KR101781817B1 - Hybrid Harmonic Filter and Control Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 고조파 필터 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동필터와 능동필터를 결합시켜 역률 개선 및 고조파를 억제하는 능력을 향상시킨 하이브리드 고조파 필터 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid harmonic filter and a control method, and more particularly, to a hybrid harmonic filter and a control method improved in power factor and ability to suppress harmonics by combining a passive filter and an active filter.
다양한 산업 분야에서 다이오드(diode) 정류기 또는 싸이리스터 정류기와 같은 비선형 부하 특성을 나타내는 장치들이 사용되고 있다. 이러한 비선형 부하 특성을 나타내는 장치들은 전원단, 전송로 등에 심각한 전원 왜곡을 초래하게 된다. 즉, 비선형 부하 특성을 나타내는 장치들은 다양한 고조파를 야기하여 전원단에서 사인파 형태로 보내지는 교류전원을 왜곡시킨다.Devices that exhibit non-linear load characteristics such as diode rectifiers or thyristor rectifiers in various industries are being used. Such devices exhibiting nonlinear load characteristics cause severe power distortion in the power source, transmission path, and the like. That is, devices exhibiting nonlinear load characteristics cause various harmonics, distorting AC power sent in a sinusoidal form at the power stage.
고조파(harmonic)는 주기적 복합파의 각 성분 중 기본파 이외의 것을 말하며, 제 n 고조파라는 것은 기본파의 n배의 주파수를 가지는 것이라고 정의할 수 있다. 전력계통에 있어서 고조파의 대상이 되는 주파수 범위는 일반적으로 약 50차(60Hz *50=약 3kHz)까지를 말하며, 고조파 중에서 특히 5, 7차 고조파가 현실적으로 문제가 되며 직류 사용 기기에서는 고차 고조파 (11차 이상 고조파)가 다수 나타날 수도 있다.Harmonics are other than fundamental waves among the components of the periodic complex wave, and nth harmonic can be defined as having n times the fundamental frequency. In the power system, the frequency range of the harmonics is generally about 50 (60Hz * 50 = about 3kHz), and the 5th and 7th harmonics are a real problem in the harmonics. A harmonic of a harmonic wave).
이러한 고조파에 의한 왜곡은 전원 품질에 문제를 야기할 수 있기 때문에 이를 해결하기 위하여 고조파를 억제할 수 있는 다양한 형태의 수동 고조파 필터, 능동 고조파 필터, 및 하이브리드 고조파 필터가 제시되어 왔다. Various types of passive harmonic filters, active harmonic filters, and hybrid harmonic filters capable of suppressing harmonics have been proposed in order to solve this problem because distortion caused by harmonics may cause power quality problems.
도 1은 종래의 전형적인 수동 고조파 필터를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a typical conventional passive harmonic filter.
도 1을 참조하면, 수동 고조파 필터는 비선형부하(20)에서 발생할 것으로 예측되는 특정 차수의 고조파 성분을 제거할 수 있도록 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C)의 값을 정하여 둔다. 도 1의 예에서는 5차(100), 7차(110), 11차(120) 및 고차(130)의 고조파 성분을 제거할 수 있는 필터를 구성하고 있다. 이처럼 다양한 고차 고조파 성분을 제거하기 위하여 삽입된 저항은 공급 전원에 대하여 저항으로 작용하기 때문에 전력 손실이 발생할 수 있다. 이러한 전력 손실의 문제를 해결하기 위하여 고차 고조파 필터링 시 저항을 제거하는 것을 고려해 볼 수 있는데, 이 경우 고차 필터는 특정 고조파 성분만을 제거하게 되는 동조 필터로 동작하게 됨으로 특정 차수의 고조파 전류에 대해서만 필터로 동작하게 되고, 저항이 제거된 고차 필터는 다른 특정 차수에 대해서는 단락 회로로 동작하여 시스템의 안정성을 악화시킬 수 있다. 또한, 장기간 운용 시 커패시터 성분의 변화로 인해 공진점이 변동되어 본래의 필터 역할을 할 수 없게 되고, 수동 필터의 주파수 특성이 공급전원의 임피던스에 의해서 좌우될 뿐 아니라 계통의 부하 변경 시 원하지 않는 공진이 발생할 수 있다는 단점을 가지고 있다.Referring to FIG. 1, the passive harmonic filter sets the values of the resistor R, the inductor L, and the capacitor C so that harmonic components of a specific order expected to be generated in the nonlinear load 20 can be removed. In the example of FIG. 1, a filter capable of removing harmonic components of the fifth order (100), the seventh order (110), the eleventh order (120), and the higher order (130) is constituted. In order to remove the various high-order harmonic components, the inserted resistor may act as a resistor to the power supply, resulting in power loss. In order to solve the problem of power loss, it is considered to eliminate the resistance in the high-order harmonic filtering. In this case, the high-order filter operates as a tuning filter which removes only a specific harmonic component, And the high-order filter in which the resistance is removed may act as a short circuit for other specific orders, thereby deteriorating the stability of the system. In addition, the resonance point fluctuates due to the change of the capacitor component in the long-term operation, and the frequency characteristic of the passive filter is influenced by the impedance of the supply power source, and undesired resonance And the like.
