KR101525914B1 - 공통선 전류 제거 장치 - Google Patents

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KR101525914B1 KR1020140125120A KR20140125120A KR101525914B1 KR 101525914 B1 KR101525914 B1 KR 101525914B1 KR 1020140125120 A KR1020140125120 A KR 1020140125120A KR 20140125120 A KR20140125120 A KR 20140125120A KR 101525914 B1 KR101525914 B1 KR 101525914B1
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안용진
배병열
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Abstract

본 발명은 부하 계통에서 전원 계통으로 흐르는 공통선 전류, 즉 영상분 전류 및 불평형 부하전류를 확실하게 제거하기 위한 공통선 전류 제거 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 공통선 전류 제거 장치는 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서, 3상 입력 전원과 상기 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는 전원 계통(10); 3상 비선형 부하와 상기 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는 부하 계통(20); 상기 전원 계통(10)과 상기 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 지그 권선(zig windings)(110-1)의 일단이 각각 연결되고, 상기 지그 권선의 타단에 재그 권선(zag windings)(110-2)의 일단이 각각 연결되며, 상기 재그 권선의 타단은 재그 공통선을 가지는 공통선 전류 분배용 변압기(110)와; 1차 권선(120-1)의 일단이 상기 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(120-2)의 일단이 상기 재그 공통선과 연결되며, 상기 1차 권선과 상기 2차 권선의 권선 공통선(120-3)이 상기 전원 공통선과 연결되며, 상기 부하 공통선(20-1)에서 상기 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 포함하여 구성된다. 상술한 구성에 의하면, 위상선과 부하 계통의 공통선 사이에 공통선 전류 제거 장치를 구비하고, 공통선 전류 제거 장치의 권선비를 조절하여 전원 계통으로는 공통선 전류가 흐르지 않도록 하는 효과가 있다.

Description

공통선 전류 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING COMMON LINE CURRENT}
본 발명은 3상 다선식 전력 계통에 관련된 것으로서, 구체적으로는 공통선 전류를 제거하기 위한 장치에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 부하 계통에서 전원 계통으로 흐르는 영상분(3의 배수 고조파) 전류 및 불평형 부하전류를 효율적으로 제거하는 공통선 전류 제거 장치에 관한 것이다.
아파트, 오피스텔, 빌딩, 호텔, 병원, 백화점 및 방송국 등에 컴퓨터, 프린터, 복사기, 에어컨, 전자식 형광등 및 무정전 전원장치와 같은 비선형 부하의 사용이 증가함에 따라 부하 계통에서 발생한 영상분 전류가 공통선(common line)을 통하여 전원 계통으로 유입되는 현상이 증가하고 있다.
이러한 공통선 전류는 변압기나 케이블, 콘덴서 및 차단기와 같은 전력 기기가 과열되거나 소손되는 주원인이 되고 있으며, 역률 저하와 전력 손실로 인하여 전력 비용이 증가하고 제어 기기의 오동작을 야기시키게 된다.
이에, 공통선과 위상선 사이에 지그재그 변압기(zigzag transformer)를 부가하여 공통선의 영상분 전류를 저감하는 방식이 많이 이용되고 있다.
도 1a는 영상분 전류를 제거하기 위한 종래 지그재그 변압기의 연결 구성도이고, 도 1b는 종래의 지그재그 변압기(zigzag transformer)의 구성도이다.
도 1a를 참조하면, 지그재그 변압기(30)는 전원 계통(10)과 부하 계통(20)간의 위상선과 부하 계통(20)의 공통선 사이에 구비됨을 알 수 있다. 지그재그 변압기(30)는 부하 계통에서 전원 계통으로 흐르는 영상분 고조파 전류가 유입되도록 구성되는데, 전원 임피던스, 케이블 임피던스 등 계통의 임피던스가 지그재그 변압기(30)의 임피던스보다 작은 경우에는 영상분 전류의 제거 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
도 1b를 살펴보면, 지그재그 변압기(30)는 철심에 2개의 권선을 반대 방향으로 감고 있으며, 영상분 전류는 위상을 반대로 하여 상쇄하게 하고, 정상분 및 역상분 전류는 벡터 합성이 크게 되도록 한 것으로, 영상분 임피던스는 작게 하고 정상분 및 역상분 임피던스는 크게 하도록 구성된다.
등록특허공보 10-0428458 및 등록특허공보 10-0493987에서는 지그재그 변압기를 이용한 영상분 제거 방식을 예시하고 있다.
