KR100767457B1 - Ups filter connected nonlinear load - Google Patents

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민병덕
유동욱
김태진
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Abstract

An output filter of an UPS(Uninterruptible power supply) connected a nonlinear load is provided to remove an additional algorithm by automatically limiting the distortion of output voltage within a permissible range. An output filter of an UPS connected to a nonlinear load is formed by connecting an inductor and a capacitor in parallel. The inductance of the inductor is set as a value to make the inductor voltage drop of a harmonic wave generated by the nonlinear load less than a predetermined THD(Total Harmonic Distortion) value. The cutoff frequency of the output filter is set as a value 0.1 time as much as the switching frequency of the UPS while the capacitance of the capacitor uses the predetermined inductance value. The THD value is within a range of 0.1% - 5%.

Description

비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터{ＵＰＳ filter connected nonlinear load}Output filter of uninterruptible power supply connected to nonlinear load

도 1은 무정전 전원공급장치와 비선형 부하를 보여주는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an uninterruptible power supply and a nonlinear load.

도 2는 전형적인 비선형 부하의 전류 파형도이다.2 is a current waveform diagram of a typical nonlinear load.

도 3은 무정전 전원공급장치 출력단에서의 등가회로이다.3 is an equivalent circuit at the output of the uninterruptible power supply.

도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 비선형 부하의 예시 회로도이다.4 is an exemplary circuit diagram of a non-linear load for explaining an embodiment of the present invention.

도 5는 일반적인 출력 필터에 의한 출력 전류 및 출력 전압 파형도이다.5 is a waveform diagram of output current and output voltage by a general output filter.

도 6은 본 발명에 따라 설계된 출력 필터에 의한 출력 전류 및 출력 전압의 파형도이다.6 is a waveform diagram of output current and output voltage by an output filter designed in accordance with the present invention.

본 발명은 무정전 전원공급장치(UPS : uninterruptible power supply)의 출력단에 구비되는 출력필터에 관한 것으로, 특히 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치에서 상기 비선형 부하에 의한 출력전압의 왜곡을 방지할 수 있는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터에 관한 것이다.The present invention relates to an output filter provided at an output terminal of an uninterruptible power supply (UPS), and in particular, in an uninterruptible power supply connected to a nonlinear load, it is possible to prevent distortion of the output voltage caused by the nonlinear load. An output filter of an uninterruptible power supply connected to a nonlinear load.

현재 무정전 전원공급장치에서는 비선형 부하로 인한 출력전압 왜곡현상이 해결하기 어려운 중요한 과제로 남아 있다. 현재 개발된 디지털 제품의 대부분은 출력전압 왜곡을 방지하는 기능이 갖춰져 있지 않고 있다. In current uninterruptible power supplies, output voltage distortion due to nonlinear loads remains an important challenge. Most of the digital products currently developed do not have functions to prevent distortion of the output voltage.

아날로그제어기에서는 제어루프의 속도가 아주 빠름으로 인해 출력전압의 왜곡이 어느 정도 아날로그제어기로 완화될 수 있다. 그러나 디지털제어기의 경우 기본적으로 한 샘플링 동안의 딜레이를 동반하고 있으므로 인해 아날로그 제어기와 성능에서 다른 점이 많다. In an analog controller, the speed of the control loop is very fast, so that the distortion of the output voltage can be mitigated to an analog controller to some extent. However, digital controllers are basically different in performance from analog controllers because they are basically accompanied by a delay during one sampling.

따라서 디지털제어기로 넘어오면서 전압왜곡현상을 해결하기는 상당히 어려운 것이 현실이다. 기존에 이러한 문제점을 해결하기 위한 대표적인 방법이 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 부하의 고조파를 분석한 다음, 상기 고조파를 제거하는 파형을 인버터가 기본파를 제어하기 위한 제어신호와 함께 발생시킴으로써 고조파 부분을 상쇄하는 방법이 많이 소개되고 있다. Therefore, it is very difficult to solve the voltage distortion phenomenon by moving to the digital controller. Conventional method for solving this problem is to analyze the harmonics of the load by using the Fast Fourier Transform (FFT), and then generate the waveform to remove the harmonics together with the control signal for the inverter to control the harmonics. Many ways to offset this are introduced.

