KR101701970B1 - 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ess에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터 - Google Patents

전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ess에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 컴프레샤와 같은 시스템에서 돌입전류 방지를 위한 ESS는 단시간에 큰 전류에서 적은 전류까지 전류를 보상하여야 하는데 그 출력단에 설치되는 LC 필터를 구성하는 리액터에 관한 것으로 포화가 일어나지 않는 구조를 가지되, 적은 전류를 보상하기 위해서는 리액턴스 값이 크고 큰 전류를 보상하기 위해서는 작은 리액턴스 값을 가지는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터에 관한 것이다.

Description

전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터{Inrush Current Corresponding Type Reactor Using In ESS Compensating For Inrush Current That is Generated From Electric Compressor Activation}
본 발명은 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 컴프레샤와 같은 시스템에서 돌입전류 방지를 위한 ESS는 단시간에 큰 전류에서 적은 전류까지 전류를 보상하여야 하는데 그 출력단에 설치되는 LC 필터를 구성하는 리액터에 관한 것으로 포화가 일어나지 않는 구조를 가지되, 적은 전류를 보상하기 위해서는 리액턴스 값이 크고 큰 전류를 보상하기 위해서는 작은 리액턴스 값을 가지는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터에 관한 것이다.
기후변화 등의 주변 환경변화로 산업체 및 가정에서 콤프레샤의 사용이 증대되고 있다. 이러한 콤프레샤 부하에서 기동시 돌입전류가 크게 되어 전원계통에 영향을 미치는 경우가 빈번히 발생하고 있다.
특히 산업체에 사용되는 콤프레샤용 전동기의 대부분이 유도전동기 타입으로 사용하며, 기동장치 없이 직입기동을 하고 있는 실정이다.
콤프레샤 시스템에서 유도기를 직입 기동 시 전동기 전류는 도 1에 나타나있다. 유도기를 직입 기동시 돌입전류의 피크치는 전동기 정격전류의 3배에서 9배까지 큰 전류가 흐르게 된다.
이러한 돌입전류는 전원의 전압강하 등 계통 안정성에 큰 저해요소로 작용한다.
이러한 콤프레샤 시스템에서 기동 시 돌입전류를 다른 장치에서 보상한다면 계통의 안정화에 큰 도움이 될 것이다.
도 2는 이러한 문제해결을 위한 한 가지 방법으로서 ESS(Energy Storage System)를 사용하여 전동기 기동시 돌입전류를 보상하는 것을 나타낸 것이다.
ESS라 함은 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해 주는 저장장치를 말하는데 전기를 모아두는 배터리와 배터리를 효율적으로 관리해 주는 관련 장치들 즉 입력부로서 AC/DC, DC/DC, 출력부로서 DC/AC등의 각종 PCS(Power Conditioning System), 제어부등으로 이루어져 있다.
즉 전동식 컴프레샤 기동시 발생되는 돌입전류를 분전반과 전동식 컴프레샤 사이에 설치된 전류센서가 이를 센싱하고 ESS가 정격전류외의 전류 즉 돌입전류에서 정격전류를 뺀 나머지 보상전류를 출력해주는 것이다.
도 3을 참조하면 도 2의 시스템이 돌입전류 발생시 전동기 전류, 계통전류 및 ESS 전류(보상전류)의 관계, 즉 특성곡선을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면 ESS 시스템은 수초에 해당하는 전동기 기동시 돌입전류를 분담함으로 계통 측에서는 전동기가 단순이 RL부하로 동작하여 계통의 안정성을 높일 수 있는 방식이다.
이러한 용도의 ESS는 전동기 기동 시 돌입전류분만을 분담하여 계통의 안정화를 꾀하는 방식으로 기존 ESS에 비하여 배터리 용량을 혁신적으로 줄일 수 있는 장점이 있어나, ESS용 순시정격은 콤프레샤 정격의 3배에서 9배까지의 필요로 하는 단점이 있다.
일반적으로 ESS 출력은 PWM 인버터에 의해 발생되며, PWM 인버터의 출력에는 기본파 이외의 고조파 성분을 함유되어 있으며 이를 제거하기 위해 수동 LC필터 사용이 일반적이다.
