를 부하와 전원계통의 중성선 사이에 연결하여 영상분 고조파 전류를 상쇄시키는 기술(미합중국 특허허여번호(USP)5,576,942)이 공개되어 있다. 상기 기술에서는 부하에서 발생한 영상고조파 전류를 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(5)를 통해 순환시킴으로서 영상분고조파 전류를 저감시키고 있으며, 또한 중성선에 직렬로 접속된 라인 리액터(4)를 이용하여 영상고조파 전류의 저감효율을 높이고 있고,To solve this problem, as shown in FIG. 1, a staggered connection transformer (zig-zag transformer) having a low image impedance is connected between a load and a neutral line of a power system to cancel image harmonic currents (US patent) No. 5,576,942 is disclosed. In the above technique, the image harmonic current is reduced by circulating the image harmonic current generated in the load through a staggered connection transformer (zig-zag transformer) 5, and also by using the line reactor 4 connected in series with the neutral wire. It is increasing the reduction efficiency of the image harmonic current,
또한 도 2에 도시된 바와 같이 전원계통(20)과 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(21) 사이의 각 상선에 고 임피던스를 가지는 리액터(L1,L2,L3)를 접속시켜 전원계통으로 3차 이상의 영상분고조파 전류의 유입을 차단하는 기술(대한민국 특허등록번호 10 - 0364513)이 공개되어 있다. 하지만 상기 기술에서는 각 리액터가 고 임피던스를 가지기 때문에 선로전압강하가 발생하고, 이로인해 부하효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 2, reactors (L1, L2, L3) having high impedance are connected to each phase line between the power supply system 20 and the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 21 to connect to the power supply system. Techniques for blocking the inflow of image harmonic currents higher than the difference (Korean Patent Registration No. 10-0364513) have been disclosed. However, in the above technology, since each reactor has a high impedance, a line voltage drop occurs, thereby causing a load efficiency drop.
상기와 같은 관련기술로는 미합중국 특허허여번호(USP) 5,790,356, 미합중국 특허허여번호(USP) 5,406,437 등이 있다.Such related technologies include US Pat. No. 5,790,356, US Pat. No. 5,406,437, and the like.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로, 부하측에서 발생되어 전원계통으로 유입되는 영상분고조파 전류를 캐패시터와 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)가 직렬공진을 이루게 하여 영상분 임피던스을 낮추게 하고, 상기 영상분고조파 전류를 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)로 용이하게 유입시켜 저감시킬 수 있는 영상분 임피던스의 공진을 이용한 고조파 저감장치를 제공함에 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the image impedance is generated on the load side of the harmonic current flowing into the power system, the capacitor and the connection transformer (jig-zag transformer) staggered to achieve the image impedance It is to provide a harmonic reduction device using the resonance of the image impedance, which is lowered, and can easily be reduced by introducing the image harmonic current into the staggered connection transformer (zig-zag transformer).
도 1은 영상분고조파 전류를 저감시키기 위한 종래의 공개된 장치 구성의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a conventional published device configuration for reducing image harmonic currents.
도 2는 영상분고조파 전류를 저감시키기 위한 종래의 공개된 장치 구성의 다른 예시도이다.2 is another exemplary diagram of a conventionally disclosed device configuration for reducing image harmonic currents.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고조파 저감장치의 결선을 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary view showing a connection of a harmonic reducing device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 고조파 저감장치의 결선을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing a connection of a harmonic reducing device according to another preferred embodiment of the present invention.
도 5는 표1의 계통모의 조건에 의한 선형부하에 대해 모의한 것으로 영상분 고조파 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the waveform of the image harmonic current, which is simulated for the linear load under the system simulation conditions shown in Table 1. FIG.
도 6는 표1의 계통모의 조건에 의한 단상정류 부하에 대해 모의한 것으로 영상분 고조파가 다량으로 함유된 전형적인 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a waveform of a typical current containing a large amount of image harmonics, which is simulated for a single-phase rectification load under the grid simulation conditions shown in Table 1. FIG.
도 7은 표1의 계통모의 조건에 의한 3상 사이리스터의 부하에 대해 모의한 것으로 영상분 고조파가 함유된 전형적인 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the waveform of a typical current containing image harmonics, simulating the load of a three-phase thyristor under the system simulation conditions shown in Table 1. FIG.
