KR102262515B1

KR102262515B1 - 하이브리드 전력품질 보상 장치

Info

Publication number: KR102262515B1
Application number: KR1020190016645A
Authority: KR
Inventors: 박태식; 김성환; 곽노홍; 표수한
Original assignee: 한국전력공사; 목포대학교산학협력단
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2021-06-09
Also published as: KR20200098924A

Abstract

본 발명은 하이브리드 전력품질 보상 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SVC(Static Var Compensator)와 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)가 결합된 형태로 SVC 및 UPQC 각각의 단점을 보완하고 비용대비 전력 품질 보상 능력이 강화된 하이브리드 전력품질 보상 장치를 제공한다.

Description

하이브리드 전력품질 보상 장치{HYBRID POWER QUALITY COMPENSATION DEVICE}

본 발명은 하이브리드 전력품질 보상 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SVC(Static Var Compensator)와 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)가 결합된 형태로 SVC 및 UPQC 각각의 단점을 보완하고 비용대비 전력 품질 보상 능력이 강화된 하이브리드 전력품질 보상 장치에 관한 것이다.

본 발명은 한국전력공사의 2018년 착수 에너지 거점대학 클러스터 사업에 의해 지원되었음. (과제번호:R18XA04)

본 발명은 한국전력공사의 사외공모 기초연구(개별)에 의해 지원되었음. (과제번호:R18XA06-60)

최근 일반 주택이나 사무실 내의 반도체소자 및 전력 전자기기의 사용이 급증하면서 이들 기기에서 발생하는 고조파 및 무효 전력량이 증가하여 주위의 환경과 전기적 손실의 심각한 문제가 발생될 수 있다.

자동화 설비, 빌딩 설비, 가전제품까지도 전력 전자기기들이 많이 사용되고 있는데 이들 전력 전자기기들은 비선형 특성을 갖고 있다.

따라서 상기 전자기기들은 고조파 전류의 발생원으로 배전 계통의 전압 파형을 왜곡시켜 변전소의 변압기를 과열시키고 연계된 타 부하에 악 영향을 주며 인접한 통신 선로에 자기 유도에 의한 장애를 유발한다.

이런 상황 하에서 전력품질에 민감한 부하들이 급증하고 부하의 민감도에 따라 다양한 전력 품질을 요구하는 장치가 점점 필요하게 되었다.

즉, 높은 전력품질에 대한 요구가 급증하고 있는 추세이다.

종래에는 전력품질을 보상하기 위한 장치로 SVC(Static Var Compensator) 또는 UPQC(Unified Power Quality Conditioner) 등을 사용하였다.

전력품질 보상 장치인 SVC(Static Var Compensator)의 경우, 부하가 수시로 변할 때 무효 전력을 동적으로 보상하기 위해 주로 사용하였으나, SVC는 공진 문제, 고조파 전류 주입 시 느린 속응성 등의 문제가 있다.

빠른 속응성을 가진 전력품질 보상 장치인 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)의 경우, 전력전자 스위치를 사용하여 큰 정격 설계 시 많은 비용 발생되는 문제가 있다.

한국등록특허 [10-1128377]에서는 전력품질개선 기능을 갖는 전기에너지 절전장치가 개시되어 있다.

한국등록특허 [10-1128377](등록일자: 2012년03월13일)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 SVC(Static Var Compensator)와 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)가 결합된 형태로 SVC 및 UPQC 각각의 단점을 보완하고 비용대비 전력 품질 보상 능력이 강화된 하이브리드 전력품질 보상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는, 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 전단에 직렬 연결된 직렬형변압기(100); 상기 직렬형변압기(100)의 2차 측에 연결되며 리액터(210)와 커패시터(220)로 구성된 저역필터(200); 상기 저역필터(200)의 리액터(210)와 커패시터(220) 사이에 연결된 브리지 구조의 직렬형인버터(300); 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 후단에 병렬 연결된 병렬형변압기(400); 상기 병렬형변압기(400)의 2차 측에 직렬 연결된 SVC(Static Var Compensator)(500); 상기 직렬형인버터(300)와 상기 SVC(500) 사이에 직렬 연결된 브리지 구조의 병렬형인버터(600); 및 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 일측 선로에 일측이 연결되고 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 타측 선로에 타측이 연결된 직류커패시터(700);를 포함한다.

