KR101881643B1 - 변압기 및 컨버터를 이용한 전압 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
변압기 및 컨버터를 이용한 전압 제어 장치가 개시된다. 개시된 전압 제어 장치는 상기 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 전달되는 1차 권선, 상기 1차 권선의 적어도 일부로 구성되고 상기 1차 권선의 일단을 공통으로 하는 분로 권선 및 상기 1차 권선에 직렬로 유도 결합된 2차 권선을 포함하는 변압기; 및 상기 2차 권선의 전압을 변환하여 변환된 전압을 출력하는 컨버터를 포함하고, 상기 전압 제어 장치의 출력 전압은, 상기 변환된 전압 및 상기 분로 권선의 전압을 포함한다.
Description
아래의 설명은 변압기 및 컨버터를 이용한 전압 제어 장치에 관한 것이다.
최근 태양광 발전 시스템 등과 같은 분산형 전원에 대한 분야에서 주목할만한 연구결과가 나오고 있으며, 이에 따라 점차 분산형 전원이 배전계통에 설치되어 실제 사용되고 있다.
분산형 전원이 보급됨에 따라 분산형 전원에서 생산된 전력이 배전계통으로 전달(예컨대, 역조류)되는 현상이 발생하고 있으며, 이러한 현상으로 계통 전압이 상승하게 되어 전압 관리 범위를 벗어나게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 분산형 전원은 전압 상승 이상 신호를 감지하고 발전을 정지하게 된다.
결국, 분산형 전원이 실제 발전을 할 수 있는 상황에도 배전계통의 전압 상응 이상 신호로 인해 발전을 하지 못하게 되어, 비효율적으로 운행할 수 밖에 없는 상황이 발생한다.
아울러, 기존의 전압 제어 장치에서는 스텝 전압 레귤레이터(step voltage regulator)가 사용되었으나, 이러한 스텝 전압 레귤레이터를 이용하여 전압을 제어하기 위해서는 수십초 내지 수분이라는 상당한 시간이 소요되고, 또한 스텝 전압 레귤레이터에서는 기계적 스위치가 사용되어 전압 조정이 계단형 형태를 가질 수 밖에 없었다.
본 발명은 변압기 및 컨버터를 포함한 전압 제어 장치를 통해, 배전계통 및 부하 사이에 전달되는 전압을 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 변압기와 컨버터를 조합하여 전압 제어 장치를 구현함으로써, 배전 계통 및 부하 사이에 전달되는 전압에 발생할 수 있는 전압 강하뿐만 아니라 전압 상승도 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 전압 제어 장치에 포함된 AC-AC 컨버터를 이용하여 전압 제어 장치에 입력된 전압을 제어하여 출력함으로써, 스텝 전압 레귤레이터(step voltage regulator)보다 빠른 반응속도로 전압을 커브형으로 제어하여 출력할 수 있다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치는 상기 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 전달되는 1차 권선, 상기 1차 권선의 적어도 일부로 구성되고 상기 1차 권선의 일단을 공통으로 하는 분로 권선 및 상기 1차 권선에 직렬로 유도 결합된 2차 권선을 포함하는 변압기; 및 상기 2차 권선의 전압을 변환하여 변환된 전압을 출력하는 컨버터를 포함하고, 상기 전압 제어 장치의 출력 전압은, 상기 변환된 전압 및 상기 분로 권선의 전압을 포함한다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치에서 상기 변압기는, 상기 분로 권선을 구성하는 상기 1차 권선의 비율을 조절하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치에서 상기 스위치는, 상기 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압을 미리 결정된 기준 전압에 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 분로 권선을 구성하는 상기 1차 권선의 비율을 조절할 수 있다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치에서 상기 스위치는, 상기 전압 제어 장치에서 출력된 출력 전압이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 상기 분로 권선을 구성하는 상기 1차 권선의 비율을 조절할 수 있다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치에서 상기 컨버터는, 상기 전압 제어 장치에서 출력되는 출력 전압이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 상기 2차 권선의 전압을 변환하여 변환된 전압을 출력하고, 상기 변환된 전압은, 상기 전압 제어 장치의 출력단으로 전달될 수 있다.
