KR102441607B1 - 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템 - Google Patents

3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템 Download PDF

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Abstract

본 기술은 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템이 개시된다. 이러한 기술에 대한 구체적인 구현 예는 4개의 스위칭 소자의 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비된 능동전력 필터를 통해 비선형 부하전원에 포함된 고조파를 저감함에 따라, 경량 및 저가형의 전기설비로 적용할 수 있고 안정적인 계통 부하에 의거 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있고, 각 상의 부하전류, 계통전압, 링크전압, 및 링크전압 지령치를 기반으로 3상 전력계통 연계형 2-레그의 4개 스위칭 소자 각각에 대한 제1 내지 제4 스위칭 신호를 생성하고 생성된 제1 내지 제4 스위칭신호에 의거 능동전력필터의 필터전류와 비선형 부하전류가 합산된 각 상의 계통을 제어함에 따라, 고조파가 저감된 계통 전원이 생성되고 이에 전력 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템{POWER CONVERTING SYSTEM USING 3 PHASE GRID-CONNECTED 2-LEG ACTIVE POWER FILTER}
본 발명은 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리드에 제공되는 부하전원에 포함된 고조파 성분을 제거하는 3상 계통 연계형 능동전력필터를 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 설계하여 제어함에 따라 경량의 능동전력필터를 제작할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
DC 전력을 이용하여 구동하는 다양한 전기 설비가 증가하면서 전력 계통으로 유입되는 고조파 왜곡(THD: Total Harmonics Distortion)이 점차 증가한다.
이러한 전력 계통으로 유입되는 고조파는 변압기, 전동기, 케이블, 차단기 등과 같은 전기 설비에 다양한 형태로 부정적인 영향을 주어 전력 품질을 저해하는 중요한 요소이다.
이에 이러한 고조파를 제거하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으며, 일 례로 6개의 스위칭 소자(IGBT: Insulated gate bipolar transistor)의 3-레그 인버터를 이용한 능동전력필터(APF: Active Power Filter)를 통해 전력 계통에 유입되는 하모닉 성분의 고조파가 제거되었다.
그러나, 6개의 스위칭 소자 및 이를 제어하기 위한 제어기는 고가이므로 경량의 전기 설비에 적용할 수 있고 스위칭 소자의 증가는 전력 변환 시스템의 안정성을 저해하는 원인이 되었다.
다른 례로 수동 전력 필터 및 능동전력필터를 동시에 하여 고조파를 저감할 수 있는 하이브리드 능동전력필터(Hybrid Active Power Filter)는 다양한 주파수 대역의 고조파를 저감할 수 있다. 그러나, 하이브리드 능동전력필터 역시 복잡한 설계로 인해 소자의 수가 증가되므로 고가이므로 경량의 전기 설비에 적용할 수 없는 한계에 도달하였다.
이에 본 출원인은 4개의 스위칭 소자로 구비된 2-레그 인버터를 통해 하이브리드 능동전력필터링을 수행함에 따라 저가로 소형화된 하이브리드 능동전력필터를 제안하고자 한다.
