KR102124600B1 - 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102124600B1
KR102124600B1 KR1020190043885A KR20190043885A KR102124600B1 KR 102124600 B1 KR102124600 B1 KR 102124600B1 KR 1020190043885 A KR1020190043885 A KR 1020190043885A KR 20190043885 A KR20190043885 A KR 20190043885A KR 102124600 B1 KR102124600 B1 KR 102124600B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactive power
control unit
power control
unit
power
Prior art date
Application number
KR1020190043885A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190132916A (ko
Inventor
김수정
Original Assignee
주식회사 텔다
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 텔다 filed Critical 주식회사 텔다
Publication of KR20190132916A publication Critical patent/KR20190132916A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102124600B1 publication Critical patent/KR102124600B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • Y02E40/16—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상장치는 계통전력이 무효전력을 검출하는 전력 검출부; 병렬연결된 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 리액터(TCR) 및 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 커패시터(TCC)를 포함하는 제1 무효전력 제어유닛; 무효전력의 보상값을 출력하는 제2 무효전력 제어유닛; 및 상기 전력 검출부에서 검출된 무효전력 측정값과 수용가 측의 필요 무효전력값의 차분(±)에 따라 상기 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 수용가 측의 필요 무효전력를 계산하는 필요 무효전력 계산부; 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛 내의 TCC, TCR의 개수를 선택하는 제1 무효전력 제어유닛 선택부; 선택된 개수의 TCC 및 TCR의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성하는 V/I 제어영역 설정부; 상기 V/I 제어영역에 기초하여 제2 무효전력 제어유닛의 동작, 예컨대, 제2 무효전력 제어유닛의 PID Loop를 제어하여, 최종적인 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절하는 제2 무효전력 제어유닛 조절부; 및 상기 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분 필요 무효전력 계산부로 피드백하는 역률 판단부를 포함한다.

Description

하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법{Hybrid devices and methods to compensate for reactive power}
본 발명은 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법에 관한 것이다.
신재생 에너지의 증가에 따라 계통 전력의 수용가 측의 전압 안정화가 필요하다.
이를 안정화하기 위하여 전력 수요 측에서 유효 전력 및 무효 전력을 제어하여 주파수 및 전압을 조절하는 것이 일반적이다.
여기서, 무효 전력이란, 실제로는 아무 일도 하지 않고 열소비도 하지 않는 전력이다. 무효전력은 오직 전원과 기기를 왕복할 뿐 에너지가 발생되지 않기 때문에 실제로는 이용될 수 없다.
계통에서의 무효전력 변동에 따라 계통 전압이 변동되면, 이에 따른 부하의 오동작 및 부동작을 유발 할 수 있을 뿐만 아니라 기기의 고장을 야기하고 이를 원인으로 한 문제가 소규모 정전, 대규모 광역정전으로 발전할 수 있다. 따라서 위와 같은 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 계통에서 필요로하는 무효전력을 별도의 장치로 공급하여 주거나 과잉의 무효전력을 흡수하는 등의 적절한 보상이 필요하다.
상술한 무효전력 보상장치로는 계통에 직렬로 연결되는 직렬 보상장치와 병렬로 연결되는 병렬 보상장치가 있다.
직렬 보상장치로는 TSCS와 같은 보상장치가 있다.
병렬 보상장치로는 기계적 스위치를 사용한 병렬 리액터, 병렬 커패시터와 전력반도체 소자로 기계적 스위치를 대신하여 과도특성 및 선형적 제어가 가능하도록 구성한 Thyristor를 사용한 정적 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)와 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 소자를 사용하는 정적 동기 보상 장치(Static Synchronous Compensator, STATCOM)가 있다.
한편, 본 발명은 무효전력을 보상하기 위하여, 동기형 IGBT 구조의 무효전력 보상기와 커패시터를 조절할 수 있는 TSC(Thyristior Switched Capacitor)와 TSR(Thyritor Switched Reactor)를 조합하여 무효전력을 조절하여 인가되는 계통의 전압 및 역률을 제어할 수 있는 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법을 제공하고자 한다.
