KR101619884B1 - Apparatus for reducing reactive power - Google Patents

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Abstract

본 발명의 무효 전력 감소 장치는 폐루프 제어 시스템을 구성하는 제어기의 제어 신호가 설정값을 만족하도록 상기 폐루프 제어 시스템에 마련된 변압기의 권선비를 조절하는 탭 유니트를 포함할 수 있다.The reactive power reduction apparatus of the present invention may include a tap unit that adjusts a turn ratio of a transformer provided in the closed loop control system so that a control signal of the controller constituting the closed loop control system satisfies a set value.

Description

무효 전력 감소 장치{APPARATUS FOR REDUCING REACTIVE POWER}[0001] APPARATUS FOR REDUCING REACTIVE POWER [0002]

본 발명은 폐루프 제어 시스템의 무효 전력을 감소시키는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for reducing reactive power in a closed loop control system.

전력을 효율적으로 사용하기 위해서는 무효 전력을 없애는 것이 좋다. 그러나, 현실적으로 전기 시스템에서 무효 전력을 완전히 배제시키는 것은 불가능하다.In order to use the power efficiently, it is better to eliminate the reactive power. However, it is practically impossible to completely eliminate the reactive power in the electric system.

특히, 폐루프 제어 시스템에서는 제어 과정에서 많은 무효 전력이 발생할 수 있으며, 이때의 무효 전력을 최대한 줄이는 방안이 필요하다.Especially, in the closed loop control system, many reactive power can be generated in the control process, and it is necessary to reduce the reactive power as much as possible.

한국공개특허공보 제10-2001-0099499호에는 커패시터를 스위칭하는 시점을 전원전압의 파형에 동기시켜 전력 효율을 개선시키는 장치가 개시되고 있으나, 폐루프 제어 시스템에서 발생되는 무효 전력을 감소시키는 방안은 나타나지 않고 있다.
Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0099499 discloses an apparatus for improving power efficiency by synchronizing a time point of switching a capacitor with a waveform of a power supply voltage. However, a method for reducing reactive power generated in a closed- It is not appearing.

한국공개특허공보 제10-2001-0099499호Korean Patent Publication No. 10-2001-0099499

본 발명은 폐루프 제어 시스템의 무효 전력을 감소시키는 무효 전력 감소 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a reactive power reduction device that reduces reactive power in a closed loop control system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

본 발명의 무효 전력 감소 장치는 폐루프 제어 시스템을 구성하는 제어기의 제어 신호가 설정값을 만족하도록 상기 폐루프 제어 시스템에 마련된 변압기의 권선비를 조절하는 탭 유니트를 포함할 수 있다.The reactive power reduction apparatus of the present invention may include a tap unit that adjusts a turn ratio of a transformer provided in the closed loop control system so that a control signal of the controller constituting the closed loop control system satisfies a set value.

본 발명의 무효 전력 감소 장치는 위상각 전력 제어 시스템에 마련된 변압기와 구동 부하 사이의 전압을 상기 구동 부하의 피드백값에 따라 조절하는 탭 유니트를 포함하고, 상기 위상각 전력 제어 시스템은 상기 피드백값에 따라 상기 변압기의 입력단 전력이 제어되는 시스템이며, 상기 탭 유니트의 전압 조절을 통해 상기 입력단 전력이 일정하게 유지되고, 상기 입력단 전력의 무효 전력 발생이 억제될 수 있다.
The reactive power reduction apparatus of the present invention includes a tap unit that adjusts a voltage between a transformer and a drive load provided in a phase angle power control system according to a feedback value of the drive load, The power of the input terminal of the transformer is controlled, and the power of the input terminal is kept constant through the voltage control of the tap unit, and generation of reactive power of the input terminal power can be suppressed.

본 발명의 무효 전력 감소 장치는 변압기의 권선비를 조절하는 것으로, 폐루프 제어 시스템의 무효 전력 발생을 감소시킬 수 있다.The reactive power reduction device of the present invention can reduce the generation of reactive power in the closed loop control system by adjusting the turns ratio of the transformer.

일예로, 위상각 전력 제어 시스템에서는 도통각을 통한 위상각 제어 방식에 따라 전력 파형의 일부가 잘려진다. 이렇게 잘려진 부분이 그대로 무효 전력이 되므로, 무효 전력의 낭비가 크다. 이때, 위 제어 시스템을 구성하는 변압기와 구동 부하 사이의 전압을 조절함으로써 전력 파형이 잘리지 않게 할 수 있다. 이에 따르면 무효 전력을 감소시킬 수 있다.
For example, in the phase angle power control system, a part of the power waveform is cut according to the phase angle control method through the conduction angle. Since the cut-off portion becomes reactive power as it is, waste of reactive power is large. At this time, by adjusting the voltage between the transformer and the driving load constituting the above control system, the power waveform can be prevented from being truncated. This can reduce the reactive power.