따라서, 본 발명은 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비된 능동전력필터를 통해 그리드로 전달하는 부하전원에 포함된 고조파를 저감함에 따라, 경량의 전기 설비에 적용할 수 있고 안정적인 계통 부하에 의해 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 계통전압, 부하전류, 링크전압, 및 외부로부터 공급되는 링크 전압 지령치를 기반으로 3상 전력계통 연계형 2-레그의 4개 스위칭 소자 각각에 대한 스위칭신호를 생성하고 생성된 각 스위칭신호에 의거 능동전력필터의 필터전류와 비선형의 부하전류가 중첩된 선형의 계통전원을 생성함에 따라, 고조파가 저감된 부하 전원을 출력할 수 있는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템은
3상의 계통전원을 입력 받아 정류하여 각 상의 비선형 부하전류를 출력하는 정류기;
상기 각 상의 계통전원에 접속되고 3상 전력계통 연계형 2-레그의 인버터로 구비되어 비선형 부하전류의 고조파 성분을 제거하기 위한 필터전류를 생성하는 능동전력필터; 및
각 상의 계통전압, 각 상의 부하전류, 각 상의 필터전류, 능동전력필터의 링크 전압 및 링크 전압 지령치에 의거 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그의 인버터의 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하는 제어기를 포함하고,
상기 전력 변환 시스템은,
상기 생성된 필터전류와 비선형의 부하전류를 중첩시켜 선형의 계통 전류를 생성하도록 구비되는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게 상기 능동전력필터는
DC 링크용 캐패시터;
상기 캐패시터의 링크전압에 대해 제1 내지 제4 스위칭신호에 의거 각 스위칭되어 부하전류에 포함된 고주파 성분을 저감하는 필터전류를 생성하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비되는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터는
상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 전류 중 하나의 제1 상 계통 전류에 출력단이 연결되어 제어기의 제1 및 제2 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 필터 전류를 제1 상의 계통에 공급하는 제1 스위칭부; 및
상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 중 하나의 제2 상의 계통에 출력단이 연결되어 제어기의 제3 및 제4 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 고조파 저감신호를 제2 상의 계통에 공급하는 제2 스위칭부를 포함하며,
상기 캐패시터의 타단이 3상 계통 전류 중 제3 상에 계통에 연결되도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 제어기는,
상기 능동전력필터의 링크전압과 링크전압 지령치의 오차를 비례 제어로 보상하고, 각 상의 계통전압 및 각 상의 부하전류를 기반으로 생성된 기준전류로 고조파 성분을 추출하는 고조파 성분 추출부;
비례 제어된 링크전압과 생성된 기준전류 및 필터전류를 토대로 기준전류와 필터전류 간의 오차를 비례 보상하여 제어값을 생성하는 오차 보상부; 및
상기 오차 보상부의 제어값을 전달받아 4개의 스위칭 신호를 생성하는 스위칭신호 생성부를 포함할 수 있다.
바람직하게 고조파성분 추출부는
각 상의 계통전압의 주파수에 대해 기 정해진 관계식을 토대로 각도(degree) 단위의 위상각을 연산하는 PLL(Phase Lock Loop);
a, b, c 프레임의 부하전류를 d축 및 q축 프레임의 부하전류로 변환하여 변동하는 각 상의 부하전류를 고정값으로 변환하는 제1 좌표 변환기;
상기 제1 좌표 변환기의 각 상의 d, q 축 출력에 대해 기 정해진 주파수 대역의 통과를 차단하여 d축 기준전류를 도출하는 HPF기;
상기 링크전압 지령치와 링크전압의 차를 연산하는 제1 감산기;
상기 도출된 링크전압의 오차에 대해 기 정해진 비율로 증폭하는 증폭기;
상기 증폭된 링크전압의 오차를 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터;
상기 리미터의 링크전압의 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기; 및
상기 제1 비례 제어기의 출력과 HPF기의 q축 출력을 가산하여 q축 기준 전류를 도출하는 가산기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 오차 보상부는,
PLL의 위상각을 토대로 a, b, c 프레임의 필터전류를 d축 및 q축 프레임으로 변환하여 변동하는 각 상의 필터 전류를 고정값의 각 d축 및 q축 필터전류를 출력하는 제2 좌표 변환기;
각 d축 필터전류 및 q축 필터전류와 HPF부의 d축 부하전류를 감산하여 필터전류와 기준전류 간의 d축 오차를 출력하는 d축 감산기;
상기 가산기의 q축 기전전류와 q축 필터전류를 감산하여 q축 오차를 출력하는 q축 감산기;
각 d축 전류오차 및 q축 전류오차 각각에 대한 비례 제어하여 오차를 보상하여 d축 제어값과 q축 제어값을 생성하는 제2 및 제3 비례제어기; 및
각 제2 및 제3 비례제어기의 d, q축 제어값을 PLL의 위상각 기반으로 a, b, c상 프레임으로 변환하는 제3 좌표 역변환기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 스위칭신호 생성부는,
