KR101153292B1 - 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치에 관한 것으로서, 시험으로 인해 전기에너지가 발열 소비되고, 시험으로 방출된 열을 내리기 위하여 환기 순환장치 및 냉각장치를 가동시키므로 이중으로 전기에너지가 소비됨으로서 전기소비량과 함께 설비투자비용이 증가되고, 피시험장치의 전압특성이나 정확도에 따라 전기발열체의 용량이나 구성을 조건에 따라 변경시켜야 함으로 인해 준비시간이 오래 걸리며, 부피가 크고 중량물이므로 제한된 장소에서만 실시할 수밖에 없으므로 시험장소가 한정되고, 발열로 인한 전기에너지의 손실이 막대하여 경제적이지 못한 문제점을 해결하기 위하여 전원이 공급되는 입력전원부에는 반도체를 이용한 펄스폭변조(Pulse width modulation 이하 PWM)정류회로를 전원변환장치와 연결 구성함으로서 전원이 서로 다른 전원공급기기의 시험이나, 여러 종류의 설비에 대하여 정격용량시험이나 가변부하시험을 능동적으로 정밀하게 제어하면서도 시험용으로 공급 사용되는 전기에너지를 소비시키지 아니하고 전원변환장치를 통하여 전기에너지를 회생시켜 전기에너지를 절약시킬 수 있도록 동기식 PWM인버터회로를 상용전원과 연결 구성시킴으로서 발전되거나 상용전원으로부터 공급되어 시험에 사용되는 전기량을 다시 상용전원으로 피드백시킴으로 전기를 효율적으로 절약시켜 수익을 가져다주는 활용도가 매우 높은 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치를 제공하여 각종 전원장치 및 무정전 전원장치 등 피시험장치의 종류에 따라서 직류 형태, 단상 교류 형태, 3상 3선식 교류 형태 및 3상 4선식 교류 형태 등 다양한 형태의 부하로 작용하게 할 수 있으며, 출력측 전압원 인버터도 펄스폭제어(Pulse width modulation : PWM)에 의한 스위칭 동작으로 부하로 들어오는 에너지를 전력 계통으로 보내주도록 제어하되, 회생 효율을 높여서 수 MW(밀리와트)정도 되는 대용량의 전기를 발생하는 장치에도 적용이 가능하며, 또한, 단일 장치에 의해 다양한 용량과 역률 특성을 가지는 부하의 구현은 물론 다양한 용량과 비선형 특성, 동특성을 가지는 부하를 구현할 수 있다. 따라서 다양한 특성을 가지는 부하에 대한 새로 개발된 피시험장치의 다양한 전기적 시험을 간단히 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 부하시스템이 흡수한 에너지를 다시 전력 계통으로 회생시킬 수 있으므로 에너지 절약에도 기여할 수 있는 장점이 있는 등 효과가 큰 다기능 전기부하시험장치에 관한 것이다.
Description
본 발명에 의한 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치는 전원공급기, 축전지 등의 시험하고자 하는 임의의 전원공급원으로부터 전기특성 시뮬레이션을 실시할 수 있도록 하기위하여 피시험장치로부터 공급되는 직류전원 또는 교류전원을 정류회로의 변환회로를 통하여 직류전원으로 변환시킨 후 전력회생용 인버터를 이용하여 상용전원으로 회생시켜 회생된 전원을 재공급함으로서 시험하는 기간 동안 사용되는 전기에너지를 방열로 소비시키지 않으면서도 피시험장치의 전기적 특성을 시험하거나 시뮬레이션이 가능한 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 개발된 전력기기나 제조 생산된 전원공급장치를 판매하기 전이나 운영하고 있는 전원공급설비의 특성이 정상적으로 동작되는지에 대한 성능과 신뢰성을 확인하기 위하여 전기적 특성시험을 실시함에 있어 대부분은 수동식 전기저항체를 다중으로 접속된 부하장치를 이용하고 있으며, 이러한 시험에 사용되는 전기저항체에서는 발열을 통하여 공급받는 전기에너지를 모두 열로 방출하여 소비시키면서 피시험장치의 전기적 동작 특성을 측정하여 그 결과를 검토하고 있는 방식으로서 피시험장치를 시험하는 동안 계속적으로 시험되는 전기에너지 양만큼 열이 발생되어 열로 소비하는 단점이 있다.