인버터 PWM 파형에서 발생하는 고조파 전류를 흡수하기 위해 설치된 수동필터에서 리액터 설계 시 리액터 전류에 따른 자속이 선형특성 외 리액터 전류값이 높아질 경우 비선형요소가 고려되어야한다. 리액터는 변압기와 달리 공극을 갖도록 설계된다. 철심에 공극이 포함될 경우 높은 자화를 감자시키는 효과가 있어 히스테리 루프를 변형시키고 낮은 자기저항을 가지는 자계회로를 높은 자기저항 회로로 변형시킨다.
Figure 112016107786000-pat00001
표 1은 철심의 공극 유무에 따른 리액터의 자화곡선으로 (a)는 공극이 포함되지 않은 것으로 변압기에 해당되며, 이 경우 잔류자속밀도(Br)와 최대자속 밀도(Bm)의 크기가 큰 차이가 없다. (b)는 공극이 포함된 경우로 래액터에 해당되며, 이 경우 잔류자속밀도(Br)와 최대자속 밀도(Bm)의 크기가 크게 나타남으로 자계와 자속밀도가 크게 나타남을 알 수 있다. 이 기울기가 리액터를 나타낸다. 따라서 리액터의 설계에서는 자로설계 뿐만 아니라 공극 설계가 상당히 중요한 요소로 작용한다.
PWM 인버터 출력에 포함되어있는 고조파성분을 저감하기 위해 LC 필터 사용이 일반적이다. 이러한 수동필터에서 전류고주파는 리액터와 콘덴서가 같지만, 전압고조파는 전류원인 리액터에 대부분 집중되어 전압스트레스를 많이 받는다. 실제 LC 수동필터에서 리액터가 커패시터보다 고장비율 다소 높은 것으로 조사되고 있다
유도전동기의 이러한 특성으로 인해 인버터 스위칭 소자의 정격 순시전류 증대가 필요하며 특히 필터의 용량증대가 큰 문제가 되고 있다. 일반적인 출력 필터인 L-C 필터에서 리액터의 용량은 5고조파에 대응하는 콘덴서 용량의 6[%]의 정격용량을 가진 철심리액터를 사용하고 있다. 철심리액터는 전류가 어느 한도이상이 되면 철심의 포화현상으로 리액턴스-전류 특성 그림 6과 같이 감소하게 된다.
Figure 112016107786000-pat00002
리액터는 전류가 어느 이상이 되면 철심의 포화영향으로 인덕턴스가 저하하여 리액터의 효과가 없어진다. 보통 철심형 리액터는 기본파 전류의 150% 정도까지 선형성이 유지되도록 설계된다. 정격 전류의 5배 이상이 흐르게 되면 철심형 리액터는 평상 리액턴스 값의 수십분의 일로 된다. 따라서 보통의 리액턴스가 6%인 경우 고장시의 전류는 100배 이상으로 될 수 있어 계통의 안정성을 해치는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전동식 콤프레샤와 같은 시스템에서 돌입전류 방지를 위해 ESS를 사용할 경우 일반 부하와 차별화가 된 리액터를 구성하여야 하고,
전동식 돌입전류 방지용 ESS는 전동기 기동시인 단시간 동안 큰 전류에서 적은 전류까지 전류를 보상하여야 하는데, 큰 돌입 전류에서도 포화되지 않으면서 ESS에 취부할 작은 무게 및 사이즈를 가지고 제작비용을 절감할 수 있는 리액터를 설계함을 목적으로 한다.
또한 돌입전류를 효과적으로 보상하게 되므로 계통의 안정성에도 기여하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS(Energy Storage System)에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 일 실시예는 ESS의 출력단에 설치되는 고조파 대응 LC 필터를 구성하는 리액터에 있어서, 상기 리액터는 E형 성층 철심 코어 2개가 결합되되 센터레그(CL)에 권선(10SW)이 감긴 철심 리액터(10S)와 공심 리액터(10A)가 직렬로 연결된 형태이되, 상기 철심 리액터(10S)의 권선(10SW)과 공심 리액터(10A)의 권선(10AW)이 직렬로 연결되어 구성된다.