상기 제3 좌표 역변환기의 a상 제어값과 c상 제어값을 감산한 다음 a상 제어값을 생성하고, b상 출력전압과 c상 출력전압을 감산하여 b상 제어값을 생성하는 a상 감산기 및 b상 감산기; 및
a상 제어값과 b상 제어값이 듀티인 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하여 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터의 각 스위칭 소자로 제공하는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 발생기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 고조파성분 추출부는
입력된 부하전류, 계통전압으로 유효성분의 기본파 전력 및 무효성분의 고조파 전력을 도출하고 도출된 기본파 전력 및 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하고,
입력된 링크전압 지령치 및 링크전압의 차를 비례 제어에 의거 보상하고 기 정해진 크기의 레벨로 제어하며, 입력된 유효성분의 기본파 전력과, 0의 값의 고조파 전력 및 전력과, 계통전압을 입력으로 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하며,
도출된 기본 제어 성분와 링크 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 고조파성분 추출부는,
입력된 부하전류에 대해 클라크 변환을 수행하여 α, β, 0 성분의 좌표 변환하는 각 성분의 부하전류를 출력하는 전류 클라크 변환기;
입력된 계통전압에 대해 클라크 변환을 수행하여 α, β, 0 성분의 좌표 변환하여 각 성분의 계통전압을 출력하는 전압 클라크 변환기;
상기 각 성분의 부하전류 및 각 성분의 계통전압으로부터 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 도출하는 전력 연산기;
상기 전력 연산기의 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 각각에 대해 기 정해진 주파수의 통과를 차단하는 HPF 기;
상기 HPF 기의 각 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하는 필터전류 연산기;
상기 필터전류 연산기의 필터전류의 기본 제어 성분을 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 기본 제어 성분을 도출하는 제1 클라크 역변환기를 포함하고,
외부로부터 공급된 링크전압 지령치와 링크전압 간의 오차를 연산하는 제1 감산기;
상기 제1 감산기의 링크전압 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기;
상기 제1 비례 제어기에 의거 오차가 보상된 링크전압에 대해 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터;
상기 리미터의 출력과 각 상의 전압 클라크 변환기의 계통전압에 대해 연산하여 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하는 링크 연산기;
상기 링크 연산기의 필터전류의 링크 제어 성분에 대해 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 링크 제어 성분을 도출하는 제2 클라크 역변환기를 포함하며,
상기 제2 클라크 역변환기의 a, b, c상의 링크 제어 성분과 제1 클라크 역변환기의 기본 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하는 제1 내지 제3 가산기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 오차 보상부는,
상기 각 상의 기준전류와 능동전력필터의 필터전류의 오차를 도출하는 제2 내지 제4 감산기; 및
상기 제2 내지 제4 감산기의 출력단에 접속되어 필터전류의 오차를 비례 제어에 의거 보상하여 각 상의 제어값을 출력하는 제2 내지 제4 비례 제어기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 스위칭신호 생성부는,
벡터 형태의 각 상의 제어값의 합 벡터와 위상각 기반으로 기 정해진 테이블값으로 듀티가 정해지고 정해진 듀티의 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)으로 구비될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 4개의 스위칭 소자의 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비된 능동전력 필터를 통해 비선형 부하전원에 포함된 고조파를 저감함에 따라, 경량의 전기설비에 적용할 수 있고 안정적인 계통 부하에 의거 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리고 일 실시예에 의거, 각 상의 부하전류, 계통전압, 링크전압, 및 링크전압 지령치를 기반으로 3상 전력계통 연계형 2-레그의 4개 스위칭 소자 각각에 대한 제1 내지 제4 스위칭 신호를 생성하고 생성된 제1 내지 제4 스위칭신호에 의거 능동전력필터의 필터전류와 비선형 부하전류가 합산된 각 상의 계통을 제어함에 따라, 고조파가 저감된 계통 전원이 생성되고 이에 전력 품질을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예의 전력 변환 시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예의 전력 변환 시스템의 제어기의 일 예시도이다.
도 3은 일 실시예의 전력 변환 시스템의 각 부의 출력 파형도이다.
도 4는 일 실시예의 전력 변환 시스템의 제어기의 다른 예시도이다.
도 5는 일 실시예의 전력 변환 시스템의 출력 전류의 파형 비교도이다.