도 8은 표1의 계통모의 조건에 의한 3상 인버터의 부하에 대해 모의한 것으로 영상분 고조파가 함유된 전형적인 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing waveforms of typical currents containing image harmonics, simulating the load of a three-phase inverter under the system simulation conditions shown in Table 1. FIG.
도 9는 표1의 계통모의 조건에 의한 중성선의 영상분 고조파 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing waveforms of the image-harmonic current of the neutral line under the system simulation conditions shown in Table 1. FIG.
*도 10은 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 50A급프레임을 적용한 후의 중성선 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the waveform of the neutral current after applying the 50A class frame of the prior art between the power supply system and the load.
도 11은 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 50A급프레임을 적용한 후의 전원측 전류 파형을 나타내는 그래프이다.Fig. 11 is a graph showing the power supply side current waveform after applying the 50A class frame of the prior art between the power supply system and the load.
도 12는 본 발명기술의 50A급프레임 고조파 저감장치를 적용한 후의 중성선 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing the waveform of the neutral current after applying the 50A class harmonic reduction device of the present invention.
도 13은 본 발명기술의 50A급프레임 고조파 저감장치를 적용한 후의 전원측 전류 파형을 나타내는 그래프이다.Fig. 13 is a graph showing the power supply side current waveform after applying the 50A class harmonic reduction device of the present invention.
도 14은 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 150A급프레임을 적용한 후의 중성선 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.14 is a graph showing the waveform of the neutral current after applying the conventional class 150A frame between the power supply system and the load.
도 15는 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 150A급프레임을 적용한 후의 전원측 전류 파형을 나타내는 그래프이다.FIG. 15 is a graph showing a power supply-side current waveform after applying a conventional class 150A frame between a power supply system and a load.
도 16은 본 발명의 고조파 저감장치를 적용한 후의 중성선 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.Fig. 16 is a graph showing the waveform of the neutral current after applying the harmonic reduction device of the present invention.
도 17는 본 발명의 고조파 저감장치를 적용한 후의 전원측 전류 파형을 나타내는 그래프이다.Fig. 17 is a graph showing the power supply side current waveform after applying the harmonic reduction device of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
30 : 전원계통 40 : 고조파 저감장치30: power supply system 40: harmonic reduction device
41 : 리액터 42 : 캐패시터41 reactor 42 capacitor
43 : 캐패시터 44 : 캐패시터43: Capacitor 44: Capacitor
45 : 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머) 50 : 부하45: staggered connection transformer (zig-zag transformer) 50: load
상술한 바와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 부하에 교류전원을 공급하기 위한 3상 다선식의 전원계통에서 발생하는 영상분고조파 전류를 영상분 임피던스의 공진을 이용하여 고조파를 저감하는 장치에 있어서,소요 정전용량에 따라 고정 혹은 가변할 수 있는 기능을 포함하고, 상기 전원계통의 각 상선에 병렬로 연결하고, 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 각 권선에 각각 직렬로 연결하면 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 영상분 임피던스를 상쇄시켜 영상분 임피던스를 최소화 시키는 것을 특징으로 하는 캐패시터와, 상기 전원계통의 중성선과 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 중성선을 병렬로 연결하고, 상기 각 캐패시터와 엇갈리 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 각 권선을 각각 직렬로 연결하면 직렬공진이 이루어지게 되어 영상분 임피던스를 낮추고, 상기 영상분 고조파 전류의 유입을 용이하게 하여 상기 부하측에서 발생한 영상분고조파 전류를 저감하고, 상기 전원계통의 중성선으로 전류를 흐르게 하는 엇갈린 결선변압기(지그-재크 트랜스포머)와, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)에 비해 고 임피던스를 가지면서 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하고, 상기 전원계통의 중성선에 직렬로 연결되어 상기 전원계통을 포함한 타 계통으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고 부하측의 영상분 고조파를 효과적으로 흡수하도록 하는 리액터를 포함하는 고조파 저감장치가 제공되고,As described above, in order to achieve the object of the present invention, an apparatus for reducing harmonics by using resonance of an image impedance is generated in an image harmonic current generated in a three-phase multi-wire power system for supplying AC power to a load. It includes a function that can be fixed or variable according to the required capacitance, and connected in parallel to each phase line of the power system, and connected in series to each winding of the staggered connection transformer (zig-zag transformer), respectively A capacitor characterized in that it minimizes the image impedance by canceling the image impedance of the (zig-zag transformer), the neutral wire of the power system and the neutral wire of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) are connected in parallel, Connect each of the capacitors and each winding of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) in series. Staggered connection transformer is used to reduce the impedance of the image, reduce the impedance of the image, facilitate the inflow of the image harmonic current, reduce the image harmonic current generated at the load side, and flow the current through the neutral line of the power system. Jig-jack transformers), and have a higher impedance than the cross-connected transformers (zig-zag transformers), and have a function of varying impedance according to the type of load, and are connected in series to the neutral line of the power system. There is provided a harmonic reduction device including a reactor for blocking an image harmonic current flowing from another system including the power system and effectively absorbing an image harmonic on a load side.