상기 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극(Air-Gap)이 형성될 수 있음이 특징이다.
상기 리액터의 다른 일 실시예는 상기 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극이 형성되며, 상기 공심 리액터 대신에 성층 철심을 재질로 한 C형 코어의 형태로서 상기 철심 리액터(10S)의 2개의 E형 코어가 부착되는 어느 하나의 사이드 레그(SL) 부분 양단에 공극(20SG)을 형성하면서 부착되며 가운데 부분에 권선(20SW)이 감긴 형태인 C형 철심 리액터(20S)가 결합된 형태이되, 상기 철심 리액터(10S)의 권선(10SW)과 C형 철심 리액터(20S)의 권선(20SW)이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다.
상기 철심 리액터에 형성되는 공극 두께가 C형 철심 리액터와 철심 리액터가 결합되면서 형성되는 공극 두께 보다 큰 것이 바람직하다.
상기 철심 리액터(10S)와 C형 철심 리액터(20S)가 만나는 부위에 형성되는 공극(20SG)은 캡톤(Kapton) 필름이나 마일러(Myler) 종이로 메꾸어지되 그 두께는 최소 70μm에서 최대 490μm 범위에서 형성될 수 있다.
또 다른 실시예는 상기 리액터는 상기 공심 리액터를 포함하여 구성되지 않되, 상기 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극이 형성되되 권선이 감기며, 상기 공극을 이루는 센터레그(CL)에서 마주보는 코어의 형태가 대칭형으로서 코어 가운데 부분이 가장 짧은 공극을 형성하며 가장 바깥쪽이 가장 긴 공극을 형성하는 돌극 구조를 가지되, 상기 돌극 구조는 중앙으로부터 바깥쪽으로 계단형태로 낮아지면서 점차 공극을 길어지게 하는 계단 구조(ST), 코어의 중앙부가 가장 높은 반원형의 호 형태를 이루며 점차 공극을 길어지게 하는 반원형 호 구조(CC) 또는 코어의 중앙부가 가장 높은 완만한 구배를 가지면서 점차 공극을 길어지게 하는 구배 구조(GD) 중 어느 하나가 채택되어 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 전동식 컨프레샤에서 기동시 발생하는 큰 돌입전류에서도 이를 보상하기 위한 ESS 출력단에 설치되는 LC 필터에서 이를 구성하는 리액터에 관련된 것으로서 포화되지 않으면서도 작은 사이즈와 무게를 가질 뿐만 아니라 제작비용을 저감할 수 있다.
도 1은 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS와 한전계통의 관계를 나타낸 컨셉 도면이다.
도 3은 전동식 컴프레샤 기동시에 발생되는 돌입전류에 대해 ESS의 보상전류와 계통전류의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 또 다른 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 전류증가에 따른 인덕턴스의 변화를 나타낸 특성곡선이다.
도 7은 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터로서 돌극형 구조의 리액터를 나타낸 도면이다.
도 8은 제안된 돌극구조를 가지는 코어와 기존의 코어와의 실제 실험 파형으로서 기존방식에 비해 돌극구조 가지는 코어가 돌입전류에 대해 어느 정도 강인하게 포화되지 않고 버티는가에 대한 실험 결과를 나타낸 것이다.
본 발명의 명칭은 "전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고, 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일면에 있어서,
도 1은 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS와 한전계통의 관계를 나타낸 컨셉 도면이며, 도 3은 전동식 컴프레샤 기동시에 발생되는 돌입전류에 대해 ESS의 보상전류와 계통전류의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 일 실시예를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 또 다른 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 전류증가에 따른 인덕턴스의 변화를 나타낸 특성곡선이며, 도 7은 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터로서 돌극형 구조의 리액터를 나타낸 도면이고, 도 8은 제안된 돌극구조를 가지는 코어와 기존의 코어와의 실제 실험 파형으로서 기존방식에 비해 돌극구조 가지는 코어가 돌입전류에 대해 어느 정도 강인하게 포화되지 않고 버티는가에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터에 대해 상기 도 3 내지 도 8을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면 본 발명인 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS(Energy Storage System)에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터의 일 실시예는 ESS의 출력단에 설치되는 고조파 대응 LC 필터를 구성하는 리액터에 있어서, 상기 리액터는 E형 성층 철심 코어 2개가 결합되되 센터레그(CL)에 권선(10SW)이 감긴 철심 리액터(10S)와 공심 리액터(10A)가 직렬로 연결된 형태이되, 상기 철심 리액터(10S)의 권선(10SW)과 공심 리액터(10A)의 권선(10AW)이 직렬로 연결되어 구성된다.