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 기술분야에서 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템의 세부 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제어기의 일 예시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 각 부의 출력 파형도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템은, 4개의 스위칭 소자의 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비된 능동전력필터를 통해 비선형 부하전원에 포함된 고조파가 저감된 필터전류를 생성하는 구성을 갖추며, 이에 전력 변환 시스템은, 정류기(100), 능동전력필터(200), 및 제어기(300)을 포함할 수 있다.
우선 정류기(100)는 3상의 계통전류 iGa, iGb, iGc를 정류하여 비선형 부하전류 iLa, iLb, iLc로 변환하고 변환된 비선형 부하전류 iLa, iLb, iLc를 그리드로 공급한다. 각 상의 비선형의 부하전류 iLa, iLb, iLc는 고조파 성분이 포함되고 이러한 고조파 성분은 전력 품질이 저하되며 전기 설비 안전성이 저하되는 원인이 된다.
이에 일 실시예는 2레그 인버터로 구비된 경량의 능동전력필터를 통해 생성된 필터전류와 부하전류를 중첩하여 계통전류를 선형으로 제어할 수 있다.
우선 3상의 계통전류 iGa, iGb, iGc는 능동전력필터(200)에 공급되어 순시적으로 충방전되어 링크전압 vDC_Link 가 출력된다.
즉, 능동전력필터(200)는 링크전압 vDC_Link, 각 상의 계통전압 vGa, vGb, vGc, 및 부하전류 iLa, iLb, iLc를 기반으로 생성된 제어기(300)의 제1 내지 제4 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4를 전달받아 스위칭하는 2 레그 인버터(210)의 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)를 포함하고, 각각의 4개의 스위칭 소자(s1 ~ s4)를 통해 검출된 비선형의 각 상의 부하전류 iLa, iLb, iLc의 고조파 성분을 제거하기 위한 도 3의 (b)에 도시된 필터전류 iFa, iFb, iFc가 생성된다. 생성된 필터전류 iFa, iFb, iFc 및 비선형 부하전류 iLa, iLb, iLc는 중첩되어 이에 각 상의 계통전류 iGa, iGb, iGc는 선형으로 제어할 수 있다.
이러한 각 상의 필터전류 iFa, iFb, iFc를 생성하는 능동전력필터(200)는 순시적으로 충방전하는 DC 링크용 캐패시터 CDC_LINK를 포함하고, 생성된 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4에 의거 스위칭하여 비선형 부하전류에 포함된 고조파 성분을 저감하기 위한 필터전류 iFa, iFb, iFc를 생성하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터(210)를 더 포함할 수 있다.
3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터(210)는 캐패시터 CDC_LINK의 일단과 타단 사이에 병열로 접속된 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)를 포함하고 제1 스위칭부(211)는 제1 및 제2 스위칭소자 s1, s2가 직렬로 연결되고 3상 계통전류 iGa, iGb, iGc 중 하나의 a 상 계통전류 iGa에 출력단이 연결됨에 따라, 제어기(300)의 제1 및 제2 스위칭신호 sig1, sig2에 의한 스위칭 동작으로 생성된 필터전류 iFa는 a상의 계통에 공급된다.
그리고 제2 스위칭부(212)는 제3 및 제4 스위칭소자 s3, s4가 직렬로 연결되고 3상 계통 전류 iGa, iGb, iGc 중 하나의 b상에 연결되어 제어기(300)의 제3 및 제4 스위칭신호 sig3, sig4에 의한 스위칭 동작으로 생성된 필터전류 iFb는 b상의 계통에 공급된다.
캐패시터 CDC_Link의 링크전압 VDC_Link은 c상의 계통에 공급된다. 이에 a상, b상 및 c상의 각 계통전류 iGa, iGb, iGc 은 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 선형의 사인 또는 코사인파이다.
한편, 제어기(300)는 각 상의 계통전압 vGa, vGb, vGc, 각 상의 부하전류 iLa, iLb, iLc, 필터전류 iFa, iFb, iFc, 링크전압 vDC_LINK, 및 링크 전압 지령치 vDC_LINK_ref에 의거 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터(210)의 제1 내지 제4 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4를 생성하는 구성을 갖춘다.
이에 제어기(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 고조파성분 추출부(310), 오차 보상부(330), 및 스위칭신호 발생부(350)를 포함할 수 있다.
