KR101644455B1 - Multi-Purpose Active Filter for Compensating Reactive Power and Harmonic Distortion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 능동 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무효전력 보상과 고조파 보상을 동시에 수행하는 다목적 능동 필터에 관한 것이다.The present invention relates to an active filter, and more particularly, to a multipurpose active filter that simultaneously performs reactive power compensation and harmonic compensation.
유도성 리액턴스(L) 특성이 있는 부하나 전력설비에 교류 전력을 공급하면 코일에 전류의 흐름을 방해하는 역기전력이 발생한다. 이때 발생하는 역기전력은 원래 전압과 반대방향으로 작용하므로 전류의 흐름이 억제된다. 이 경우 전류와 전압의 위상이 달라지고 일정주기마다 전압과 전류의 음양이 교차되므로 양의 전력과 음의 전력이 상쇄되는 효과가 발생한다. 이처럼 서로 상쇄되는 효과에 의하여 아무런 일도 하지 않는 전력이 발생하게 되는데 이를 무효전력이라고 한다.When AC power is supplied to the boiler or power plant with inductive reactance (L) characteristics, a counter electromotive force is generated which interrupts the current flow to the coil. The back electromotive force generated at this time acts in the direction opposite to the original voltage, so that the flow of current is suppressed. In this case, the phases of the current and the voltage are different, and the positive and negative electric currents cross each other at regular intervals, so that the positive and negative electric power are canceled. As a result of these canceling effects, power that does not work is generated, which is called reactive power.
이러한 무효전력은 전력설비의 이용률을 저하시키고, 전류의 원활한 흐름을 방해하여 전기회로에 추가적인 열을 발생시키고 전기적 손실을 초래한다. 또한 무효전력이 크면 실제로 송전되는 전력이 적게 되어 송전손실의 증가와 발전기, 변압기 등의 이용률이 감소한다. 따라서, 무효전력을 감소시킨다면 유효전력의 비율이 높아지게 되어 동일한 에너지가 수행하는 일의 양이 늘어나게 된다.Such reactive power deteriorates the utilization rate of electric power facilities, hinders smooth current flow, generates additional heat to the electric circuit, and causes electric loss. Also, if the reactive power is large, the power to be actually transmitted is decreased, and the transmission loss is increased and the utilization ratio of the generator and the transformer is decreased. Therefore, if the reactive power is reduced, the ratio of the active power is increased, and the amount of work performed by the same energy is increased.
그리고 근래에 사용이 급격히 늘어난 첨단 제어장치, 전력 전자기기 등의 다양한 반도체 전력변환 설비와 기본 전력기기의 비선형 특성에 의하여 전류/전압 파형에 고조파 성분이 포함될 수 있다. 고조파가 포함되면 전압/전류의 왜형이 발생하여 계통 내의 전력 설비에 영향을 미쳐 전력설비 과열, 계기의 철심 자기 포화, 역률 저하, 소음/진동 등의 전력품질 문제가 발생할 수 있다. In addition, harmonic components can be included in the current / voltage waveform due to the nonlinear characteristics of various semiconductor power conversion equipments such as advanced control devices, power electronic devices, and the like, which have rapidly increased in use recently, and basic power devices. When harmonics are included, voltage / current distortion occurs, which affects the power facilities in the system, which can lead to power quality problems such as overheating of power equipment, iron core magnetic saturation of the instrument, power factor reduction, and noise / vibration.