본 발명의 목적은 수동필터 및 능동필터를 효율적으로 제어하여 비선형부하에 의한 고조파 왜곡을 억제하고 동시에 역률 개선을 할 수 있는 하이브리드 고조파 필터 및 제어방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a hybrid harmonic filter and a control method capable of suppressing harmonic distortion caused by a nonlinear load and simultaneously improving the power factor by efficiently controlling the passive filter and the active filter.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 비선형부하에 의하여 계통에 발생하는 고조파 성분 억제 및 역률 개선을 위한 하이브리드 고조파 필터는 공급전원과 비선형부하 간의 계통에 연결되는 복수 개의 고조파 필터를 포함하는 수동필터부, 상기 수동필터부와 병렬로 상기 공급전원과 비선형 부하 간의 계통에 연결되는 능동필터부, 및 상기 계통 상에 발생하는 고조파 성분 및 역률을 분석하고, 상기 고조파 성분을 억제하고 역률을 개선하기 위하여 상기 수동필터부 및 상기 능동필터부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid harmonic filter for suppressing harmonic components generated in a system by a nonlinear load and improving power factor, the harmonic filter including a plurality of harmonic filters connected to a system between a power supply and a non- An active filter unit connected in parallel with the power supply and the nonlinear load in parallel with the passive filter unit; and a control unit that analyzes the harmonic components and the power factor generated on the system, suppresses the harmonic components, And a control unit for controlling the passive filter unit and the active filter unit.
여기서 상기 제어부는 상기 계통 상에 흐르는 전류와 전압을 측정하는 계통측정부, 상기 계통측정부에서 측정한 전류와 전압을 바탕으로, 유효전력, 무효전력, 역률을 계산하고, 이를 바탕으로 목표 역률을 맞추기 위하여 제공하여야 하는 목표 무효 전력량을 계산하고, 상기 계통 상에 발생한 고조파 성분을 추출하는 분석부, 상기 수동필터부에 있는 복수의 고조파 필터 각각에 대하여 추출된 상기 고조파 성분과 비교한 결과를 바탕으로 상기 수동필터부를 제어하는 수동필터제어부, 및 상기 수동필터부에 의해 억제할 수 없는 고조파 성분을 억제하기 위하여 능동필터부를 제어하는 능동필터제어부를 포함할 수 있다.The control unit calculates a target power factor based on the calculated active power, reactive power, and power factor based on the current and the voltage measured by the system measurement unit, Based on the result of comparison with the harmonic components extracted for each of the plurality of harmonic filters in the passive filter unit, an analysis unit for calculating a target reactive power amount to be provided for matching and extracting harmonic components generated on the system, A passive filter control unit for controlling the passive filter unit and an active filter control unit for controlling the active filter unit to suppress harmonic components that can not be suppressed by the passive filter unit.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 수동필터제어부는 상기 복수의 고조파 필터 중 억제할 수 있는 고조파 성분이 추출된 상기 고조파 성분에 포함되어 있지 않은 특정 고조파 필터에 대하여, 상기 특정 고조파 필터가 계통에 연결(온(ON)) 되어 있는 경우 계통에의 연결을 단절(오프(OFF))하도록 제어할 수 있고, 또한, 상기 복수의 고조파 필터 중 억제할 수 있는 고조파 성분이 추출된 상기 고조파 성분에 포함되어 있는 특정 고조파 필터에 대하여, 상기 특정 고조파 필터가 상기 계통에 연결되는 경우 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 큰 경우에 상기 특정 고조파 필터를 상기 계통에 연결하지 않도록 제어하고 상기 특정 고조파 필터가 상기 계통에 연결되는 경우 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 작거나 같은 경우에 상기 특정 고조파 필터를 상기 계통에 연결하도록 제어할 수 있다.More specifically, the passive filter control unit may be configured such that the specific harmonic filter is connected to the system for a specific harmonic filter that is not included in the harmonic component extracted from the plurality of harmonic filters, The harmonic components that can be suppressed among the plurality of harmonic filters are included in the extracted harmonic components, and when the harmonic components are suppressed, When the specific harmonic filter is connected to the system, the specific harmonic filter is controlled not to be connected to the system when the amount of reactive power supplied to the system is greater than the target reactive power, Is connected to the system, the amount of reactive power supplied to the system is smaller than the target reactive power amount Specific harmonic filter in the case is less than or the same can be controlled so as to connect to the system.
그리고 상기 능동필터제어부는 상기 목표 무효 전력량 및 상기 수동필터제어부의 제어에 의해 고조파 필터가 연결되거나 연결이 끊어짐에 따라 추가되거나 감소되는 무효 전력량을 바탕으로 상기 목표 무효 전력량을 상기 계통에 공급하기 위해 필요한 무효 전력량을 계산하고, 추출된 상기 고조파 성분 중에서 상기 수동필터부가 억제하지 못하는 고조파 성분을 억제하기 위한 파형을 계산하고, 상기 능동필터부가 계산된 상기 고조파 성분을 억제하기 위한 파형으로 상기 계산된 필요한 무효 전력량을 공급하도록 제어할 수 있다.In addition, the active filter control unit may supply the target reactive power amount to the system based on the target reactive power amount and the reactive power amount added or reduced as the harmonic filter is connected or disconnected by the control of the passive filter control unit Calculating a reactive power amount, calculating a waveform for suppressing a harmonic component that can not be suppressed by the passive filter from among the extracted harmonic components, and calculating a waveform for suppressing the harmonic component calculated by the active filter section, It is possible to control the power supply to be supplied.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 비선형부하에 의하여 계통에 발생하는 고조파 성분 억제 및 역률 개선을 위한 복수 개의 고조파 필터를 포함하는 수동필터부, 능동필터부, 및 제어부를 포함하는 하이브리드 고조파 필터를 제어하는 하이브리드 고조파 필터 제어방법은 상기 계통의 전압과 전류를 측정하는 단계, 측정된 상기 전압과 전류를 바탕으로 상기 계통의 역률을 계산하고, 상기 계통에 존재하는 고조파 성분을 추출하는 단계, 추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 고조파 필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 있는지 검토하는 단계, 추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 고조파 필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 있는 경우, 상기 특정 고조파 필터에 의해 상기 계통에 공급되는 무효 전력량을 상기 계통의 역률을 목표 역률에 맞추기 위한 목표 무효 전력량과 비교하는 단계, 상기 비교 결과, 상기 특정 고조파 필터에 의해 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 작거나 같은 경우, 상기 특정 고조파 필터를 상기 계통에 연결하도록 제어하는 단계, 상기 목표 무효 전력량, 계통에 연결되는 상기 특정 고조파 필터가 공급하는 무효 전력량 및 상기 능동필터가 제공할 수 있는 무효 전력량을 바탕으로 상기 능동필터부가 제공할 무효 전력량을 계산하는 단계, 추출된 상기 고조파 성분 중에서 상기 수동필터부에서 억제하지 못한 고조파 성분을 억제하기 위한 파형을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 파형에 