등록특허공보 제10-1340480호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상장치는 계통전력이 무효전력을 검출하는 전력 검출부; 병렬연결된 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 리액터(TCR) 및 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 커패시터(TCC)를 포함하는 제1 무효전력 제어유닛; 무효전력의 보상값을 출력하는 제2 무효전력 제어유닛; 및 상기 전력 검출부에서 검출된 무효전력 측정값과 수용가 측의 필요 무효전력값의 차분(±)에 따라 상기 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 수용가 측의 필요 무효전력를 계산하는 필요 무효전력 계산부; 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛 내의 TCC, TCR의 개수를 선택하는 제1 무효전력 제어유닛 선택부; 선택된 개수의 TCC 및 TCR의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성하는 V/I 제어영역 설정부; 상기 V/I 제어영역에 기초하여 제2 무효전력 제어유닛의 동작, 예컨대, 제2 무효전력 제어유닛의 PID Loop를 제어하여, 최종적인 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절하는 제2 무효전력 제어유닛 조절부; 및 상기 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분 필요 무효전력 계산부로 피드백하는 역률 판단부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상방법은 제어부에서 수용가 측의 필요 무효전력를 계산하는 단계; 제1 무효전력 제어유닛 선택부에서 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛의 개수를 선택하는 단계; V/I 제어영역 설정부에서 선택된 개수의 제1 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성하는 단계; 상기 V/I 제어영역에 기초하여 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작에 따른 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절하는 단계; 및 역률 판단부에서 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분을 필요 무효전력 계산부로 피드백하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치를 이용하면, 주상 변압기 또는 수용가 측에 설치되어, 최소의 손실과 최소의 경비로 전압 조절 또는 역률을 조절하여 전력 시스템의 안정을 도모할 수 있다는 이점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치는 저속 제어 및 고속 제어를 수행하는 무효전력 제어 유닛을 1개의 팩키지로 융합하여 통합제어할 수 있고, 이는 전압, 역률을 제어하는 STATCOM의 제어영역을 확장시킬 수 있고, 더 나아가, TSR/TSC의 제어를 싸이리스터(Thyristor)의 제어에만 의존하지 않음으로, TSR/TSC 제어에 따른 고조파 발생을 줄이고, 제어의 연속성을 유지할 수 있다는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브 특성에 따른 제어영역을 나타낸 예시도이다.
도 3은 제1 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값까지 고속제어되다, 기울기 경계값 이내에서 저속되어 되는 과정을 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상방법을 설명한 흐름도이다.
이하, 본 명세서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 명세서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하는 것이 아니며, 본 명세서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 명세서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 명세서에서 정의된 용어일지라도 본 명세서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하, 첨부된 도면들에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상장치(100)는 제1 무효 전력 제어유닛(TCR, TCC)(110, 120) 및 제2 무효 전력 제어유닛(STATCOM)(130)의 V/I 커브특성을 이용하여, 제1 무효 전력 제어유닛(TSR, TSC)(110, 120)을 통해 전력 수용가 측의 주변 부하에 따른 상시 보충 무효전력을 제공 및 흡수하고, 제2 무효 전력 제어유닛(STATCOM)(130)을 통해 전력 수용가 측의 전압조절 또는 역률 조절을 다이나믹하게 조절하기 위한 장치일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 하이브리드 무효전력 보상장치(100)는, 전력 검출부(101), 제1 무효전력 제어유닛(110, 120), 제2 무효전력 제어유닛(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
상기 전력 검출부(101)는 계통의 모선과 연결된 주상 변압기 또는 수용가 측으로 인가되는 전력계통의 전력(유효전력 및 무효전력)을 측정한다.
상기 제1 무효전력 제어유닛(120)은 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 리액터(TCR) 및 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 커패시터를 포함한다.
상기 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 리액터(TCR, Thyristor Control Reactor)은 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 리액터로 구성되며, 점호각을 제어하여 리액터에 흐르는 무효전류를 연속적으로 조절한다. 한편, 상기 리액터는 가변리액터로서, 전력계통이 무효전력을 필요로 할 때 출력을 조절하도록 작동된다.
상기 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 커패시터(TCC, Thyristor Control Capacitor)는 양방향 사이리스터 스위치와 이에 직렬로 연결된 커패시터(C)로 성되어 있고, 계통과 동기시켜 계통전압이 최대인 구간에 싸이리스터 스위치를 온(On) 또는 오프(Off)하여 진상무효전류를 단계적으로 공급 또는 차단하는 기능을 한다.
상기 제2 무효전력 제어유닛은 상기 정적 동기 보상기(Static Synchronous Compensator, STATCOM)로서 제어부(140)의 제어신호에 따라 무효전력 보상값을 출력한다.
상기 정적 동기 보상기(STATCOM)는 제어부(140)의 제어에 따라 수용가 측에 무효전력을 공급하거나, 수용가 측으로부터 무효전력을 흡수할 수 있다.