도 1은 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 폐루프 제어 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 위상각 제어 방식을 나타낸 개략도이다.
도 4는 폐루프 제어 시스템의 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 구성하는 탭 유니트를 나타낸 개략도이다.
도 6은 변압기의 입력단 전압과 출력단 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명을 구성하는 무효 전력 감소 장치의 제어 유니트를 나타낸 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 구성하는 탭 유니트를 나타낸 개략도이다.1 is a block diagram showing a reactive power reduction apparatus of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a closed loop control system.
3 is a schematic view showing a phase angle control method.
4 is a graph showing a control state of the closed-loop control system.
5 is a schematic view showing a tap unit constituting the reactive power reduction device of the present invention.
6 is a graph showing a relationship between an input terminal voltage and an output terminal voltage of the transformer.
7 is a block diagram showing a control unit of the reactive power reduction apparatus constituting the present invention.
8 is a schematic view showing a tap unit constituting the reactive power reduction apparatus of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a reactive power reduction apparatus of the present invention.

도 1에 도시된 무효 전력 감소 장치는 탭 유니트(110)를 포함할 수 있다.The reactive power reduction apparatus shown in Fig. 1 may include a tap unit 110. Fig.

탭 유니트(110)는 폐루프 제어 시스템을 구성하는 제어기(90)의 제어 신호가 설정값을 만족하도록 폐루프 제어 시스템에 마련된 변압기(30)의 권선비를 조절할 수 있다.The tap unit 110 can adjust the turns ratio of the transformer 30 provided in the closed loop control system so that the control signal of the controller 90 constituting the closed loop control system satisfies the set value.

폐루프 제어 시스템은 구동 부하(50)의 상태를 피드백 받고, 피드백값에 따라 해당 구동 부하(50)로 공급되는 전력을 제어하는 시스템일 수 있다.The closed loop control system may be a system that feeds back the state of the driving load 50 and controls the power supplied to the driving load 50 according to the feedback value.

예를 들어, 구동 부하(50)가 전기 보일러인 경우 피드백값은 전기 보일러의 온도 또는 전기 보일러로 가열되는 대상물의 온도일 수 있다. 폐루프 제어 시스템에서는 위 온도를 기존 설정 온도와 비교하고, 설정 온도와 피드백값의 차이가 크면 현재보다 많은 전력을 전기 보일러로 제공할 수 있다. 반대로 설정 온도와 피드백값의 차이가 작으면 현재보다 적은 전력을 전기 보일러로 제공할 수 있다.For example, if the driving load 50 is an electric boiler, the feedback value may be the temperature of the electric boiler or the temperature of the object heated by the electric boiler. In the closed loop control system, the above temperature is compared with the existing set temperature. If the difference between the set temperature and the feedback value is large, more electric power can be supplied to the electric boiler. Conversely, if the difference between the set temperature and the feedback value is small, less electric power can be supplied to the electric boiler.

참고로, 폐루프 제어 시스템에서 유동되는 전력은 교류 전력일 수 있다. 구동 부하(50)로 공급된 교류 전력은 구동 부하(50) 내에 마련된 정류 회로, 변압 회로 등을 거쳐 적절하게 변환될 수 있다.For reference, the power flowing in the closed loop control system may be AC power. The alternating-current power supplied to the driving load 50 can be appropriately converted through a rectifying circuit, a transforming circuit, and the like provided in the driving load 50. [

이상의 동작을 위해 폐루프 제어 시스템에는 도 2와 같이 센서(70), 제어기(90), 전력 조절기(10), 변압기(30)가 마련될 수 있다.2, the sensor 70, the controller 90, the power regulator 10, and the transformer 30 may be provided in the closed loop control system.

도 2는 폐루프 제어 시스템을 나타낸 블럭도이다.2 is a block diagram illustrating a closed loop control system.

센서(70)는 구동 부하(50)의 상태를 감지하고 피드백값을 생성할 수 있다.The sensor 70 may sense the state of the drive load 50 and generate a feedback value.

제어기(90)는 센서(70)로부터 전달된 피드백값과 설정값을 비교하고, 비교 결과에 따라 적절한 제어 신호를 생성할 수 있다.The controller 90 may compare the set value with the feedback value transmitted from the sensor 70, and generate an appropriate control signal according to the comparison result.

전력 조절기(10)는 외부로부터 입력된 전력을 위 제어 신호에 따라 조절해서 구동 부하(50)로 제공할 수 있다.The power regulator 10 can regulate the power input from the outside according to the control signal and supply it to the driving load 50.