상기한 무효전력 문제와 고조파에 의한 왜곡 현상을 제거하기 위하여 무효전력은 TSC(Thyristor Switched Capacitor)와 같은 무효전력보상장치로 고조파는 인덕터와 커패시터로 이루어진 수동필터 또는 능동필터를 이용하여 별개로 수행되어 왔다.In order to eliminate the reactive power problem and the distortion caused by harmonics, the reactive power is a reactive power compensation device such as a TSC (Thyristor Switched Capacitor), and the harmonics are separately performed using a passive filter or an active filter including an inductor and a capacitor come.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무효전력과 고조파 제거를 동시에 수행할 수 있는 모듈러 멀티레벌 컨버터를 기반으로 한 다목적 능동필터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a multipurpose active filter based on a modular multi-level converter capable of simultaneously performing reactive power and harmonic elimination.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 3상 전력 계통의 무효전력과 고조파를 줄이기 위한 다목적 능동 필터는 상기 3상 전력 계통의 전압과 전류를 측정하는 센서부, 상기 센서부에서 측정한 상기 전압과 전류를 바탕으로 무효전력과 고조파를 최소화하기 위한 전압지령값을 출력하는 제어부, 및 상기 제어부의 전압지령값을 받아 무효전력과 고조파를 최소화하기 위한 전압/전류를 상기 3상 전력 계통에 공급하는 MMC부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multipurpose active filter for reducing reactive power and harmonics of a three-phase power system, comprising: a sensor unit for measuring voltage and current of the three-phase power system; A control unit for outputting a voltage command value for minimizing reactive power and harmonics on the basis of the measured voltage and current, and a control unit for receiving a voltage command value of the control unit and outputting a voltage / current for minimizing reactive power and harmonics to the three- And an MMC unit for supplying the MMC unit to the system.
여기서, 상기 제어부는 상기 3상 전력 계통에 존재하는 무효전력을 상쇄하기 위한 제 1전압지령값을 생성하는 PI제어부, 상기 3상 전력 계통에 존재하는 고조파를 상쇄하기 위한 제 2 전압지령값을 생성하는 PR제어부, 및 상기 PI제어부에서 생성된 상기 제1 전압지령값을 상기 PR제어부에서 생성된 상기 제2 전압지령값을 합산하는 합산기를 포함할 수 있다.Here, the controller may include a PI controller for generating a first voltage command value for canceling the reactive power present in the three-phase power system, a second voltage command value for canceling the harmonics present in the three-phase power system And a summer for adding the second voltage command value generated by the PR controller to the first voltage command value generated by the PI controller.
그리고 상기 PI 제어부는 상기 센서부에서 측정된 상기 전압과 동기된 신호를 출력하는 PLL, 상기 PLL로부터 오는 동기된 신호를 기준으로 상기 전압에 대한 상기 센서부에서 측정된 전류의 위상차에 대응하는 DQ 축 상의 전류를 출력하는 DQ변환기, 상기 DQ변환기에서 출력된 상기 DQ 축 상의 전류와 DQ축 상의 전류지령값을 비교하여 그 차이값을 출력하는 비교기, 상기 비교기에서 출력된 상기 차이값을 입력 받아 상기 차이값을 최소화하는 방향으로 제어하는 DQ축 제어신호를 생성하는 PI제어기, 및 상기 DQ축 제어신호를 역 DQ변환하여 상기 제1 전압지령값을 출력하는 abc변환기를 포함할 수 있고, 상기 PR 제어부는 상기 센서부에서 측정된 상기 전류와 3상 전류지령값을 비교하여 고차 주파수별 차이값을 출력하는 비교기 및 상기 고차 주파수별 차이값을 바탕으로 각 고차 주파수별 차이값이 0이 될 수 있도록 하는 전압지령값을 출력하는 공진제어기를 포함할 수 있다. 이 때 상기 고차 주파수는 3차, 5차, 7차 주파수일 수 있다.The PI control unit includes a PLL for outputting a signal synchronized with the voltage measured by the sensor unit, a DQ axis corresponding to a phase difference of the current measured by the sensor unit with respect to the voltage based on a synchronized signal from the PLL, A comparator for comparing the current on the DQ axis output from the DQ converter with a current command value on the DQ axis and outputting the difference value; a comparator for receiving the difference value output from the comparator, A PI controller for generating a DQ axis control signal for controlling the DQ axis control signal in a direction that minimizes a value of the DQ axis control signal, and an abc converter for outputting the first voltage command value by performing inverse DQ conversion on the DQ axis control signal, A comparator for comparing the current measured by the sensor and the three-phase current command value to output a difference value for each higher-order frequency; And a resonance controller that outputs a voltage command value to make the difference value of each high frequency by zero. In this case, the higher frequency may be a third order, a fifth order, and a seventh order frequency.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 3상 전력 계통의 무효전력과 고조파를 최소화하기 위한 다목적 능동 필터의 보상 전력 공급 방법은 상기 3상 전력 계통의 전압과 전류를 측정하는 단계, 측정된 상기 전압과 전류를 바탕으로 PI 제어를 이용하여 무효전력을 보상하기 위한 제1 전압 지령값을 생성하는 단계, 측정된 상기 전류를 바탕으로 공진 제어를 이용하여 고조파를 보상하기 위한 제 2 전압 지령값을 생성하는 단계, 상기 제 1 전압 지령값과 상기 제 2 전압 지령값을 합산하여 모듈러 멀티레벨 컨버터용 전압지령값을 생성하는 단계, 및 상기 전압지령값을 바탕으로 무효전력 및 고조파 보상을 위한 전압/전류를 상기 3상 전력 계통에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of compensating power supply of a multipurpose active filter for minimizing reactive power and harmonics of a three-phase power system, comprising: measuring a voltage and a current of the three- Generating a first voltage command value for compensating for reactive power using the PI control based on the measured voltage and current, calculating a first voltage command value for compensating harmonics using resonance control based on the measured current, Generating a voltage command value for a modular multi-level converter by summing the first voltage command value and the second voltage command value, and generating a voltage command value for the modular multi-level converter based on the voltage command value, And supplying a voltage / current for harmonic compensation to the three-phase power system.
