KR100659984B1 - An apparatus of hybrid filter type for reduction of harmonic frequency - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 전력라인상에서 고조파 저감을 위한 장치 구성도. 1 is a block diagram of a device for reducing harmonics on a conventional power line.
도 2는 본 발명에 따른 전력라인상에서의 고조파 저감을 위한 블록 구성도. 2 is a block diagram for harmonic reduction on a power line according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 전력라인상에서의 고조파 저감을 위한 회로 구성도. 3 is a circuit diagram for harmonic reduction on a power line according to the present invention;
<도면부호의 설명><Description of Drawing>
1,10 전원계통 2 리액터1,10
3,30 부하 40a 제1 파형보정부3,30
40b 제2 파형보정부 50 하이브리드 필터회로부40b second
60 수동필터부 70 매칭 트랜스포머60
80 능동필터부 80 Active Filter
본 발명은 하이브리드 방식의 고조파 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 삼상 다선식 결선구조를 갖는 전원계통의 전력라인상에서 고조파(harmonic frequency)를 저감하기 위한 하이브리드 방식의 고조파 저감 장치에 관 한 것이다. The present invention relates to a harmonic reduction device of a hybrid method, and more particularly, to a harmonic reduction device of a hybrid method for reducing harmonics (harmonic frequency) on a power line of a power system having a three-phase multi-wire connection structure.
종래 전력라인상에서 고조파를 저감하기 위한 장치들은 대부분이 중성접지 리액터(NGR:Neutral Grounding Reactor) 장치를 이용하여 고조파 저감을 이루었다. Most of the devices for reducing harmonics on a conventional power line have achieved harmonic reduction by using a neutral grounding reactor (NGR) device.
상기 리액터를 이용한 고조파 저감 장치(국내출원번호 10-2003-0078522호)로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원계통(1)과, 상기 전원계통(1)으로부터 전원이 인가되는 부하(3)와, 상기 전원계통(1)과 부하(3) 사이에 연결되되 다양한 권취구조 방식으로 구현 가능한 리액터(2) 및 상기 전원계통(1)과 리액터(2) 사이에 연결되는 저항, 인덕터, 커패시터 소자 등으로 구성된다. 이러한, 회로 구성을 통해 부하(3)측에서 발생된 영상 고조파 전류는 영상 임피던스가 낮은 리액터(2)를 통해 다시 부하(3)측으로 흐르게 되고, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 전원계통(1)의 중성선(N)을 통해 흐르도록 함으로써, 전원계통의 중성선으로 다량의 영상 고조파 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다. Harmonic reduction apparatus (Domestic Application No. 10-2003-0078522) using the reactor, as shown in Figure 1, the
그러나, 종래의 상기 고조파 저감 장치는 리액터 소자를 구비해야 하므로, 고조파 저감장치의 비용상승 및 무게가 증대되는 문제점을 갖고 있다. However, since the conventional harmonic reduction device must have a reactor element, the cost and weight of the harmonic reduction device are increased.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 삼상 다선식 결선구조를 갖는 전원계통의 전력라인상에 병렬로 연결되는 직렬연결 구조의 능동필터부와 수동필터부의 회로구성 즉, 하이브리드 방식의 필터회로 구성을 통해 부하측으로부터 발생되어 전원계통으로 인가되는 고조파가 저감될 수 있도록 한 하이브리드 방식의 고조파 저감 장치를 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is an active filter and a passive filter of the series connection structure connected in parallel on the power line of the power system having a three-phase multi-wire connection structure The present invention provides a hybrid harmonic reduction device capable of reducing harmonics generated from a load side and applied to a power supply system through a circuit configuration, that is, a hybrid filter circuit configuration.
본 발명의 다른 목적은 전원계통측과 부하측 각각에 파형보정 등을 위한 가변저항수단을 구비하여, 전원계통측에서의 임계 임피던스 조절 및 부하측에서의 신호 파형 보정을 이루도록 함에 있다. Another object of the present invention is to provide a variable resistance means for waveform correction and the like on each of the power supply side and the load side, so as to achieve the threshold impedance adjustment at the power supply side and signal waveform correction at the load side.