고조파성분 추출부(310)는 캐패시터 CDC_Link의 링크전압 vDC_LINK 과 링크전압 지령치 vDC_Link_ref의 오차에 대해 비례 보상된 링크제어 성분과, 각 상의 계통전압 vGa, vGb, vGc 및 부하전류 iLa, iLb, iLc를 기반으로 생성된 기본 제어 성분
Figure 112021021245157-pat00001
,
Figure 112021021245157-pat00002
의 합으로 필터전류 iFd, iFq 각각에 대한 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00003
,
Figure 112021021245157-pat00004
를 도출한다.
이에 고조파 성분 추출부(310)는 LPF(Low Pass Filter: 311), 감산기(312), 증폭기(313), 리미터(314), 비례 제어기(315), PLL(316: Phase Lock Loop), 좌표 변환기(317), HPF 기(318)(319), 및 가산기(320)를 포함한다. 즉, LPF(Low Pass Filter: 311)는 링크전압 vDC_Link에 대해 소정 주파수 대역의 통과를 차단한 다음 감산기(312)로 전달하고, 감산기(312)는 수신된 LPF(311)의 링크전압과 외부로부터 공급되는 링크 전압 기준치 vDC_Link_ref 과의 오차를 생성한다.
생성된 링크전압 오차는 증폭기(313)를 경유하여 소정 증폭도 K로 증폭된 다음 리미터(314)로 전달되며, 리미터(314)는 증폭된 링크 전압 오차를 기 정해진 크기의 기준 레벨로 제어한 다음 비례 제어기(315)에 공급한다. 비례 제어기(315)는 리미터(314)의 출력에 대해 비례 제어하여 링크전압 오차를 보상하여 직류 형태의 링크 제어 성분을 생성하고 생성된 링크 제어 성분은 가산기(320)으로 공급된다.
한편, PLL(316)은 각 상의 계통전압 vGa, vGb, vGc의 주파수에 대해 기 정해진 관계식을 토대로 각도(degree) 단위의 위상각 O을 연산하고 위상각 O을 좌표 변환기(317)로 전달한다.
좌표 변환기(317)은 위상각 O을 토대로 입력되는 각 상의 부하전류 iLa, iLb, iLc를 d축 및 q축 프레임의 부하전류
Figure 112021021245157-pat00005
,
Figure 112021021245157-pat00006
로 변환하여 변동하는 각 상의 부하 전류를 고정값으로 변환한다. 이어, HPF 기 (318)(319)는 각 d축 및 q축 프레임의 부하 전류
Figure 112021021245157-pat00007
,
Figure 112021021245157-pat00008
에 대해 기 정해진 주파수 대역의 통과를 차단하여 교류 형태의 기본 제어 성분
Figure 112021021245157-pat00009
,
Figure 112021021245157-pat00010
을 출력한다. 여기서, d 축 프레임의 기본 제어 성분
Figure 112021021245157-pat00011
은 d축 프레임의 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00012
로 출력된다.
그리고, q축 프레임의 기본 제어 성분
Figure 112021021245157-pat00013
및 비례 제어기(315)의 링크 제어 성분은 가산기(320)에 의해 가산되어 q축 프레임의 기준전류
Figure 112021021245157-pat00014
가 출력되고 d축 프레임의 기준전류
Figure 112021021245157-pat00015
과 q축 프레임의 기준전류
Figure 112021021245157-pat00016
는 오차 보상부(330)로 전달된다.
오차 보상부(330)는 좌표 변환기(331), 감산기(332)(333), 비례 제어기(334)(335), 및 좌표 역변환기(336)를 포함할 수 있다.
좌표 변환기(331)는 능동전력필터(200)의 a, b, c상 프레임의 필터전류 iFa, iFb, iFc를 d축 및 q축 프레임의 필터전류
Figure 112021021245157-pat00017
,
Figure 112021021245157-pat00018
로 변환하고 변환된 d축 및 q축 프레임의 필터전류
Figure 112021021245157-pat00019
,
Figure 112021021245157-pat00020
는 각각 감산기(332)(333)로 전달된다.