상기 전원계통(30)의 각 상선(A,B,C)에 병렬로 연결되는 각 권선(a,b,c)이 레그에 다중의 코일로 권선 방향을 달리하여 2개의 상이 서로 반대로 결선되게 감겨져 상기 부하(50)측에서 발생한 영상분고조파 전류를 저감시켜 상기 전원계통(30)의 중성선(N)으로 전류를 흐르게 하는 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)와, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 중성선과 직렬로 연결되고 상기 전원계통(30)의 중성선(N)과 병렬로 연결되어, 소요 정전용량에 따라 가변할 수 있는 기능을 포함하는 캐패시터(42)와, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 직렬로 연결되어 상기 전원계통(30)으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하는 리액터(41)를 포함하여 이루어지는 영상분 임피던스의 공진을 이용한 고조파 저감장치가 제공되며,Each winding (a, b, c) connected in parallel to each of the phase lines (A, B, C) of the power supply system (30) is wound in two wires connected in opposite directions by different winding directions with multiple coils on the legs. A staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 for reducing the current harmonic current generated at the load 50 side and flowing current to the neutral line N of the power supply system 30, and the staggered connection transformer ( And a capacitor 42 connected in series with the neutral wire of the zig-zag transformer) 45 and connected in parallel with the neutral wire N of the power supply system 30, and having a function capable of varying according to required capacitance. And a reactor 41 connected in series with the neutral line N of the power supply system 30 to block the video harmonic current flowing from the power supply system 30. Device is provided,
상기 고조파 저감장치는 상기 캐패시터(42)와 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)가 직렬공진을 이루게 되어 영상분 임피던스를 낮추고 상기 영상분고조파 전류의 유입을 용이하게 하는 것을 특징으로 하고 있고, 상기 리액터(41)는 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)에 비해 고 임피던스를 가지며 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.The harmonic reduction device is characterized in that the capacitor 42 and the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 forms a series resonance to lower the image impedance and facilitate the inflow of the image harmonic current. In addition, the reactor 41 has a higher impedance than the cross-connected transformer (jig-zag transformer) 45 and is characterized in that it includes a function that can vary the impedance according to the type of load.
이하 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히설명한다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머) (45)와 같이 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration, such as the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45, may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof Will be omitted.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고조파 저감장치의 결선을 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary view showing a connection of a harmonic reducing device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전원 계통(30)은 3상 4선식의 Y결선을 가지고 부하(50)에 교류전원을 공급해주고, 본 발명의 고조파 저감장치(40)는 리액터(41)와 캐패시터(42), 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)로 구성되어 전원계통(30)과 부하(50) 사이의 중성선(N)과 각 상선(A,B,C)에 접속되어 영상분고조파 전류를 저감시키는 장치로 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, the power supply system 30 supplies AC power to the load 50 with a three-phase four-wire type Y connection, and the harmonic reduction device 40 of the present invention includes a reactor 41 and a capacitor 42. ) And staggered connection transformers (zig-zag transformer) 45, which are connected to the neutral line (N) between the power supply system 30 and the load 50, and to each phase line (A, B, C), to the image harmonic current. It is composed of a device for reducing the.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고조파 저감장치(40)의 동작을 상세하게 설명하면,Hereinafter, the operation of the harmonic reduction device 40, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to FIG.