또한, 상기 SVC(500)는 FC-TCR(Fixed Capacitor - Thyristor Controlled Reactor)를 이용하며, 순시 유무효 전력을 계산을 통해 점호각 결정하며, SVC의 제어는 Thyristor 점호각을 이용하여, Thyristor 스위칭을 통한 Reactor 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 SVC(500)는 다음 식

(여기서,

은 FC-TCR의 점호각(

)에 따른 임피던스를 의미한다.)

과 같이 Thyristor 점호각 제어를 통한 무효전력 보상을 하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 하이브리드 전력품질 보상 장치는 고조파 차수

을 만족시키는 공진점 조정 설계를 하여, 수동(Passive) 소자의 공진 문제를 해결하는 필터(800)가 병렬형변압기(400)와 SVC(500) 사이에 직렬로 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치에 의하면, SVC와 UPQC를 결합시킨 형태로 설계 시 작은 정격의 UPQC 설계 가능하여 비용 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 직렬형인버터(전압제어) 및 병렬형인버터(전류제어)를 이용하여, Sag, Swell, Flicker, Interruption 등이 발생 시 빠른 제어가 가능한 효과가 있다.

또, 부하에 걸리는 전압 전류 측정하여 순시 유무효 전력을 계산하고, 저역필터를 통해 고조파 성분 추출하여 보상함으로써, 고조파 제거와 무효전력 보상을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, SVC로 FC-TCR를 사용하고, 순시 유무효 전력을 계산을 통해 점호각 결정함으로써, Thyristor 스위칭을 통한 점호각 제어가 가능한 효과가 있다.

아울러, 고조파 차수

을 만족시키는 공진점 조정 설계를 하여, 수동(Passive) 소자의 공진 문제를 해결하는 필터를 구비함으로써, Passive 소자의 공진 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 개념도.
도 2는 종래의 SVC 형태로 시스템을 설계했을 경우의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도.
도 3은 종래의 UPQC 형태로 시스템을 설계했을 경우의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도.
도 5는 3상 교류 전원계통에 SVC 로 FC-TCR를 사용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 개념도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 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 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 개념도이고, 도 2는 종래의 SVC 형태로 시스템을 설계했을 경우의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도이며, 도 3은 종래의 UPQC 형태로 시스템을 설계했을 경우의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 V-I특성 곡선을 보여주는 예시도이며, 도 5는 3상 교류 전원계통에 SVC 로 FC-TCR를 사용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 개념도이다.

종래의 UPQC 시스템의 경우 빠른 속응성을 가지며, 우수한 전력품질 보상 성능을 가진 모델이다. 그러나 전력전자 스위치 기반 설계로 높은 정격 설계시 많은 비용이 소요되게 된다.

본 발명에서는 기존의 UPQC의 단점을 보완하고 비용대비 효과적인 성능을 발휘할 수 있는 새로운 Hybrid UPQC의 형태를 개발하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 SVC와 UPQC가 결합된 형태이다.

SVC와 결합하여 무효전력 보상 시 많은 양의 무효전력을 SVC 측에서 보상하는 형태가 되어 UPQC를 작은 정격으로 설계가 가능해 진다.

따라서, 기존 UPQC의 빠른 속응성, 고조파 보상 등의 장점을 가지며, 작은 정격으로 설계가 가능해 짐으로서 비용이 비싸다는 단점을 보완해주게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 직렬형변압기(100), 저역필터(200), 직렬형인버터(300), 병렬형변압기(400), SVC(Static Var Compensator)(500), 병렬형인버터(600) 및 직류커패시터(700)를 포함한다.