여기서 상기 제 1 전압 지령값을 생성하는 단계는 측정된 상기 전압으로부터 동기 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 동기 신호를 기준으로 측정된 상기 전류를 DQ변환하는 단계, DQ축 전류 지령값과 상기 DQ 변환된 전류를 비교하여 오차값을 추출하는 단계, 상기 오차값을 바탕으로 제 1 전압 지령값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the first voltage command value may include generating a synchronization signal from the measured voltage, DQ-converting the current measured based on the generated synchronization signal, and outputting the DQ axis current command value and the DQ Extracting an error value by comparing the converted currents, and generating a first voltage command value based on the error value.
본 발명에 의하면, 하나의 장치로 계통 상의 무효전력과 고조파를 동시에 해결함으로써 무효전력 및 고조파에 의해 계통에서 발생하는 손실을 최소화할 수 있고, 하나의 장치로서 무효전력과 고조파 문제를 해결함으로써 비용절감 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the losses caused by the reactive power and the harmonics in the system by simultaneously solving the reactive power and the harmonic in the system by one apparatus, and by solving the reactive power and the harmonic problem as one device, Effect can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다목적 능동필터를 전력 계통 상에 연결한 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMC부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 하프 브리지(Half Bridge)형태의 서브 모듈의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력과 고조파를 동시에 보상하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력 보상을 위한 상기 제 1 전압 지령값을 생성하는 방법을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a multi-purpose active filter according to an embodiment of the present invention connected on a power system.
2 is a diagram illustrating the configuration of an MMC unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an example of a half-bridge type sub-module.
4 is a diagram illustrating the configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method for simultaneously compensating for reactive power and harmonics according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of generating the first voltage command value for reactive power compensation according to an embodiment of the present invention.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 비록 특정 실시 예로 설명하더라도 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다목적 능동필터를 전력 계통 상에 연결한 것을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a multi-purpose active filter according to an embodiment of the present invention connected on a power system.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다목적 능동필터는 전원부(1000)와 부하(2000)가 연결된 3상의 전력 계통 상의 무효전력과 고조파를 보상하기 위하여 제어부(100), MMC부(200), 및 센서부(300)를 포함할 수 있다. 1, a multi-purpose active filter according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