상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 각 권선(a,b,c)을 상기 전원계통(30)의 각 상선(A,B,C)과 병렬로 연결하고, 상기 캐패시터(42)를 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 중성선과 직렬로 연결하고, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 병렬로 연결하면, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 레그에 감긴 다중코일부분(도시안됨)과 상기 캐패시터(42)가 직렬공진을 이루게 되어 영상분 임피던스가 낮아지게 되고, 상기 부하(50)측에서 발생된 영상분고조파 전류는 영상분 임피던스가 낮은 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)로 용이하게 유입되어 흡수되게 되는 것이다.Each winding (a, b, c) of the cross-connected transformer (jig-zag transformer) 45 is connected in parallel with each of the phase lines (A, B, C) of the power supply system 30, the capacitor 42 ) Is connected in series with the neutral wire of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45, and connected in parallel to the neutral wire (N) of the power supply system 30, the staggered connection transformer (zig-zag transformer) The multi-coil portion (not shown) wound around the leg of (45) and the capacitor 42 form a series resonance so that the image impedance is lowered, and the image harmonic current generated at the load 50 side is divided into images. It is easily introduced and absorbed into the cross-connected transformer (zig-zag transformer) 45 having a low impedance.
또한, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 직렬로 연결되는 리액터(41)는 고 임피던스 값을 가지면서 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하여 상기 전원계통(30)으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고, 상기 저감된 영상분고조파 전류가 상기 본 발명의 고조파 저감장치(40)로 용이하게 흡수되도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.In addition, the reactor 41 connected in series to the neutral line (N) of the power supply system 30 has a high impedance value and includes a function that can vary the impedance according to the type of load the power supply system 30 It is to serve to block the image harmonic current flowing from the, and to easily absorb the reduced image harmonic current to the harmonic reduction device 40 of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 고조파 저감장치(40)의 결선을 나타내는 예시도로서, 상세하게 설명을 하면,4 is an exemplary view showing a connection of a harmonic reducing device 40 according to another preferred embodiment of the present invention.
상기 캐패시터(42, 43, 44)를 상기 전원계통(30)의 각 상선(A,B,C)에 병렬로 연결하고 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 각 권선(a,b,c)에 각각 직렬로 연결한 뒤, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 중성선을 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 병렬로 연결하면, 상기 각 캐패시터(42,43,44)와 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 각 레그에 감긴 다중코일부분(도시안됨)이 각각 직렬공진을 이루게 되어 영상분 임피던스가 낮아지고, 상기 부하(50)측에서 발생된 영상분고조파 전류는 영상분 임피던스가 낮은 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)로 용이하게 유입되어 흡수되게 되는 것이다.The capacitors 42, 43, and 44 are connected in parallel to each of the phase lines A, B, and C of the power supply system 30, and each of the windings of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 is a, b and c), respectively, in series, and then connecting the neutral wire of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 to the neutral wire N of the power supply system 30 in parallel, respectively, the capacitors 42 43 and 44 and the multiple coil parts (not shown) wound around each leg of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 form a series resonance, respectively, to lower the image impedance and the load 50 The image harmonic current generated at the side is easily introduced and absorbed into the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 having a low image impedance.
또한, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 직렬로 연결되는 리액터(41)는 고 임피던스 값을 가지면서 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하여 상기 전원계통(30)으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고, 상기 저감된 영상분고조파 전류가 상기 본 발명의 고조파 저감장치(40)로 용이하게 흡수되도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.In addition, the reactor 41 connected in series to the neutral line (N) of the power supply system 30 has a high impedance value and includes a function that can vary the impedance according to the type of load the power supply system 30 It is to serve to block the image harmonic current flowing from the, and to easily absorb the reduced image harmonic current to the harmonic reduction device 40 of the present invention.