변압기(30)는 전력 조절기(10)와 구동 부하(50)의 사이에 마련되는 것으로 제어 신호로 제어되는 전력 조절기(10)의 전력인 입력 전압 Vin을 출력 전압 Vout으로 변환할 수 있다. 다시 말해 변압기(30)의 입력단(1차 권선측) 전압은 Vin이고, 출력단(2차 권선측) 전압은 Vout일 수 있다.The transformer 30 is provided between the power regulator 10 and the drive load 50 and is capable of converting the input voltage V in , which is the power of the power regulator 10 controlled by the control signal, to the output voltage V out . In other words, the input terminal (primary winding side) voltage of the transformer 30 is V in and the output terminal (secondary winding side) voltage is V out .

폐루프 제어 시스템 역시 일반적인 전기 시스템과 같이 무효 전력이 발생되는데, 폐루프 제어의 특성상 무효 전력의 발생량이 상대적으로 클 수 있다.In the closed loop control system, reactive power is generated like a general electric system. Due to the nature of the closed loop control, the generation of reactive power may be relatively large.

일예로, 폐루프 제어 시스템은 피드백값 Tc에 따라 변압기(30)의 입력단 전력이 제어되는 위상각 전력 제어 시스템일 수 있다.For example, the closed loop control system may be a phase angle power control system in which the input stage power of the transformer 30 is controlled according to the feedback value Tc.

TDVS(Tunable Diode Voltage Control System) 전력 제어 시스템 등의 위상각 전력 제어 시스템에는 사이리스터(thyristor)의 위상각 제어 방식이 적용될 수 있다. 이때, 탭 유니트(110)의 전압 조절을 통해 입력단 전력이 일정하게 유지되고, 입력단 전력의 무효 전력 발생이 억제될 수 있다.A phase angle control method of a thyristor may be applied to a phase angle power control system such as a TDVS (Power Control System) power control system. At this time, the input terminal power is kept constant through the voltage control of the tap unit 110, and generation of reactive power of the input terminal power can be suppressed.

위상각 제어 방식은 사이리스터로 공급되는 게이트 신호 등에 의해 온오프됨으로써 폐루프 제어 시스템으로 입력된 외부 전력의 정현파 입력 파형을 도통각을 따라 잘라내는 방식이다. 이를 통해 전력 조절기(10)의 전력이 조절될 수 있다. 사이리스터는 전력 조절기(10)에 마련되고, 게이트 신호는 제어기(90)에서 생성된 제어 신호일 수 있다.The phase angle control method is a method in which a sinusoidal input waveform of external power input to the closed loop control system is cut off along the conduction angle by being turned on and off by a gate signal or the like supplied to the thyristor. Whereby the power of the power conditioner 10 can be adjusted. The thyristor is provided in the power regulator 10, and the gate signal may be a control signal generated in the controller 90.

도 3은 위상각 제어 방식을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic view showing a phase angle control method.

페루프 제어 시스템으로 입력된 외부 전력의 전압 Vs가 도 3과 같이 정현파의 파형을 가질 때, 위상각 제어에 따르면 전력 조절기(10)로부터 출력되고 변압기(30)의 입력단으로 입력되는 입력 전압 Vin의 파형은 제어 신호에 따라 다양하게 잘려질 수 있다.When the voltage V s of the external power input to the Peruvian control system has a sinusoidal waveform as shown in FIG. 3, the phase angle control is performed so that the input voltage V (V) output from the power regulator 10 and input to the input terminal of the transformer 30 in can be variously cut according to the control signal.

제어 신호가 100% 출력을 의도하는 경우 전력 조절기(10)는 외부 전력 Vs를 그대로 출력할 수 있다. 이 경우 Vs의 파형과 Vin의 파형은 동일하다.When the control signal intends 100% output, the power regulator 10 can output the external power V s as it is. In this case, the waveform of V s and the waveform of V in are the same.

제어 신호가 75% 출력을 의도하는 경우 전력 조절기(10)는 도 3에서 빗금친 면적이 전체 면적의 75%가 되는 각도(가로축)에서 파형을 자르게 된다.When the control signal is intended to output 75%, the power regulator 10 cuts the waveform at an angle (abscissa) where the hatched area in FIG. 3 is 75% of the total area.

제어 신호가 50%, 25%, 0%를 의도하는 경우에도 전력 조절기(10)는 전압 파형을 자르게 되는데, 우측 그래프의 파형에서 빗금 부분을 제외한 공백 부분은 그대로 무효 전력을 증가시키는 원인이 된다. 그래프의 추이를 살펴보면 제어 신호가 의도하는 출력이 낮아질수록 무효 성분이 증가하는 것을 알 수 있다. 결과적으로 제어 신호가 의도하는 출력이 낮아질수록 역률이 나빠지게 된다.The power regulator 10 cuts the voltage waveform even when the control signal intends 50%, 25%, and 0%. In the waveform of the right graph, the blank portion excluding the hatched portion causes the reactive power to increase as it is. Looking at the trend of the graph, it can be seen that the ineffective component increases as the intended output of the control signal decreases. As a result, the lower the power the intended output of the control signal becomes, the worse the power factor becomes.