직렬형변압기(100)는 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 전단에 직렬 연결된다.

상기 직렬형변압기(100)는 상기 직렬형변압기(100)의 1차 측이 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로에 직렬로 연결된다. 즉, 상기 직렬형변압기(100)의 1차 측이 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 상에 직렬로 연결된다.

상기 직렬형변압기(100)의 2차 측의 전기적 연결은 후술하는 직렬형인버터(300)와 연결되며, 된다.

상기 직렬형변압기(100)는 직렬형인버터(300)의 전압 정격 감소 역할을 한다.

저역필터(200)는 상기 직렬형변압기(100)의 2차 측에 연결되며 리액터(210)와 커패시터(220)로 구성된다.

상기 저역필터(200)는 고조파 성분을 추출하기 위한 것이다.

이때, 리액터(210)는 상기 직렬형변압기(100)의 2차 측에 연결되며 상기 리액터(210)의 후단에 커패시터(220)가 연결된다.

상기 커패시터(220)는 고주파를 제거를 하기위해 사용한다.

직류에 가까운 파형일수록(주파수가 낮을수록) 상기 커패시터(220)의 저항이 증가해서 통과하기 어렵고, 교류에 가까운 파형일수록(주파수가 높을수록) 상기 커패시터(220)의 저항이 낮아져 통과가 가능하다.

즉, 상기 저역필터(200)는 로우패스필터(Low Pass Filter) 역할을 하여, 상기 직렬형인버터(300) 출력 전압의 고조파 스위칭 리플 제거를 담당한다.

직렬형인버터(300)는 상기 저역필터(200)의 리액터(210)와 커패시터(220) 사이에 연결된 브리지 구조이다.

상기 직렬형인버터(300)는 리액터(210)와 커패시터(220) 사이에 연결되어, 상기 리액터(210)를 통과한 저주파 성분이 상기 직렬형인버터(300)로 공급된다.

상기 직렬형인버터(300)는 보상 전압 생성하여 무효전력 보상을 하기 위한 것으로, 다음식

(여기서,

는 보상전압,

는 부하(2) 측 부하 전단 전압,

는 전원계통(1) 측 전원계통(1) 후단 전압을 의미한다.)

과 같이 보상 전압을 생성할 수 있다.

병렬형변압기(400)는 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 후단에 병렬 연결된다.

상기 병렬형변압기(400)의 1차 측은 후술하는 SVC(500)와 연결되며, 2차측은 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 후단인 부하(2) 전단에 연결된다.

상기 병렬형변압기(400)는 후술하는 SVC(500)의 전압 정격 감소 역할을 한다.

SVC(Static Var Compensator)(500)는 상기 병렬형변압기(300)의 2차 측에 직렬 연결된다.

SVC(Static Var Compensator)(500)는 상기 병렬형인버터(600)와 연결된다.

상기 SVC(500)는 동기조상기와 유사한 기능을 가진 것으로 Thyristor에 의해 가변의 진상/지상 무효 전력을 규정된 Reactor, Capacitor Bank로부터 연속적으로 공급해 줌으로써 전압을 허용범위 내에 유지시키는 장치이다.

상기 SVC(500)는 응답성이 빠르고, 조작에 제한이 거의 없으며, 신뢰성이 높고 유지보수가 간단한 특징이 있으며,

상기 SVC(500)는 무효전력의 보상(무효전력 공급원)에 사용하기 위한 것으로, 응답시간이 매우 빨라서 변동부하에 대한 전압변동을 고속으로 감지하여 무효전력 변동분을 흡수하고, 상별로 무효전력을 각각 보상하므로 전압/전류의 Unbalance를 해소하며, 무효전력 부하에 대한 역률을 개선한다.

또한, 전압보상(전압제어)에 사용이 가능하여, 전압제어로 정태안정 극한전력을 증대시키고, 부하 또는 발전력 상실시 전압제어로 과도안정도 향상시키며, 전압변동률을 개선시킨다.

