KR101287887B1 - 정지형 무효전력 보상기용 ｔｃｒ 제어 장치 - Google Patents

정지형 무효전력 보상기용 ｔｃｒ 제어 장치 Download PDF

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Abstract

라인 전원과 부하 사이에 구비되어 라인 전원에 의한 라인 전류를 보상하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치가 개시된다. 상기 TCR 제어 장치는, 각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 정상분 무효전류를 산출하는 정상분 전류 산출부와, 각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 산출하는 역상분 전류 산출부, 및 상기 정상분 무효전류, 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 이용하여 각 상의 보상전류를 산출하는 보상 전류 산출부를 포함하는 개루프 제어부; 상기 라인 전원에 의한 각 상의 라인 전압 및 상기 라인 전류로부터 각 상의 라인 무효 전력을 산출하는 무효전력 산출부, 및 상기 각 상의 라인 무효 전력과 사전 설정된 기준 무효 전력의 오차값을 피아이(PI) 제어하여 각 상의 무효 전력에 대한 보상값을 산출하는 무효 전력 제어부를 포함하는 폐루프 제어부; 및 상기 개루프 제어부에서 산출된 각상의 보상전류 및 상기 폐루프 제어부에서 산출된 무효 전력 보상값을 이용하여 상기 TCR의 점호각을 결정하는 점호각 산출부를 포함한다.

Description

정지형 무효전력 보상기용 ＴＣＲ 제어 장치{CONTROL APPARATUS OF THYRISTOR CONTROLLED REACTOR FOR STATIC VAR COMPENSATOR}
본 발명은 TCR(Thyristor Controlled Reactor: TCR) 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신속한 무효전력 보상 특성을 갖는 정지형 무효전력 보상기(SVC: Static Var Compensator)에 적용되는 TCR 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로 또는 대형 압연기와 같은 산업용 부하들은 3상 배전계통에서 순시적으로 급변하는 무효전력량을 요구하며, 경우에 따라서는 불평형에 의한 역상분 전류를 발생하기도 한다.
특히 전기로는 아크의 점화 지연 및 비선형 저항 특성으로 인해, 전류가 급격하게 변동되는 특성을 갖는다. 이들 전류는 삼상 불평형이 되어 있고 고조파 왜곡이 심하고 큰 폭으로 진동한다. 전류 변동은 곧 모선의 전압 변동으로 이어져서 플리커를 발생시키고 민감한 전자장비의 오동작을 유발시키게 된다.
이러한 문제를 최소화하기 위해 전류의 변동분을 빠르게 보상할 수 있는 TCR(Thyristor Controlled Reactor: TCR)을 채용한 정지형 무효전력 보상기(SVC: Static Var Compensator)가 사용되고 있다.
TCR을 이용한 무효전력 보상 장치는, 사이리스터를 주 소자로 사용하고 있어 스위칭 주파수가 낮지만, 대용량화에 유리하고 반주기 단위의 빠른 응답특성, 제어의 연속성 및 가격 측면에서의 경제성에서 우수한 장점으로 인해 널리 보급되고 있다.
이러한 TCR을 이용한 무효전력 보상 장치는, 더욱 빠른 무효전력 보상 특성을 가질 것이 요구된다. 특히, TCR의 사이리스터 점호각 제어의 응답특성이 매우 우수할 것이 요구된다.
특히, 종래의 TCR을 이용한 무효전력 보상 장치는, 사이리스터의 점호각을 제어하는 과정에서, 삼상 불평형이 발생한 전류를 변환하는데 직류 성분을 검출하기 위해 버터워스 필터(Butterworth Filter)와 같은 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 적용하고 있다. 이러한 종래의 저역 통과 필터는 위상지연이 많이 발생하여 빠른 검출이 어려우므로 TCR의 응답 지연이 발생하는 문제점을 갖는다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 급격한 전류 변동에 대해 더욱 빠른 응답특성을 갖는 정지형 무효전력 보상 장치에 적용되는 TCR 제어 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
라인 전원과 부하 사이에 구비되어 라인 전원에 의한 라인 전류를 보상하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치에 있어서,
각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 정상분 무효전류를 산출하는 정상분 전류 산출부와, 각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 산출하는 역상분 전류 산출부, 및 상기 정상분 무효전류, 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 이용하여 각 상의 보상전류를 산출하는 보상 전류 산출부를 포함하는 개루프 제어부;
상기 라인 전원에 의한 각 상의 라인 전압 및 상기 라인 전류로부터 각 상의 라인 무효 전력을 산출하는 무효전력 산출부, 및 상기 각 상의 라인 무효 전력과 사전 설정된 기준 무효 전력의 오차값을 피아이(PI) 제어하여 각 상의 무효 전력에 대한 보상값을 산출하는 무효 전력 제어부를 포함하는 폐루프 제어부; 및
상기 개루프 제어부에서 산출된 각상의 보상전류 및 상기 폐루프 제어부에서 산출된 무효 전력 보상값을 이용하여 상기 TCR의 점호각을 결정하는 점호각 산출부
를 포함하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 정상분 전류 산출부는, 상기 각 상의 부하전류를 +ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제1 디큐 변환부; 및 상기 제1 디큐 변환부에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 상기 정상분 무효 전류를 출력하는 제1 필터부를 포함할 수 있다.