상기 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극(Air-Gap)이 형성될 수 있음이 바람직하다.
상기 철심 리액터(10S)와 공심 리액터(10A)가 직렬로 연결되면 한전과 연결된 분전반에 설치된 전류센서에서 전동식 컴프레샤의 기동으로부터 촉발되는 기동전류를 센싱하게 되면 전동식 컴프레샤의 정격전류를 초과하는 전류분에 대해서는 ESS에서 이를 보상하게 되는데, 이때 큰 전류에서도 포화되지 않는 공심 리액터를 직렬로 연결한 것이므로 비록 연결된 철심 리액터가 포화되더라도 공심 리액터가 전체 리액터 입장에서 포화되지 않게 하는 역할을 하게 되므로 계통의 안정성을 보장할 뿐만 아니라 리액터의 전체 사이즈, 제작비용 및 무게를 저감할 수 있게 되는 것이다.
공심 리액터는 철심(Core)이 없는 리액터로서 일반적으로 자기포화 (Magnetic Saturation) 현상이 발생하지 않으므로 선형성(Linear)이 우수하고 써어지 성 전류(Surge Current) 및 과전류(Over Current) 에도 포화 (Saturation) 되지 않으며 철심형(Core type) Reactor 에서 발생하는 소음(Hum) 및 진동(Vibration)이 없고 손실(Loss) 에 의한 과열(Over Heating) 현상이 적어 순시 전류가 매우 큰 필터에서 철심형 리액터를 사용하기 어려운 경우에 적합하다.
다만 공심리액터는 자기회로가 없으므로 자속의 통로가 없어 누설자속 성분이 많고 장치 혹은 판넬 내부면에서 과열(Over-heating)하는 현상이 발생할 수 있으므로 이를 방지할 수 있도록 설치해야 하는데, 일반적으로 공심 리액터가 설치될 경우 금속성 물체와 유기해야 할 최소 이격거리를 따라야 하고, 여의치 않은 경우 자기 자폐 방식을 취해야 한다.
이를 해결한 것이 이후에 설명되는 두 리액터에 대한 것이다. 즉 공심 리액터를 설치하면서 발생하는 최소이격거리 유지라든지, 자기차폐 방식을 취해야 한다든지 하는 문제를 해결한 것이다.
도 5를 참조하면 상기 리액터의 다른 일 실시예로서 상기 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극이 형성되며, 상기 공심 리액터 대신에 성층 철심을 재질로 한 C형 코어의 형태로서 상기 철심 리액터(10S)의 2개의 E형 코어가 부착되는 어느 하나의 사이드 레그(SL) 부분 양단에 공극(20SG)을 형성하면서 부착되며 가운데 부분에 권선(20SW)이 감긴 형태인 C형 철심 리액터(20S)가 결합된 형태이되, 상기 철심 리액터(10S)의 권선(10SW)과 C형 철심 리액터(20S)의 권선(20SW)이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다.
상기 철심 리액터(10S)와 C형 철심 리액터(20S)가 결합되면서 형성되는 공극은 철심 리액터(10S)에 형성되는 공극보다는 작게 형성된 것으로 봐야 하는데, 하나의 개체로서의 코어가 아니라 두 코어가 결합되어 자연스럽게 형성된 것이 적절한 표현일 것이다.
즉 상기 철심 리액터(10S)에 형성되는 공극 두께가 C형 철심 리액터와 철심 리액터가 결합되면서 형성되는 공극(20SG) 두께 보다 큰 것이 바람직하다.