상기 방법의 단점으로는 고조파를 분석하기 위한 FFT가 실시간적으로 이뤄져야 하므로 인해 많은 메모리 용량과 빠른 처리 속도를 요구하게 된다. 따라서 고성능의 마이크로프로세서를 구비해야 하며 알고리즘을 구현하는데 상당한 노력이 소비되어 제품개발에 상당히 애를 먹고 있다.The disadvantage of the method is that the FFT for analyzing the harmonics must be made in real time, which requires a lot of memory capacity and fast processing speed. Therefore, it is necessary to have a high-performance microprocessor, and considerable effort is required to implement the algorithm, which makes it difficult to develop the product.

도 1은 단상의 무정전 전원공급장치와 전압왜곡을 일으키는 비선형 부하인 다이오드 정류기 부하를 보여주는 회로이다.1 is a circuit showing a single phase uninterruptible power supply and a diode rectifier load, which is a nonlinear load causing voltage distortion.

상기 무정전 전원공급장치(10)의 출력단에는 인덕터(L)와 커패시터(C)가 병 렬로 연결되어 형성되는 출력필터(20)가 구비된다. 상기 출력필터(20)를 통해 출력되는 전압이 상기 비선형 부하인 다이오드 정류기 부하(30)에 공급한다.The output terminal 20 of the uninterruptible power supply 10 is provided with an output filter 20 formed by connecting an inductor L and a capacitor C in parallel. The voltage output through the output filter 20 supplies the diode rectifier load 30 which is the nonlinear load.

상기와 같이 무정전 전원공급장치(10)의 출력필터(20)에 연결되는 비선형 부하(30)에 의해 발생되는 전류의 파형은 도 2에 도시된 바와 같다. 이러한 비선형 전류가 상기 무정전 전원공급장치(10)의 출력필터(20)를 통하여 흐름으로 인해 인덕터(L)에 비선형적인 전압강하가 존재하게 되고 이로 인해 인버터에서 발생시키려고 하는 정현파와 다른 왜곡된 전압이 무정전 전원공급장치(10)의 출력단 전압으로 나타나게 된다.As described above, the waveform of the current generated by the nonlinear load 30 connected to the output filter 20 of the uninterruptible power supply 10 is shown in FIG. 2. As such nonlinear current flows through the output filter 20 of the uninterruptible power supply 10, a nonlinear voltage drop exists in the inductor L, thereby causing a distorted voltage different from the sine wave to be generated by the inverter. The output terminal voltage of the uninterruptible power supply 10 is represented.

도 3은 상기 무정전 전원공급장치(10)의 출력단에서의 고조파 전류 및 무정전 전원공급장치의 출력 전압을 포함하는 등가회로를 보여준다. 출력 커패시터(C)에서 전류-전압 관계식은 다음과 같다.3 shows an equivalent circuit including a harmonic current at the output of the uninterruptible power supply 10 and an output voltage of the uninterruptible power supply. The current-voltage relationship in the output capacitor (C) is as follows.

Figure 112006037115423-pat00001
Figure 112006037115423-pat00001

즉, 출력전압에 해당하는 커패시터(C)에 걸리는 커패시터 전압(vC)이 정현파이기 위해서는 커패시터(C)에 흐르는 전류(iC)가 정현파이어야 함을 알 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지다. 인버터에서 발생시키는 전압(vinv)은 인덕터에 의한 전 압강하분(vL)과 커패시터 전압(vC)의 합으로 나타난다. 그리고 인덕터에 걸리는 전압(vL)은 인덕터에 흐르는 전류(iL)의 미분값과 동일하며 인덕터 전류(iL)가 커패시터전류(iC)와 부하전류(iload)의 합으로 표현되므로, 다음과 같은 식이 만족한다.That is, in order for the capacitor voltage v C applied to the capacitor C corresponding to the output voltage to be sinusoidal, the current i C flowing through the capacitor C must be a sine wave and vice versa. The voltage generated by the inverter (v inv ) is expressed as the sum of the voltage drop (v L ) by the inductor and the capacitor voltage (v C ). Since the voltage applied to the inductor (v L ) is equal to the derivative of the current (i L ) flowing in the inductor and the inductor current (i L ) is expressed as the sum of the capacitor current (i C ) and the load current (i load ), The following equation is satisfied.