계산된 상기 무효 전력량을 제공하도록 능동필터부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a passive filter unit including a plurality of harmonic filters for suppressing harmonic components generated in a system by a nonlinear load and improving power factor, an active filter unit, The method comprising: measuring voltage and current of the system; calculating a power factor of the system based on the measured voltage and current; determining a harmonic component Extracting the extracted harmonic components from the harmonic components of the passive filter unit; checking whether the extracted harmonic components are harmonic components that can be suppressed by the specific harmonic filter of the passive filter unit; If there is a harmonic component present, Comparing the reactive power supplied with the target power factor with a target reactive power for adjusting the power factor of the system to a target power factor; if the reactive power supplied to the system by the specific harmonic filter is less than or equal to the target reactive power, Based on the target reactive power amount, the reactive power amount supplied from the specific harmonic filter connected to the system, and the reactive power amount that can be provided by the active filter, Calculating a reactive power amount to be provided by the passive filter section, calculating a waveform for suppressing harmonic components not suppressed in the passive filter section from among the extracted harmonic components, and providing the calculated reactive power amount to the calculated waveform And controlling the active filter unit.
이에 더하여, 추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 고조파 필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 없고 상기 특정 고조파 필터가 상기 계통에 연결되어 있는 경우 상기 특정 고조파 필터의 상기 계통과의 연결을 끊도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, if the extracted harmonic component does not have a harmonic component that can be suppressed by the specific harmonic filter of the passive filter unit and the specific harmonic filter is connected to the system, the connection of the specific harmonic filter to the system is disconnected And a step of controlling the control unit.
역률 개선과 고조파 성분 억제를 동시에 수행하는 효과를 가질 수 있고, 고조파 성분이 다양하게 변할 경우 고조파 용량에 맞춰서 큰 용량의 수동 필터를 설치하면 과진상의 위험이 존재하나 본 발명의 경우 인덕턴스 성분을 공급하여 이를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.It is possible to improve the power factor and to suppress the harmonic components at the same time. If the harmonic components vary in many ways, there is a risk of over-current if a large-capacity passive filter is installed according to the harmonic capacitance. However, So that an effect of preventing this can be obtained.
도 1은 종래의 전형적인 수동 고조파 필터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 고조파 필터를 도시한 도면이다.
도 3은 수동필터부의 커패시터, 인덕터, 및 저항에 의하여 생성되는 주파수 특성 곡선을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2레벨 인버터를 도시한 도면이다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3레벨 인버터의 일 예들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티레벨 인버터를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈러 멀티레벨 인버터를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(230)의 구조를 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 고조파 필터를 제어하는 방법을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a typical conventional passive harmonic filter.
2 is a diagram illustrating a hybrid harmonic filter according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a frequency characteristic curve generated by a capacitor, an inductor, and a resistor of the passive filter portion.
4 is a diagram illustrating a two-level inverter according to an embodiment of the present invention.
5 (a) to 5 (c) illustrate examples of a 3-level inverter according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a modular multi-level inverter according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing the structure of the
9 is a diagram illustrating a method of controlling a hybrid harmonic filter according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain portions that are described as being "below" other portions are described as being "above " other portions. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 발명에 따른 실시예들을 설명하기 이전에 관련되는 용어에 대해서 설명을 먼저 하기로 한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The terms related to the present invention will be described first before describing the embodiments.
스위치는 제어신호에 의하여 양 단자가 도통 되도록 연결해주는 장치이며 일반적으로 이상적인 스위치는 무한대의 전류가 흐를 수 있고, 연결되는 양단자 간의 전압이 0인 것을 말하며 예를 들면, 싸이리스터(Thyrister), BJT(Bipolar Junction Transistor), MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), 또는 IGBT(Insulated-gate bipolar transistor)로 구현될 수 있고, 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.A switch is a device for connecting both terminals by a control signal. In general, an ideal switch means that an infinite current can flow and a voltage between both terminals is zero. For example, thyrister, BJT (Bipolar Junction Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or IGBT (Insulated-gate bipolar transistor).
수동필터는 저항, 커패시터, 인덕터의 수동 소자들을 조합하여 특정한 주파수 또는 주파수 대역에서 임피던스가 작게 되는 분로를 구성하여 고조파 전류를 흡수하도록 설계된 것으로 해당 고조파에 대한 단락 회로를 구성하여 계통 쪽으로의 고조파 유입을 차단하는 기능을 하는 것으로서 노치 필터(notch filter), 밴드리젝션필터(band rejection filter), 또는 밴드스탑필터(band stop filter)일 수 있으나 어느 하나에 한정되는 것은 아니다. The passive filter is designed to absorb harmonic current by constructing a shunt whose impedance is reduced at a specific frequency or frequency band by combining passive elements of resistors, capacitors and inductors. It constitutes a short circuit for the harmonics, And may be a notch filter, a band rejection filter, or a band stop filter. However, the present invention is not limited thereto.