등록특허공보 10-0428458에서는 지그재그 변압기와 부하 계통 사이에 리액터(reactor)와 콘덴서 조합을 더 접속시켜 고조파 성분을 제거하고 있다. 또한, 등록특허공보 10-0493987에서도 영상분 차단 리액터를 별도로 부가하여 영상분 전류가 전원 계통으로 유입되는 것을 차단하고 있다.
상기 문헌과 같은 방식으로 지그재그 변압기(30)의 영상분 전류 제거 효과를 높이기 위해 지그재그 변압기에 리액터(reactor) 등의 전력 소자를 조합하여 설치하는 등의 다양한 방법이 이용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 방식은 그 임피던스 정합을 위해 리액터나 다른 소자들을 부가하여 설계하여야 하므로, 전력 설비마다 상당한 어려움이 발생할 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 지그재그 변압기(30)를 이용하는 방식은 공통선 전류를 구성하는 영상분 전류와 불평형 부하전류 중에서 영상분 전류 즉, 3고파 성분을 제거할 수는 있으나 불평형 부하 계통으로부터 전원 계통으로 유입되는 불평형 부하전류를 제거할 수는 없다는 근본적인 문제점을 안고 있다.
10-0428458 10-0493987
본 발명의 목적은 공통선 전류 제거 장치를 제공하는 데 있다.
삭제
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치는 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서, 3상 입력 전원과 상기 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는 전원 계통(10); 3상 비선형 부하와 상기 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는 부하 계통(20); 상기 전원 계통(10)과 상기 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 지그 권선(zig windings)(110-1)의 일단이 각각 연결되고, 상기 지그 권선의 타단에 재그 권선(zag windings)(110-2)의 일단이 각각 연결되며, 상기 재그 권선의 타단은 재그 공통선을 가지는 공통선 전류 분배용 변압기(110)와; 1차 권선(120-1)의 일단이 상기 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(120-2)의 일단이 상기 재그 공통선과 연결되며, 상기 1차 권선과 상기 2차 권선의 권선 공통선(120-3)이 상기 전원 공통선과 연결되며, 상기 부하 공통선(20-1)에서 상기 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 포함하여 구성된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치는 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서, 3상 입력 전원과 상기 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는 전원 계통(10); 3상 비선형 부하와 상기 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는 부하 계통(20); 상기 전원 계통(10)과 상기 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 리액터(reactors)(210-1)의 일단이 각각 연결되고, 상기 리액터(210-1)의 타단은 리액터 공통선을 가지는 공통선 전류 분배용 리액터(210)와; 1차 권선(220-1)의 일단이 상기 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(220-2)의 일단이 상기 리액터 공통선과 연결되며, 상기 1차 권선과 상기 2차 권선의 권선 공통선(220-3)이 상기 전원 공통선(10-1)과 연결되며, 상기 부하 공통선(20-1)에서 상기 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정되는 공통선 전류 제거용 변압기(220)를 포함하여 구성된다.
또한, 공통선 전류 제거 장치는 공통선 전류 제거용 변압기(120, 220)의 탭(tab)을 조절하여 권선비 K를 조절하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
상술한 공통선 전류 제거 장치에 의하면, 위상선과 부하 계통의 공통선 사이에 공통선 전류 분배용 변압기와 공통선 전류 제거용 변압기를 구비하고 공통선 전류 제거용 변압기의 권선비를 조절하여 전원 계통의 공통선으로는 전류가 흐르지 않도록 설정함으로써, 전원 계통으로는 공통선 전류가 유입되지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 지그재그 변압기와 달리 계통의 임피던스에 영향 받지 않으므로, 설치 위치에 무관하게 공통선 전류를 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한, 공통선 전류 제거 효율을 높이기 위하여 별도의 전력소자를 부가할 필요가 없으므로 유지보수가 용이한 장점이 있으며, 그 설치 비용도 현저하게 줄어들게 된다.
또한, 지그재그 변압기와 달리 영상분 전류 외에도 불평형 부하 계통에 의한 불평형 부하 전류도 제거함으로써, 공통선 전류를 확실하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 타 부하 계통으로부터 공통선 전류 제거 장치가 설치된 부하 계통으로 유입되는 공통선 전류의 영향을 받지 않으므로 공통선 전류 제거 장치의 과부하 및 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 영상분 전류를 제거하기 위한 종래 지그재그 변압기의 연결 구성도이다.
도 1b는 종래의 지그재그 변압기(zigzag transformer)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치의 연결 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치의 연결 구성도이다.