감산기(332)(333)은 d축 및 q축 프레임의 기준전류
Figure 112021021245157-pat00021
,
Figure 112021021245157-pat00022
와 d축 및 q축 프레임의 필터전류
Figure 112021021245157-pat00023
,
Figure 112021021245157-pat00024
간의 오차를 각각 출력하고 출력된 각 d축 및 q축 프레임의 필터전류 오차는 각각 비례 제어기(334)(335)의 비례 제어를 통해 보상되어 d축 및 q축 프레임의 제어값이 출력된다.
그리고 좌표 역변환기(336)는 PLL(316)의 위상각 O을 토대로 비례 제어기(334)(335) 각각의 d축 및 q축 프레임의 제어전압을 a, b, c상 프레임의 제어값으로 변환한 다음 스위칭신호 생성부(350)로 전달한다.
상기 스위칭신호 생성부(350)는 감산기(351)(352) 및 SPWM(353: Sinusoidal Pulse Width Modulation)으로 구비되며, 감산기(351)(352)는 각 a, b, c 상 프레임의 제어값 중 a상 프레임의 제어값과 c상 프레임의 제어값을 감산하여 계통의 a상 제어값
Figure 112021021245157-pat00025
을 출력하고, 계통의 a상 프레임의 제어값과 c상 프레임의 제어값을 감산하여 계통의 b상의 제어값
Figure 112021021245157-pat00026
을 출력한다.
그리고, a상 제어값
Figure 112021021245157-pat00027
및 b상 제어값
Figure 112021021245157-pat00028
은 SPWM(Sinusoidal PWM 353)에 전달되며, SPWM(353)은 a상 제어값
Figure 112021021245157-pat00029
및 b상 제어값
Figure 112021021245157-pat00030
각각을 듀티로 하는 PWM 형태의 제1 내지 제4 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4를 출력한다. 그리고 제1 내지 제4 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터(210)의 제1 스위칭 소자(211)의 스위칭 소자 s1, s2와 제2 스위칭 소자(212)의 스위칭 소자 s3, s4로 각각 전달된다. 이때 스위칭 소자 s1, s2는 스위칭 신호 sig1, sig2에 의거 상호 상보적으로 동작되고, 스위칭 소자 s3, s4는 스위칭 신호 sig3, sig4에 의거 상호 상보적으로 동작된다.
이에 능동전력필터(200)는 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4에 의거 상호 상보적으로 동작하는 2레그 인버터(210)의 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)의 스위칭 소자 s1~ s4에 의거 비선형 부하전류에서 고주파 성분을 제거하기 위한 필터전류 iFa, iFb, iFc를 출력한다. 여기서, 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터(210)의 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)의 스위칭 소자 s1~ s4가 상호 상보적으로 동작하는 과정은 직류전원을 교류전원을 변환하는 인버터의 다수의 스위칭 소자를 동작하는 일련의 과정과 동일 또는 유사하다.
이에 도 3의 (a)에 도시된 고조파 성분을 포함하는 비선형의 부하전류 iLa, iLb, iLc와 도 3의 (b)에 도시된 필터전류 iFa, iFb, iFc가 중첩되어 도 3의 (c)에 도시된 같이, 각 상의 부하전류 iGa, iGb, iGc는 선형의 사인 또는 코인파로 이루어진다.
도 4는 도 1에 도시된 제어기(500)의 다른 예시도로서, 도 4를 참조하면, 제어기(500)는 고조파성분 추출부(510), 오차 보상부(530), 및 스위칭신호 생성부(550)을 포함할 수 있다.