능동필터는 부하에서 발생한 고조파 전류를 검출하여 그것의 반대 방향의 전류를 능동적으로 발생시켜 해당 고조파를 억제하는 기능을 하는 것으로 인버터 응용기술에 의하여 역위상의 고조파를 발생시켜 고조파를 소거하기 위한 이상적인 필터로서, 2레벨, 3레벨, 멀티레벨 인버터를 사용할 수 있으나, 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.The active filter detects the harmonic current generated in the load and actively generates the current in the opposite direction to suppress the harmonics. The active filter generates an ideal filter for eliminating the harmonics by generating the harmonics of the reverse phase by the inverter application technology Level, three-level, multi-level inverter may be used, but the present invention is not limited to any one.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 고조파 필터를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a hybrid harmonic filter according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 고조파 필터는 수동필터부(210), 능동필터부(220), 및 제어부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the hybrid harmonic filter according to an embodiment of the present invention includes a
수동필터부(210)는 공급전원(10)과 비선형부하(20) 사이의 계통에 연결되며 다수의 고차 고조파를 억제할 수 있는 다수 개의 수동필터(211 내지 213)를 포함할 수 있다. 각 수동필터는 커패시터, 인덕터, 저항 및 스위치를 구비하고 있으며 커패시터와 인덕터 값에 의하여 억제할 수 있는 고조파의 차수가 결정된다. The
도 3은 수동필터부의 커패시터, 인덕터, 및 저항에 의하여 생성되는 주파수 특성 곡선을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a frequency characteristic curve generated by a capacitor, an inductor, and a resistor of the passive filter unit.
도 3을 참조하면, 주파수가 
다시 도 2를 참조하면, 스위치는 각각의 수동필터를 계통에 연결하기 위하여 사용되는 것으로 싸이리스터 스위치, BJT 스위치, MOSFET 스위치, 또는 IGBT 스위치일 수 있고, 이는 제어부(230)의 제어에 의하여 각각의 수동필터를 계통에 연결할 수 있다.Referring again to FIG. 2, the switch may be a thyristor switch, a BJT switch, a MOSFET switch, or an IGBT switch, which is used to connect each passive filter to the system, Manual filters can be connected to the system.
능동필터부(220)는 상기 수동필터부(210)와 병렬로 공급전원(10)과 비선형부하(20) 사이에 연결되며 제어부(230)의 제어에 따라 상기 수동필터부(210)에 의해 억제되는 고차 고조파 이외의 특정 고조파 성분을 제거할 수 있다.The active filter unit 220 is connected between the
능동필터부(220)는 인버터를 이용하여 구현할 수 있는데 초기부터 사용되고 있는 2레벨 인버터, 2레벨 인버터의 고조파 성분이 포함되는 단점을 해결하기 위하여 제시된 3레벌 인버터 및 멀티레벨 인버터 등이 사용될 수 있다.The active filter unit 220 can be implemented using an inverter. In order to solve the disadvantage that the harmonic components of the 2-level inverter and the 2-level inverter used at the beginning are included, the proposed 3-level inverter and the multilevel inverter can be used.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2레벨 인버터를 도시한 도면이고 도 6(a) 내지 도 6(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3레벨 인버터를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티레벨 인버터(multi-level inverter)를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈러 멀티레벨 인버터 (modular multi-lev디 inverter)를 도시한 도면이다.FIG. 5 shows a two-level inverter according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 (a) to 6 (c) show a three-level inverter according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram illustrating a multi-level inverter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 illustrates a modular multi-level inverter according to an embodiment of the present invention FIG.
이러한 인버터의 제어를 위하여 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 방식이 주로 사용되는데, PWM 신호를 이용하여 인버터 내의 스위치를 제어함으로써 필요한 전류 성분을 생성할 수 있다. 즉 PWM 신호를 이용하여 계통 상에 존재하는 고조파 성분에 반대되는 고조파 성분을 생성할 수 있도록 인버터를 제어할 수 있다.Pulse Width Modulation (PWM) method is mainly used for controlling such an inverter, and a necessary current component can be generated by controlling a switch in an inverter using a PWM signal. That is, the PWM signal can be used to control the inverter so as to generate a harmonic component opposite to the harmonic component existing on the system.