일실시예에 따른 상기 전압 제어 장치는, 3상 전력을 전달하는 각 선상에 배치되고, 상기 각 선상에서 전달되는 전압의 크기가 서로 대응되도록 상기 각 선상에 배치된 전원으로부터 전달된 전압을 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 변압기 및 컨버터를 포함한 전압 제어 장치를 통해, 배전계통 및 부하 사이에 전달되는 전압을 효과적으로 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 변압기와 컨버터를 조합하여 전압 제어 장치를 구현함으로써, 배전 계통 및 부하 사이에 전달되는 전압에 발생할 수 있는 전압 강하뿐만 아니라 전압 상승도 효율적으로 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 전압 제어 장치에 포함된 AC-AC 컨버터를 이용하여 전압 제어 장치에 입력된 전압을 제어하여 출력함으로써, 스텝 전압 레귤레이터(step voltage regulator)보다 빠른 반응속도로 전압을 커브형으로 제어하여 출력할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 전압 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라 변압기에 포함된 스위치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에서 전달되는 전력의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에 의해 제어되는 전압의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 일실시예에 따라 전압 제어 장치가 3상 전력을 전달하는 각 선상에 배치된 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라 변압기에 포함된 스위치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에서 전달되는 전력의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에 의해 제어되는 전압의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 일실시예에 따라 전압 제어 장치가 3상 전력을 전달하는 각 선상에 배치된 예시를 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기에서 설명될 실시예들은 전압을 제어하는데 사용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 전압 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전압 제어 장치(100)는 변압기(110) 및 컨버터(120)를 포함한다. 전압 제어 장치(100)는 입력되는 입력 전압을 제어하여 출력하는 장치로서, 예를 들어, D-UPFC(Distribution-Unified Power Flow Controller)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전압 제어 장치(100)는 배전계통(예컨대, 발전소 등)에서 생성된 전력이 부하(예컨대, 가정 등)으로 전달됨에 따라 발생하는 전압 강하를 보상할 수 있다. 이 때, 발생하는 전압 강하는 전력이 전달되는 거리에 따라 점차 커질 수 있다. 또는, 계통 내에 분산형 전원(예컨대, 태양광 발전 시스템 등)이 연계된 경우, 전압 제어 장치(100)는 분산형 전원에서 생성된 전력이 배전계통으로 전달됨에 따라 발생하는 전압 상승을 보상할 수도 있다.
이 때, 전압 제어 장치(100)는 전달되는 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 전달되는 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 작게 되는 전압 강하가 발생한 경우, 전압 제어 장치(100)는 전압을 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 상승시킬 수 있다. 반대로, 전압 제어 장치(100)는 전달되는 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 크게 되는 전압 상승이 발생한 경우, 전압 제어 장치(100)는 전압을 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 감소시킬 수 있다. 이하에서는, 전압 제어 장치(100)가 전압을 제어하는 동작을 전압 제어 장치(100)에 포함된 변압기(110) 및 컨버터(120)를 중심으로 설명한다.
변압기(110)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압을 변화시키는 장치로서, 예를 들어, 단권 변압기(autotransformer)를 포함할 수 있다. 변압기(110)는 1차 권선(111), 1차 권선(111)의 적어도 일부로 구성되고 1차 권선(111)의 일단을 공통으로 하는 분로 권선(112) 및 1차 권선(111)에 직렬로 유도 결합된 2차 권선(113)을 포함한다. 1차 권선(111)과 2차 권선(113) 간의 권선비는 N1:N2로 나타낼 수 있다. 그리고, 1차 권선(111)과 분로 권선(112) 간의 권선비는 N1:N1'로 나타낼 수 있으며, 이 때, N1'은 N1보다 작거나 같을 수 있다.