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예로 캐패시터와 저항의 병렬회로를 이용하여 구성된 고조파 저감장치를 상세하게 설명을 하면,상기 전원계통의 중성선과 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 중성선을 병렬로 연결하고, 상기 각 캐패시터와 엇갈리 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 각 권선을 각각 직렬로 연결하면 직렬공진이 이루어지게 되어 영상분 임피던스를 낮추고, 상기 영상분 고조파 전류의 유입을 용이하게 하여 상기 부하측에서 발생한 영상분고조파 전류를 저감하고, 상기 전원계통의 중성선으로 전류를 흐르게 하는 엇갈린 결선변압기(지그-재크 트랜스포머)와, 소요 정전용량에 따라 고정 혹은 가변할 수 있는 기능을 포함하고, 상기 전원계통의 각 상선에 병렬로 연결하고, 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 각 권선에 각각 직렬로 연결하면 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 영상분 임피던스를 상쇄시켜 영상분 임피던스를 최소화 시키는 것을 특징으로 하는 캐패시터와, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 각 권선에 직렬로 연결되고, 상기 전원계통의 각 상선에 병렬로 연결되는 저항과, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)에 비해 고 임피던스를 가지면서 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하고, 상기 전원계통의 중성선에 직렬로 연결되어 상기 전원계통을 포함한 타 계통으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고 부하측의 영상분 고조파를 효과적으로 흡수하도록 하는 리액터를 포함하는 고조파 저감장치가 제공된다.In another preferred embodiment of the present invention, a harmonic reduction device configured using a parallel circuit of a capacitor and a resistor will be described in detail.A neutral wire of the power system and a neutral wire of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) are paralleled. By connecting each of the capacitors and the windings of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) in series to each other in series resonance is achieved to lower the image impedance and facilitate the inflow of the image harmonic current A staggered connection transformer (jig-jack transformer) for reducing an image harmonic current generated at the load side and flowing a current to the neutral line of the power system, and a function capable of being fixed or variable according to required capacitance; Cross-connection transformers (zig-zag transformer) connected in parallel to each phase line of power system When connected in series to each winding, each winding of the capacitor and the cross-connected transformer (zig-zag transformer), characterized in that to minimize the image impedance of the cross-connection transformer (jig-zag transformer) to offset the image impedance Is connected in series with each other and connected in parallel to each phase line of the power supply system, and has a higher impedance than the cross-connected transformer (zig-zag transformer), and has a function of varying the impedance according to the type of load. And a reactor connected in series with the neutral line of the power system to block the image harmonic currents flowing from other systems including the power system and to effectively absorb the image harmonics on the load side. .
상기 전원계통의 각 상선에 병렬로 연결되는 각 권선이 레그에 다중의 코일로 권선 방향을 달리하여 2개의 상이 서로 반대로 결선되게 감겨져 상기 부하측에서 발생한 영상분고조파 전류를 저감하고 상기 전원계통의 중성선으로 전류를 흐르게 하는 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)와, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 중성선이나 각 권선에 직렬로 연결되거나, 상기 전원계통의 중성선과 각 상선에 병렬로 연결되어 소요 정전용량에 따라 고정 혹은 가변할 수 있는 기능을 포함하는 캐패시터와, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 중성선이나 각 권선에 직렬로 연결되거나, 상기 전원계통의 중성선과 각 상선에 병렬로 연결되는 저항과, 상기 전원계통의 중성선에 직렬로 연결되어 상기 전원계통으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고 흡수되도록 하는 역할을 수행는 리액터를 포함하여 이루어지는 고조파 저감장치가 제공된다.Each winding connected in parallel to each phase line of the power system is wound in multiple coils on the legs so that the two phases are wound to be connected in opposite directions to reduce the image harmonic current generated at the load side and to the neutral line of the power system. Crossed connection transformers (zig-zag transformers) for carrying current and the neutral wires or windings of the cross-connected transformers (zig-zag transformers) are connected in series, or are connected in parallel to the neutral lines of the power system and each phase line. A capacitor including a function that can be fixed or variable according to capacitance and a neutral line or a respective winding of the staggered connection transformer (zig-zag transformer), or connected in series to the neutral line of the power system and each merchant line in parallel Is connected to the neutral line of the power system in series and flows in from the power system Is the harmonic reducing device comprising serves to to block and absorb the harmonic currents minutes image including suhaengneun reactor is provided.
상기 캐패시터와 상기 저항은 병렬회로를 구성하여 상기 엇갈린 결선변압기(지그재그-트랜스포머)의 중성선이나 각 권선에 직렬로 연결되거나, 상기 전원계통의 중성선과 각 상선에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하고 있다.The capacitor and the resistor form a parallel circuit and are connected in series to a neutral wire or each winding of the staggered connection transformer (zigzag-transformer), or are connected in parallel to the neutral wire and each phase line of the power system.