제어부(230)는 계통에서 발생하는 고조파 성분을 분석하여 억제하여야 할 고조파 성분을 추출하고 그에 맞추어서 수동필터부(210) 또는 능동필터부(220)를 제어한다. 이때 제어부(230)는 공급전원(10)과 비선형부하(20) 사이의 도선에 흐르는 부하 전압 및 전류를 검출하고 D-Q 변환을 통해 해당 계통의 유효전력(P), 무효전력(Q), 및 역률(Power Factor; PF)를 분석함과 동시에 푸리에(Fourier) 변환을 통해 해당 계통에 흐르는 전류에 포함된 고조파 성분을 추출할 수 있다. 이러한 분석을 통하여 부하전류에 존재하는 고조파 성분이 수동필터부(210)의 특정 수동필터가 억제할 수 있는 주파수 대역과 일치하면 수동필터부(210)의 해당하는 수동필터의 스위치를 연결하는 제어신호를 생성하고 전송하여, 해당 수동필터가 계통에 연결되어 해당 고조파 성분을 억제할 수 있도록 제어할 수 있다. 다만, 해당 수동필터가 계통에 연결될 시에 공급되는 무효전력의 용량이 목표 역률을 달성하기 위해 필요한 용량보다 큰 경우에는 진상 역률이 발생할 수 있어 계통 상에 더 많은 문제를 야기할 수 있다. 따라서 이 경우에는 수동필터부(210)의 해당 수동필터 연결을 하지 않고 능동필터부(220)에 의하여 상기 고조파 성분을 억제할 수 있다. The
분석을 통하여 부하전류에 존재하는 고조파 성분이 수동필터부(210)가 억제할 수 없는 고조파 성분이거나 전술한 바처럼 진상 역률이 발생하여 수동필터부(210)의 수동필터를 연결할 수 없는 상황이라면 상기 능동필터부(220)를 제어하여 해당하는 고조파 성분을 억제할 수 있도록 한다. 예를 들면, 수동필터부(210)가 3차, 5차, 7차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 포함하고 있고, 제어부(230)의 분석을 통하여 부하 전류에 존재하는 고조파 성분이 3차, 5차, 11차라고 하면, 제어부(230)는 수동필터부(210)의 3차, 5차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 계통에 연결하도록 하는 제어신호를 생성하여 전송하고, 11차 고조파 성분에 대하여는 수동필터부(210)에 의해 억제할 수 없으므로 능동필터부(220)를 사용하여 억제하도록 제어할 수 있다. If the harmonic component existing in the load current through the analysis is a harmonic component that can not be suppressed by the
또 다른 예로서 수동필터부(210)의 5차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 계통에 연결시에 공급되는 무효전력이 목표 무효전력보다 커서 진상 역률이 발생할 가능성이 있는 경우에는 제어부(230)는 수동필터부(210)가 5차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 계통에 연결하도록 하는 제어신호를 생성하지 않고 능동필터부(220)에서 5차 고조파 성분을 억제하도록 제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 역률 개선을 위하여 필요한 목표 무효전력이 9800 VAR인데 5차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 연결하는 경우 제공되는 무효전력이 17780 VAR인 경우 진상 역률의 우려가 있으므로 5차의 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터를 계통에 연결하지 않고 능동필터부(220)에서 5차 고조파 성분을 억제하도록 제어신호를 생성할 수 있다.As another example, when there is a possibility that the reactive power supplied when the passive filter capable of suppressing the fifth harmonic component of the
또한 제어부(230)는 상기 수동필터부(210)의 수동필터의 연결에 의하여 계통 상에 공진이 발생할 우려가 있는 경우 능동필터부(220)를 제어하여 공진이 발생하지 않도록 하는 신호를 생성할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면 계통에 역률 개선용 콘덴서 뱅크가 설치되어 있는 경우에는 콘덴서 뱅크의 정전용량 성분과 계통의 인덕턴스 성분에 의해 병렬 공진이 발생할 가능성이 있다. 만일 고조파 주파수가 이 병렬 공진점과 일치하거나 비슷한 주파수 대역에 존재한다면, 고조파가 확대되어 계통 및 콘덴서 뱅크에 문제를 발생시킬 수 있으므로 리액터와 콘덴서 간 공진점을 변경시켜야 할 필요가 있다. 이 경우에 제어부(230)는 능동필터부(220)를 제어하여 인덕턴스 성분을 추가함으로써 공진점을 변경할 수 있다. 즉 공진점이 고조파 주파수와 일치할 때 인덕턴스 성분을 추가함으로써 공진점을 고조파 주파수에서 벗어나게 할 수 있다.The
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(230)의 구조를 도시한 블록도이다.8 is a block diagram showing the structure of the
도 8을 참조하면, 제어부(230)는 계통측정부(810), 분석부(820), 수동필터제어부(830) 및 능동필터제어부(840)를 포함할 수 있다. 여기서 수동필터제어부(830)와 능동필터제어부(840)는 분리된 것으로 설명하나 필요에 따라서는 하나의 구성으로 구현할 수 있다.8, the
계통측정부(810)는 계통에 흐르는 전류와 전압을 측정한다. 계통이 3 상으로 되어 있는 경우 각 상에서의 전압과 전류를 측정할 수 있다. 이때, 계기용 변압기(PT) 및/또는 변류기(CT)를 사용할 수 있다. 계기용 변압기는 어떤 전압값을 이에 비례하는 전압값으로 변성하는 계기용 변성기이고, 변류기는 1차 전류에 비례하는 전압신호를 출력하는 장치이다. The
분석부(820)는 계통측정부(810)에서 측정한 전류와 전압을 입력받고, 입력받은 전류와 전압을 바탕으로 D-Q 변환을 통해 해당 계통의 유효전력, 무효전력, 및 역률을 분석하여, 역률 개선을 위한 목표 역률 및 목표 무효 전력량을 계산하고 동시에 푸리에(Fourier) 변환을 통해 해당 계통에 흐르는 전류에 포함된 고조파 성분을 추출할 수 있다.The
수동필터제어부(830)는 분석부(820)에서 추출된 고조파 성분이 수동필터부(210)에 있는 수동필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이면 해당하는 수동필터부(210)의 수동필터의 스위치를 온(ON)시키는 제어신호를 생성하여 수동필터부(210)에 전송함으로써 해당 수동필터가 계통에 연결될 수 있도록 한다. 수동필터부(210)는 다수 개의 수동필터를 포함하고 있으므로, 상기 분석부(820)에서 분석된 결과를 바탕으로 일부 수동필터는 계통에 연결하고 일부 다른 수동필터는 계통에 연결하지 않도록 제어할 수도 있다. 다만, 수동필터를 연결하는 경우 해당 수동필터의 무효 전력량이 목표 무효 전력량보다 큰 경우에는 진상 역률이 발생하여 계통에 문제를 야기할 수 있기 때문에 해당 수동필터의 무효 전력량이 목표 무효 전력량보다 크다면 해당 수동필터를 연결하지 않도록 제어할 수 있다. 이때의 해당 고조파 성분에 대한 억제는 능동필터제어부(840)에 의해 수행될 수 있다. If the harmonic components extracted from the