센서부(300)는 계통 상의 3상 선로에 흐르는 전압 및 전류를 측정하여 제어부(100)로 전송하는 기능을 수행한다. 이때, 센서부(300)는 선로 상에 흐르는 고전압/고전류를 이와 비례하여 대응되는 저전압/저전류로 변경하여 제어부(100)로 전송할 수도 있다.The
MMC부(200)는 모듈러 멀티레벨컨버터(Modular Multilevel Converter)를 기반으로 제어부(100)에서 제공하는 기준 신호에 따라 계통 상의 3상 선로에 무효전력과 고조파를 상쇄할 수 있는 전압/전류를 제공할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMC부(200)의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an
도 2를 참조하면, MMC부(200)는 전력 계통의 3상에 맞추어서 3상으로 구성될 수 있으며 각 상은 상암(Upper Arm; 210)과 하암(Lower Arm; 230)을 포함하고, 각 암은 다수 개의 서브 모듈(Sub Module; 220)로 구성된다. 그리고 입력되는 전압지령값에 따라 전압/전류를 생성하기 위하여 서브 모듈(220)의 스위치를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 MMC 제어부(240)를 더 포함한다.Referring to FIG. 2, the
도 3은 하프 브리지(Half Bridge)형태의 서브 모듈(220)의 일례를 도시한 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing an example of a half-
도 3를 참조하면 하프 브리지 형태의 서브 모듈(220)은 2개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transitor) 스위치(221, 223)와 2개의 다이오우드(225, 227) 그리고 커패시터와 같은 에너지 저장 소자(229)로 이루어져 있다. MMC부(200)는 서브 모듈(220)내의 IGBT 스위치(221, 223)의 온/오프를 제어하여 사인파 형태의 AC 전력이 각 상의 AC 단자에 생성될 수 있도록 할 수 있다. 3, the half-
다시 도 2를 참조하면 MMC부(200)는 전압지령값을 받고 MMC 제어부(240)가 이 전압지령값에 따라 제어신호를 생성하여 각 암의 서브 모듈(220)내의 IGBT 스위치(511, 513)의 온/오프를 제어하여 계통의 무효전력 및 고조파를 최소화할 수 있는 전력을 투입할 수 있다.2, the
제어부(100)는 센서부(300)로부터 오는 측정된 전류/전압을 바탕으로 계통 상에 존재하는 무효전력과 고조파 성분을 추출하고 이를 상쇄할 수 있는 전압/전류를 생성할 수 있도록 MMC부(200)에 기준 신호를 전달한다. 이 기준 신호는 각 상별 전압 지령값일 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(100)의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
도 4를 참조하면, 제어부(100)는 무효전력을 상쇄하기 위한 전압지령값을 생성하는 PI제어부(110)와 고조파를 상쇄하기 위한 전압지령값을 생성하는 PR제어부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
PI제어부(110)는 센서부(300)에서 측정한 3상에 걸리는 전압(V)과 흐르는 전류(I)를 입력 받아 PLL(Phased Locked Loop; 111)에서 측정 전압과의 동기 신호를 출력한다. 좀 더 상세히 설명하면, 입력되는 전압은 사인파 형태의 주기적 신호이고, PLL에서는 상기 주기적인 사인파 신호의 주기 시작점을 출력한다. 전압(V)과 전류(I)의 위상차()는 다음 [수학식 1]을 이용하여 구할 수 있는데, 여기서 는 전압 주기의 시작점과 전류 주기의 시작점 간의 차이고, T는 전압과 전류의 주기이다. The
상기한 위상차()를 정확히 구하기 위해서는 전압 주기의 시작점을 정확히 알아내어야 할 필요가 있고 PLL(111)은 전압 주기의 시작점을 정확히 알아내기 위하여 사용된다.The above- ), It is necessary to accurately determine the starting point of the voltage cycle, and the
그리고 PI제어부(110)는 DQ변환기(113)에서 측정된 전류의 DQ변환을 수행한다. DQ변환은 abc좌표계의 3상 변수를 임의의 각속도 로 회전하는 직교 좌표계의 d축, q축 변수로 변환하는 것으로, DQ변환에 의하여 측정 전압(V)에 동기화된 DQ축 상의 전류가 구해진다. 일반적으로 전류와 전압에 동일한 위상차가 발생하므로 상기 DQ축 상의 전류는 위상차와 대응되는 상수값이 될 수 있다. 이렇게 구해진 DQ 축 상의 전류는 비교기(116)에서 전류지령값(115)과 비교되고, 그 비교 결과에 따른 차이값이 비교기(116)에서 출력된다. 이렇게 출력된 차이값은 PI제어기(117)로 들어가고, PI제어기(117)는 상기 차이값을 최소화하는 방향으로 제어를 한다. PI제어기(117)는 상기 차이값을 최소화하기 위해 예컨대 [수학식 2]의 전달함수를 적용할 수 있다.The
여기서 는 비례제어게인이고, 적분제어게인이다.here Is a proportional gain gain, It is an integral regulator.