상기 종래기술을 정리하게 되면, 입력되는 상용전원을 이용하여 전원을 변환시켜 공급하는 변압기, 정류기, 전압조정기, 인버터, 배터리 등의 전원공급장치의 시험이나 동력발전기, 풍력발전장치, 태양광발전장치, 하이브리드발전장치 등의 성능시험이나 전기에너지가 충전된 배터리의 방전특성시험을 실시하는 일반적인 방식으로서 발열량이 많은 다수의 전기저항체를 구성시켜놓고 시험하고자하는 전압과 전류(전력)량에 따라 수동이나 전기발열체를 가감시킴으로 시험전력량이 조절되게 함으로서 소정의 목적인 피시험장치의 전기적 특성을 측정하고, 작동상태를 시뮬레이션 함으로서 피시험장치의 안전성과 신뢰성에 대한 적합성유무를 확인하는 이러한 시험방법에서는 시험하는 시간동안 시험되는 전기에너지는 모두 전기저항체를 통하여 발열로 소비되고, 또한 시험으로 방출된 열을 내리기위하여 환기순환장치 및 냉각장치를 가동시키므로 이중으로 전기에너지가 소비됨으로서 시험에 공급되는 전기공급량을 높여야 함으로서 전기소비량과 함께 설비투자비용이 증가되고, 피시험장치의 전압특성이나 정확도에 따라 전기발열체의 용량이나 구성을 조건에 따라 변경시켜야 함으로서 준비시간이 과다하고, 정밀하게 전기량을 제어하지 못하며, 부피가 크고 중량물이고, 열 발생이 많으므로 제한된 장소에서만 실시할 수밖에 없으므로 시험장소가 한정되고 시험으로 소비되는 전기에너지의 손실이 막대하여 경제적이지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
종래방법에서의 가장 큰 문제점인 막대한 전기에너지를 소비하지 않으면서도 전기공급기능이 서로 다른 다양한 종류의 피시험장치에 대하여 능동적으로 제어할 수 있도록 전기부하장치내부에 시험전원이 연결 공급되는 입력전원부에는 반도체를 이용한 정류회로와 상용전원으로 전기에너지를 회생시켜 공급할 수 있는 회생제어인버터를 연결 구성함으로서 전원이 서로 다른 전원공급기기의 시험이나, 여러 종류의 설비에 대하여 정격용량시험이나 가변부하시험을 능동적으로 정밀하게 제어하면서도 시험용으로 공급 사용되는 전기에너지를 소비시키지 아니하고 시험전원을 상용교류전원으로 역변환하여 공급시킴으로 전기에너지를 회생시켜 전기에너지를 절약시킬 수 있도록 연계형 동기식 PWM인버터회로를 상용전원과 연결 구성시킴으로서 발전되거나 상용전원으로부터 공급되어 시험에 사용되는 에너지를 다시 재사용할 수 있도록 상용전원으로 피드백시킴으로 전기를 효율적으로 절약시켜 수익을 가져다주는 활용도가 매우 높은 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은,
피시험장치에서 공급되는 전원과 연결되되 정류회로와 직류필터회로가 구성된 입력전원부와 시험된 전기에너지량을 제어하여 상용전원으로 회생시키는 회생제어인버터부와 상기 회생제어인버터부에서 회생되는 전기에너지를 고조파가 제거된 정현파 교류전원으로 출력하기 위한 교류출력필터회로와 상기 정류회로와 회생제어인버터부가 서로 연결되되 회생되는 전력량을 제어하고 상용전원과 회생된 전력의 전압과 위상을 조절하는 제어 및 검출부와 상기 제어 및 검출부와 연결되되 실시간 및 설정된 시간 간격으로 측정값을 누적시키고 출력할 수 있는 시스템제어부 및 상기 시험되는 상태의 진단, 측정정보 및 제어정보를 처리하는 인터페이스부로 구성되는 것으로 이루어진다.