능동필터제어부(840)는 상기 수동필터부(210)에서 억제할 수 없는 고조파 성분을 억제하도록 능동필터부(220)를 제어할 수 있다. 일 예로서 분석부(820)의 분석을 통하여 계통 상에 존재하는 고조파 성분이 3차, 5차, 11차이고, 수동필터부(210)가 포함하고 있는 수동필터가 3차, 5차, 7차의 고조파를 억제할 수 있는 수동필터라고 하면, 수동필터제어부(830)는 수동필터부(210)의 3차, 5차 고조파 성분 억제용 수동필터를 계통에 연결하도록 하는 제어신호를 생성하여 전송하고, 능동필터제어부(840)는 수동필터부(210)가 억제할 수 없는 11차 고조파 성분을 억제할 수 있는 전류를 생성하도록 능동필터부(220)를 제어하는 신호를 생성하여 능동필터부(220)로 전달할 수 있다. 또한 능동필터제어부(840)는 목표 무효 전력량을 상기 계통에 공급할 수 있도록 능동필터부(220)를 제어할 수 있다. 이때 능동필터부(220)가 제공하는 무효 전력량은 목표 무효 전력량에서 수동필터부(210)에 의해 제공된 무효 전력량을 뺀 값일 수 있다. 만약 수동필터제어부(830)에 의해 수동필터부(210)의 특정 수동필터가 계통에서 연결되어 있다가 떨어져 나간 경우에는 이 특정 수동필터가 제공하고 있는 무효 전력량만큼이 목표 무효 전력량에 추가될 수 있다.The active
또한 능동필터제어부(840)는 분석부(820)에서의 고조파 분석을 통하여 공진이 발생했음을 인지하는 경우에는 공진이 발생하지 않도록 하는 인덕턴스 성분을 제공하도록 능동필터부(220)를 제어하는 신호를 생성하여 능동필터부(220)로 전달할 수 있다. The active
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 고조파 필터를 제어하는 방법을 도시한 도면이다. 9 is a diagram illustrating a method of controlling a hybrid harmonic filter according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면 하이브리드 고조파 필터를 제어하는 방법은 먼저 계통 상에 존재하는 역률 분석 및 고조파 성분을 추출하기 위하여 계통상의 전압과 전류를 측정(S910)한다. 그리고 측정된 전압과 전류를 바탕으로 D-Q 변환 및 푸리에 변환을 이용하여 계통의 유효전력, 무효전력, 역률 및 계통에 흐르는 전류 또는 전압에 존재하는 고조파 성분을 분석(S920)한다. 이때 역률 개선을 위하여 필요한 목표 무효 전력량 또한 계산할 수 있다. 상기 분석 결과를 바탕으로 수동필터부(210)에 있는 설계된 수동필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 있는지 검토(S930)한다. 이 경우, 상기 고조파 성분이 미리 설정된 일정기간 동안 존재하는지 검토할 수 있다. 단순히 순간적인 변화에 의한 고조파 성분은 무시하고 일정기간 존재하여 상기 고조파 성분이 계통 상에 상시 존재하는 것으로 판단되는 경우에만 이 고조파 성분을 억제할 수 있도록 하기 위함이다. 만약 해당하는 고조파 성분이 없다면 수동필터부(210)의 해당 수동필터가 온(ON)되어 있는지 확인(S940)하고, 온(ON)되어 있다면 해동 수동필터를 오프(OFF)시킨다. Referring to FIG. 9, a method of controlling the hybrid harmonic filter includes a step S910 of measuring a voltage and a current on a system in order to analyze a power factor present on a system and extract a harmonic component. Then, based on the measured voltage and current, the active power, the reactive power, the power factor of the system, and the harmonic components existing in the current or voltage flowing in the system are analyzed using the DQ conversion and the Fourier transform (S920). At this time, the target reactive power required for power factor improvement can also be calculated. Based on the analysis result, it is checked whether there is a harmonic component that can be suppressed by the passive filter designed in the passive filter unit 210 (S930). In this case, it is possible to check whether the harmonic component exists for a predetermined period. It is intended to suppress the harmonic component only when the harmonic component due to the instantaneous change is neglected and exists for a predetermined period and it is determined that the harmonic component always exists in the system. If there is no corresponding harmonic component, it is checked whether the corresponding passive filter of the
만약 해당 고조파 성분이 계통 상에 일정기간 존재하는 것으로 판단하면, 수동필터부(210)의 해당 고조파 성분을 억제할 수 있는 수동필터의 무효전력 용량이 목표 무효 전력량보다 큰 지를 판단(S950)한다. 여기서 목표 무효 전력량은 측정된 전류, 전압을 바탕으로 계통의 역률을 1로 만들기 위해 필요한 무효 전력량일 수 있다. 만약 해당 수동필터의 무효전력 용량이 목표 무효 전력량보다 크다면 진상 역률을 만들 수 있기 때문에 해당 수동필터를 온(ON)시키지 않고, 해당 수동필터의 무효전력 용량이 목표 무효 전력량보다 작다면 해당 수동필터를 온(ON)시킬 수 있다. 즉 계통에 연결시킬 수 있다. 이렇게 수동필터제어부(830)에서 수동필터부(210)의 각 수동필터에 대하여 전술한 단계(S930 내지 S950)의 처리를 진행한 이후에 능동필터제어부(840)에서 능동필터부(220)의 역률 보상 허용 용량 내에서 능동필터부(220)가 목표 역률을 맞추기 위하여 제공할 무효 전력량을 계산(S960)한다. 그리고 수동필터부(210)에서 억제할 수 없는 고조파 성분을 억제하기 위한 주파수 파형을 계산(S970)한 다음 능동필터부(220)에서 고조파 성분 및 필요 무효 전력량을 제공하는 합성 파형을 생성(S980)하여 계통에 투입할 수 있다. If it is determined that the harmonic component exists on the system for a predetermined period, it is determined whether the reactive power capacity of the passive filter capable of suppressing the harmonic component of the
또한, 계통 상에 공진이 발생하였음을 인지하는 경우에는 공진이 발생하지 않도록 하는 인덕턴스 성분을 제공할 수 있도록 하는 신호를 생성하여 능동필터부(220)를 제어할 수 있다.In addition, when it is recognized that resonance has occurred on the system, the active filter unit 220 can be controlled by generating a signal that provides an inductance component that prevents resonance.