상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 고조파 저감 장치 구성은, Harmonic reduction device configuration according to the present invention for achieving the above object,
전원 공급을 위한 전원계통과; A power system for power supply;
상기 전원계통으로부터 인가된 전원을 공급받는 부하와; A load supplied with power applied from the power system;
상기 부하측으로부터 발생되어 전원계통으로 인가되는 고조파를 저감시키기 위해 상기 전원계통과 부하 사이의 각 상선 및 중성선에 각각 연결되되, 상기 전원계통과 부하 사이의 각 상선 및 중성선에 병렬로 연결되는 직렬연결 구조의 능동필터부와 수동필터부의 회로구성으로 이루어진 하이브리드 필터회로부와; 및 In order to reduce harmonics generated from the load side and applied to the power system, a series connection structure is connected to each phase line and the neutral line between the power system and the load, respectively, and connected in parallel to each phase line and the neutral line between the power system and the load. A hybrid filter circuit section comprising a circuit configuration of an active filter section and a passive filter section; And
상기 전원계통과 하이브리드 필터회로부 사이에 연결되어 전원계통의 임계 임피던스를 조절하고 신호파형을 보정하기 위한 제1 파형보정부와, 상기 하이브리드 필터회로부와 부하 사이에 연결되어 과부하를 방지하고 신호파형을 보정하기 위한 제2 파형보정부로 구성되는 것을 특징으로 한다. A first waveform correction unit connected between the power supply system and the hybrid filter circuit unit to adjust a critical impedance of the power supply system and correcting the signal waveform, and a connection between the hybrid filter circuit unit and the load to prevent overload and correcting the signal waveform It is characterized by consisting of a second waveform correction for.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment according to the present invention.
본 실시예에 따른 전원계통에서 부하로 전력라인을 통한 전원 인가시 부하측으로부터 발생되어 전원계통으로 인가되는 고조파 전류를 저감시키기 위한 장치 구성을 도 2를 참조하여 설명한다. An apparatus configuration for reducing harmonic currents generated from the load side and applied to the power system when power is applied from the power system to the load according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고조파 저감 장치 구성은, As shown in Figure 2, the configuration of the harmonic reduction device according to this embodiment,
전원 공급을 위한 전원계통(10)과; A
상기 전원계통(10)으로부터 인가된 전원을 공급받는 부하(30)와; A
상기 부하(30)측으로부터 발생되어 전원계통(10)으로 인가되는 고조파를 저감시키기 위해 상기 전원계통과 부하 사이의 각 상선 및 중성선에 각각 연결되되, 상기 전원계통과 부하 사이의 각 상선 및 중성선에 병렬로 연결되는 직렬연결 구조의 능동필터부(도 3의 80)와 수동필터부(도 3의 60)의 회로구성으로 이루어진 하이브리드 필터회로부(50)와; 및 In order to reduce harmonics generated from the
상기 전원계통(10)과 하이브리드 필터회로부(50) 사이에 연결되어 전원계통의 임계 임피던스를 조절하고 신호파형을 보정하기 위한 제1 파형보정부(40a)와, 상기 하이브리드 필터회로부(50)와 부하(30) 사이에 연결되어 과부하를 방지하고 신호파형을 보정하기 위한 제2 파형보정부(40b)로 구성된다. A
상기의 구성에서, 본 실시예에 따른 전원계통(10)에서 부하(30)로 인가되는 전원은 교류전원이며, 상기 전원계통(10)의 결선구조는 삼상 다선식 결선구조를 갖는다. In the above configuration, the power applied to the