이 실시형태에서, 상기 제1 필터부는, 최소 제곱 알고리즘에 의해 가중치가 변화되어 적용되는 적응형 노치 필터일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 역상분 전류 산출부는, 상기 각 상의 부하전류를 -ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제2 디큐 변환부; 및 상기 제2 디큐 변환부에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 상기 역상분 유효 전류 및 역상분 무효 전류를 출력하는 제2 필터부를 포함할 수 있다.
이 실시형태에서, 상기 제2 필터부는, 최소 제곱 알고리즘에 의해 가중치가 변화되어 적용되는 적응형 노치 필터일 수 있다.
본 발명에 의한 TCR 제어장치에 따르면, 종래의 저역 통과 필터 대신 적응형 노치 필터(ANF)를 적용함으로써 매우 신속한 응답 특성 및 정밀한 리플제거가 가능한 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따르면, TCR이 적용된 정지형 무효전력 보상 시스템의 성능을 반주기 이하로 추종하도록 제어할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명은, 전기로와 같은 급격하게 변하는 부하의 무효전력을 잘 보상하여 계통전압의 안정화와 역률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어 장치가 적용되는 정지형 무효전력 보상기 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 정상분 전류 산출부의 세부 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 역상분 전류 산출부의 세부 구성을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 적용되는 적응형 노치 필터의 일례를 도시한 구성도이다.
도 6은 도 5의 적응형 노치 필터의 업데이트 상수별 주파수 응답곡선이다.
도 7은 도 2에 도시된 무효전력 제어부를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.
도 8은 도 2에 도시된 서셉턴스 도통각 산출부에서 적용되는 사이리스터 도통각과 표준 서셉턴스와의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치의 성능 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어 장치가 적용되는 정지형 무효전력 보상기 시스템의 도면이다.
도 1을 참조하면, 정지형 무효전력 보상기 시스템(20)은 라인 전원(30)과 부하(60) 사이의 송전선로에 구비될 수 있다. 정지형 무효전력 보상기 시스템(20)은 각 상의 송전선로 사이에 각각 직렬연결된 사이리스터(211-213) 및 리액터(214-126)에 의해 Δ 결선을 형성하는 TCR부(21)와, 다수의 차수의 고조파 제거를 위한 다수의 필터(캐패시터)를 포함하여 각 상의 송전선로에 연결되는 하모닉 필터부(캐패시터 뱅크)(22)를 포함할 수 있다.
상기 TCR부(21)는 각 상의 전송선로에 보상 전류를 제공하도록 사이리스터(211-213)가 제어될 수 있다. 상기 하모닉 필터부(캐패시터 뱅크)(22)는 고조파 제거를 위해 마련된 것으로, 하모닉 필터의 차수 조합은 부하의 특성에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 통상 산업용 부하는 주로 지상으로 운전되기 때문에 정지형 무효전력 보상기 시스템(20)은 주로 진상 영역으로 국한된다. 따라서, 하모닉 필터의 캐패시터 총용량은 부하(60)가 요구하는 최대 무효전력량에 상응하게 설계될 수 있으며, 각 차수 필터는 전원 임피던스와의 병렬 공진을 회피하도록 설계될 수 있다..
또한, 정지형 무효전력 보상기 시스템(20)은, TCR부(21)를 제어하는데 사용되는 각 상의 라인 전류, 전압, 부하로 제공되는 각 상의 부하 전류 등을 검출하기 위한 각종 검출 수단(40, 50)을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어 장치(10)는, 무효전력을 보상하기 위해 상기 TCR부(21)에 포함되는 복수의 사이리스터(211-213)의 점호각을 결정하여 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 TCR 제어장치는, 개루프 제어부(11)와 폐루프 제어부(12) 및 점호각 산출부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
개루프 제어부(11)는, 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 디큐(DQ) 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 정상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00001
)를 산출하는 정상분 전류 산출부(111)와, 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 디큐(DQ) 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 역상분 유효전류(
Figure 112011104407912-pat00002
) 및 역상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00003
)를 산출하는 역상분 전류 산출부(112), 및 상기 정상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00004
), 역상분 유효전류(
Figure 112011104407912-pat00005
) 및 역상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00006
)를 이용하여 각 상의 보상전류(Iab _ tcr, Ibc _ tcr, Ica_tcr)를 산출하는 보상 전류 산출부(113)을 포함할 수 있다.