이와 같이 본 발명은 능동필터와 수동필터를 함께 사용하여 제어함으로써 일반 수동필터와 계통 사이에서 발생할 수 있는 공진을 제거할 수 있고, 기존에 수동 필터가 기설치되어 있는 경우 능동필터와 제어부만을 추가하도록 설계하여 능동 필터 용량을 최소화하면서 비용발생을 억제할 수 있는 장점이 있다. 특히 고조파 성분이 다양하게 변할 경우 수동필터만 설치하는 경우에는 고조파 용량에 맞춰서 큰 용량의 수동 필터 설치 시 과진상의 위험이 존재하나 본 발명의 경우에는 과진상이 될 경우 인덕턴스 성분을 대신 공급하여 지상 역률 쪽으로 이동시킬 수 있다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate resonance that may occur between a general passive filter and a system by controlling the active filter and the passive filter together, and to add only an active filter and a control unit And the cost can be suppressed while minimizing the active filter capacity. Especially, when the harmonic components vary widely, there is a danger that the passive filter is installed with a large capacity in accordance with the harmonic capacity. However, in the case of the present invention, the inductance component is supplied instead of the ground It has the advantage of being able to move toward the power factor.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 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. .
210: 수동필터부
220: 능동필터부
230: 제어부
810: 계통측정부
820: 분석부
830: 수동필터제어부
840: 능동필터제어부210: passive filter section
220: active filter section
230:
810:
820:
830: Manual filter control section
840: Active filter control unit
Claims (7)
공급전원과 비선형부하 간의 계통에 연결되는 복수 개의 수동필터를 포함하는 수동필터부;
상기 수동필터부와 병렬로 상기 공급전원과 비선형 부하 간의 계통에 연결되는 능동필터부; 및
상기 계통 상에 발생하는 고조파 성분 및 역률을 분석하고, 상기 고조파 성분을 억제하고 역률을 개선하기 위하여 상기 수동필터부 및 상기 능동필터부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 계통 상에 흐르는 전류와 전압을 측정하는 계통측정부;
상기 계통측정부에서 측정한 전류와 전압을 바탕으로, 유효전력, 무효전력, 역률을 계산하고, 이를 바탕으로 목표 역률을 맞추기 위하여 제공하여야 하는 목표 무효 전력량을 계산하고, 상기 계통 상에 발생한 고조파 성분을 추출하는 분석부;
상기 수동필터부에 있는 복수의 수동필터 각각에 대하여 추출된 상기 고조파 성분과 비교한 결과를 바탕으로 상기 수동필터부를 제어하는 수동필터제어부; 및
상기 수동필터부에 의해 억제할 수 없는 고조파 성분을 억제하기 위하여 능동필터부를 제어하는 능동필터제어부;를 포함하고,
상기 수동필터제어부는,
상기 복수의 수동필터 중 억제할 수 있는 고조파 성분이 추출된 상기 고조파 성분에 포함되어 있는 특정 수동필터에 대하여,
상기 특정 수동필터가 상기 계통에 연결되는 경우 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 큰 경우에 상기 특정 수동필터를 상기 계통에 연결하지 않도록 제어하고
상기 특정 수동필터가 상기 계통에 연결되는 경우 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 작거나 같은 경우에 상기 특정 수동필터를 상기 계통에 연결하도록 제어하고,
상기 능동필터제어부는,
상기 목표 무효 전력량 및 상기 수동필터제어부의 제어에 의해 수동필터가 연결되거나 연결이 끊어짐에 따라 추가되거나 감소되는 무효 전력량을 바탕으로 상기 목표 무효 전력량을 상기 계통에 공급하기 위해 필요한 무효 전력량을 계산하고,
추출된 상기 고조파 성분 중에서 상기 수동필터부가 억제하지 못하는 고조파 성분을 억제하기 위한 파형을 계산하고,
상기 능동필터부가 계산된 상기 고조파 성분을 억제하기 위한 파형으로 상기 계산된 필요한 무효 전력량을 공급하도록 제어하는,
하이브리드 고조파 필터.A hybrid harmonic filter for suppressing harmonic components generated in a system by a nonlinear load and improving power factor,
A passive filter portion including a plurality of passive filters connected to the system between the power supply and the non-linear load;
An active filter unit connected in parallel to the passive filter unit and in a system between the power supply and the non-linear load; And
And a control unit for controlling the passive filter unit and the active filter unit to analyze the harmonic component and the power factor occurring on the system, suppress the harmonic component, and improve the power factor,
Wherein,
A system measurement unit for measuring a current and a voltage flowing on the system;
Calculates reactive power, reactive power, and power factor based on the current and voltage measured by the system measurement unit, calculates a target reactive power amount to be provided for adjusting the target power factor based on the calculated active power, reactive power, and power factor, An extracting unit for extracting the extracted data;
A passive filter control unit for controlling the passive filter unit on the basis of a result of comparison with the harmonic components extracted for each of the plurality of passive filters in the passive filter unit; And
And an active filter control unit for controlling the active filter unit to suppress harmonic components that can not be suppressed by the passive filter unit,
The passive filter control unit includes:
For a specific passive filter in which harmonic components that can be suppressed among the plurality of passive filters are included in the extracted harmonic components,
When the specific passive filter is connected to the system, when the amount of reactive power supplied to the system is greater than the target reactive power amount, the specific passive filter is controlled not to be connected to the system
And to connect the specific passive filter to the system when the amount of reactive power supplied to the system is less than or equal to the target reactive power amount when the specific passive filter is connected to the system,
The active filter control unit includes:
Calculates a reactive power amount required to supply the target reactive power amount to the system based on the target reactive power amount and the reactive power amount added or reduced as the manual filter is connected or disconnected by the control of the manual filter control unit,
Calculating a waveform for suppressing a harmonic component that the passive filter section can not suppress among the extracted harmonic components,
And the active filter section controls to supply the calculated necessary reactive power amount to the waveform for suppressing the calculated harmonic component,
Hybrid harmonic filter.