일예로, 구동 부하(50)가 전기 보일러의 경우를 설명한다.For example, the case where the driving load 50 is an electric boiler will be described.

도 4는 폐루프 제어 시스템의 제어 상태를 나타낸 그래프이다. 도 4에서 세로축은 구동 부하(50) 또는 구동 부하(50)에 의해 가열되는 대상물의 온도 T이고, 가로축은 시간 t일 수 있다.4 is a graph showing a control state of the closed-loop control system. In Fig. 4, the vertical axis is the temperature T of the object to be heated by the driving load 50 or the driving load 50, and the horizontal axis may be the time t.

희망 온도가 설정되면 구동 부하(50)가 동작하고 이에 따라 온도 T가 상승한다. 이렇게 온도가 상승하는 시간 구간이 t1일 수 있다. 온도가 상승하여 희망 온도를 만족한 후 희망 온도를 유지하는 시간 구간이 t2일 수 있다.When the desired temperature is set, the driving load 50 is operated and the temperature T rises accordingly. The time interval during which the temperature rises may be t 1 . The time period during which the desired temperature is maintained after the temperature rises to satisfy the desired temperature may be t 2 .

t1는 전기 보일러의 가동이 최고로 요구되는 구간이므로, t1에는 많은 전력이 전기 보일러로 공급되어야 한다. 그 전력량은 폐루프 제어 시스템에서 제공 가능한 최대 전력의 90% 이상의 전력이 구동 부하(50)로 제공될 수 있다. 이를 위해 제어기(90)에서는 출력 90% 이상을 의도하는 제어 신호가 생성될 수 있다.Since t 1 is the section in which the operation of the electric boiler is the highest, t 1 requires a lot of electric power to be supplied to the electric boiler. The amount of power can be supplied to the driving load 50 by more than 90% of the maximum power that can be provided in the closed loop control system. To this end, the controller 90 may generate a control signal intended for an output of 90% or more.

이와 달리 t2에는 최대 전력의 60%의 이하 전력이 구동 부하(50)로 제공될 수 있다. 이때에는 제어기(90)에서 출력 60% 이하를 의도하는 제어 신호가 생성될 수 있다.On the other hand, at t 2 , less than 60% of the maximum power can be provided to the driving load 50. At this time, the controller 90 may generate a control signal which is intended to output 60% or less.

제어 신호의 제어 출력값이 90%인 경우 실제 측정값은 아래와 같을 수 있다.When the control output value of the control signal is 90%, the actual measured value may be as follows.

유효 전력: 114.9Kw(공급 전력의 85%)Active power: 114.9Kw (85% of power supply)

무효 성분: 48.2Kvar(공급 전력의 15%)Invalid component: 48.2Kvar (15% of power supply)

공급 전력: 124.6KvaPower supply: 124.6Kva

제어 신호의 제어 출력값이 40%인 경우 실제 측정값은 아래와 같을 수 있다.If the control output value of the control signal is 40%, the actual measured value may be as follows.

유효 전력: 32.1Kw(공급 전력의 47%)Active power: 32.1Kw (47% of supply power)

무효 성분: 34.3Kvar(공급 전력의 53%)Invalid component: 34.3Kvar (53% of power supply)

공급 전력: 46.9KvaPower supply: 46.9Kva

살펴보면, 제어 출력값이 90%인 경우 무효 성분이 공급 전력의 15%인 반면, 제어 출력값이 40%인 경우 무효 성분이 공급 전력의 53%인 것을 알 수 있다. 이는 곧 제어 신호의 제어 출력값이 높을수록 효율이 높은 것을 의미한다. 이 실험 결과를 통해 도 3의 이론과 실제 환경이 일치하는 것을 알 수 있다.If the control output value is 90%, the ineffective component is 15% of the power supply, whereas when the control output value is 40%, the ineffective component is 53% of the power supply. This means that the higher the control output value of the control signal, the higher the efficiency. The results of this experiment show that the theory and the actual environment of FIG. 3 coincide with each other.

도 3의 이론 및 도 4의 실험 결과에 의하면 제어 신호의 제어 출력값이 높을수록 공급 전력 대비 무효 전력의 비율을 낮출 수 있음을 알 수 있다. 그러나 도 2에 도시된 폐루프 제어 시스템에서는 제어 출력값을 항상 높게 유지하기 어렵다. 제어 신호의 제어 출력값이 피드백값에 따라 변하기 때문이다.According to the theory of FIG. 3 and the experimental result of FIG. 4, the higher the control output value of the control signal is, the lower the ratio of the reactive power to the supplied power can be. However, in the closed loop control system shown in Fig. 2, it is difficult to always keep the control output value high. This is because the control output value of the control signal changes in accordance with the feedback value.