그리고, PI제어기(117)에서 출력되는 값은 DQ축 상의 값으로 전압과 동기화된 전류값이기 때문에 abc변환기(119)에서 DQ축 데이터를 3상의 abc 전류/전압으로 변환한다. Since the value output from the
PR제어부(121)는 비교기(122)와 공진(Resonant)제어기(123)를 포함한다. 비교기(122)는 각 고차 주파수별로 측정 전류(I)와 전류지령값(121)을 비교하여 그 차이값을 출력한다. 공진제어기(123)는 입력 받은 차이값을 바탕으로 각 고차 주파수별로 차이값이 0이 될 수 있도록 하는 제어신호인 전압지령값을 출력한다. PR제어는 DQ축 상이 아닌 3상 각각에서 이루어지기 때문에 PI제어부(110)의 변환기들이 필요 없게 된다. 이때 공진제어기(123)에서 사용되는 제어로직은 예컨대 [수학식 3]의 전달함수를 사용할 수 있다.The
여기서 는 비례제어게인이고, 은 비례공진게인이며, 은 차수를 나타내는 것으로, 3, 5, 7, 9 등의 값을 가질 수 있다. 는 기본 각 주파수이다. 우리나라 전력 계통이 일반적으로 60Hz를 사용하므로 는 가 될 수 있다. 그리고 고조파는 짝수차수에서는 거의 발생하지 않고 홀수차수에서만 주로 발생하고 차수가 높을수록 그 기여도는 줄어들게 된다. here Is a proportional gain gain, Is a proportional resonance gain, Represents the order, and can have values of 3, 5, 7, 9, and so on. Is the fundamental angular frequency. Since our power system generally uses 60Hz The . Harmonics occur only in the odd order and not in the even order, and the higher the order, the less the contribution.
PI제어부(110)와 PR제어부(120)에서 생성된 전압지령값들은 합산기(130)에서 더해져서 MMC부(200)의 제어를 위한 전압지령값으로 전달된다.The voltage command values generated by the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무효전력과 고조파를 동시에 보상하기 위한 방법을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a method for simultaneously compensating for reactive power and harmonics according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 다목적 능동필터는 보상하고자 하는 전력 계통의 전압과 전류를 측정(S510)하고, PI(Proportional Integral) 제어를 이용하여 무효전력 보상을 위한 제 1 전압 지령값을 생성(S520)하고, 공진(Resonant) 제어를 이용하여 고조파 성분 보상을 위한 제 2 전압 지령값을 생성(S530)한다. 그리고 상기 제 1 전압 지령값과, 상기 제2 전압 지령값을 합산하여 MMC용 전압지령값을 생성(S540)한다. 다목적 능동 필터의 MMC부는 상기 MMC용 전압지령값을 받아 무효전력 및 고조파 보상을 위한 전압/전류를 계통에 공급(S550)하게 된다. 5, the multipurpose active filter measures the voltage and current of the power system to be compensated (S510), generates a first voltage command value for compensating for reactive power using Proportional Integral (PI) control (S520) And generates a second voltage command value for harmonic component compensation using resonance control (S530). Then, the MMC voltage command value is generated by adding the first voltage command value and the second voltage command value (S540). The MMC section of the multipurpose active filter receives the MMC voltage command value and supplies voltage / current for reactive power and harmonic compensation to the system (S550).
도 6은 무효전력 보상을 위한 상기 제 1 전압 지령값 생성하는 방법을 좀 더 자세히 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating in more detail a method for generating the first voltage command value for reactive power compensation.
도 6을 참조하면, 무효전력 보상을 위한 제 1 전압 지령값을 생성하기 위하여 PLL을 이용하여 측정된 전압으로부터 동기 신호를 생성(S610)한다. 그리고 생성된 동기 신호를 기준으로 측정 전류를 DQ변환(S620)하고, DQ축 전류 지령값과 상기 측정 전류를 비교하여 오차값을 추출(S630)하고, 이 오차값을 바탕으로 제 1 전압 지령값을 생성(S640)할 수 있다.Referring to FIG. 6, in order to generate a first voltage command value for reactive power compensation, a synchronization signal is generated from a voltage measured using a PLL (S610). Then, the measurement current is DQ converted (S620) on the basis of the generated synchronizing signal, the error value is extracted by comparing the measured current with the DQ axis current command value (S630), and based on this error value, (S640).