상기와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 일 실시예를 상세하게 설명하면,Referring to another embodiment of the present invention configured as described above in detail,
상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 각 권선(a,b,c)을 상기 전원계통(30)의 각 상선(A,B,C)과 병렬로 연결하고, 상기 저항(도시안됨)과 병렬회로를 구성한 상기 캐패시터(42)를 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 중성선과 직렬로 연결하고, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 병렬로 연결하면, 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)의 레그에 감긴 다중코일부분(도시안됨)과 상기 저항과 병렬회로를 구성한 상기 캐패시터(42)가 직렬공진을 이루게 되어 영상분 임피던스가 낮아지게 되고, 상기 부하(50)측에서 발생된 영상분고조파 전류는 영상분 임피던스가 낮은 상기 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)(45)로 용이하게 유입되어 흡수되게 되고, 상기 캐패시터와 상기 저항이 병렬회로로 구성되어 Steady state가는 시간을 단축시켜 영상분 고조파의 스위칭 과도현상을 막을 수 있게 되는 것이다.Each winding (a, b, c) of the cross-connected transformer (jig-zag transformer) 45 is connected in parallel with each of the phase lines (A, B, C) of the power supply system 30, and the resistance And the capacitor 42 constituting the parallel circuit in series with the neutral wire of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45, and in parallel with the neutral wire (N) of the power supply system (30). In addition, the multiple coil portion (not shown) wound on the legs of the staggered connection transformer (zig-zag transformer) 45 and the capacitor 42 constituting the parallel circuit with the resistor form a series resonance so that the image impedance is lowered. The image harmonic current generated at the load 50 side is easily introduced into and absorbed by the cross-connected transformer (zig-zag transformer) 45 having a low image impedance, and the capacitor and the resistance are parallel to each other. Circuit is composed of Steady state To reduce the time would be able to prevent the development of excessive switching harmonic imaging minutes.
또한, 상기 전원계통(30)의 중성선(N)에 직렬로 연결되는 리액터(41)는 고 임피던스 값을 가지면서 부하의 종류에 따라 임피던스를 가변할 수 있는 기능을 포함하여 상기 전원계통(30)으로부터 유입되는 영상분고조파 전류를 차단하고, 상기 저감된 영상분고조파 전류가 상기 본 발명의 고조파 저감장치(40)로 용이하게 흡수되도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.In addition, the reactor 41 connected in series to the neutral line (N) of the power supply system 30 has a high impedance value and includes a function that can vary the impedance according to the type of load the power supply system 30 It is to serve to block the image harmonic current flowing from the, and to easily absorb the reduced image harmonic current to the harmonic reduction device 40 of the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실험값들을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, experimental values according to preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5 내지 도 17은 아래 표1과 같은 계통모의 조건을 주고 시뮬레이션한 결과 값을 나타내는 전류 파형의 그래프들이다.5 to 17 are graphs of current waveforms showing simulated values given the systemic conditions as shown in Table 1 below.
도 5 내지 도 8은 상기 표1의 계통모의 조건에 의한 선형부하와 단상정류 부하, 3상 사이리스터의 부하, 3상 인버터의 부하에 대해 모의한 것으로 영상분 고조파가 함유된 전형적인 전류의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 6과 같은 경우에는 단상정류 부하에 대한 영상분 고조파가 다량으로 함유된 전형적인 전류의 파형을 나타내 보이고 있다.5 to 8 are simulations of the linear load and the single-phase rectified load, the load of the three-phase thyristor, and the load of the three-phase inverter according to the system simulation conditions shown in Table 1, showing waveforms of typical currents containing image harmonics. In the case of FIG. 6, the waveform of a typical current containing a large amount of image harmonics for a single-phase rectified load is shown.
도 9는 표1의 계통모의 조건에 의한 중성선의 영상분 고조파 전류의 파형을 나타내는 그래프로서, 영상분고조파 전류가 다량으로 함유되어 있음을 알 수가 있다.9 is a graph showing waveforms of the image harmonic currents of the neutral line under the system simulation conditions shown in Table 1, and it can be seen that a large amount of the image harmonic currents are contained.
도 10과 도 11은 상기 표1의 계통모의 조건에 의한 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 50A급프레임을 적용한 후의 중성선 전류의 파형과 전원측 전류의 파형을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이 영상분고조파 전류를 약 26.5% 정도의 흡수율을 보이는 효과가 있고,10 and 11 are graphs showing the waveform of the neutral current and the waveform of the power supply current after applying the 50A class frame of the prior art between the power supply system and the load according to the grid simulation conditions shown in Table 1 above. As shown, the image harmonic current has an effect of showing an absorption of about 26.5%,
도 12와 도 13은 상기 표1의 계통모의 조건에 의한 본 발명기술의 50A급프레임 고조파 저감장치를 적용한 후의 중성선 전류의 파형과 전원측 전류의 파형을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 고조파 저감장치를 적용한 후 중성선의 영상분고조파 전류를 약90% 정도 흡수하여 종래의 기술보다 월등한 효과가있음을 나타내고 있다.12 and 13 are graphs showing the waveform of the neutral line current and the waveform of the power supply current after applying the 50A class harmonic reduction device of the present invention under the system simulation conditions of Table 1 above. As shown, after applying the harmonic reduction device of the present invention, by absorbing about 90% of the image harmonic current of the neutral line, it shows that the effect is superior to the prior art.