상기 인터페이스부와 연결되되 출력되는 전기에너지량을 측정할 수 있는 시험전력량측정부와 상용전원으로 회생되는 전기에너지량을 측정하는 회생전력량측정부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 입력전원부의 정류회로는 시험되는 전원이 직류전원이나 교류전원의 극성, 주파수, 위상에 관계없이 전원을 받아들일 수 있도록 풀 브리지정류회로로 구성되고, 다양한 전원장치를 하나의 시험설비를 통하여 전기부하시험을 할 수 있으며, 시험되는 전력량을 무순단 제어를 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 입력전원부의 정류회로는 저전압입력회로, 고전압회로, 펄스폭제어정류회로, 승압정류회로, 배전압정류회로 등으로 구성되거나 복합적인 구성으로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 전기부하시험장치는 3개를 한 조로 연결시켜 3상전원용으로 적용하거나 다수의 병렬로 연결시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회생제어인버터부는 정현파 교류필터회로로 연계 구성되며 정현파 교류필터회로는 리액터와 콘덴서를 조합 구성하되 상기 회생제어인버터부에서 발생된 고조파리플성분을 흡수하고 제거시키며, 상용전원의 왜율과 역율을 함께 개선시키는 기능을 가지며 회생제어인버터부로 시험전력량에 대비하여 회생전력량을 제어하는데 있어 상용전원의 전압과 주파수에 자동으로 동기 되며, 회생전력량의 조절을 위해 전압과 위상을 조절하는 제어회로가 구성되고, 저장된 정보에 따라 자동으로 전력을 시험하고 회생시키는 피드백회로가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 피시험장치에서 출력되는 부하전력량을 제어함에 있어서 상용전원으로 회생되는 전력량을 제어함으로 피시험장치의 전력공급능력을 시험할 수 있도록 유입되거나 유출되는 전력량을 측정하여 표시하고 설정하거나, 설정된 제어 값에 따른 전기에너지량과 보정 값을 신호로 출력시키며, 사용자가 보고 조정설정 가능하도록 제어 및 계측표시장치와 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 인터페이스부와 연결 구성되되 시험상태를 진단하고 장비의 이상 유, 무와 측정값을 표시할 수 있는 경보표시부, 시험된 자료를 외부로 진단 및 측정정보를 보내거나 제어정보를 원격으로 처리가 가능하도록 하는 외부통신부 및 시험, 제어정보를 입력하는 설정조작부가 포함될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 피시험장치가 상용전원으로부터 전원을 공급받아 피시험장치를 통하여 출력되는 전원을 피시험장치와 연계 구성된 전기부하시험장치의 입력전원부에 공급시키고 전기부하시험장치의 출력을 다시 상용전원 측으로 연계 구성시킴으로 피시험장치에서 필요로 하는 전기에너지를 상용전원과 함께 전기부하시험장치가 전력회생기능으로 부담하게 함으로서 피시험장치의 시험전력량보다도 작은 상용전원으로도 대용량의 전력을 필요로 하는 피시험장치를 시험할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치에 의하면, 각종 전원장치 및 무정전 전원장치 등 피시험장치의 종류에 따라서 직류전원 형태, 단상 교류전원 형태, 3상 3선식 교류전원 형태 및 3상 4선식 교류전원 형태 등 다양한 형태의 부하로 적용할 수 있으며, 회생전원으로 변환시키는 회생제어인버터는 펄스폭제어(Pulse width modulation : PWM)에 의한 스위칭 동작으로 입력으로 들어오는 에너지를 전력 계통으로 보내주도록 제어하되, 전기부하시험장치의 용량을 높이거나 병렬연결 시키도록 구성함으로서 수 MW(메가와트)정도 되는 대용량의 전기에너지를 회생시키는 장치에도 적용이 가능하다.