Figure 112006037115423-pat00002
Figure 112006037115423-pat00002

커패시터 전류(iC)가 정현파이기 위해서는 부하전류(iload)에 의한 전압 강하분이 더해진 전압이 인버터 전압(vinv)의 명령치가 되어, 왜곡 전압이 발생되면 고조파 전류를 인버터에서 공급해주게 된다. 따라서, 커패시터로는 고조파 전류가 흘러가지 않고 정현 전류만 흐르게 되어 출력전압의 왜곡이 일어나지 않게 된다. In order for the capacitor current i C to be sinusoidal, the voltage plus the voltage drop due to the load current i load becomes the command value of the inverter voltage v inv , and when the distortion voltage is generated, the harmonic current is supplied from the inverter. Therefore, the harmonic current does not flow through the capacitor, so only the sinusoidal current flows, so that distortion of the output voltage does not occur.

종래에는 이상에서 설명한 원리를 이용하여 부하전류의 고조파를 분석하고, 이러한 전류를 인버터에서 공급하기 위한 전압을 계산하여 정현 전압에 고조파 전압을 실어 줌으로써, 출력에서 고조파를 제거하는 방법을 사용한다. Conventionally, the harmonics of the load current are analyzed using the principles described above, and the harmonic voltage is removed from the output by calculating the voltage for supplying the current from the inverter and loading the harmonic voltage on the sine voltage.

앞에서 언급한 바와 같이 이러한 방법은 대단히 많은 계산과 메모리 그리고 마이크로프로세서의 빠른 계산 능력을 요구하는 단점이 있다.As mentioned earlier, this approach has the disadvantage of requiring a great deal of computation, memory and the fast computational power of a microprocessor.

즉, 지금까지 모든 전압 왜곡 방지 방법은 제어적인 알고리즘에 집중되어 있어 디지털 제어기의 마이크로프로세서의 계산 능력을 상당히 요구하고 더 좋고 더 빠른 제어기를 요구함으로 인해 양산 및 제품의 단가 측면에서 여러 가지 불리한 면이 있다. In other words, all the methods of preventing voltage distortion so far have been concentrated on control algorithms, which considerably demand the computational power of the microprocessor of the digital controller and require better and faster controllers. have.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 무정전 전원공급장치에서 비선형 부하에 의한 출력전압 왜곡을 방지하기 위하여 일반적으로 사용하는 제어 알고리즘을 이용하는 것이 아니라 간단한 출력필터를 이용함으로써 제품의 단가를 대폭 줄일 수 있는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and by using a simple output filter rather than using a control algorithm generally used to prevent output voltage distortion caused by nonlinear load in an uninterruptible power supply. It is an object of the present invention to provide an output filter of an uninterruptible power supply that is connected to a nonlinear load that can greatly reduce the cost of the product.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터를 이루는 구성수단은, 상기 출력필터는 인덕터와 커패시터가 병렬로 연결되어 형성되되, 상기 인덕터의 인덕턴스는 상기 비선형 부하에 의해 발생되는 고조파 전류에 의한 인덕터 전압 강하분이 소정의 THD(total harmonic distortion) 값 이하가 되도록 하는 값으로 설정되고, 상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 설정된 인덕턴스 값을 이용하되, 상기 출력필터의 컷오프 주파수(cutoff frequency)가 상기 무정전 전원공급장치의 스위칭 주파수의 0.1배가 되도록 하는 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the constituent means constituting the output filter of the uninterruptible power supply connected to the nonlinear load of the present invention, the output filter is formed by connecting the inductor and the capacitor in parallel, the inductance of the inductor Is set to a value such that an inductor voltage drop due to harmonic current generated by the nonlinear load is equal to or less than a predetermined total harmonic distortion (THD) value, and the capacitance of the capacitor uses the set inductance value, but the output filter The cutoff frequency is set to a value such that the cutoff frequency of 0.1 times the switching frequency of the uninterruptible power supply.