도 14와 도 15는 상기 표1의 계통모의 조건에 의한 전원계통과 부하의 사이에 종래기술의 150A급프레임을 적용한 후의 중성선 전류의 파형과 전원측 전류의 파형을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이 중성선의 영상분 고조파 전류를 약 46.9%정도의 흡수율을 보이는 효과가 있고,14 and 15 are graphs showing the waveform of the neutral current and the waveform of the power supply current after applying the 150A class frame of the prior art between the power supply system and the load under the grid simulation conditions shown in Table 1 above. As shown, there is an effect of absorbing about 46.9% of the neutral harmonic current of the neutral line,
도 16과 도 17은 상기 표1의 계통모의 조건에 의한 본 발명기술의 150A급프레임 고조파 저감장치를 적용한 후의 중성선 전류의 파형과 전원측 전류의 파형을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 고조파 저감장치를 적용한 후 중성선의 영상분고조파 전류를 약90% 정도 흡수하여 종래의 기술보다 월등한 효과가 있음을 나타내고 있다.16 and 17 are graphs showing the waveform of the neutral line current and the waveform of the power supply side current after applying the 150A class harmonic reduction device of the present invention under the system simulation conditions of Table 1 above. As shown, after applying the harmonic reduction device of the present invention, by absorbing about 90% of the image harmonic current of the neutral line, it shows that the effect is superior to the prior art.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments may be made by those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.
상기 표2와 같이 본 발명은 다양한 부하에 전력을 공급하는 3상 다선식의 결선을 가지는 전원계통에 캐패시터와 엇갈린 결선변압기(지그-재그 트랜스포머)의 공진을 이용하여 영상분 임피던스를 낮게하여 영상분고조파 전류를 저감할 수 있도록 함으로써, 영상분고조파 전류의 상쇄에 따라 부하에 인가되는 전력에너지의 대폭적인 절감이 가능하고, 각 전력부하에 정상적인 전력을 공급하기 위해서 부가적인 장치가 추가되어야 할 뿐 아니라 전력선의 용력을 증가시키고 그 피복을 두껍게 하여 시스템의 가격을 상승시키는 기존의 장치에 비해 저가격대의 장치를 적용할 수 있도록 되어 원가절감이 가능하게 된다는 효과가 있다.As shown in Table 2, the present invention utilizes a resonance of a capacitor and a staggered connection transformer (zig-zag transformer) to a power system having a three-phase multi-wire connection for supplying power to various loads, thereby reducing the image impedance. By reducing the harmonic current, it is possible to drastically reduce the power energy applied to the load as the image harmonic current is canceled, and additional devices must be added to supply normal power to each power load. It is possible to apply cost-effective devices to increase the capacity of power lines and to thicken the cover of the system to increase the price of the system, thereby reducing the cost.
또한, 영상분고조파 전류의 상쇄로 인하여 발전기 출력저하, 역률저하, 변압기 과열 소손, 전력이 손실되는 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, due to the offset of the image harmonic current, there is an effect that can solve the problems such as generator output degradation, power factor reduction, transformer overheating burnout, power loss.
또한, 캐패시터와 저항의 병렬회로에 의해 Steady state가는 시간을 단축 시켜 영상분 고조파의 스위칭 과도현상을 막을 수 있는 효과가 있다.In addition, the parallel circuit between the capacitor and the resistor shortens the time to go to the steady state, thereby preventing switching transients of the image harmonics.
Claims (7)
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Cited By (3)
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| KR100534144B1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-12-06 | 김봉옥 | a device of decreasing harmonic with keep improve the balance of voltage and current |
| KR100685289B1 (en) * | 2004-08-25 | 2007-02-22 | 이성호 | Apparatus removing harmonics of 3-phase multiple-line power line |
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| KR100685289B1 (en) * | 2004-08-25 | 2007-02-22 | 이성호 | Apparatus removing harmonics of 3-phase multiple-line power line |
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