따라서 큰 전류에서는 상기 철심 리액터(10S)와 C형 철심 리액터(20S)가 결합되면서 형성되는 공극보다 큰 공극을 가진 철심 리액터가 작은 리액턴스 값을 가지면서 포화를 막는 역할을 하게 된다.
도 6을 참조하면 이는 변화되는 전류값을 독립변수로 하여 공극이 큰 철심 리액터(10S)와 공극이 작게 형성되는 C형 철심 리액터(20S)의 각각의 인덕턴스 값과 이를 직렬로 연결했을때의 인덕턴스 값을 종속변수로 하여 나타낸 특성곡선이다.
도 5 및 6을 참조하면 리액터의 구조는 두 종의 코어로 구성되어 제작 및 조립이 용이하게 하였고, 공극이 큰 철심 리액터의 권선은 내철형으로 구성하여 자기 차폐를 고려하였고, 돌입전류값에 따라 1차 포화 시작점과 2차 포화 시작점을 공극두께에 의해 설정할 수 있도록 한 것이다.
결국 이종의 공극을 가진 리액터를 사용하여 두 공극을 적절히 설계하면 전동기 기동시 돌입전류 방지용으로 적용할 수 있게 되는 것이다.
상기 철심 리액터(10S)와 C형 철심 리액터(20S)가 만나는 부위에 형성되는 공극(20SG)은 캡톤(Kapton) 필름이나 마일라(Mylar) 종이로 메꾸되 그 두께는 최소 70μm에서 최대 490μm 범위에서 형성될 수 있는데 이는 상기 캡톤(Kapton) 필름이나 마일라(Mylar)의 제조되는 필름 두께가 70μm인 것이 최소라는 점에서 착안된 것으로 물리적으로 공극이 균일하게 만들어지지 않아 프린징 자속이 많이 생기는 위험을 줄일 수 있는 장점을 제공한다.
도 7을 참조하면 도 4의 구조에서 공심 리액터를 포함하여 구성되지 않되, 철심 리액터(10S)의 센터레그(CL)에 공극이 형성되되 권선이 감기며, 상기 공극을 이루는 센터레그(CL)에서 마주보는 코어의 형태가 대칭형으로서 코어 가운데 부분이 가장 짧은 공극을 형성하며 가장 바깥쪽이 가장 긴 공극을 형성하는 돌극 구조를 가지되, 상기 돌극 구조는 중앙으로부터 바깥쪽으로 계단형태로 낮아지면서 점차 공극을 길어지게 하는 계단 구조(ST), 코어의 중앙부가 가장 높은 반원형의 호 형태를 이루며 점차 공극을 길어지게 하는 반원형 호 구조(CC) 또는 코어의 중앙부가 가장 높은 완만한 구배를 가지면서 점차 공극을 길어지게 하는 구배 구조(GD) 중 어느 하나가 채택되어 적용될 수 있도록 한 리액터를 제안한다.
상기 코어의 중앙부가 "가장 높은" 완만한 구배나 코어의 중앙부가 "가장 높은" 반원형이라는 표현은 해당하는 곳이 가장 공극이 짧은 것을 의미함은 물론이다.
또한 톱니 구조와 같이 자속이 여러 군데에서 국소적으로 점차 포화되어 자속의 흐름이 퍼져나가게 설계할 수도 있을 것이고 이는 에너지가 어느 한쪽에 집중됨으로써 발생되는 열역학적 손실을 개선할 방안으로 고려할 수 있다.
도 7을 참조하면 하나의 공극에서도 각각의 부위에서 공극의 두께가 다르므로 정격 전류가 흐를 경우에는 가장 가까운 공극 부위에서 자속이 흐르게 되고, 흐르는 전류가 점차적으로 증가할 경우 자속도 점차 두께가 커지는 공극방향으로 자속이 흐르게 되도록 공극 구조를 설계한 것이다.
도 8을 참조하면 제안된 돌극구조를 가지는 코어와 기존의 코어와의 실제 실험 파형을 알 수 있는데, 기존방식에 비해 돌극구조 가지는 코어가 돌입전류에 대해 어느 정도 강인하게 포화되지 않고 버티는가에 대한 실험 결과이다.