변압기(110)의 1차 권선(111)은 전압 제어 장치(100)의 입력 전압 Vs를 전달 받을 수 있다. 그리고, 2차 권선(113)의 전압 Vtr2는 1차 권선(111)으로 전달된 입력 전압 Vs와 1차 권선(111)과 2차 권선(113) 간의 권선비에 기초하여 결정될 수 있으며, 그 구체적인 수학식은 하기와 같을 수 있다.
변압기(110)의 분로 권선(112)은 1차 권선(111)의 적어도 일부로 구성되고, 분로 권선(112)의 일단은 1차 권선(111)의 일단과 공통되고, 분로 권선(112)의 타단은 컨버터(120)의 출력단으로 연결될 수 있다.
분로 권선(112)의 전압 Vtr1은 1차 권선(111)의 전압 Vs와 1차 권선(111)과 분로 권선(112) 간의 권선비에 기초하여 결정될 수 있으며, 그 구체적인 수학식은 하기와 같을 수 있다.
컨버터(120)는 입력된 전압을 변환하여 출력하는 장치로서, 예를 들어, AC-AC 컨버터를 포함할 수 있다. 컨버터(120)는 입력된 2차 권선(113)의 전압 Vtr2를 미리 결정된 변환 비율에 따라 변환하여 변환된 전압 Vtr2_o로 출력할 수 있다.
예를 들어, 컨버터(120)의 미리 결정된 변환 비율은 미리 설정될 수 있으며 한 번 설정되더라도 추후에 변경될 수 있는 비율로서, 예를 들어, 컨버터(120)의 duty ratio를 의미할 수 있다.
전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout은 분로 권선(112)의 전압 Vtr1과 컨버터(120)에서 변환된 전압 Vtr2_0에 기초하여 결정될 수 있으며, 그 구체적인 수학식은 하기와 같을 수 있다.
전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout은 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 제어될 수 있다. 전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout은 컨버터(120)에서 변환된 전압 Vtr2_0이 조절됨에 따라 제어될 수 있다.
컨버터(120)는 미리 결정된 변환 비율을 조절함으로써, 컨버터(120)에 입력되는 2차 권선(113)의 전압 Vtr2으로부터 변환된 전압 Vtr2_o의 크기를 제어할 수 있다. 이 때, 컨버터(120)의 미리 결정된 변환 비율은 1이거나 또는 1보다 작은 값을 가지고, 그래서 컨버터(120)에서 변환된 전압 Vtr2는 컨버터(120)에 입력되는 2차 권선(113)의 전압 Vtr2과 같거나 작을 수 있다.
컨버터(120)로부터 변환된 전압 Vtr2_o는 전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout에 포함되므로, 컨버터(120)를 통해 변환된 전압 Vrt2_o를 제어함으로써, 전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout을 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 제어할 수 있다.
또한, 전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout은 분로 권선(112)의 전압 Vtr1이 조절됨에 따라 제어될 수도 있다. 구체적으로, 분로 권선(112)의 전압 Vtr1은 1차 권선(111)과 분로 권선(112) 간의 권선비 N1:N1'에 기초하여 조절될 수 있다. 이 때 N1'는 미리 결정된 값으로 고정될 수 있지만, N1'을 조절하는 스위치가 존재하는 경우에는 N1'가 동적으로 변경될 수도 있다. 스위치를 이용하여 N1'을 조절하는 경우에 대해서는 도 2를 통해 후술한다.
도 2는 일실시예에 따라 변압기에 포함된 스위치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 변압기(110)에 포함된 스위치(210)가 도시된다.
스위치(210)는 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 조절하는 장치로서, 도 1의 변압기(110)에 포함될 수 있다. 스위치(210)는 1차 권선의 특정 지점으로 각각 연결되는 복수의 탭 중 어느 하나의 탭으로 연결함으로써, 분리 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 조절할 수 있다.