또한, 단일 장치에 의해 다양한 용량과 역률 특성을 가지는 부하의 구현은 물론 다양한 용량과 비선형 특성, 동특성을 가지는 부하를 구현할 수 있다. 따라서 다양한 특성을 가지는 부하에 대한 새로 개발된 피시험장치의 다양한 전기적 시험을 간단히 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 부하시스템이 흡수한 에너지를 다시 전력 계통으로 회생시킬 수 있으므로 에너지 절약에도 기여할 수 있는 장점이 있는 등 효과가 큰 발명이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명의 내부구성 중 동일전위회생을 나타내는 회로도
도 4는 본 발명의 내부구성 중 이중전위회생을 나타내는 회로도
도 5는 본 발명의 내부구성 중 3상 동종전위회생을 나타내는 회로도
도 6은 본 발명의 내부구성 중 3상 4선식 전위회생을 나타내는 회로도
도 7은 본 발명의 내부구성 중 승압정류회로를 나타내는 회로도
도 8은 본 발명의 내부구성 중 배전압 전파정류회로를 나타내는 회로도
도 9는 본 발명의 내부구성 중 3상 정류회로를 나타내는 회로도
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명의 내부구성 중 동일전위회생을 나타내는 회로도
도 4는 본 발명의 내부구성 중 이중전위회생을 나타내는 회로도
도 5는 본 발명의 내부구성 중 3상 동종전위회생을 나타내는 회로도
도 6은 본 발명의 내부구성 중 3상 4선식 전위회생을 나타내는 회로도
도 7은 본 발명의 내부구성 중 승압정류회로를 나타내는 회로도
도 8은 본 발명의 내부구성 중 배전압 전파정류회로를 나타내는 회로도
도 9는 본 발명의 내부구성 중 3상 정류회로를 나타내는 회로도
첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 구성도, 도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예를 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명의 내부구성 중 동일전위회생을 나타내는 회로도, 도 4는 본 발명의 내부구성 중 이중전위회생을 나타내는 회로도, 도 5는 본 발명의 내부구성 중 3상 동종전위회생을 나타내는 회로도, 도 6은 본 발명의 내부구성 중 3상 4선식 전위회생을 나타내는 회로도, 도 7은 본 발명의 내부구성 중 승압정류회로를 나타내는 회로도, 도 8은 본 발명의 내부구성 중 배전압 전파정류회로를 나타내는 회로도, 도 9는 본 발명의 내부구성 중 3상 정류회로를 나타내는 회로도로서 함께 설명한다.
본 발명인 전기부하시험장치(100)의 구성을 살펴보면, 피시험장치(10)에서 공급되는 전원과 연결되되 정류회로(201)와 직류필터회로(202)가 구성된 입력전원부(200)와 시험되는 전기에너지량을 제어하여 상용전원(20)으로 회생시키도록 하는 회생제어인버터부(210) 및 상기 상용전원(20)으로 회생되는 전기에너지를 정현파로 공급하기 위한교류출력필터회로(220)로 구성되어진다.
또한, 상기 입력전원부(200)와 회생제어인버터부(210)와 연결되어 회생되는 전력량을 제어하면서 상용전원(20)이나 입력전원과 회생된 전력의 전압과 위상을 조절하는 제어 및 검출부(230)가 구성되는 것이다.
시험상태의 진단, 측정정보 및 제어정보를 처리하는 인터페이스부(300)와 상기 인터페이스부(300)에 연결되되 시험되는 전력량과 회생되는 전력량을 측정하는 시험전력량측정부(340)와 회생전력량측정부(350)와 상기 인터페이스부(300)와 연결되되 시험 및 제어정보를 입력하는 설정조작부(320) 및 상기 인터페이스부(300)와 제어 및 검출부(230)와 연결되되 상기 설정조작부(320)에 입력된 제어 값에 따라 시험전력량에 대한 회생전력량을 계산하여 제어신호를 출력시키며, 입력되거나 검출된 정보를 처리하고 기억시키는 시스템제어부(240)로 이루어진 것으로 구성되어진다.