또한, 상기 제1 파형보정부(40a)는 전원계통(10)의 각 상선 및 중성선에 각각 연결되는 가변저항수단이며, 상기 제2 파형보정부(40b)는 부하측으로 연결되는 전력라인의 각 상선 및 중성선에 각각 연결되는 가변저항수단으로서, 상기 제1,2 파형보정부(40a, 40b) 즉, 각각의 가변저항수단을 통해 전원계통의 임계 임피던스를 낮추어 인가되는 전원이 안정화되도록 하고, 부하측으로의 과부하를 방지토록 하기 위함이다. 또한, 상기 제1,2 파형보정부(40a, 40b)는 전원계통 및 부하측에서의 신호파형을 정현파에 가깝도록 개선하기 위한 것이다. In addition, the first waveform correction portion (40a) is a variable resistance means connected to each of the phase line and the neutral line of the
한편, 상기 하이브리드 필터회로부(50)는 수동필터와 능동필터의 회로구성으로 이루어지는데, 이는 도 3의 회로 구성도에 도시된 바와 같다. On the other hand, the hybrid
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 수동필터부(60)의 각 리액터(L1~L4) 일단은 전원계통(10)과 부하(30) 사이의 각 상선 및 중성선(N)에 병렬로 연결되고 상기 각 리액터(L1~L4)의 타단은 각각의 커패시터(C1~C4)의 일단에 직렬 연결되며, 상기 각각의 커패시터(C1~C4)의 타단은 능동필터부(80)의 각 리액터(L5~L8)단에 직렬 연결되는 회로구성을 갖는다. 즉, 상기 수동필터부(60)의 각 리액터(L1~L4) 일단은 전원계통과 부하 사이의 각 상선뿐만 아니라 중성선(N)에도 병렬 연결되도록 함으로써 부하측으로부터 전원계통의 각 상선 및 중성선을 통해 인가되는 고조파 전류가 완전 차단될 수 있도록 하였다. As shown in FIG. 3, one end of each of the reactors L1 to L4 of the
또한, 상기 하이브리드 필터회로부 구성에서, 본 실시예에서는 수동필터부(60)와 능동필터부(80) 사이에 매칭 트랜스포머(70)를 연결 구성함으로써, 상기 수동필터부와 능동필터부 상호간의 서로 다른 임피던스 특성을 맞출 수 있도록 하였다. In the hybrid filter circuit configuration, in the present embodiment, the
상기와 같은 장치구성으로 이루어진, 본 실시예에 따른 전원계통에서 부하로 전력라인을 통한 전원 인가시 부하측으로부터 발생되어 전원계통으로 인가되는 고조파 전류를 저감시키기 위한 작용을 회로 구성도인 도 3을 참조하여 설명한다. Referring to FIG. 3, which is a circuit configuration diagram of the device configuration as described above, an operation for reducing harmonic currents generated from the load side and applied to the power system when power is applied to the power system from the power system according to the present embodiment is shown in FIG. Will be explained.
도 3에서 보는 바와 같이, 삼상 다선식 결선구조를 갖는 전원계통(10)으로부 터 부하(30)측으로 교류전원이 인가되면 이를 통해 부하(30)에서의 동작이 이루어지는데, 이때 상기 부하(30)측으로부터 발생되어 전원계통(10)으로 인가되는 고조파 전류성분을 차단하기 위해 본 실시예에서는 하이브리드 필터회로부 즉, 직렬 연결구조를 갖는 수동필터부(60)와 능동필터부(80)의 회로구성을 통해 고조파 전류성분의 차단을 이룬 것이다. As shown in FIG. 3, when AC power is applied from the
즉, 상기 하이브리드 필터회로부에서, 수동필터부(60)는 부하(30)측으로부터 전원계통(10)으로 인가되는 고조파 전류성분을 1차적으로 필터링하게 되고, 또한 1차 필터링된 고조파 전류성분은 상기 수동필터부(60)와 직렬 연결된 능동필터부(80) 회로구성을 통해 2차적으로 고조파 전류성분이 필터링된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 수동필터부(60)와 능동필터부(80)간에 직렬 연결되는 매칭 트랜스포머(70) 구성을 통해 상기 수동필터부(60)와 능동필터부(80) 상호간의 서로 다른 임피던스 특성이 조절될 수 있도록 하였다. That is, in the hybrid filter circuit unit, the
상기에서와 같이, 본 실시예에서는 전력라인의 각 상선 및 중성선을 통해 부하(30)측으로부터 발생되어 인가되는 고조파 전류성분의 대부분이 수동필터부(60)측으로 흐르게 되어 능동필터부(80)는 작은 용량으로도 인가되는 고조파 전류성분의 필터링이 가능해지며, 이를 통해 부하(30)로부터 전원계통(10)의 각 상선 및 중성선으로 유입되는 고조파 성분을 완전 차단시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 능동필터부(80)는 상기 수동필터부(60)를 보완하기 위한 소자이므로 필터의 용량은 작아도 상관 없으며, 작은 용량으로도 전원계통으로 인가되는 고조파 전류를 차단할 수 있는 것이다. As described above, in the present embodiment, most of the harmonic current components generated and applied from the