예를 들어, 스위치(210)가 도 2에 도시된 1차 권선의 상단에 근접한 탭에 연결될 경우, N1'는 N1에 근접한 값을 가질 수 있고, 분로 권선의 전압 Vtr1은 1차 권선의 전압에 근접한 값을 가질 수 있다. 반대로, 스위치(210)가 도 2에 도시된 1차 권선의 하단에 근접한 탭에 연결될 경우, N1'는 0에 근접한 값을 가질 수 있고, 분로 권선의 전압 Vtr1은 0에 근접한 값을 가질 수 있다.
즉, 스위치(210)를 제어함으로써 분로 권선의 전압 Vtr1이 조절될 수 있으며, 분로 권선의 전압 Vtr1이 조절됨에 따라 분로 권선의 전압 Vtr1을 포함하는 도 1의 전압 제어 장치(100)의 출력 전압 Vout도 제어될 수 있다.
스위치(210)는 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압을 미리 결정된 기준 전압에 비교한 비교 결과에 기초하여 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 작은 경우, 스위치(210)는 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 높게 조절함으로써 전압 제어 장치의 출력 전압 Vout이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 제어할 수 있다. 반대로, 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 큰 경우, 스위치(210)는 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 낮게 조절함으로써 전압 제어 장치의 출력 전압 Vout이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 제어할 수 있다.
이 때, 스위치(210)는 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압과 미리 결정된 기준 전압 간의 차이에 기초하여 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 구체적인 비율을 결정할 수 있다. 만약 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 낮으면서 입력 전압과 미리 결정된 기준 전압 간의 차이가 큰 경우, 스위치(210)는 입력 전압과 미리 결정된 기준 전압 간의 차이가 작은 경우보다 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 더 높게 결정할 수 있다. 반대로, 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 높으면서 입력 전압과 미리 결정된 기준 전압 간의 차이가 큰 경우, 스위치(210)는 입력 전압과 미리 결정된 기준 전압 간의 차이가 작은 경우보다 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율을 낮게 결정할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에서 전달되는 전력의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 전력 제어 장치(100)에서 제어되는 전압 및 전류의 위상이 도시된다.
전력 제어 장치는 배전계통에서 부하로 전력이 공급(예컨대, 조류)되는 방식뿐만 아니라 태양광 발전 시스템과 같은 분산형 전원에서 생산된 전력을 배전계통으로 공급(예컨대, 역조류)하는 방식도 고려할 수 있다. 이를 위해, 전력 제어 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 부하 조건과 더불어 전압과 전류 위상을 모두 고려할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 일실시예에 따라 전압 제어 장치에 의해 제어되는 전압의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 전압 제어 장치가 전압 강하를 제어하는 예시가 도시되어 있다.
배전계통에서 부하로 전력이 공급되는 경우, 전력이 전달되는 거리에 따라 전압 강하가 발생하고, 그래서 전달되는 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 작아지는 현상이 발생한다. 이 때, 전압 제어 장치는 전압 강하를 제어할 수 있다.
구체적으로, 전압 제어 장치(예컨대, D-UPFC)는 기준 전압보다 낮은 전압 Vs를 입력 받을 수 있다. 전압 제어 장치에 포함된 변압기를 통해 입력 전압 Vs로부터 분로 권선의 전압 Vtr1을 생성하고, 전압 제어 장치에 포함된 컨버터를 통해 변환된 전압 Vtr2_o를 생성할 수 있다. 그리고, 전압 제어 장치는 분로 권선의 전압 Vtr1과 변환된 전압 Vtr2_o의 합으로 결정된 출력 전압 Vout을 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 출력할 수 있다.
전압 제어 장치는 전압 제어 범위(410)를 가지는데, 이러한 전압 제어 범위(410)는 컨버터의 미리 결정된 변환 비율 및 변압기에 포함된 스위치 중 적어도 하나를 조절함으로써 제어될 수 있는 전압의 범위를 나타낼 수 있다. 이 때, 전압 제어 장치의 내부 임피던스(예를 들어, 변압기 내부 임피던스)에 의해 전압 제어 범위(410)의 실제 범위(도 4에 도시된 실선으로 표시된 범위)는 이론 범위(도 4에 도시된 점선으로 표시된 범위)와 상이할 수 있다.