상기 인터페이스부(300)와 연결 구성되되 시험상태를 진단하고 장비의 이상 유, 무와 측정값을 표시할 수 있는 경보표시부(310)가 구성되어야 한다.
상기 인터페이스부(300)와 연결 구성되되 시험된 자료를 외부로 진단 및 측정정보를 보내거나 제어정보를 원격으로 처리가 가능하도록 된 외부통신부(330)가 구성되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명인 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 입력되는 상용전원(20)을 이용하여 전원을 변환시켜 공급하는 변압기, 정류기, 전압조정기, 인버터 등의 전원공급장치의 시험과 자체전기에너지원을 가지거나 전기를 발생시키는 축전지(배터리), 동력발전기, 풍력발전장치, 태양광발전장치, 하이브리드발전장치, 등의 성능시험이나 전기에너지가 충전된 배터리의 방전특성시험을 실시하는 일반적인 방식으로서 상용전원(20)을 이용하여야 되는 상기 피시험장치(10)에는 전원을 공급시키도록 상용전원(20)과 연결되어서 피시험장치의 특성에 따라 변환된 전원으로 출력되며, 상용전원(20)이 불필요한 독립형 피시험장치(10)에서는 자체적으로 발생되는 전기에너지가 출력 공급되며, 상기 입력전원부(200)에 구성된 정류회로(201)와 직류필터회로(202)는 피시험장치의 전원을 공급받아 직류전원으로 변환시키고 상용전원(20)으로 회생시키는 회생제어인버터부(210)는 시험되는 전기에너지량을 제어하여 출력 회생시키며, 상기 상용전원(20)으로 회생되는 전원은 상용전원(20)으로 양질의 전원이 연계공급 되도록 하기위하여 정현파필터로 구성된 교류출력필터회로(220)가 순차적으로 연결되어 작동하는 것이다.
이는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상용전원(20)이 필요한 피시험장치(10)(변압기, 정류기, 전압조정기, 인버터 등)와 상용전원(20)이 불필요한 독립형 피시험장치(10)(동력발전기, 풍력발전장치, 태양광발전장치, 하이브리드발전장치, 배터리 등)에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 한 것을 나타내고 있는 것이다.
상기 입력전원부(200)에 구성된 정류회로(201)는 교류전원을 직류전원으로 변환시키거나, 직류전원을 전기부하시험장치에 적합하도록 변환하기 위한 정류회로로서 피시험장치(10)를 통해 들어오는 전원이 직류전원이거나 교류전원의 극성, 주파수, 위상에 관계없이 전원을 받아들일 수 있도록 풀 브리지정류회로로 구성되어야 한다. 이는 교류출력인 경우 전압의 극성이 교대로 전환될 필요가 있고, 하프브리지의 경우 +, - 의 출력을 뽑기 위해 양극성의 전원이 필요한데 풀 브리지정류회로는 극성이 하나만 필요하기 때문인 것이다.
그리고 상기 풀 브리지정류회로를 사용하게 되면, 다양한 전원장치를 하나의 시험설비를 통하여 전기부하시험을 할 수 있으며, 시험되는 전원을 무순단 제어를 할 수 있기 때문인 것이다.
또한, 상기 입력전원부(200)의 정류회로(201)는 저전압입력회로, 고전압회로, 펄스폭제어정류회로, 승압정류회로(도 7), 배전압정류회로(도 8), 3상정류회로(도 9) 등과 같이 복합적인 병렬구성으로 할 수 있는 것이다.