피드백값의 변동에도 불구하고 제어 신호의 제어 출력값이 90% 등의 설정값를 만족하도록 도 1의 탭 유니트(110)가 이용될 수 있다.The tap unit 110 of FIG. 1 can be used so that the control output value of the control signal satisfies a set value of 90% or the like despite the variation of the feedback value.

도 5는 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 구성하는 탭 유니트(110)를 나타낸 개략도이다.5 is a schematic view showing a tap unit 110 constituting the reactive power reduction device of the present invention.

탭 유니트(110)는 폐루프 제어 시스템에 마련된 변압기(30)의 권선비를 조절하도록 구성될 수 있다. 이때의 권선비는 제어 신호를 변경시키는 피드백값에 따라 결정될 수 있다.The tap unit 110 may be configured to adjust the turns ratio of the transformer 30 provided in the closed loop control system. The winding ratio at this time can be determined according to the feedback value for changing the control signal.

변압기(30)는 제어기(90)의 제어 신호로 제어되는 전력 조절기(10)와 전력 조절기(10)의 전력으로 구동되는 구동 부하(50)의 사이에 마련될 수 있다. 이때, 탭 유니트(110)에는 전력 조절기(10)와 변압기(30)의 입력단을 연결하거나, 변압기(30)의 출력단과 구동 부하(50)를 연결하는 복수의 스위치(111)가 마련될 수 있다.The transformer 30 may be provided between the power regulator 10 controlled by the control signal of the controller 90 and the drive load 50 driven by the power regulator 10 power. The tap unit 110 may be provided with a plurality of switches 111 for connecting the input terminals of the power regulator 10 and the transformer 30 or connecting the output terminal of the transformer 30 and the drive load 50 .

도 5에는 전력 조절기(10)와 변압기(30)의 입력단(1차 권선)의 사이에 스위치(111)가 마련된 경우가 개시된다. 이때, 각 스위치(111)의 일단은 1차 권선에서 서로 다른 권선수 위치에 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위치(111)의 타단은 전력 조절기(10)의 출력단 중 하나에 병렬로 연결될 수 있다.5 shows a case in which the switch 111 is provided between the power regulator 10 and the input terminal (primary winding) of the transformer 30. At this time, one end of each switch 111 may be connected to a different winding position in the primary winding. The other end of each switch 111 may be connected to one of the output terminals of the power regulator 10 in parallel.

n개의 스위치(111)가 마련될 때, 스위치 S0의 일단은 권선수 N0 위치에 연결될 수 있다. 스위치 S1의 일단은 권선수 N1 위치에 연결될 수 있다. 스위치 S2의 일단은 권선수 N2 위치에 연결될 수 있다. 스위치 S3의 일단은 권선수 N3 위치에 연결될 수 있다. 그리고, 스위치 Sn의 일단은 권선수 Nn 위치에 연결될 수 있다.When n switches 111 are provided, one end of the switch S 0 may be connected to the winding N 0 position. One end of the switch S 1 may be connected to the winding N 1 position. One end of the switch S 2 may be connected to the winding N 2 position. One end of the switch S 3 can be connected to the winding N 3 position. One end of the switch S n may be connected to the position of the winding N n .

위치 N0, N1, N2, N3,...Nn의 순서대로 권선수가 증가하고, 일시점에서 복수의 스위치(111) 중 1개의 특정 스위치만 온되는 경우 온된 스위치에 걸리는 전압은 권선수 위치와 상관없이 Vin으로 동일하다.When the number of windings increases in the order of N 0 , N 1 , N 2 , N 3 , ..., N n and only one specific switch among the plurality of switches 111 is turned on at one point, It is the same as V in regardless of the position of the rollers.

2차 권선의 권선수가 Nk일 때, 스위치 S0가 온되고 나머지 스위치가 오프되면 변압기(30) 공식에 따라 2차 권선의 전압 Vout은 Vout=Vin×Nk/N0이다. 이때의 Vout은 1차 권선의 권선수가 N1, N2, N3,...Nn의 순서대로 증가함에 따라 감소한다. 즉, Vout은 탭 유니트(110)에 마련된 어떤 스위치가 온되느냐에 따라 결정될 수 있다. 이때의 변압기(30) 입력단의 전압과 출력단의 전압을 도 6과 같은 파형을 나타낼 수 있다.When the number of windings of the secondary winding is N k , the voltage V out of the secondary winding is V out = V in × N k / N 0 according to the formula of the transformer 30 when the switch S 0 is turned on and the remaining switches are turned off. At this time of V out decreases as the number of windings of the primary winding N 1, N 2, N 3 , ... N in order of increasing n. That is, V out can be determined according to which switch provided in the tap unit 110 is turned on. At this time, the voltage at the input terminal of the transformer 30 and the voltage at the output terminal can be represented as shown in FIG.