또한, 상기 THD(total harmonic distortion) 값은 0.1% ~ 5% 사이의 범위인 것을 특징으로 한다.In addition, the total harmonic distortion (THD) value is characterized in that the range of 0.1% to 5%.

또한, 상기 인덕턴스 값은 수식

Figure 112006037115423-pat00003
Further, the inductance value is a formula
Figure 112006037115423-pat00003

에 의하여 결정되되, w1은 고조파 중 기본주파수의 각 주파수 값이고, V1은 기본파의 전압 값이고, n은 홀수이며, In은 n차 고조파 성분의 전류값인 것을 특징으로 한다.It is determined by, where w 1 is each frequency value of the fundamental frequency of the harmonics, V 1 is the voltage value of the fundamental wave, n is odd, characterized in that I n is the current value of the n-th harmonic component.

또한, 상기 커패시턴스 값은 수식

Figure 112006037115423-pat00004
In addition, the capacitance value is a formula
Figure 112006037115423-pat00004

에 의하여 결정되되, L은 상기 설정된 인덕턴스 값이고, fs는 상기 무정전 전원공급장치의 스위칭 주파수 값인 것을 특징으로 한다.It is determined by, where L is the set inductance value, f s is characterized in that the switching frequency value of the uninterruptible power supply.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation and preferred embodiment of the output filter of the uninterruptible power supply connected to the non-linear load of the present invention consisting of the above configuration means.

본 발명에 적용되는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터의 기본 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 인덕터(L)과 커패시터(C)가 병렬로 연결되어 구성된다.As shown in FIG. 1, the basic configuration of the output filter of the uninterruptible power supply connected to the nonlinear load applied to the present invention includes an inductor L and a capacitor C connected in parallel.

그러나, 본 발명에 따른 상기 인덕터(L)의 인덕턴스와 커패시터(C)의 커패시 턴스는 소정의 수식적 절차를 걸쳐 설정된다. 상기 설정된 인덕턴스 값을 가지는 인덕터와 커패시턴스를 가지는 커패시터로 무정전 전원공급장치의 출력 필터를 구성하면, 비선형 부하에 의해 발생되는 출력전압의 왜곡을 막을 수 있다.However, the inductance of the inductor L and the capacitance of the capacitor C according to the present invention are set through a predetermined formal procedure. When the output filter of the uninterruptible power supply is configured by the inductor having the set inductance value and the capacitor having the capacitance, distortion of the output voltage generated by the nonlinear load can be prevented.

상기 인덕터(L)의 인덕턴스 값은 상기 무정전 전원공급장치에 연결되는 비선형 부하에 의해 발생되는 고조파 전류에 의한 인덕터 전압 강하분(vL)이 소정의 THD(total harmonic distortion) 값 이하가 되도록 하는 값으로 설정된다. 상기 THD(total harmonic distortion) 값은 0.1% ~ 5% 사이의 범위인 것이 바람직하다.The inductance value of the inductor (L) is such that the inductor voltage drop (v L ) due to harmonic current generated by the nonlinear load connected to the uninterruptible power supply is less than a predetermined total harmonic distortion (THD) value. Is set. The total harmonic distortion (THD) value is preferably in the range of 0.1% to 5%.

상기 THD(Tota; Harmonic Distortion)는 신호의 고조파 성분의 양을 측정하는 것으로 일반적으로 사용되고 있다. 무정전 전원공급장치에서는 출력전압의 고조파가 5% 이내로 제한 되도록 규정되어 있다. 일반적으로 고조파는 홀수 고조파만 존재하게 되므로 THD를 구하는 수식은 아래와 같다. 여기서, V1은 기본파 성분의 전압이고, Vn은 n차 고조파 성분의 전압을 나타내며, n은 홀수이다.The THD (Tota; Harmonic Distortion) is generally used to measure the amount of harmonic components of a signal. In uninterruptible power supplies, the harmonics of the output voltage are specified to be within 5%. In general, since harmonics have only odd harmonics, the formula for calculating THD is as follows. Here, V 1 represents the voltage of the fundamental wave component, V n represents the voltage of the nth harmonic component, and n is odd.