상기 복수의 수동필터 중 억제할 수 있는 고조파 성분이 추출된 상기 고조파 성분에 포함되어 있지 않은 특정 수동필터에 대하여, 상기 특정 수동필터가 계통에 연결(온(ON)) 되어 있는 경우 계통에의 연결을 단절(오프(OFF))하도록 제어하는,
하이브리드 고조파 필터. [2] The apparatus of claim 1,
When the specific passive filter is not connected to the system (ON) for a specific passive filter that is not included in the extracted harmonic component, the suppression harmonic component of the plurality of passive filters is connected to the system (OFF) the control signal,
Hybrid harmonic filter.
상기 계통의 전압과 전류를 측정하는 단계;
측정된 상기 전압과 전류를 바탕으로 상기 계통의 역률을 계산하고, 상기 계통에 존재하는 고조파 성분을 추출하는 단계;
추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 수동필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 있는지 검토하는 단계;
추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 수동필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 있는 경우, 상기 특정 수동필터에 의해 상기 계통에 공급되는 무효 전력량을 상기 계통의 역률을 목표 역률에 맞추기 위한 목표 무효 전력량과 비교하는 단계;
상기 비교 결과, 상기 특정 수동필터에 의해 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 작거나 같은 경우, 상기 특정 수동필터를 상기 계통에 연결하고, 상기 특정 수동필터에 의해 상기 계통에 공급되는 무효 전력량이 상기 목표 무효 전력량보다 큰 경우, 상기 특정 수동필터를 상기 계통에 연결하지 않도록 제어하는 단계;
상기 목표 무효 전력량, 계통에 연결되는 상기 특정 수동필터가 공급하는 무효 전력량 및 상기 능동필터가 제공할 수 있는 무효 전력량을 바탕으로 상기 능동필터부가 제공할 무효 전력량을 계산하는 단계;
추출된 상기 고조파 성분 중에서 상기 수동필터부에서 억제하지 못한 고조파 성분을 억제하기 위한 파형을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 파형에 계산된 상기 무효 전력량을 제공하도록 능동필터부를 제어하는 단계;를 포함하는,
하이브리드 고조파 필터 제어방법. A hybrid harmonic filter control method for controlling a hybrid harmonic filter including a passive filter unit including a plurality of passive filters for suppressing harmonic components generated in a system by a nonlinear load and improving a power factor, an active filter unit, and a control unit,
Measuring voltage and current of the system;
Calculating a power factor of the system based on the measured voltage and current, and extracting a harmonic component present in the system;
Examining whether the extracted harmonic component has a harmonic component that can be suppressed by a specific passive filter of the passive filter section;
Wherein the harmonic component extracted is a harmonic component that can be suppressed by the specific passive filter of the passive filter portion, the reactive power supplied to the system by the specific passive filter is set to a target for adjusting the power factor of the system to the target power factor Comparing with the reactive power amount;
When the amount of reactive power supplied to the system by the specific passive filter is equal to or less than the target reactive power amount as a result of the comparison, the specific passive filter is connected to the system, Controlling the specific passive filter not to be connected to the system when the reactive power amount is larger than the target reactive power amount;
Calculating an amount of reactive power to be provided by the active filter unit on the basis of the target reactive power amount, the reactive power amount supplied from the specific passive filter connected to the system, and the reactive power amount that the active filter can provide;
Calculating a waveform for suppressing harmonic components not suppressed by the passive filter unit from the extracted harmonic components; And
And controlling the active filter unit to provide the calculated reactive power amount to the calculated waveform.
Hybrid harmonic filter control method.
추출된 상기 고조파 성분에 상기 수동필터부의 특정 고조파 필터에 의해 억제될 수 있는 고조파 성분이 없고 상기 특정 수동필터가 상기 계통에 연결되어 있는 경우 상기 특정 수동필터의 상기 계통과의 연결을 끊도록 제어하는 단계;를 더 포함하는,
하이브리드 고조파 필터 제어방법.The method according to claim 6,
The extracted harmonic component is disconnected from the system of the specific passive filter when there is no harmonic component that can be suppressed by the specific harmonic filter of the passive filter and the specific passive filter is connected to the system Further comprising:
Hybrid harmonic filter control method.
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