상기 정적 동기 보상기는 NPC(Neutral Point Clamping) 멀티 레벨로 설계되며, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 및 MOSFET 소자를 스위치 소자로 사용할 수 있다.
다음으로, 제어부(140)는 전력 검출부(101)에서 검출된 무효전력 측정값이 필요 무효전력값으로 유지되도록 제1 무효전력 제어유닛(110, 120) 및 제2 무효전력 제어유닛(130)의 동작을 통합제어한다.
예컨대, 상기 제어부(140)는 상기 전력 검출부(101)에서 검출된 무효전력 측정값과 필요 무효전력값의 차분(±)에 따라 상기 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작을 제어한다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(140)는 필요 무효전력 계산부(141), 제1 무효전력 제어유닛 선택부(142), V/I 제어영역 생성부(143) 및 제2 무효전력 제어유닛 조절부(144) 및 역률 판단부(145)를 포함한다.
상기 필요 무효전력 계산부(141)는 수용가 측의 필요 무효전력(예컨대, 기준 무효전력)를 계산한다.
상기 제1 무효전력 제어유닛 선택부(142)는 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛(110)의 개수, 예컨대, TCR, TCC의 갯수를 선택한다.
다음으로, 상기 V/I 제어영역 설정부(143)는 선택된 개수의 제1 무효전력 제어유닛(110)의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성한다.
여기서, 상기 V/I 제어영역은 제1 무효전력 제어유닛의 제어영역과 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역이 포함되며, 상기 제1 무효전력 제어유닛의 제어영역은 고속제어영역과 저속제어영역을 포함한다.
또한, V/I 제어영역은 제1 무효전력 제어유닛과 제2 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값을 포함한다.
다시 말해, 제1 무효전력 제어유닛은 기울기 경계값(V/I 기울기 값)까지 고속제어동작을 수행하다, 기울기 경계값에 도달될 경우, 저속동작(soft step)으로 제어된다.
다음으로, 제2 무효전력 제어유닛 조절부(144)는 V/I 제어영역에 기초하여 제2 무효전력 제어유닛의 동작, 예컨대, 제2 무효전력 제어유닛의 PID Loop를 제어하여, 최종적인 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절한다.
상기 역률 판단부(145)는 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부(101)에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분 필요 무효전력 계산부(141)로 피드백한다.
즉, 계통전력의 크기 변화에 따라 인버터의 출력전압의 크기를 가변 시키기 위해, 인버터(inverter)와 교류 계통간의 무효전력 교환이 다이나믹하게 제어되어도록 인버터의 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보다 크게 되면, 인버터(inverter)는 무효전력(용량성)을 발생시키고, 반대로, 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보다 작게 되면, 인버터(inverter)는 무효전력(유도성)을 흡수되도록 제어한다.
또한, 출력전압이 교류 계통 전압과 같으면, 전력의 수수는 없게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브 특성에 따른 제어영역을 나타낸 예시도이고, 도 3은 제1 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값까지 고속제어되다, 기울기 경계값 이내에서 저속되어 되는 과정을 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 하이브리드 무효전력 보상 장치(100)의 경우, TSR, TSC 및 STATCOM의 개별특성을 합하여 총 제어 영역을 확대 시킬 수 있다. 가령, 제1 무효전력 제어유닛(TCR과 TCC)는 주변 부하에 따른 상시 보충 무효전력을 고속으로 제어하는데 기여하고 STATCOM은 제1 무효전력 제어유닛의 동작에 기초하여 전압조절 혹은 역률조절을 다이나믹하개 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 제어부(140)에서 수용가 측의 필요 무효전력(예컨대, 기준 무효전력)를 계산(S710)하면, 제1 무효전력 제어유닛 선택부(142)에서 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛(110)의 개수, 예컨대, TCR, TCC의 갯수를 선택(S720)한다.
이후, 상기 V/I 제어영역 설정부(143)에서 선택된 개수의 제1 무효전력 제어유닛(110)의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성(S730)한다.
여기서, 상기 V/I 제어영역은 제1 무효전력 제어유닛의 제어영역과 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역이 포함되며, 상기 제1 무효전력 제어유닛의 제어영역은 고속제어영역과 저속제어여역을 포함하고, 제2 무효전력 제어유닛은 저속제어영역일 수 있다.
또한, V/I 제어영역은 제1 무효전력 제어유닛과 제2 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값을 포함한다.
다시 말해, 제1 무효전력 제어유닛은 기울기 경계값(V/I 기울기 값)까지 고속제어동작을 수행하고, 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역에 진입하면, 예컨대, 기울기 경계값 이내에 도달될 경우, 저속동작으로 제어된다.