도 4a는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 실험 계통도이다.
도 4b는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 공통선 전류를 나타내는 그래프이다.
도 4c는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 고조파 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 실험 계통도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 공통선 전류를 나타내는 그래프이다.
도 5c는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 고조파 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통선 전류 제거 방법의 구성도이다.
도 6b은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통선 전류 제거 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치의 연결 구성도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치(100)는 공통선 전류 분배용 변압기(transformer)(110) 및 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전원 계통(10)은 3상 입력 전원과 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는다.
부하 계통(20)은 3상 비선형 부하와 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는다.
공통선 전류 분배용 변압기(110)는 재그 권선(zag windings)이 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 2차 권선(secondary windings)에 연결되고 지그 권선(zig windings)이 3상 위상선에 연결되도록 구성될 수 있다.
즉, 공통선 전류 분배용 변압기(110)는 전원 계통(10)과 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 지그 권선(zig windings)(110-1)의 일단이 각각 연결되고, 지그 권선의 타단에 재그 권선(zag windings)(110-2)의 일단이 각각 연결되며, 재그 권선의 타단은 재그 공통선을 가진다.
공통선 전류 제거용 변압기(120)는 1차 권선(120-1)의 일단이 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(120-2)의 일단이 재그 공통선과 연결되며, 1차 권선(120-1)과 2차 권선(120-2)의 권선 공통선(120-3)이 전원 공통선과 연결되며, 부하 공통선(20-1)에서 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정된다.
평형 계통의 R상, S상, T상의 기본파 전류 IRh1, ISh1, ITh1은 120°의 위상차를 가지고 있으므로 공통선으로 흐르는 전류는 R상, S상, T상의 벡터 합이므로 0이 된다. 하지만, 3고조파 전류는 위상이 같기 때문에 벡터합이 아니고 IRh3, ISh3, ITh3의 스칼라합인 INL이 공통선으로 흐르게 된다.
부하 계통(20)의 공통선에 3고조파 전류인 INL(IRh3+ISh3+ITh3)이 흐르면, 공통선 전류 분배용 변압기(110)의 부하 계통(20)의 공통선측에는 3고조파 전압 V1CCRTr이 형성되고, 이에 대응하는 공통선 전류 제거용 변압기의 공통선(2차)측에는 3고조파 전압 V2CCRTr이 유기되고, 이에 대응하는 3고조파 전류 INZ(= K X INL)가 흐른다. 여기서, K는 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 권선비다. 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 공통선의 3고조파 전류 INZ는 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 위상별로 IRh3, ISh3, ITh3가 흐른다.
따라서, 3고조파 전류 IRh3, ISh3, ITh3는 공통선 전류 분배용 변압기(110)와 공통선 전류 제거용 변압기(120), 즉, 공통선 전류 제거장치(100)와 부하 계통(20)을 순환하게 되므로 전원 계통(10)으로는 공통선 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, INS는 0이 된다. 이는 키르히호프의 전류 법칙(Kirchhoff's Current Law, KCL)에 따라 증명될 수 있다.
그러므로, 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 권선비 K를 조절함으로써 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 통과하는 3고조파 전류 INZ(= K X INL)을 조절할 수 있다. 또한, 전원계통(10)으로 흐르는 전류 INS를 조절함으로써 공통선 전류 제거장치(100)의 과부하 및 과열을 방지할 수 있다.
기존에 지그재그 변압기(30)를 이용한 경우에는 영상분 전류 제거 효율이 계통의 임피던스 의존적이지만, 본 발명에서는 계통의 임피던스를 고려할 필요가 없으므로, 보다 간단하고 편리하게 설치하고 이용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상분 전류 제거 장치의 연결 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예는 제1 실시예와 같으나 공통선 전류 분배용 변압기(210)가 지그재그 변압기(zigzag transformer) 또는 하나 이상의 권선(windings) 또는 전력 소자로 구성되는 예를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공통선 전류 제거 장치(200)는 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서, 전원 계통(10), 부하 계통(20), 공통선 전류 분배용 리액터(210) 및 공통선 전류 제거용 변압기(220)를 포함하여 구성된다.
전원 계통(10)은 3상 입력 전원과 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는다.
부하 계통(20)은 3상 비선형 부하와 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는다.
공통선 전류 분배용 리액터(210)는 전원 계통(10)과 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 리액터(reactors)(210-1)의 일단이 각각 연결되고, 리액터(210-1)의 타단은 리액터 공통선을 가진다.