시험으로 인해 사용되는 전기에너지를 안정시키고 상용전원(20)으로 회생되는 전기에너지를 효율적으로 공급하기 위하여 구성된 직류필터회로(202)에는 리액터와 콘덴서를 조합하여 구성시킴으로 피시험장치의 부하시험을 효율이고 안정적으로 회생제어인버터부(210)로 전기에너지를 공급시키고 회생된 교류전원은 교류출력필터회로(220)에서 고조파 리플성분을 제거시키고, 순수 정현파전원을 상용전원(20)으로 발전, 회생시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 회생제어인버터부(210)에서는 시험하고자하는 시험전력량에 대비하여 회생전력량을 제어하도록 하는데 있어 상용전원(20)의 전압과 주파수에 자동으로 동기 되며 교류출력필터회로(220)는 회생제어인버터부(210)에서 발생되는 고조파를 흡수제거하고 상용전원(20)에 함유된 고조파에 의해 왜곡되는 파형의 보정과 역률 등 상용전원(20)의 전원품질을 개선시키는 역할을 하면서 상용전원(20)으로 회생 공급시키는 것이다.
피시험장치(10)의 시험되는 전기에너지량인 회생전력량을 조절함에 있어서는 전압과 위상을 조절하는 제어회로를 가지며, 회생 제어된 전력량을 검출하여 사용자가 설정하거나 저장된 시험정보에 따라 제어되도록 자동으로 전력을 시험하고, 회생되도록 피드백회로가 구비되어 시험으로 인해 소비되는 전력을 상용전원(20)으로 전력을 회생시켜 전기에너지를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 것이다.
제어 및 검출부(230)는 상기 입력전원부(200)에 구성된 정류회로(201)와 회생제어인버터부(210)와 연결되어서 각각의 동작을 제어하고 회생되는 전기에너지의 전력량과 함께 상용전원(20)으로 회생될 수 있도록 출력되는 전력의 전압과 위상을 조절하게 되는 것이다.
시험하는 상태의 진단, 측정정보 및 제어정보를 일괄적으로 처리하는 인터페이스부(300)가 구성되며, 상기 인터페이스부(300)에 연결되되 시험되는 전력량을 측정할 수 있도록 피시험장치(10)에서 전기부하시험장치(100)의 정류회로(201)로 공급되는 부분에 구성되는 시험전력량측정부(340)가 연결된다. 그리고 회생되는 전력량을 측정할 수 있도록 교류출력필터회로(220)에서 사용전원으로 출력되는 부분에 회생전력량측정부(350)가 연결되는 것이다.
또한, 시험 및 제어정보를 입력하도록 구성된 설정조작부(320)와 시험상태를 진단하고, 장비의 이상 유, 무와 측정값을 표시하는 경보표시부(310) 및 시험된 자료, 진단 및 측정정보를 외부로 보내거나 제어정보를 원격으로 처리할 수 있도록 외부통신부(330)가 상기 인터페이스부(300)에 연결되는 것이다.
상기와 같이 시험전력량측정부(340), 회생전력량측정부(350), 경보표시부(310), 설정조작부(320) 및 외부통신부(330)와 연결되어 전기부하시험장치(100)의 작동을 도와주는 인터페이스부(300)는 상기 제어 및 검출부(230)와 연결된 시스템 제어부(240)와 연결되는 것이다.
상기 시스템 제어부(240)는 상기 설정조작부(320)에 입력된 제어 값에 따라 시험전력량에 대한 회생전력량을 계산하여 제어신호를 출력시키며, 입력되거나 검출된 정보를 처리하고 기억시키는 것이다.
상기 피시험장치(10)에서 출력되는 부하전력량을 전기부하시험장치(100)가 제어함에 있어서 상용전원(20)으로 회생되는 전력량을 제어함으로 인해 피시험장치(10)의 전력공급능력을 시험할 수 있도록 유입되거나 유출되는 전력량을 측정하여 표시하고 설정하거나, 설정된 제어 값에 따라 회생제어인버터부(210)에 정현파 펄스폭제어(Sine wave - Pulse width modulation)로 처리된 보정신호를 출력시키며, 사용자가 측정되어 표시되는 상태를 보고 조정설정 가능하도록 제어 및 계측표시장치와 연결되어 구성되는 것이다.
상기 전기부하시험장치(100)는 세 개를 한 조로 연결시켜 3상전원용으로 적용하거나 다수를 병렬로 연결시킬 수 있도록 하여 대용량의 부하시험에도 사용할 수 있다.