전압 제어 장치는 입력 전압 Vs에 따라 전압 제어 범위(410)가 변동될 수 있다.
도 5를 참조하면, 정상 상태의 전압 제어 장치가 도시된다.
전압 제어 장치로 입력되는 전압 Vs는 미리 결정된 기준 전압에 대응되는 경우, 전압 제어 장치는 정상 상태로 구동할 수 있다. 즉, 전압 제어 장치는 입력 전압 Vs로부터 분로 권선의 전압 Vtr1을 생성하고, 컨버터를 통해 변환된 전압 Vtr2_o를 생성하는데, 이 때, 분로 권선의 전압 Vtr1과 변환된 전압 Vtr2_o의 합인 출력 전압 Vout은 미리 결정된 기준 전압에 대응될 수 있다.
정상 상태의 전압 제어 장치도 일정한 전압 제어 범위(510)를 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 전압 제어 장치가 전압 상승을 제어하는 예시가 도시되어 있다.
태양광 발전 시스템과 같은 분산형 전원에서 생산된 전력이 배전계통으로 공급되는 경우, 전달되는 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 커지는 전압 상승이 발생한다. 이 때, 전압 제어 장치는 전압 상승을 제어할 수 있다.
구체적으로, 전압 제어 장치는 기준 전압보다 높은 전압 Vs를 입력 받을 수 있다. 전압 제어 장치에 포함된 변압기를 통해 입력 전압 Vs로부터 분로 권선의 전압 Vtr1을 생성하고, 전압 제어 장치에 포함된 컨버터를 통해 변환된 전압 Vtr2_o를 생성할 수 있다. 그리고, 전압 제어 장치는 분로 권선의 전압 Vtr1과 변환된 전압 Vtr2_o의 합으로 결정된 출력 전압 Vout을 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 출력할 수 있다.
전압 제어 장치는 전압 제어 범위(610)를 가지는데, 이러한 전압 제어 범위(610)는 컨버터의 미리 결정된 변환 비율 및 변압기에 포함된 스위치 중 적어도 하나를 조절함으로써 제어될 수 있는 전압의 범위를 나타낼 수 있다. 이 때, 전압 제어 장치의 내부 임피던스(예를 들어, 변압기 내부 임피던스)에 의해 전압 제어 범위(610)의 실제 범위(도 6에 도시된 실선으로 표시된 범위)는 이론 범위(도 6에 도시된 점선으로 표시된 범위)와 상이할 수 있다.
전압 제어 장치는 입력 전압 Vs에 따라 전압 제어 범위(610)가 변동될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 일실시예에 따라 전압 제어 장치가 3상 전력을 전달하는 각 선상에 배치된 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 3상 4선식의 각 선로에 전압 제어 장치가 배치된 예시가 도시된다.
3상 4선식에 포함된 각 전원(710)은 크기 및 주파수가 같으나 위상이 1/3 주기씩 상이한 3개의 전압을 생성할 수 있다. 그러나, 이론과 다르게 각 전원(710)에서 실제 생산된 전압 간에 불평형이 발생할 수 있다. 이러한 전압 불평형을 제어하기 위해, 3상 4선식의 각 선로에 전압 제어 장치(720)가 배치될 수 있다.
각 선로에 배치된 전압 제어 장치(720)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 서로 대응되도록 각 선상에 배치된 전원(710)으로부터 전달된 전압을 제어할 수 있다. 또는, 전압 제어 장치(720)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 해당 전압을 제어할 수도 있다.
3상 4선식의 각 선로에 전압 제어 장치(720)를 배치함으로써, 3상 전력에 발생할 수 있는 전압 불평형을 손쉽게 제어할 수 있는 이점이 있다.
도 8을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 3상 4선식의 각 선로에 전압 제어 장치가 배치된 예시가 도시된다.