Figure 112006037115423-pat00005
Figure 112006037115423-pat00005

고조파에 의한 인덕터(L)에서 전압강하 값은 아래 식과 같다. 여기서 n은 홀수이면서 고조파의 차수를 나타내고 w1은 기본주파수의 각 주파수 값이며 L은 인덕턴스 값이며 In은 n차 고조파의 전류값을 나타낸다.In the inductor L due to harmonics, the voltage drop is expressed by the following equation. Where n is odd and represents the harmonic order, w 1 is the frequency value of the fundamental frequency, L is the inductance value, and I n is the current value of the nth harmonic.

Figure 112006037115423-pat00006
Figure 112006037115423-pat00006

비선형적인 부하에 의해 발생하는 고조파 전류에 의한 전압 강하분이 원하는 THD값 이하로 될 만큼 작다면 전체적인 THD값을 만족시킬 수가 있게 된다. 위의 인덕터 전압 강하분에 대한 수식을 THD를 구하는 수식에 대입하여 전개하면 다음과 같다.If the voltage drop due to the harmonic current generated by the nonlinear load is small enough to be below the desired THD value, the overall THD value can be satisfied. Substituting the above equation for the inductor voltage drop into the equation for THD, it is as follows.

Figure 112006037115423-pat00007
Figure 112006037115423-pat00007

필터설계를 위한 필터 인덕터를 구하기 위해서는 위의 수식에서 인덕턴스 L 값을 구하는 수식을 유도하면 된다. 위의 수식을 인덕턴스 L에 대하여 정리하면 다음과 같다.In order to find the filter inductor for the filter design, the equation for the inductance L value can be derived from the above equation. The above formula can be summarized as follows for inductance L.

Figure 112006037115423-pat00008
Figure 112006037115423-pat00008

위의 수식에 고조파 전류성분을 대입하여 구한 값으로 필터를 설계하면 비선형 부하에 의한 고조파 전류로 인해 발생되는 전압의 인덕터 전압 강하분이 일정 값 이하가 되므로 원하는 THD를 얻을 수 있게 된다. If the filter is designed with the harmonic current component substituted in the above equation, the desired THD can be obtained because the inductor voltage drop of the voltage generated by the harmonic current caused by the nonlinear load becomes less than a predetermined value.

상기와 같이 최적의 인덕터 값을 설정한 후에는, 출력필터를 구성하는 커패시터(C)의 커패시턴스를 설정하면 된다. 상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 설정된 인덕턴스 값을 이용하여 설정한다. 구체적으로, 출력 필터의 컷오프 주파수(cutoff frequency)가 상기 무정전 전원공급장치의 스위칭 주파수의 0.1배가 되도록 하는 값으로 설정한다. 그러나, 이는 설계자의 의도와 응용분야에 따라 설계자가 임의로 설정 가능한 값이다.After setting the optimum inductor value as described above, the capacitance of the capacitor C constituting the output filter may be set. The capacitance of the capacitor is set using the set inductance value. Specifically, the cutoff frequency of the output filter is set to be 0.1 times the switching frequency of the uninterruptible power supply. However, this is a value that the designer can arbitrarily set according to the designer's intention and application.

필터의 컷오프 주파수(cutoff frequency) fc는 다음과 같은 수식으로 표현된다.The cutoff frequency f c of the filter is expressed by the following equation.

Figure 112006037115423-pat00009
Figure 112006037115423-pat00009

여기서 컷오프 주파수(cutoff frequency) fc는 스위칭 주파수 fs의 1/10로 설정되므로 다음과 같은 수식으로부터 필터 커패시터 값을 구할 수 있다.Since the cutoff frequency f c is set to 1/10 of the switching frequency f s, the filter capacitor value can be obtained from the following equation.

Figure 112006037115423-pat00010
Figure 112006037115423-pat00010

상기와 같이 설정된 인덕턴스 값을 가지는 인덕터와 커패시턴스 값을 가지는 커패시터로 출력 필터를 구성하면, 비선형 부하가 상기 무정전 전원공급장치에 연결되더라도, 비선형 부하에 의해 발생되는 출력전압의 왜곡을 방지할 수 있게 된다.When the output filter is composed of an inductor having an inductance value set as described above and a capacitor having a capacitance value, even when a nonlinear load is connected to the uninterruptible power supply, distortion of the output voltage generated by the nonlinear load can be prevented. .