또한, 시험전력량의 대소에 관계없이 적용이 가능하며, 전기부하시험장치(100)를 3상 또는 병렬로 하여 작동 시에는 하나의 제어장치만으로도 다수의 전기부하시험장치(100)를 연결하여 작동 할 수 있도록 하여 용량증대를 자유롭게 변경할 수 있도록 구성되는 것이다.
이하는 상기 전기부하시험장치(100)의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 도 3은 상기 전기부하시험장치(100)에서 입력전원부(200)와 회생제어인버터부(210) 및 교류출력필터회로(220)를 나타내는 회로도 중 동일전위회생장치를 회로로 나타낸 것이다.
상기 도 3의 동일전위회생회로에서 교류출력필터회로(220)에 변압기(t)를 추가한 것만으로 가능한 것이 도 4에 도시된 이종전위회생장치의 회로인 것이다.
도 5 및 도 6은 각각 3상 동종 전위회생장치와 3상 4선식 전위회생장치를 회로로 나타낸 것이다.
또한, 도 7 및 도 8은 상기 입력전원부(200)의 정류회로(201)의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 도 7은 승압정류회로를 나타낸 회로도이며, 도 8은 배전압전파정류회로를 나타낸 회로도인 것이며, 도 9는 3상정류회로를 나타낸 회로도를 나타낸 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치(100)는 각종 전원장치인 변압기, 정류기, 축전지 등과 독립식 전원발생장치인 동력발전기, 풍력발전장치, 태양광 및 하이브리드 발전장치 등 피시험장치(10)의 종류에 따라서 직류 전원형태, 단상 교류 전원형태, 3상 3선식 교류 전원형태 및 3상 4선식 교류 전원형태 등 다양한 전기적장치의 형태의 부하시험에 적용 할 수 있으며, 시험되는 전기에너지량을 상용전원(20)으로 회생시키도록 제어되는 전력량을 펄스폭제어(Pulse width modulation : PWM)에 의한 스위칭 동작을 하는 회생제어인버터부(210)에서 상용전력(20) 계통으로 보내주도록 제어하되, 단일 또는 병렬연결을 통하여 제어전력량을 높여서 수 MW(메가와트)정도 되는 대용량의 전기를 시험하면서 회생전력을 발생하도록 하는 대용량 전력시험 장치에도 적용이 가능하다.
또한, 단일 장치에 의해 다양한 용량과 역률 특성을 가지는 부하시험특성의 구현은 물론 다양한 용량과 비선형 특성, 동특성을 가지는 부하를 구현할 수 있다. 따라서 다양한 특성을 가지는 부하시험이나 새롭게 개발된 피시험장치(10)에 대해서도 동일 시험 장치로서 다양한 전기적 시험을 간단히 수행할 수 있는 장점이 있다. 그리고 부하시험에 사용된 전기에너지를 다시 전력 계통으로 회생시킬 수 있으므로 에너지 절약에도 기여할 수 있는 장점과 전기저항체를 사용하지 않으므로 발열이 없으므로 화재위험이나 별도의 환기 및 냉각장치도 필요 없는 등 사용이 편리하고 에너지 절감효과가 큰 발명이다.