그리고 고조파 보상을 위한 제 2 전압 지령값을 생성하기 위하여 PR제어부(120)는 3상 도선에서 측정된 전류와 3상 전류지령값을 비교하여 고차 주파수별 차이값을 출력하고, 상기 고차 주파수별 차이값을 바탕으로 각 고차 주파수별 차이값이 0이 될 수 있도록 하는 제 2 전압지령값을 출력할 수 있다.In order to generate a second voltage command value for harmonic compensation, the
이처럼 본 발명의 일 실시 예에 따른 다목적 능동필터는 PI제어부(110)를 이용하여 무효전력을 상쇄시키는 제 1 전압지령값을 생성하고 PR제어부(120)를 이용하여 차수별 고조파를 제거하기 위한 제 2 전압지령값을 생성하여 MMC부(200)에 전달함으로써 무효전력과 고조파를 동시에 제거할 수 있다. As described above, the multipurpose active filter according to an embodiment of the present invention generates a first voltage command value for canceling the reactive power using the
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .
Claims (8)
상기 3상 전력 계통의 전압과 전류를 측정하는 센서부;
상기 센서부에서 측정한 상기 전압과 전류를 바탕으로 상기 3상 전력 계통에 존재하는 무효전력을 상쇄하기 위한 제 1 전압 지령값 및 상기 3상 전력 계통에 존재하는 고조파를 상쇄하기 위한 제 2 전압 지령값을 생성하여 합산한 전압지령값을 출력하는 제어부; 및
상기 제어부의 전압지령값을 받아 무효전력과 고조파를 최소화하기 위한 전압/전류를 상기 3상 전력 계통에 공급하는 MMC(Modular Multilevel Converter)부;
를 포함하는, 다목적 능동 필터.A multipurpose active filter for reducing reactive power and harmonics of a three-phase power system,
A sensor unit for measuring voltage and current of the three-phase power system;
A first voltage command value for canceling the reactive power present in the three-phase power system and a second voltage command for canceling the harmonics present in the three-phase power system based on the voltage and the current measured by the sensor unit; And outputs a summed voltage command value; And
A MMC (Modular Multilevel Converter) unit for receiving a voltage command value of the control unit and supplying a voltage / current for minimizing reactive power and harmonics to the 3-phase power system;
Wherein the active filter is a multi-purpose active filter.
상기 3상 전력 계통에 존재하는 무효전력을 상쇄하기 위한 제 1 전압지령값을 생성하는 PI제어부;
상기 3상 전력 계통에 존재하는 고조파를 상쇄하기 위한 제 2 전압지령값을 생성하는 PR제어부; 및
상기 PI제어부에서 생성된 상기 제 1 전압지령값과 상기 PR제어부에서 생성된 상기 제 2 전압지령값을 합산하는 합산기;
를 포함하는, 다목적 능동 필터.The apparatus of claim 1,
A PI controller for generating a first voltage command value for canceling the reactive power present in the three-phase power system;
A PR controller for generating a second voltage command value for canceling harmonics present in the three-phase power system; And
A summer for summing the first voltage command value generated by the PI controller and the second voltage command value generated by the PR controller;
Wherein the active filter is a multi-purpose active filter.
상기 센서부에서 측정된 상기 전압과 동기된 신호를 출력하는 PLL(Phase Locked Loop);
상기 PLL로부터 오는 동기된 신호를 기준으로 상기 전압에 대한 상기 센서부에서 측정된 전류의 위상차에 대응하는 DQ 축 상의 전류를 출력하는 DQ변환기;
상기 DQ변환기에서 출력된 상기 DQ 축 상의 전류와 DQ축 상의 전류지령값을 비교하여 그 차이값을 출력하는 비교기;
상기 비교기에서 출력된 상기 차이값을 입력 받아 상기 차이값을 최소화하도록 제어하는 DQ축 제어신호를 생성하는 PI제어기; 및
상기 DQ축 제어신호를 역 DQ변환하여 상기 제 1 전압지령값을 출력하는 abc변환기;
를 포함하는, 다목적 능동 필터.3. The apparatus of claim 2,
A PLL (Phase Locked Loop) for outputting a signal synchronized with the voltage measured by the sensor unit;
A DQ converter for outputting a current on a DQ axis corresponding to a phase difference of a current measured by the sensor unit with respect to the voltage based on a synchronized signal from the PLL;
A comparator for comparing the current on the DQ axis output from the DQ converter with a current command value on the DQ axis and outputting the difference value;
A PI controller for receiving the difference value output from the comparator and generating a DQ axis control signal for controlling the difference value to be minimized; And
An abc converter for performing inverse DQ conversion on the DQ axis control signal to output the first voltage command value;
Wherein the active filter is a multi-purpose active filter.