돌극구조에 의한 갭에 의해 기존의 보통의 갭구조와의 관계에서 어떠한 효과를 가지는가에 대해 실험한 것으로서 c형 코어에 대한 효과는 e형 코어에도 그대로 적용될 것이다.
기존 방식과 돌극 구조 모두 평균 두께 2mm가 되도록 갭을 조정했고, 입력되는 전류파형은 동일하게 하였다.
도면 8에서 (a)는 기존 방식으로써 포화직전의 전류 최대값은 약 18A이고, 도면 8에서 (b)는 제안된 돌극방식(반원형)에 의한 것의 포화직전 전류 최대값은 32.5A로써 기존 방식에 비해 정격 전류값을 1.8배 커지는 것을 알 수 있다.
이로써 정격전류의 대략 9배까지 자속이 포화되지 않는 리액터를 제작할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 전동식 컨프레샤에서 기동시 발생하는 큰 돌입전류에서도 이를 보상하기 위한 ESS 출력단에 설치되는 LC 필터에서 이를 구성하는 리액터에 관련된 것으로서 포화되지 않으면서도 작은 사이즈와 무게를 가질 뿐만 아니라 제작비용을 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한 돌입전류를 효과적으로 보상하게 되므로 계통의 안정성에 기여하는 장점이 있다.
10A : 공심 리액터
10S, 30AS. 30BS, 30CS : 철심 리액터
20S : C형 철심 리액터
10SC : 철심
10AW, 10SW, 20SW, 30ASW, 30BSW, 30CSW : 권선
10SG, 20SG : 공극
30ASG, 30BSG, 30CSG : 돌극형 공극
CL : 센터 레그 SL : 사이드 레그

Claims (5)

  1. ESS의 출력단에 설치되는 고조파 대응 LC 필터를 구성하는 리액터에 있어서,
    상기 리액터는 E형 성층 철심 코어 2개가 결합되되 센터레그에 권선이 감긴 철심 리액터와 공심 리액터가 직렬로 연결된 형태이되, 상기 철심 리액터의 권선과 공심 리액터의 권선이 직렬로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 철심 리액터의 센터레그의 2개의 성형 철심 코어가 만나는 부분에서 공극이 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 철심 리액터의 센터레그에 공극이 형성되며,
    상기 공심 리액터 대신에 성층 철심을 재질로 한 C형 코어의 형태로서 상기 철심 리액터의 2개의 E형 코어가 부착되는 어느 하나의 사이드 레그 부분 양단에 공극을 형성하면서 부착되며 가운데 부분에 권선이 감긴 형태인 C형 철심 리액터가 결합된 형태이되, 상기 철심 리액터의 권선과 C형 철심 리액터의 권선이 직렬로 연결되어 구성되며,
    상기 철심 리액터에 형성되는 공극 두께가 C형 철심 리액터와 철심 리액터가 결합되면서 형성되는 공극 두께 보다 큰 것을 특징으로 하는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리액터는 상기 공심 리액터를 포함하여 구성되지 않되, 상기 철심 리액터의 센터레그에 공극이 형성되며,
    상기 공극을 이루는 센터레그에서 마주보는 코어의 형태가 대칭형으로서 코어 가운데 부분이 가장 짧은 공극을 형성하는 돌극 구조를 가지되,
    상기 돌극 구조는 중앙으로부터 바깥쪽으로 계단형태로 낮아지면서 점차 공극을 길어지게 하는 계단 구조, 코어의 중앙부가 가장 높은 반원형의 호 형태를 이루며 점차 공극을 길어지게 하는 반원형 호 구조 또는 코어의 중앙부가 가장 높은 완만한 구배구조를 가지면서 점차 공극을 길어지게 하는 구배 구조 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 철심 리액터와 C형 철심 리액터가 만나는 부위에 형성되는 공극은 캡톤(Kapton) 필름이나 마일라(Mylar) 종이로 메꾸되 그 두께는 최소 70μm에서 최대 490μm 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 컴프레샤 기동으로부터 발생되는 돌입전류 보상을 위한 ESS에 사용되는 돌입전류 대응형 리액터.
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