변압기(30)의 권선수를 조절하는 탭 유니트(110)에 따르면 변압기(30)로부터 출력되고 구동 부하(50)로 제공되는 전력의 전압 Vout이 조절될 수 있다. 따라서, 도 3의 50%일 때의 면적과 동일한 면적을 갖도록 전압 파형의 진폭을 조절하면 도 3의 50%일 때와 같은 전력을 구동 부하(50)로 제공할 수 있다. 그리고, 위상각 제어를 통해 잘려지는 파형이 감소되므로 무효 성분을 최대한 억제할 수 있다. 극단적인 예를 들자면 제어 신호의 제어 출력값을 100%로 계속 유지하고, 탭 유니트(110)의 스위치(111) 조절을 통해 구동 부하(50)로 제공되는 전력을 조절할 수 있다. 이에 따르면 전압 파형에서 잘려지는 부분이 없으므로 무효 전력을 최대한 줄일 수 있다. 물론 이에 따르면 위상각 전력 제어 시스템이 도입된 의미가 없어지므로, 제어 신호가 만족할 설정값은 100% 미만인 것이 바람직하다. 일예로 도 4의 경우 설정값은 90%일 수 있다. 이때, 위상각 제어는 90%~100% 범위 내에서 적용될 수 있다.According to the tap unit 110 for regulating the winding of the transformer 30, the voltage V out of the power output from the transformer 30 and provided to the driving load 50 can be adjusted. Therefore, if the amplitude of the voltage waveform is adjusted so as to have the same area as the area at 50% of FIG. 3, the same power as at 50% of FIG. 3 can be provided to the driving load 50. Since the waveform cut through the phase angle control is reduced, the ineffective component can be suppressed as much as possible. In an extreme case, for example, the control output of the control signal may be maintained at 100% and the power supplied to the drive load 50 may be adjusted through the adjustment of the switch 111 of the tap unit 110. According to this, since there is no cut portion in the voltage waveform, the reactive power can be reduced as much as possible. Of course, since the phase angle power control system has no meaning, the set value to be satisfied by the control signal is preferably less than 100%. For example, in the case of FIG. 4, the set value may be 90%. In this case, the phase angle control can be applied within the range of 90% to 100%.

설정값이 90%라면 도 3의 50%와 같은 전압 파형이 전력 조절기(10)로부터 출력될 상황에서도 90% 전압 파형이 출력된다. 그리고 90% 전압 파형은 탭 유니트(110) 및 변압기(30)를 거치면서 50% 전압 파형과 동일한 면적의 전압이 된다. 이 과정에서 파형이 잘리는 부분이 줄어들게 된다. 따라서, 제어 신호가 설정값을 만족하면 제어 신호에 의해 전력 조절기(10)의 무효 전력이 감소될 수 있다.If the set value is 90%, a 90% voltage waveform is output even when a voltage waveform equal to 50% of FIG. 3 is output from the power regulator 10. The 90% voltage waveform becomes a voltage having the same area as the 50% voltage waveform through the tap unit 110 and the transformer 30. In this process, the part where the waveform is cut off is reduced. Therefore, when the control signal satisfies the set value, the reactive power of the power regulator 10 can be reduced by the control signal.

한편, 무효 전력 감소 장치에는 탭 유니트(110)를 제어하는 제어 유니트(130)가 마련될 수 있다.On the other hand, the reactive power reduction device may be provided with a control unit 130 for controlling the tap unit 110.

이때, 제어 유니트(130)는 구동 부하(50)의 피드백값에 따라 특정 스위치를 선택할 수 있으며, 특정 스위치의 구동으로 변압기(30)의 권선비가 조절될 수 있다.At this time, the control unit 130 can select a specific switch according to the feedback value of the driving load 50, and the winding ratio of the transformer 30 can be adjusted by driving the specific switch.

도 7은 본 발명을 구성하는 무효 전력 감소 장치의 제어 유니트(130)를 나타낸 블럭도이다.7 is a block diagram showing the control unit 130 of the reactive power reduction apparatus constituting the present invention.

도 7에 도시된 제어 유니트(130)에는 설정부(131), 비교부(133), 처리부(135)가 마련될 수 있다.The control unit 130 shown in FIG. 7 may include a setting unit 131, a comparing unit 133, and a processing unit 135.

설정부(131)는 구동 부하(50)의 상태값을 설정할 수 있다. 일예로, 상태값은 최소값 min과 최대값 max 2개로 설정될 수 있다. min으로 92도가 설정되고 max로 97도가 설정될 수 있다.The setting unit 131 can set the state value of the driving load 50. [ For example, the state value may be set to a minimum value min and a maximum value max2. min is set to 92 degrees and max is set to 97 degrees.