10 : 피시험장치 20 : 상용전원 100 : 전기부하시험장치
200 : 입력전원부 201 : 정류회로 202 : 직류필터회로
210 : 회생제어인버터부 220 : 교류출력필터회로
230 : 제어 및 검출부 240 : 시스템 제어부
300 : 인터페이스부
310 : 경보표시부 320 : 설정조작부 330 : 외부통신부
340 : 시험전력량측정부 350 : 회생전력량측정부
200 : 입력전원부 201 : 정류회로 202 : 직류필터회로
210 : 회생제어인버터부 220 : 교류출력필터회로
230 : 제어 및 검출부 240 : 시스템 제어부
300 : 인터페이스부
310 : 경보표시부 320 : 설정조작부 330 : 외부통신부
340 : 시험전력량측정부 350 : 회생전력량측정부
Claims (9)
- 피시험장치에서 공급되는 전원과 연결되되 정류회로와 직류필터회로가 구성된 입력전원부;
시험된 전기에너지량을 제어하여 상용전원으로 회생시키는 회생제어인버터부;
상기 회생제어인버터부에서 회생되는 전기에너지를 고조파가 제거된 정현파 교류전원으로 출력하기 위한 교류출력필터회로;
상기 정류회로와 회생제어인버터부가 서로 연결되되 회생되는 전력량을 제어하고 상용전원과 회생된 전력의 전압과 위상을 조절하는 제어 및 검출부;
상기 제어 및 검출부와 연결되되 실시간 및 설정된 시간 간격으로 측정값을 누적시키고 출력할 수 있는 시스템제어부;
시험되는 상태의 진단, 측정정보 및 제어정보를 처리하는 인터페이스부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서
상기 인터페이스부와 연결되되 출력되는 전기에너지량을 측정할 수 있는 시험전력량측정부와 상용전원으로 회생되는 전기에너지량을 측정하는 회생전력량측정부가 포함되는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 입력전원부의 정류회로는 시험되는 전원이 직류전원이나 교류전원의 극성, 주파수, 위상에 관계없이 전원을 받아들일 수 있도록 풀 브리지정류회로로 구성되고, 다양한 전원장치를 하나의 시험설비를 통하여 전기부하시험을 할 수 있으며, 시험되는 전력량을 무순단 제어를 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 입력전원부의 정류회로는 저전압입력회로, 고전압회로, 펄스폭제어정류회로, 승압정류회로, 배전압정류회로로 구성되거나 복합적인 구성으로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 전기부하시험장치는 3개를 한 조로 연결시켜 3상전원용으로 적용하거나 다수의 병렬로 연결시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 회생제어인버터부는 정현파 교류필터회로로 연계 구성되며 정현파 교류필터회로는 리액터와 콘덴서를 조합 구성하되 상기 회생제어인버터부에서 발생된 고조파리플성분을 흡수하고 제거시키며, 상용전원의 왜율과 역율을 함께 개선시키는 기능을 가지며 회생제어인버터부로 시험전력량에 대비하여 회생전력량을 제어하는데 있어 상용전원의 전압과 주파수에 자동으로 동기 되며, 회생전력량의 조절을 위해 전압과 위상을 조절하는 제어회로가 구성되고, 저장된 정보에 따라 자동으로 전력을 시험하고 회생시키는 피드백회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 피시험장치에서 출력되는 부하전력량을 제어함에 있어서 상용전원으로 회생되는 전력량을 제어함으로 피시험장치의 전력공급능력을 시험할 수 있도록 유입되거나 유출되는 전력량을 측정하여 표시하고 설정하거나, 설정된 제어 값에 따른 전기에너지량과 보정 값을 신호로 출력시키며, 사용자가 보고 조정설정 가능하도록 제어 및 계측표시장치와 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 인터페이스부와 연결 구성되되 시험상태를 진단하고 장비의 이상 유, 무와 측정값을 표시할 수 있는 경보표시부, 시험된 자료를 외부로 진단 및 측정정보를 보내거나 제어정보를 원격으로 처리가 가능하도록 하는 외부통신부 및 시험, 제어정보를 입력하는 설정조작부가 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
- 제 1항에 있어서,
상기 피시험장치가 상용전원으로부터 전원을 공급받아 피시험장치를 통하여 출력되는 전원을 피시험장치와 연계 구성된 전기부하시험장치의 입력전원부에 공급시키고 전기부하시험장치의 출력을 다시 상용전원 측으로 연계 구성시킴으로 피시험장치에서 필요로 하는 전기에너지를 상용전원과 함께 전기부하시험장치가 전력회생기능으로 부담하게 함으로서 피시험장치의 시험전력량보다도 작은 상용전원으로도 대용량의 전력을 필요로 하는 피시험장치를 시험할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력회생기능을 가지는 고효율 다기능 전기부하시험장치
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-
2010
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