다음으로, 제2 무효전력 제어유닛 조절부(144)에서 V/I 제어영역에 기초하여 제2 무효전력 제어유닛의 동작, 예컨대, 제2 무효전력 제어유닛의 PID Loop를 제어하여, 최종적인 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절(S740)하면, 역률 판단부(145)에서 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부(101)에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분 필요 무효전력 계산부(141)로 피드백(S750)한다.
즉, 계통전력의 크기 변화에 따라 인버터의 출력전압의 크기를 가변 시키기 위해, 인버터(inverter)와 교류 계통간의 무효전력 교환이 다이나믹하게 제어되어도록 인버터의 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보다 크게 되면, 인버터(inverter)는 무효전력(용량성)을 발생시키고, 반대로, 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보다 작게 되면, 인버터(inverter)는 무효전력(유도성)을 흡수되도록 제어한다.
또한, 출력전압이 교류 계통 전압과 같으면, 전력의 수수는 없게 된다..
상술한 과정을 통해 인버터의 출측전력의 무효전력은 변압기 또는 수용가측에서 필요로 하는 수요무효전력으로 맞춰질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치를 이용하면, 주상 변압기 또는 수용가 측에 설치되어, 최소의 손실과 최소의 경비로 전압 조절 또는 역률을 조절하여 전력 시스템의 안정을 도모할 수 있다는 이점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무효전력 보상 장치는 저속 제어 및 고속 제어를 수행하는 무효전력 제어 유닛을 1개의 팩키지로 융합하여 통합제어할 수 있고, 이는 전압, 역률을 제어하는 STATCOM의 제어영역을 확장시킬 수 있고, 더 나아가, TSR/TSC의 제어를 싸이리스터(Thyristor)의 제어에만 의존하지 않음으로, TSR/TSC 제어에 따른 고조파 발생을 줄이고, 제어의 연속성을 유지할 수 있다는 이점을 제공한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 하이브리드 무효전력 보상장치
110, 120: 제1 무효전력 제어유닛
130: 제2 무효전력 제어유닛
140: 제어부
141: 필요 무효전력 계산부
142: 제1 무효전력 제어유닛 선택부
143: V/I 제어영역 생성부
144: 제2 무효전력 제어유닛 조절부
145: 역률 판단부

Claims (4)

  1. 계통전력이 무효전력을 검출하는 전력 검출부;
    병렬연결된 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 리액터(TCR) 및 적어도 하나 이상의 사이리스터 제어 커패시터(TCC)를 포함하는 제1 무효전력 제어유닛;
    무효전력의 보상값을 출력하는 제2 무효전력 제어유닛; 및
    상기 전력 검출부에서 검출된 무효전력 측정값과 수용가 측의 필요 무효전력값의 차분(±)에 따라 상기 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    수용가 측의 필요 무효전력를 계산하는 필요 무효전력 계산부;
    계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛 내의 TCC, TCR의 개수를 선택하는 제1 무효전력 제어유닛 선택부;
    선택된 개수의 TCC 및 TCR의 V/I 커브특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성하는 V/I 제어영역 설정부;
    상기 V/I 제어영역에 기초하여 제2 무효전력 제어유닛의 동작, 예컨대, 제2 무효전력 제어유닛의 PID Loop를 제어하여, 최종적인 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절하는 제2 무효전력 제어유닛 조절부; 및
    상기 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분 필요 무효전력 계산부로 피드백하는 역률 판단부를 포함하고,
    상기 V/I 제어영역은
    제1 무효전력 제어유닛과 제2 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값을 포함하고,
    상기 TCC 및 TCR은 상기 기울기 경계값까지 고속제어되다, 상기 기울기 경계값 이내의 영역에서 저속제어되는 하이브리드 무효전력 보상장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 기재된 하이브리드 무효전력 보상장치를 이용한 하이브리드 무효전력 보상방법에 있어서,
    제어부에서 수용가 측의 필요 무효전력를 계산하는 단계;
    제1 무효전력 제어유닛 선택부에서 계산된 필요 무효전력이 출력가능한 적어도 하나 이상의 제1 무효전력 제어유닛의 개수를 선택하는 단계;
    V/I 제어영역 설정부에서 선택된 개수의 제1 무효전력 제어유닛의 V/I 커브 특성과 제2 무효전력 제어유닛의 V/I 커브특성에 기초하여 상기 필요 무효전력이 출력되기 위한 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 제어영역을 생성하는 단계;
    상기 V/I 제어영역에 기초하여 제1 무효전력 제어유닛 및 제2 무효전력 제어유닛의 무효전력 보상동작에 따른 무효전력 발생 또는 흡수에 따른 인버터의 전압 및 역률을 조절하는 단계; 및
    역률 판단부에서 제2 무효전력 제어유닛의 출력전압의 역률과 전력검출부에서 검출된 전력의 역률의 증감분을 비교판단하고, 역률의 증감분을 필요 무효전력계산부로 피드백하는 단계를 포함하고,
    상기 V/I 제어영역은
    제1 무효전력 제어유닛과 제2 무효전력 제어유닛의 기울기 경계값을 포함하고, 상기 TCC 및 TCR은 상기 기울기 경계값까지 고속제어되다, 상기 기울기 경계값 이내의 영역에서 저속제어되는 하이브리드 무효전력 보상방법.