비교부(133)는 구동 부하(50)의 피드백값과 상태값을 비교할 수 있다. 상태값이 복수로 마련된 경우 비교부(133)는 각 상태값과 피드백값을 비교할 수 있다. 도면에서는 min값을 피드백값과 먼저 비교하고, 다음으로 max값을 피드백값과 비교하고 있다.The comparing unit 133 may compare the feedback value of the driving load 50 and the state value. When a plurality of status values are provided, the comparison unit 133 can compare the status values with the feedback values. In the figure, the min value is first compared with the feedback value, and then the max value is compared with the feedback value.

처리부(135)는 비교부(133)의 비교 결과를 처리할 수 있다. 처리부(135)는 피드백값이 min값보다 작으면 권선비를 한단계 증가시킬 수 있다(Si=Si+step). 도면에서 'step'은 권선비의 한 단계를 의미할 수 있다. 처리부(135)는 피드백값이 max값보다 크면 권선비를 한단계 감소시킬 수 있다(Si=Si-step). 만약, 피드백값이 min값과 max값의 사이이면 현재의 권선비를 그대로 유지할 수 있다(Si=Si). 이때, 전력 조절기(10)는 각 step 사이의 전력을 제어할 수 있다.The processing unit 135 can process the comparison result of the comparison unit 133. [ If the feedback value is smaller than the min value, the processing unit 135 may increase the winding ratio by one step (S i = S i + step). In the figure, 'step' can mean one step of the reel cost. If the feedback value is larger than the max value, the processing unit 135 may reduce the winding ratio by one step (S i = S i -step). If the feedback value is between the min value and the max value, the current turn ratio can be maintained (S i = S i ). At this time, the power regulator 10 can control the power between each step.

도 8은 본 발명의 무효 전력 감소 장치를 구성하는 탭 유니트(110)를 나타낸 개략도이다.8 is a schematic view showing the tap unit 110 constituting the reactive power reduction device of the present invention.

도 8에 도시된 탭 유니트(110)에는 버스바(119), 스위치(111), 방열판(115), 통신부(113)가 마련될 수 있다.A bus bar 119, a switch 111, a heat sink 115, and a communication unit 113 may be provided in the tap unit 110 shown in FIG.

버스바(119)는 전력 조절기(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 바 형태로 이루어져 각 스위치(111)의 일단이 용이하게 연결되도록 할 수 있다.The bus bar 119 may be electrically connected to the power regulator 10. In addition, one end of each switch 111 can be easily connected.

스위치(111)는 복수로 마련되며, 일단이 버스바(119)에 연결될 수 있다. 그리고 타단은 변압기(30)의 1차 권선 또는 2차 권선에 설정된 권선비 위치에 연결될 수 있다.A plurality of switches 111 may be provided, and one end may be connected to the bus bar 119. And the other end may be connected to a winding ratio position set in the primary winding or the secondary winding of the transformer 30. [

방열판(115)에는 스위치(111)가 설치될 수 있다. 그리고, 방열판(115)은 스위치(111)의 열을 방열시킬 수 있다. 스위치(111)는 SSR(Solid State Relay)일 수 있다. SSR에는 자체 소손을 인지하는 수단, 자체 온도를 측정하는 온도 측정 수단이 마련될 수 있다. SSR의 특성상 자체적으로 열이 발생되는데 이때의 열로 인해 스위치(111) 동작이 지연되거나 하면 구동 부하(50)측에 막대한 피해가 발생할 수 있으므로 SSR의 열은 반드시 해소되어야 한다. 이를 위해 스위치(111) 전체를 열을 방열할 수 있는 방열판(115)에 설치하는 것이 좋다. 스위치(111)의 보호를 위해 스위치(111)는 외부로부터 폐쇄되는 케이스의 내부에 마련될 수 있다. 이때, 케이스로 인한 열의 상승을 해소하기 위해 케이스의 내부에는 스위치(111)의 냉각시키는 냉각 팬(117)이 추가로 설비될 수 있다.The heat sink 115 may be provided with a switch 111. The heat sink 115 can dissipate the heat of the switch 111. The switch 111 may be a solid state relay (SSR). The SSR may be provided with a means for recognizing self-destruction, and a temperature measuring means for measuring the self-temperature. If the operation of the switch 111 is delayed due to the heat generated by the SSR, heat may be generated on the side of the driving load 50. Therefore, the heat of the SSR must be solved. For this purpose, it is preferable that the entire switch 111 is provided on a heat sink 115 capable of dissipating heat. In order to protect the switch 111, the switch 111 may be provided inside the case closed from the outside. At this time, a cooling fan 117 for cooling the switch 111 may be additionally provided in the case in order to solve the heat rise due to the case.