공통선 전류 제거용 변압기(220)는 1차 권선(220-1)의 일단이 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(220-2)의 일단이 리액터 공통선과 연결되며, 1차 권선(220-1)과 2차 권선(220-2)의 권선 공통선(220-3)이 전원 공통선(10-1)과 연결되며, 부하 공통선(20-1)에서 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정된다.
도 4a는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 실험 계통도이고, 도 4b는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 공통선 전류를 나타내는 그래프이고, 도 4c는 종래 지그재그 변압기를 적용한 공통선 전류 제거 장치의 고조파 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5a는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 실험 계통도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 공통선 전류를 나타내는 그래프이고, 도 5c는 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치의 고조파 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c와 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 종래에 비하여 본 발명에서 확연히 영상분 전류와 공통선 전류의 제거에 대한 개선이 이루어졌음을 알 수 있다.
다음의 표 1은 그러한 실험 데이터를 수치적으로 나타내고 있다.
구 분 영상분 전류
(3고조파 전류)		 영상분 전류 제거율(%) 공통선 전류
(영상분 +불평형) 전류		 공통선 전류 제거율(%) 비 고
전원계통(A) 부하계통(A) 전원계통(A) 부하계통(A)
Zigzag Tr 10.66 29.93 64.38 10.89 30.60 64.41 종래기술
CCR 0.05 30.23 99.83 0.05 30.62 99.84 발명기술
표 1에서 보듯이 지그재그 변압기(30)는 영상분 전류 제거율이 64.38%로 측정되었으며, 본 발명에 따른 공통선 전류 제거장치는 영상분 전류 제거율이 99.83%로 측정되었다. 전원 계통(10)으로 흐르는 영상분 전류가 확실히 제거되었음을 알 수 있다.
또한, 지그재그 변압기(30)는 공통선 전류 제거율이 64.41%로 측정되었으며, 본 발명에 따른 공통선 전류 제거장치는 공통선 전류 제거율이 99.84%로 측정되었다. 전원계통(10)으로 흐르는 영상분 전류와 불평형 부하 전류, 즉, 공통선 전류가 확실하게 제거되었음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 장치는 종래의 지그재그 변압기(30)에 비하여 현저히 우수한 영상분 전류 및 불평형 부하 전류 제거 기능을 갖고 있으며, 그 설계나 설치 그리고 유지/보수의 면에서도 탁월한 우수성을 가짐을 알 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통선 전류 제거 방법의 구성도이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명에 따른 공통선 전류 제거 원리가 나타나 있다.
도 6a에서는 공통선 전류 제거용 변압기(120) 대신에 고조파 전압원(120a)이 표시되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이 비선형의 부하 계통(20)에서 발생한 고조파 전류는 공통선을 통하여 전원 계통(10)으로 흐르게 되는데, 공통선 전류 제거 장치가 설치되지 않을 경우에는 전원 계통(10)에 기본파 전압원(VRh1, VSh1, VTh1)과, 고조파 전압원(VRh3, VSh3, VTh3)이 형성된다. 하지만, 본 발명에 의한 공통선 전류 제거 장치를 설치하면, 기본파 전압원(VRh1, VSh1, VTh1)은 전원 계통(10)에 형성되고 고조파 전압원(VRh3'+ VSh3'+ VTh3')은 도 2의 공통선 전류 제거용 변압기(120)에 형성된다.
본 발명의 핵심은 이와 같이 기본파 전압은 전원 계통(10)이 공급하게 하고 고조파 전압은 도 2의 공통선 전류 제거용 변압기(120)가 공급하도록 구성된다. 즉, 권선비 K의 조절에 의한 고조파 전압원의 이동이 본 발명의 핵심이라 할 수 있다.
도 6b은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통선 전류 제거 방법의 흐름도이다.
도 6b를 참조하면, 공통선에 구비되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)로부터 전원 계통(10)으로 흐르는 전류 INS가 입력되고 부하 계통(20)으로부터 공통선 전류 제거용 변압기(120)로 흐르는 전류 INL이 입력된다(S101).
다음으로, 앞서 입력된 전류 INL이 제1 설정값보다 커지면(S102), 고조파 전압원이 전원 계통(10)에서 공통선 전류 제거용 변압기(120)로 이동하여 형성된다(S103).
이에 의해, 부하 계통(20)의 공통선(common line)이 연결되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 1차 권선(primary windings)에 전압 V1CCRTr이 형성되면 공통선 전류 분배용 변압기(110)의 재그 권선(zag windings)에 연결되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 2차 권선(secondary windings)에 전압 V2CCRTr이 유기되면서 전류 K X INL이 공통선 전류 분배용 변압기(110)로 유입된다(S104).