상기 센서부에서 측정된 상기 전류와 3상 전류지령값을 비교하여 고차 주파수별 차이값을 출력하는 비교기; 및
상기 고차 주파수별 차이값을 바탕으로 각 고차 주파수별 차이값이 0이 될 수 있도록 하는 제 2 전압지령값을 출력하는 공진제어기;
를 포함하는, 다목적 능동 필터.3. The apparatus of claim 2, wherein the PR control unit comprises:
A comparator for comparing the current measured by the sensor unit with a three-phase current command value and outputting a difference value according to a higher-order frequency; And
A resonance controller for outputting a second voltage command value to make the difference value of each higher frequency frequency to be 0 based on the difference value by the higher frequency;
Wherein the active filter is a multi-purpose active filter.
상기 고차 주파수는 적어도 3차, 5차, 7차 주파수를 포함하는,
다목적 능동 필터.5. The method of claim 4,
Wherein the higher order frequency comprises at least a third order, a fifth order,
Multipurpose active filter.
상기 3상 전력 계통의 전압과 전류를 측정하는 단계;
측정된 상기 전압과 전류를 바탕으로 PI 제어를 이용하여 무효전력을 보상하기 위한 제1 전압 지령값을 생성하는 단계;
측정된 상기 전류를 바탕으로 공진 제어를 이용하여 고조파를 보상하기 위한 제 2 전압 지령값을 생성하는 단계;
상기 제 1 전압 지령값과 상기 제 2 전압 지령값을 합산하여 모듈러 멀티레벨 컨버터용 전압지령값을 생성하는 단계; 및
상기 전압지령값을 바탕으로 무효전력 및 고조파 보상을 위한 전압/전류를 상기 3상 전력 계통에 공급하는 단계;
를 포함하는, 보상 전력 공급 방법.A method of compensating power supply of a multipurpose active filter for minimizing reactive power and harmonics of a three-phase power system,
Measuring voltage and current of the three-phase power system;
Generating a first voltage command value for compensating reactive power using PI control based on the measured voltage and current;
Generating a second voltage command value for compensating harmonics using the resonance control based on the measured current;
Generating a modulo multilevel converter voltage command value by summing the first voltage command value and the second voltage command value; And
Supplying a voltage / current for reactive power and harmonic compensation to the three-phase power system based on the voltage command value;
/ RTI >
측정된 상기 계통의 전압으로부터 동기 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 동기 신호를 기준으로 측정된 상기 전류를 DQ변환하는 단계;
DQ축 전류 지령값과 상기 DQ 변환된 전류를 비교하여 오차값을 추출하는 단계;
상기 오차값을 바탕으로 제 1 전압 지령값을 생성하는 단계;
를 포함하는, 보상 전력 공급 방법.7. The method of claim 6, wherein generating the first voltage command value comprises:
Generating a synchronization signal from the measured voltage of the system;
DQ converting the current measured based on the generated synchronization signal;
Comparing the DQ-axis current command value with the DQ-converted current to extract an error value;
Generating a first voltage command value based on the error value;
/ RTI >
측정된 상기 전류와 3상 전류지령값을 비교하여 고차 주파수별 차이값을 출력하는 단계; 및
상기 고차 주파수별 차이값을 바탕으로 각 고차 주파수별 차이값이 0이 될 수 있도록 하는 제 2 전압지령값을 출력하는 단계;
를 포함하는, 보상 전력 공급 방법.
7. The method of claim 6, wherein generating the second voltage command value comprises:
Comparing the measured current with a three-phase current command value and outputting a difference value by higher-order frequency; And
And outputting a second voltage command value based on the higher frequency difference value so that the difference value of each higher frequency frequency becomes zero;
/ RTI >
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