도 7의 경우와 마찬가지로, 각 선로에 배치된 전압 제어 장치(820)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 서로 대응되도록 각 선상에 배치된 전원(810)으로부터 전달된 전압을 제어할 수 있다. 또는, 전압 제어 장치(820)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 해당 전압을 제어할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 일실시예예 따른 3상 3선식의 각 선로에 전압 제어 장치가 배치된 예시가 도시된다.
3상 3선식의 선로를 통해서도 3상 전력을 전달할 수 있다. 이 경우에도, 각 선로에서 전달되는 전압 간에 불평형이 발생할 수 있다. 이러한 전압 불평형을 제어하기 위해, 3상 3선식의 각 선로에 전압 제어 장치(910, 920)가 배치될 수 있다.
각 선로에 배치된 전압 제어 장치(910, 920)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 서로 대응되도록 각 선상의 전압을 제어할 수 있다. 또는, 전압 제어 장치(910, 920)는 해당 선로에서 전달되는 전압의 크기가 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 해당 전압을 제어할 수도 있다.
3상 3선식의 각 선로에 전압 제어 장치(910, 920)를 배치함으로써, 3상 전력에 발생할 수 있는 전압 불평형을 손쉽게 제어할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
100: 전압 제어 장치
110: 변압기
111: 1차 권선
112: 분로 권선
113: 2차 권선
120: 컨버터
110: 변압기
111: 1차 권선
112: 분로 권선
113: 2차 권선
120: 컨버터
Claims (5)
- 전압 제어 장치에 있어서,
상기 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압이 전달되는 1차 권선, 상기 1차 권선의 적어도 일부로 구성되고 상기 1차 권선의 일단을 공통으로 하는 분로 권선 및 상기 1차 권선에 직렬로 유도 결합된 2차 권선을 포함하는 변압기; 및
입력단으로 입력된 상기 2차 권선의 전압을 변환하여 출력단에서 변환된 전압을 출력하는 컨버터
를 포함하고,
상기 변압기의 상기 분로 권선과 상기 컨버터의 출력단은 서로 직렬로 연결되고,
상기 전압 제어 장치의 출력 전압은 상기 변환된 전압 및 상기 분로 권선의 전압의 합으로 결정되고,
상기 전압 제어 장치의 출력 전압은
분산형 전원에서 생산된 전력이 배전계통으로 공급됨에 따라 상기 전압 제어 장치로 입력된 전력의 전압이 미리 결정된 기준 전압보다 큰 전압 상승의 경우; 및
배전계통에서 부하로 전력이 공급됨에 따라 상기 전압 제어 장치로 입력된 전력의 전압이 상기 미리 결정된 기준 전압보다 작은 전압 강하의 경우
중 어느 하나의 경우에 상기 분로 권선을 구성하는 1차 권선의 비율 및 상기 변압기의 변환 비율에 대한 조절을 통해 상기 미리 결정된 기준 전압으로 일정하게 유지되는, 전압 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 변압기는,
상기 분로 권선을 구성하는 상기 1차 권선의 비율을 조절하는 스위치를 더 포함하는, 전압 제어 장치. - 제2항에 있어서,
상기 스위치는,
상기 전압 제어 장치로 입력된 입력 전압을 미리 결정된 기준 전압에 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 분로 권선을 구성하는 상기 1차 권선의 비율을 조절하는, 전압 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컨버터는,
상기 전압 제어 장치에서 출력되는 출력 전압이 미리 결정된 기준 전압에 대응되도록 상기 2차 권선의 전압을 변환하여 변환된 전압을 출력하고,
상기 변환된 전압은, 상기 전압 제어 장치의 출력단으로 전달되는, 전압 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전압 제어 장치는,
3상 전력을 전달하는 각 선상에 배치되고, 상기 각 선상에서 전달되는 전압의 크기가 서로 대응되도록 상기 각 선상에 배치된 전원으로부터 전달된 전압을 제어하는, 전압 제어 장치.
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| KR1020160092093A KR101881643B1 (ko) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | 변압기 및 컨버터를 이용한 전압 제어 장치 |
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