  4. 삭제
KR1020190043885A 2018-05-21 2019-04-15 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법 KR102124600B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180057853 2018-05-21
KR20180057853 2018-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190132916A KR20190132916A (ko) 2019-11-29
KR102124600B1 true KR102124600B1 (ko) 2020-06-18

Family

ID=68728912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190043885A KR102124600B1 (ko) 2018-05-21 2019-04-15 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102124600B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102337712B1 (ko) * 2020-02-18 2021-12-09 국민대학교산학협력단 무효 전력 제어 방법 및 시스템
KR20240006257A (ko) * 2022-07-06 2024-01-15 엘에스일렉트릭(주) 무효전력보상장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015042031A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 三菱電機株式会社 無効電力補償装置および無効電力補償システム
KR101779909B1 (ko) * 2017-01-19 2017-09-20 오성기전주식회사 지상 및 진상 자동 역률 보상 시스템이 포함된 수배전반

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980011973A (ko) * 1996-07-31 1998-04-30 김광호 더미패턴을 갖는 반도체장치
KR101152364B1 (ko) * 2010-11-29 2012-06-11 한국전력공사 Ｈｖｄｃ 시스템의 무효전력 보상 설비 제어 장치 및 이를 포함하는 ｈｖｄｃ 시스템
KR101340480B1 (ko) 2013-09-23 2013-12-12 세종전기공업 주식회사 무효전력보상 및 고조파저감 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015042031A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 三菱電機株式会社 無効電力補償装置および無効電力補償システム
KR101779909B1 (ko) * 2017-01-19 2017-09-20 오성기전주식회사 지상 및 진상 자동 역률 보상 시스템이 포함된 수배전반

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190132916A (ko) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI545878B (zh) 功率轉換系統、操作一功率轉換系統之方法及太陽能功率轉換系統
US9502899B2 (en) Method and apparatus for power plant dynamic var regulation and transient stability improvement
KR102124600B1 (ko) 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법
Luo et al. A generalized droop-control scheme for decentralized control of inverter-interfaced microgrids
JP5978088B2 (ja) 無効電力補償装置
CN107623488B (zh) 限功率控制方法、集散式光伏汇流箱及存储介质
JP5469624B2 (ja) 無効電力補償装置
US9722458B2 (en) Power conversion device and method of controlling the same
Sreejith et al. Application of D-STATCOM as load compensator for power factor correction
CA2499918A1 (en) System and method for stabilising a power system
JP2007020306A (ja) 電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法
JP2017118782A (ja) 電力変換装置
Garg et al. Voltage control and dynamic performance of power transmission system using STATCOM and its comparison with SVC
Firdaus et al. Stability enhancement of inverter based autonomous microgrid using electric spring
Aslam et al. Electrical power system stability enhancement by using an optimal fuzzy PID controller for TCSC with dual TCRs
KR101876667B1 (ko) 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법
CN205583713U (zh) 一种新型分布式发电系统的逆变电源
Tejwani et al. Power quality improvement in power distribution system using D-STATCOM
CN202564953U (zh) 一种svg电压稳定控制结构
JP2020188614A (ja) 無効電力補償装置の制御方法及び制御回路
JP7258630B2 (ja) 制御装置、及び制御システム
KR101554630B1 (ko) 병렬 분산 전원용 단독 운전 검출 장치
CN117134417B (zh) 一种光伏逆变器电压穿越过流调控方法、装置及存储介质
Stephen et al. Voltage Regulation Using STATCOM with PI and Adaptive PI Controls
CN110880769A (zh) 静止无功补偿控制装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right