이에 더하여, 개루프 제어부(11)는, 보상 전류 산출부(113)에서 산출된 각 상의 보상전류(Iab _ tcr, Ibc _ tcr, Ica _ tcr)와 폐루프 제어부(12)에서 산출되는 각 상의 무효 전력에 대한 보상값(ΔIab _ tcr, ΔIbc _ tcr, ΔIca _ tcr)을 이용하여 각 상의 서셉턴스 및 도통각을 산출하는 서셉턴스 도통각 산출부(115)를 더 포함할 수 있다.
폐루프 제어부(12)는, 라인 전원에 의한 각 상의 라인 전압(Va, Vb, Vc) 및 상기 라인 전류(Ia _ line, Ib _ line, Ic _ line)로부터 각 상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)을 산출하는 무효전력 산출부(121), 및 상기 각 상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)과 사전 설정된 기준 무효 전력(Qref)의 오차값을 피아이(PI) 제어하여 각 상의 무효 전력에 대한 보상값을 산출하는 무효 전력 제어부(122)를 포함할 수 있다.
점호각 산출부(13)는 개루프 제어부(11)에서 산출된 각상의 보상전류(Iab _ tcr, Ibc_tcr, Ica _ tcr) 및 폐루프 제어부(12)에서 산출된 무효 전력 보상값(ΔIab _ tcr, ΔIbc_tcr, ΔIca _ tcr)을 이용하여 상기 TCR의 점호각을 결정할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 전술한 것과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치의 작용 효과에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 개루프 제어부(111)의 작용에 대해 설명한다.
부하로 제공되는 부하 전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)는 개루프 제어부(111) 내의 정상분 전류 산출부(111) 및 역상분 전류 산출부(112)로 제공된다.
도 3은 정상분 전류 산출부(111)의 세부 구성을 도시한 구성도로서, 정상분 전류 산출부(111)는 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 +ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제1 디큐 변환부(31) 및 제1 디큐 변환부(31)에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 정상분 무효 전류(
Figure 112011104407912-pat00007
)를 출력하는 제1 필터부(32)를 포함할 수 있다.
또한, 도 4는 역상분 전류 산출부(112)의 세부 구성을 도시한 구성도로서, 역상분 전류 산출부(112)는 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 -ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제2 디큐 변환부(41) 및 제2 디큐 변환부(41)에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 역상분 유효전류(
Figure 112011104407912-pat00008
) 및 역상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00009
)를 출력하는 제2 필터부(42)를 포함할 수 있다.
상기 제1 디큐 변환부(31)는 개루프 제어부(111) 내의 위상 검출부(114)에서 검출된 +ωt를 기준으로 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하여 직류(DC) 성분인 정상분 전류와 리플 성분인 역상분 전류를 생성할 수 있다. 리플 성분은 라인 전원의 두 배의 주파수 성분(예를 들어, 라인 전원 주파수가 60 ㎐인 경우, 리플 성분은 120 ㎐임)으로 나타난다. 이러한 제1 디큐 변환부(31)에서 생성된 디큐 동기회전 좌표값 중 정상분 무효 전류를 얻기 위해 리플 성분을 제거하기 위한 제1 필터(32)가 이용될 수 있다.
이와 유사하게, 제2 디큐 변환부(41)는 개루프 제어부(111) 내의 위상 검출부(114)에서 검출된 -ωt를 기준으로 각 상의 부하전류(Ia _ load, Ib _ load, Ic _ load)를 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하여 직류(DC) 성분인 역상분 전류와 리플 성분인 정상분 전류를 생성할 수 있다. 제2 디큐 변환부(41)에서 생성된 디큐 동기회전 좌표값 중 역상분 유효 전류 및 역상분 무효 전류를 얻기 위해 리플 성분을 제거하기 위한 제2 필터(42)가 이용될 수 있다.