여기서, 공통선 전류 분배용 변압기(110)는, 지그재그 변압기(zigzag transformer) 또는 하나 이상의 권선(windings) 또는 전력 소자 등으로 구성될 수 있다.
다음으로, 공통선 전류 분배용 변압기(110)로 유입된 전류 K X INL이 공통선 전류 분배용 변압기(110), 3상 위상선, 부하 계통(20), 공통선, 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 따라 순환한다(S105).
다음으로, 앞서 전원 계통(10)으로 흐르는 전류 INS가 제2 설정값보다 커지면(S106), 공통선 전류 제거용 변압기(120)와 전원 계통(10) 간의 공통선을 통해 전원 계통(10)으로 흐르는 전류 INS를 조절하도록 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 권선비 K가 변경된다(S106).
여기서, K는 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 권선비이다.
이때, 공통선 전류 제거용 변압기(120)는 공통선 전류 제거용 변압기(120)와 전원 계통(10) 간의 공통선을 통해 전원 계통(10)으로 흐르는 전류 INS를 조절하도록 공통선 전류 제거용 변압기(120)의 탭(tab)을 조절하여 권선비 K가 조절되도록 구성될 수 있다.
이러한 탭의 조절에 의한 권선비 설정은 전류 센서에 의한 INS를 감지하여 자동으로 권선비를 조절하여 설정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 전원 계통 10-1 : 전원 공통선
20 : 부하 계통 20-1 : 부하 공통선
30 : 지그재그 변압기 100,200 : 공통선 전류 제거 장치
110 : 공통선 전류 분배용 변압기 110-1 : 지그 권선
110-2 : 재그 권선 120,220 : 공통선 전류 제거용 변압기
120-1,220-1 : 1차 권선 120-2,220-2 : 2차 권선
120-3,220-3 : 권선 공통선 120a : 고조파 전압원
210 : 공통선 전류 분배용 리액터 210-1 : 리액터

Claims (4)

  1. 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서,
    3상 입력 전원과 상기 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는 전원 계통(10);
    3상 비선형 부하와 상기 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는 부하 계통(20);
    상기 전원 계통(10)과 상기 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 지그 권선(zig windings)(110-1)의 일단이 각각 연결되고, 상기 지그 권선의 타단에 재그 권선(zag windings)(110-2)의 일단이 각각 연결되며, 상기 재그 권선의 타단은 재그 공통선을 가지는 공통선 전류 분배용 변압기(110)와;
    1차 권선(120-1)의 일단이 상기 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(120-2)의 일단이 상기 재그 공통선과 연결되며, 상기 1차 권선과 상기 2차 권선의 권선 공통선(120-3)이 상기 전원 공통선과 연결되며, 상기 부하 공통선(20-1)에서 상기 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정되는 공통선 전류 제거용 변압기(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공통선 전류 제거 장치.
  2. 3상 4선식 전력 계통에 설치되는 공통선 전류 제거 장치에 있어서,
    3상 입력 전원과 상기 3상 입력 전원의 중성점에 연결된 전원 공통선(10-1)을 갖는 전원 계통(10);
    3상 비선형 부하와 상기 3상 비선형 부하의 중성점에 연결된 부하 공통선(20-1)을 갖는 부하 계통(20);
    상기 전원 계통(10)과 상기 부하 계통(20) 사이의 3상 위상선에 리액터(reactors)(210-1)의 일단이 각각 연결되고, 상기 리액터(210-1)의 타단은 리액터 공통선을 가지는 공통선 전류 분배용 리액터(210)와;
    1차 권선(220-1)의 일단이 상기 부하 공통선과 연결되고, 2차 권선(220-2)의 일단이 상기 리액터 공통선과 연결되며, 상기 1차 권선과 상기 2차 권선의 권선 공통선(220-3)이 상기 전원 공통선(10-1)과 연결되며, 상기 부하 공통선(20-1)에서 상기 전원 공통선(10-1)으로 흐르는 전류를 조절할 수 있도록 권선비 K가 설정되는 공통선 전류 제거용 변압기(220)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공통선 전류 제거 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    공통선 전류 제거용 변압기(120, 220)의 탭(tab)을 조절하여 권선비 K를 조절하는 것을 특징으로 하는 공통선 전류 제거 장치.
  4. 삭제
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