상기 SVC(500)로 사용 가능한 SVC의 종류로는 TCR, TSC, FC-TCR, TSC-TCR 등이 있다.

TCR은 고정리액터에 역병렬 Thyristor를 연결하며 지상무효전력 발생시키며, PWM 제어에 의해 무효전력제어를 연속적으로 할 수 있고, Flicker 방지용, 전압안정용 등의 용도로 사용 가능하다.

TSC는 전력용 콘덴서에 역병렬 Thyristor S/W를 연결하여 진상무효전력 발생시키며, on-off 제어에 의해 무효전력 제어를 계단식으로 조정할 수 있고, 전압조정용 등의 용도로 사용 가능하다.

FC-TCR는 TCR 방식에 고정된 전력용 콘덴서를 첨가한 방식으로 무효전력 발생이 가능하며, 연속제어에 의해 조정이 연속적이고, 전압안정용, 전력동요 억제용, 안정도 향상용 등의 용도로 사용 가능하다.

TSC-TCR은 TSC 방식과 TCR 방식을 혼합한 방식으로서 지상, 진상 무효전력 발생이 가능하며, 연속제어에 의해 조정이 연속적이고, 전압안정용, 전력동요 억제용, 안정도 향상용 등의 용도로 사용 가능하다.

병렬형인버터(600)는 상기 직렬형인버터(300)와 상기 SVC(500) 사이에 직렬 연결된 브리지 구조이다.

상기 병렬형인버터(600)는 보상 전류 생성하여 무효전력 보상을 하기 위한 것으로, 다음식

(여기서,

는 보상전압,

는 전원계통(1) 측 전원계통(1) 후단 전류,

는 부하(2) 측 부하 전단 전류를 의미한다.)

과 같이 보상 전류를 생성할 수 있다.

즉, 상기 병렬형인버터(600)는 DC Bus Voltage를 기준 값으로 유지시키고, 비선형 부하에 의해 발생한 고조파를 제거하는 역할을 한다.

직류커패시터(700)는 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 일측 선로에 일측이 연결되고 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 타측 선로에 타측이 연결된다.

상기 직류커패시터(700)는 상기 직렬형인버터(200)와 상기 병렬형인버터(500)의 직류측을 공통 연결하여 인버터의 직류 전압을 안정화시키기 위한 것으로, 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600)를 상호 연결하는 Capacitor를 사용하여 DC-Link를 실현시키며, 일정한 자기지지 DC Bus Voltage을 유지시키는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 상기 직렬형인버터(300), 병렬형인버터(600) 및 직류커패시터(700)로 UPQC(Unified Power Quality Conditioner)를 구성한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 부하(2)에서 무효전력 발생시 SVC 및 UPQC를 통해 다음 식

(여기서,

는 부하에 걸리는 무효전력,

는 보상되는 무효전력,

는 SVC의 보상 무효전력,

는 UPQC의 보상 무효전력을 의미한다.)

과 같이 보상함으로써, 보다 넓은 영역의 무효전력 보상이 가능하다.

도 2는 종래의 SVC의 V-I 특성곡선이고, 도 3은 종래의 UPQC의 V-I 특성곡선이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 V-I 특성곡선으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, SVC+UPQC 결합을 통한 V-I 특성이 증가된다.

따라서, SVC 및 UPQC를 별도로 사용했을 때보다 넓은 보상범위를 갖는다.

종래의 SVC 형태로 시스템을 설계했을 경우 도 2와 같은 V-I특성 곡선을 보여주며, 종래의 UPQC 형태로 시스템을 설계했을 경우 도 3와 같은 V-I특성 곡선을 보여주나, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 도 4와 같이 증가된 V-I 특성곡선을 보여준다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 Sag, Swell, Flicker, Interruption등이 발생 시, 전압제어를 담당하는 직렬형인버터(300), 전류제어를 담당하는 병렬형인버터(600)를 이용하여 보다 신속한 전압 전류 보상이 가능하다.