상기와 같은 본 발명의 출력 필터에 의해 출력 전압의 왜곡이 방지되는 지를 확인하기 위하여 실험 예를 설명한다.An experimental example will be described to confirm whether the distortion of the output voltage is prevented by the output filter of the present invention as described above.

도 4는 실험 예를 설명하기 위해 예시되는 비선형 부하이다. 도 4에 도시된 비선형 부하에 PWM 인버터를 연결하면 도 5에 도시된 바와 같은 전압과 전류 파형이 나타난다. 도 5의 (a)가 전류 파형이고, 도 5의 (b)가 전압 파형이다. 4 is a non-linear load that is illustrated to explain an experimental example. Connecting the PWM inverter to the nonlinear load shown in FIG. 4 results in voltage and current waveforms as shown in FIG. FIG. 5A is a current waveform and FIG. 5B is a voltage waveform.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 전류 파형에 왜곡이 발생하고, 특히 전압 파형에 심각할 정도의 왜곡이 발생함을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that distortion occurs in the current waveform, and in particular, a serious distortion occurs in the voltage waveform.

상기 비선형 부하에 의해 발생하는 왜곡된 전류 파형에 포함된 고조파 성분을 주파수 분석하면, 아래 표 1과 같은 값을 얻을 수 있다.When frequency analysis of the harmonic components included in the distorted current waveform generated by the non-linear load, the values shown in Table 1 below can be obtained.

Figure 112006037115423-pat00011
Figure 112006037115423-pat00011

- 표 1 -Table 1

실험에 사용된 필터 정수는 L = 500uH, C = 50uF로서 일반적으로 사용되는 필터 정수 값이다. 이 때의 THD 값을 계산하면 15.24%가 되기 때문에, 왜곡 정도가 심함을 알 수 있다.The filter constants used in the experiment are the filter constant values commonly used as L = 500 uH, C = 50 uF. If the THD value at this time is calculated, it becomes 15.24%, indicating that the degree of distortion is severe.

따라서, 본 발명에 따라 인덕터의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값을 설정하여 전류 및 전압 파형을 확인한다.Therefore, according to the present invention, the inductance value of the inductor and the capacitance value of the capacitor are set to check current and voltage waveforms.

인덕터의 인덕턴스 값을 계산하면, 아래의 수식 전개에 의하여 115.472uH를 얻을 수 있다. 여기서 V1은 220V, THD 값은 5%로 하였다.By calculating the inductance value of the inductor, 115.472uH can be obtained by the following equation development. Here, V 1 is 220 V and the THD value is 5%.

Figure 112006037115423-pat00012
Figure 112006037115423-pat00012

상기와 같이 인덕터의 인덕턴스 값을 설정한 후에는, 아래의 수식 전개에 의하여 커패시터의 커패시턴스 값을 219.5uF로 얻을 수 있었다. 여기서 스위칭 주파수 fs 는 10kHz로 하였다.After setting the inductance value of the inductor as described above, the capacitance value of the capacitor was obtained as 219.5 uF by the following equation development. Here, the switching frequency f s was 10 kHz.

Figure 112006037115423-pat00013
Figure 112006037115423-pat00013

상기와 같이 설정된 커패시턴스를 가지는 커패시터와 인덕턴스를 가지는 인덕터로 구성된 출력 필터를 이용하여 시뮬레이션을 한 출력 전압 및 출력전류의 파형을 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6의 (a)가 전류 파형이고 도 6의 (b)가 전압 파형이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전류뿐만 아니라, 전압의 왜곡이 거의 없는 것을 알 수 있다. 이때의 THD 값은 4.9%이다.The waveforms of the output voltage and the output current simulated by using an output filter including a capacitor having a capacitance set as described above and an inductor having an inductance are shown in FIG. 6. FIG. 6A is a current waveform and FIG. 6B is a voltage waveform. As shown in FIG. 6, it can be seen that there is almost no distortion of the voltage as well as the current. At this time, the THD value is 4.9%.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 최적의 인덕터의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값을 설정할 수 있고, 이와 같이 설정된 값을 이용하여 출력 필터를 구성하면, 비선형 부하가 연결되더라도, 출력 전압의 왜곡을 막을 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to set the inductance value of the inductor and the capacitance value of the capacitor according to the present invention, and by configuring the output filter using the set value as described above, even if the nonlinear load is connected, the distortion of the output voltage You can stop it.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터에 의하면, 기존의 알고리즘으로 해결하는 방법이 필요 없으므로 구현이 간단한 장점이 있다.According to the output filter of the uninterruptible power supply connected to the nonlinear load of the present invention having the configuration and operation and the preferred embodiment as described above, there is no need to solve the conventional algorithm, there is a simple implementation.