통상, 리플 성분 제거에는 버터워스 필터(Butterworth Filter)와 같은 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)가 사용되어 왔다. 그러나 이러한 저역 통과 필터는 위상지연이 많이 발생하여 빠른 검출이 어려우므로, 본 발명에서 상기 제1 필터(32) 및 제2 필터(42)는 최소 제곱 알고리즘에 의해 가중치가 변화되어 적용되는 적응형 노치 필터(ANF: Adaptive Notch Filter)를 적용한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 적용되는 적응형 노치 필터의 일례를 도시한 구성도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 적응형 노치 필터는, 사전 설정된 기준 입력(x1,k)과 기준 입력을 π/2 지연시킨 값(x2,k)에 각각 가중치(w1 ,k, w2 ,k)를 적용하여 합산하여 밴드 출력(yk)을 결정하고, 주입력과 밴드 출력의 차(εk)에 해당하는 값과 사전 설정된 기준 입력(x1,k) 및 기준 입력을 π/2 지연시킨 값(x2,k)에 최소 제곱 알고리즘을 적용하여 다음 가중치를 결정하는 필터이다. 적응형 노치 필터의 가중치에 대한 업데이트 규칙은 하기 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112011104407912-pat00010
상기 수학식 1에 μ는 업데이트 상수이다.
도 6은 도 5의 적응형 노치 필터의 업데이트 상수별 주파수 응답곡선이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 업데이트 상수별로 리플 성분인 120 ㎐ 성분의 제거 성능이 매우 우수함을 확인할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 정상분 전류 산출부(111)에서 산출된 정상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00011
)와, 역상분 전류 산출부(112)에서 산출된 역상분 유효전류(
Figure 112011104407912-pat00012
) 및 역상분 무효전류(
Figure 112011104407912-pat00013
)는 보상 전류 산출부(113)로 제공되며, 보상 전류 산출부(113)는 이들 값을 이용하여 각 상의 보상전류(Iab _ tcr, Ibc _ tcr, Ica _ tcr)를 산출한다. 보상 전류 산출부(113)의 보상 전류 산출은 하기 수학식 2에 의해 이루어질 수 있다.
Figure 112011104407912-pat00014
Figure 112011104407912-pat00015
Figure 112011104407912-pat00016
상기 수학식 2에서 If는 고조파 필터(도 1의 22)에 흐르는 전류이다.
한편, 폐루프 제어부(12)의 무효전력 산출부(121)는 라인 전원 각 상의 전압(Va, Vb, Vc) 및 전류(Ia_line, Ib_line, Ic_line)을 입력받아 각 상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)을 산출한다. 상기 무효전력 산출부(121)에서 산출된 각상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)은 무효전력 제어부(122)로 제공되며, 무효전력 제어부(122)는 각 상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)과 사전 설정된 기준 무효 전력(Qref)의 오차값을 피아이(PI) 제어하여 각 상의 무효 전력에 대한 보상값을 산출한다.
도 7은 무효전력 제어부(122)를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 상의 라인 무효 전력(Qa, Qb, Qc)은 사전 설정된 각 상의 기준 무효전력(Qa _ ref, Qb _ ref, Qc _ ref)에 차감되어 그 오차에 해당하는 오차 무효전력(ΔQa, ΔQb, ΔQc)이 산출되고, 이 오차 무효전력은 PI 제어에 의해 기준 무효전력을 추종할 수 있는 보상값을 생성할 수 있다. 도 7에서는 PI 제어에 의해 생성되는 보상값이 각 상의 무효 전류값(
Figure 112011104407912-pat00017
,
Figure 112011104407912-pat00018
,
Figure 112011104407912-pat00019
)으로 출력되고, 이 무효 전류값들을 여러 연산기를 통한 연산에 의해 개루프 제어부(11)의 보상전류 산출부에서 출력되는 값에 합산하기 값(ΔIab _ tcr, ΔIbc _ tcr, ΔIca _ tcr)으로 변환한 예를 도시한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 실시형태에서는 무효전력 제어부에서 출력되는 무효 전력 보상값이 다른 물리량으로 출력될 수도 있으며, 무효전력 제어부 후단에 더 마련되는 서셉턴스, 도통각 연산부에 의해 도통각 등의 값으로 개루프 제어부에서 출력되는 값들과 합산되는 형태로 변형될 수 있음은 자명한 것이다.
이러한 PI 제어를 이용한 폐루프 제어부(12)는 개루프 제어부(11)에 비해 매우 느리게 동작하여 정상 상태에 이르렀을 때 오차 무효전력이 0이 되도록 하기 위한 것이다.