또한, 부하에 걸리는 전압 전류 측정하여 순시 유무효 전력을 계산하며, Low Pass Filter를 통해 고조파 성분 추출하여 보상이 가능하다. 즉, 고조파 및 무효전력 보상이 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 SVC(500)는 FC-TCR(Fixed Capacitor - Thyristor Controlled Reactor)를 이용하며, 순시 유무효 전력을 계산을 통해 점호각 결정하며, SVC의 제어는 Thyristor 점호각을 이용하여, Thyristor 스위칭을 통한 Reactor 제어를 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 순시 유무효 전력을 계산을 통해 점호각 결정하며, SVC의 제어는 Thyristor 점호각을 통해 제어하여, Thyristor 스위칭을 통한 Reactor 제어가 가능하다.

다시 말해, FC-TCR(Fixed Capacitor - Thyristor Controlled Reactor)를 이용한 Thyristor 스위칭을 통해 점호각 제어가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치의 SVC(500)는 다음 식

(여기서,

은 FC-TCR의 점호각(

)에 따른 임피던스를 의미한다.)

과 같이 Thyristor 점호각 제어를 통한 무효전력 보상을 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전력품질 보상 장치는 고조파 차수

을 만족시키는 공진점 조정 설계를 하여, 수동(Passive) 소자의 공진 문제를 해결하는 필터(800)가 병렬형변압기(400)와 SVC(500) 사이에 직렬로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1: 전원계통 2: 부하
100: 직렬형변압기
200: 저역필터
210: 리액터 220: 커패시터
300: 직렬형인버터
400: 병렬형변압기
500: SVC
600: 병렬형인버터
700: 직류커패시터
800: 필터

Claims

1차 측이 전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 전단에 직렬 연결된 직렬형변압기(100);
상기 직렬형변압기(100)의 2차 측에 연결되며 리액터(210)와 커패시터(220)로 구성된 저역필터(200);
상기 저역필터(200)의 리액터(210)와 커패시터(220) 사이에 연결된 브리지 구조의 직렬형인버터(300);
전원계통(1)과 부하(2) 사이의 선로 후단에 병렬 연결된 병렬형변압기(400);
상기 병렬형변압기(400)의 2차 측에 직렬 연결된 SVC(Static Var Compensator)(500);
상기 직렬형인버터(300)와 상기 SVC(500) 사이에 직렬 연결된 브리지 구조의 병렬형인버터(600); 및
상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 일측 선로에 일측이 연결되고 상기 직렬형인버터(300)와 상기 병렬형인버터(600) 사이의 타측 선로에 타측이 연결된 직류커패시터(700);
를 포함하며, UPQC(Unified Power Quality Conditioner)에 상기 SVC(500)가 결합된 형태의 하이브리드 전력품질 보상 장치.

제1항에 있어서,
상기 SVC(500)는
FC-TCR(Fixed Capacitor - Thyristor Controlled Reactor)를 이용하며,
순시 유무효 전력을 계산을 통해 점호각 결정하며, SVC의 제어는 Thyristor 점호각을 이용하여, Thyristor 스위칭을 통한 Reactor 제어를 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전력품질 보상 장치.

제2항에 있어서,
상기 SVC(500)는 다음 식

(여기서,

은 FC-TCR의 점호각(

)에 따른 임피던스를 의미한다.)
과 같이 Thyristor 점호각 제어를 통한 무효전력 보상을 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전력품질 보상 장치.

제1항에 있어서,
상기 하이브리드 전력품질 보상 장치는
고조파 차수

을 만족시키는 공진점 조정 설계를 하여, 수동(Passive) 소자의 공진 문제를 해결하는 필터(800)가 병렬형변압기(400)와 SVC(500) 사이에 직렬로 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전력품질 보상 장치.