또한, 기존의 경우 알고리즘의 복잡성으로 인해 프로세서의 능력이 중요하므로 고성능의 마이크로 프로세서를 요구하나 본 발명에 의하면, 복잡한 알고리즘이 필요 없으므로 고성능의 마이크로 프로세서가 요구되지 않는 장점이 있다.In addition, in the conventional case, since the capability of the processor is important due to the complexity of the algorithm, a high performance microprocessor is required, but according to the present invention, since a complicated algorithm is not required, a high performance microprocessor is not required.

또한, 본 발명의 출력필터에 의하여 출력전압의 왜곡을 허용범위 한도 내에서 자동적으로 제한되기 때문에 별도의 알고리즘이 필요 없는 장점이 있다.In addition, since the distortion of the output voltage is automatically limited within the allowable range by the output filter of the present invention, there is an advantage that no separate algorithm is required.

결과적으로, 무정전 전원공급장치가 간단해지고, 제품의 단가가 대폭 감축하는 효과가 있다.As a result, the uninterruptible power supply is simplified, and the cost of the product is greatly reduced.

Claims (4)

비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터에 있어서,An output filter of an uninterruptible power supply connected to a nonlinear load, 상기 출력필터는 인덕터와 커패시터가 병렬로 연결되어 형성되되, 상기 인덕터의 인덕턴스는 상기 비선형 부하에 의해 발생되는 고조파 전류에 의한 인덕터 전압 강하분이 소정의 THD(total harmonic distortion) 값 이하가 되도록 하는 값으로 설정되고, The output filter is formed by connecting an inductor and a capacitor in parallel, and the inductance of the inductor is a value such that the inductor voltage drop caused by the harmonic current generated by the nonlinear load is less than or equal to a predetermined total harmonic distortion (THD) value. Is set, 상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 설정된 인덕턴스 값을 이용하되, 상기 출력필터의 컷오프 주파수(cutoff frequency)가 상기 무정전 전원공급장치의 스위칭 주파수의 0.1배가 되도록 하는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터.The capacitance of the capacitor is connected to a non-linear load using a set value of the inductance, but the cutoff frequency of the output filter is set to be 0.1 times the switching frequency of the uninterruptible power supply. Output filter of uninterruptible power supply. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 THD(total harmonic distortion) 값은 0.1% ~ 5% 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터.The total harmonic distortion (THD) value is in the range of 0.1% to 5% of the output filter of the uninterruptible power supply connected to the non-linear load. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 인덕턴스 값은 수식
Figure 112006037115423-pat00014
The inductance value is a formula
Figure 112006037115423-pat00014
 에 의하여 결정되되, w1은 고조파 중 기본주파수의 각 주파수 값이고, V1은 기본파의 전압 값이고, n은 홀수이며, In은 n차 고조파 성분의 전류값인 것을 특징으로 하는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터.Where w 1 is each frequency value of the fundamental frequency among harmonics, V 1 is the voltage value of the fundamental wave, n is odd, and I n is the current value of the nth harmonic component. The output filter of the uninterruptible power supply connected to. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 커패시턴스 값은 수식
Figure 112006037115423-pat00015
The capacitance value is
Figure 112006037115423-pat00015
 에 의하여 결정되되, L은 상기 설정된 인덕턴스 값이고, fs는 상기 무정전 전원공급장치의 스위칭 주파수 값인 것을 특징으로 하는 비선형 부하에 연결되는 무정전 전원공급장치의 출력필터.The output filter of the uninterruptible power supply connected to the non-linear load, wherein L is the set inductance value, and f s is a switching frequency value of the uninterruptible power supply.
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