보상전류 산출부(113)에서 출력되는 보상 전류(Iab _ tcr, Ibc _ tcr, Ica _ tcr)와 무효전력 제어부(122)에서 출력되는 무효전력 보상값(ΔIab _ tcr, ΔIbc _ tcr, ΔIca _ tcr)이 합산된 값을 이용하여 점호각 산출부(13)에서 점호각을 산출할 수 있다. 점호각 산출부(13)에서 점호각을 산출하기 위해, 보상전류 산출부(113)에서 출력되는 보상 전류(Iab _ tcr, Ibc _ tcr, Ica _ tcr)와 무효전력 제어부(122)에서 출력되는 무효전력 보상값(ΔIab_tcr, ΔIbc _ tcr, ΔIca _ tcr)이 합산된 값을 이용한 서셉턴스 계산과, 이 서셉턴스에 의해 도통각을 결정하는 서셉턴스 도통각 산출부(115)가 구비될 수 있다.
서셉턴스 도통각 산출부(115)에 의한 서셉턴스의 연산은 당 기술분야에서 널리 알려진 것이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. 서셉턴스 도통각 산출부(115)는 연산된 서셉턴스를 이용하여 사이리스터의 도통각을 구할 수 있다. 도통각의 연산에는 도 8에 도시된 것과 같이 실험적으로 산출될 수 있는 사이리스터 도통각과 표준 서셉턴스와의 상관관계를 이용할 수 있다. 서셉턴스 도통각 산출부(115)는 도 8과 같은 상관관계를 룩업테이블 형태로 사전에 저장할 수 있으며, 산출되는 서셉턴스의 값에 해당하는 도통각을 점호각 산출부(13)로 전달할 수 있다.
점호각 산출부(13)는 도통각과의 관계식(α=π-σ/2, α는 점호각, σ는 도통각)에 의해 점호각을 산출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치의 성능 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치에 의하면 TCR이 반 주기 이하의 빠른 작동 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: TCR 제어 장치
11: 개루프 제어부 111: 정상분 전류 산출부
112: 역상분 전류 산출부 113: 보상전류 산출부
114: 위상 검출부 115: 서셉턴스 도통각 산출부
12: 폐루프 제어부 121: 무효전력 산출부
122: 무효전력 제어부 13: 점호각 산출부
20: 정지형 무효전력 보상 시스템
21: TCR 시스템
22: 고조파 필터(캐패시터 뱅크)

Claims (5)

  1. 라인 전원과 부하 사이에 구비되어 라인 전원에 의한 라인 전류를 보상하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치에 있어서,
    각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 정상분 무효전류를 산출하는 정상분 전류 산출부와, 각 상의 부하전류를 디큐 동기회전 좌표계의 값으로 변환하여 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 산출하는 역상분 전류 산출부, 및 상기 정상분 무효전류, 역상분 유효전류 및 역상분 무효전류를 이용하여 각 상의 보상전류를 산출하는 보상 전류 산출부를 포함하는 개루프 제어부;
    상기 라인 전원에 의한 각 상의 라인 전압 및 상기 라인 전류로부터 각 상의 라인 무효 전력을 산출하는 무효전력 산출부, 및 상기 각 상의 라인 무효 전력과 사전 설정된 기준 무효 전력의 오차값을 피아이(PI) 제어하여 각 상의 무효 전력에 대한 보상값을 산출하는 무효 전력 제어부를 포함하는 폐루프 제어부; 및
    상기 개루프 제어부에서 산출된 각상의 보상전류 및 상기 폐루프 제어부에서 산출된 무효 전력 보상값을 이용하여 상기 TCR의 점호각을 결정하는 점호각 산출부
    를 포함하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정상분 전류 산출부는,
    상기 각 상의 부하전류를 +ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제1 디큐 변환부; 및
    상기 제1 디큐 변환부에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 상기 정상분 무효 전류를 출력하는 제1 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 필터부는,
    최소 제곱 알고리즘에 의해 가중치가 변화되어 적용되는 적응형 노치 필터인 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 역상분 전류 산출부는,
    상기 각 상의 부하전류를 -ωt 기준으로 디큐 동기회전 좌표값으로 변환하는 제2 디큐 변환부; 및
    상기 제2 디큐 변환부에서 변환된 디큐 동기회전 좌표값에서 리플 성분을 제거하여 직류 성분인 상기 역상분 유효 전류 및 역상분 무효 전류를 출력하는 제2 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 필터부는,
    최소 제곱 알고리즘에 의해 가중치가 변화되어 적용되는 적응형 노치 필터인 것을 특징으로 하는 정지형 무효전력 보상기용 TCR 제어 장치.
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