통신부(113)는 외부로부터 수신된 구동 신호를 각 스위치(111)로 전달할 수 있다. 구동 신호는 제어 유니트(130)로부터 수신될 수 있다.The communication unit 113 can transmit a drive signal received from the outside to each switch 111. [ The drive signal may be received from the control unit 130.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10...전력 조절기 30...변압기
50...구동 부하 90...제어기
110...탭 유니트 111...스위치
113...통신부 115...방열판
117...냉각 팬 130...제어 유니트
131...설정부 133...비교부
135...처리부10 ... power regulator 30 ... transformer
50 ... drive load 90 ... controller
110 ... tap unit 111 ... switch
113 ... communication unit 115 ... heat sink
117 ... cooling fan 130 ... control unit
131 ... setting section 133 ... comparing section
135 ... processor

Claims (7)

구동 부하의 상태를 감지하고 피드백값을 생성하는 센서;
상기 센서로부터 전달된 피드백값에 따라 상기 구동 부하의 제어 신호를 생성하는 제어기;
상기 제어 신호에 따른 위상각 제어를 통해 외부로부터 입력된 전력을 조절하고 조절된 전력을 상기 구동 부하로 제공하는 전력 조절기;
상기 전력 조절기와 상기 구동 부하의 사이에 마련되는 변압기; 및
상기 제어 신호가 설정값을 만족하도록 상기 피드백값에 따라 상기 변압기의 권선비를 조절하는 탭 유니트;
를 포함하는 무효 전력 감소 장치.
A sensor for sensing a state of the driving load and generating a feedback value;
A controller for generating a control signal of the driving load in accordance with a feedback value transmitted from the sensor;
A power regulator for regulating power input from the outside through a phase angle control according to the control signal and providing regulated power to the driving load;
A transformer provided between the power regulator and the drive load; And
A tap unit that adjusts a winding ratio of the transformer according to the feedback value so that the control signal satisfies a set value;
And the reactive power reduction device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 변압기에는 상기 제어 신호로 제어되는 상기 전력 조절기의 전력이 인가되고,
상기 전력 조절기에는 상기 제어 신호로 온오프되고 상기 전력을 조절하는 사이리스터(tyristor)가 마련되며,
상기 설정값을 만족하는 상기 제어 신호에 의해 상기 전력 조절기의 무효 전력이 감소되는 무효 전력 감소 장치.
The method according to claim 1,
The power of the power regulator controlled by the control signal is applied to the transformer,
The power regulator is provided with a tyristor which is turned on and off by the control signal and regulates the power,
Wherein the reactive power of the power regulator is reduced by the control signal satisfying the set value.
제1항에 있어서,
상기 탭 유니트를 제어하는 제어 유니트;를 포함하고,
상기 탭 유니트에는 상기 전력 조절기와 상기 변압기의 입력단을 연결하거나, 상기 변압기의 출력단과 상기 구동 부하를 연결하는 복수의 스위치가 마련되고,
상기 제어 유니트는 상기 피드백값에 따라 특정 스위치를 선택하며,
상기 특정 스위치의 구동으로 상기 변압기의 권선비가 조절되는 무효 전력 감소 장치.
The method according to claim 1,
And a control unit for controlling the tap unit,
Wherein the tap unit is provided with a plurality of switches for connecting the power regulator and an input end of the transformer or connecting an output end of the transformer and the drive load,
The control unit selects a specific switch according to the feedback value,
And the winding ratio of the transformer is controlled by driving the specific switch.
제1항에 있어서,
상기 탭 유니트를 제어하는 제어 유니트;를 포함하고,
상기 제어 유니트에는 상기 구동 부하의 상태값을 설정하는 설정부, 상기 피드백값과 상기 상태값을 비교하는 비교부, 상기 비교부의 비교 결과를 처리하는 처리부가 마련되며,
상기 처리부는 상기 피드백값이 상기 상태값보다 작으면 상기 권선비를 증가시키고, 상기 피드백값이 상기 상태값보다 크면 상기 권선비를 감소시키는 무효 전력 감소 장치.
The method according to claim 1,
And a control unit for controlling the tap unit,
Wherein the control unit includes a setting unit for setting a state value of the driving load, a comparing unit for comparing the feedback value and the state value, and a processing unit for processing a comparison result of the comparing unit,
Wherein the processor increases the winding ratio if the feedback value is smaller than the state value and reduces the winding ratio if the feedback value is larger than the state value.
제1항에 있어서,
상기 탭 유니트에는 상기 전력 조절기에 전기적으로 연결된 버스바, 상기 버스바에 일단이 연결되는 복수의 스위치, 상기 스위치가 설치되고 상기 스위치의 열을 방열시키는 방열판, 외부로부터 수신된 구동 신호를 상기 각 스위치로 전달하는 통신부가 마련된 무효 전력 감소 장치.The method according to claim 1,
The tap unit includes a bus bar electrically connected to the power regulator, a plurality of switches connected at one end to the bus bar, a heat sink provided with the switches and radiating heat of the switches, And a communication unit for transmitting the reactive power. 삭제delete
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