또한, 본 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이, 전원계통(10)의 각 상선 및 중성선 각각에 가변저항수단(40a)(R1~R4)을 연결하고, 부하(30)측으로 연결되는 전력라인의 각 상선 및 중성선 각각에도 가변저항수단(40b)(R1'~R4')을 연결함으로써, 상기 각각의 가변저항수단(40a, 40b)을 통해 전원계통(10)의 임계 임피던스를 낮추어 인가되는 전원이 안정화되도록 함과 동시에 신호파형을 정현파에 가깝도록 개선하였으며, 부하(30)측에서는 과부하 방지 및 신호파형이 정현파에 가깝게 개선되도록 하였다. In addition, in the present embodiment, as described above, the variable resistance means 40a (R1 to R4) are connected to each of the phase line and the neutral line of the
이와 같이, 본 발명에서는 부하측으로부터 전원계통으로 인가되는 고조파 전류성분의 저감을 위해 전원계통과 부하 사이의 각 상선 및 중성선에 병렬 연결되는 수동필터를 구비하고, 이 수동필터에 직렬 연결되는 능동필터를 구비하였으며, 또한 상기 전원계통과 부하측에서의 전원 안정화와 과부하 방지 및 정현파에 가까운 신호파형이 인가되도록 하기 위해 전원계통과 부하측 각각에 가변저항수단을 구비한 것이다. As described above, the present invention includes a passive filter connected in parallel to each phase line and the neutral line between the power system and the load in order to reduce harmonic current components applied from the load side to the power system, and an active filter connected in series with the passive filter. Also, variable resistance means are provided on each of the power system and the load side in order to stabilize the power supply and prevent overload and to apply a signal waveform close to the sine wave.
본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다. In interpreting the technical scope of the present invention, it should not be construed as being limited to the embodiments described above, and the technical scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the matters described in the claims.
본 발명의 하이브리드 방식의 고조파 저감 장치에 따르면, 전력라인상에서 부하측으로부터 전원계통으로 고조파가 인가되는 경우 대부분의 고조파 전류는 수동필터측으로 인가되고, 이때 능동필터는 수동필터를 보완하는 역할만이 이루어져 능동필터의 작은 용량으로도 전원계통으로 인가되는 고조파의 차단율을 높일 수 있으며, 또한 전원계통과 부하측에 각각 구비된 파형보정수단을 통해 인가 전원 안정화와 과부하 방지 및 인가되는 신호파형을 정현파에 가깝게 구현가능한 효과를 갖는다. According to the hybrid harmonic reduction device of the present invention, when harmonics are applied from the load side to the power system on the power line, most of the harmonic currents are applied to the passive filter side, and the active filter serves only as a complement to the passive filter. Even the small capacity of the filter can increase the blocking rate of harmonics applied to the power supply system, and stabilize the applied power supply, prevent overload and apply the applied signal waveform to the sine wave through the waveform correction means provided on the power supply system and the load side, respectively. Has an effect.
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