고조파성분 추출부(510)는 입력되는 부하전류 iLa, iLb, iLc 및 부하전압 va, vb, vc에 대해 부하전력 p0, pαβ qαβ의 유효 성분(P)과 무효 성분(Q)을 도출하고 도출된 무효 성분(Q)의 기본 제어 성분 iFa_q, iFb_q, iFc_q를 도출하고 도출된 기본 제어 성분과 링크 제어 성분 iFa_dc, iFb_dc, iFc_dc를 가산하여 기준전류
Figure 112021021245157-pat00031
,
Figure 112021021245157-pat00032
,
Figure 112021021245157-pat00033
를 도출하는 구성을 갖추며, 이에 고조파성분 추출부(510)는 전류 클라크 변환기(511), 전압 클라크 변환기(512), 전력 연산기(513), HPF기(514)(515), 및 필터전류 연산기(516), 클라크 역변환기(517)을 포함하여 교류 형태의 고조파의 기본 제어 성분 iFa_q, iFb_q, iFc_q를 도출하고, 가산기(518), 비례 제어기(519), 리미터(520), 링크 연산기(521), 클라크 역변환기(522)를 포함하여 직류 형태의 링크 제어 성분 iFa_dc, iFb_dc, iFc_dc을 도출하며, 각 상에 연결된 가산기(523)~(524)를 포함하여 가산기(523)~(524)는 각 상의 기본 제어 성분 과 링크 제어 성분을 가산하여 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00034
,
Figure 112021021245157-pat00035
,
Figure 112021021245157-pat00036
를 생성하는 구성을 갖춘다.
여기서, 전류 클라크 변환기(511)는 계통으로부터 공급되는 삼상 순시 부하전류 iLa, iLb, iLc에 대해 클라크 변환을 통해 α, β, 0 성분으로 좌표 변환한 다음 좌표 변환된 α, β, 0 성분의 부하전류 iLα, iL, iL0는 전력 연산기(513)에 공급된다.
전압 클라크 변환기(412)는 계통으로부터 공급되는 삼상 순시의 계통 전압 va, vb, vc 각각에 대해 클라크 변환을 통해 α, β, 0 성분으로 좌표 변환한 다음 좌표 변환된 α, β, 0 성분의 계통전압 vLα, vLβ, vL0을 전력 연산기(513)에 공급한다.
전력 연산기(513)는 부하전류 iLα, iLβ, iL0와 계통전압 vLα, vLβ, vL0의 곱으로 유효성분(P)와 무효성분(Q)의 전력 p0, 기본파 전력 pαβ, 고조파 전력 qαβ를 출력한다. 그리고 유효 성분의 기본파 전력 pαβ과 무효성분(Q)의 고조파 전력 qαβ 각각은 HPF 기(514)(515)에 의거 기 정해진 주파수 대역의 통과를 차단한 후 필터전류 연산기(516)에 공급된다.
필터전류 연산기(516)는 HPF기(514)(515)의 전력 p0, 기본파 전력 pαβ, 고조파 전력 qαβ과 전력 클라크 변환기(512)의 α, β, 0 성분의 계통전압 vα, vβ, v0를 전달받아 각 고조파 성분의 필터전류 iFα_q, iFβ_q, iF0_q를 도출하고 도출된 무효 성분의 고조파 성분의 필터전류 iFα_q, iFβ_q, iF0_q는 클라크 역변환기(517)에 전달된다.
클라크 역변환기(517)는 고조파성분의 필터전류 iFα_q, iFβ_q, iF0_q에 대해 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 기본 제어 성분 iFa_q, iFb_q, iFc_q를 출력한다.
한편, 링크전압 지령치 vDC_Link_ref 와 링크전압 vDC_Link은 감산기(518)에 제공되고, 감산기(518)은 링크전압 지령치 vDC_Link_ref 와 링크전압 vDC_Link의 오차를 출력하고, 출력된 링크 전압의 오차는 비례 제어기(519) 및 리미터(520)를 경유하여 링크전압 연산기(521)로 전달된다. 이에 링크 전압의 오차는 비례 제어기(519) 및 리미터(520)에 의거 비례 제어된 다음 기 정해진 크기의 레벨로 제어되고, 보상된 링크전압의 오차는 링크 연산기(521)로 전달된다.
링크 연산기(521)는 보상된 링크전압의 오차 dcp와 0의 값의 전력 및 무효성분의 고조파 전력 qα
Figure 112021021245157-pat00037
와 전력 클라크 변환기(512)의 계통 전압 vα, vβ, v0을 전달받아 링크전압의 제어 성분 iFα_dc, iFβ_dc, iF0_dc를 출력하고 출력된 링크전압의 제어 성분 iFα_dc, iFβ_dc, iF0_dc 은 클라크 역변환기(522)로 전달된다.
클라크 역변환기(522)는 링크 제어 성분 iFα_dc, iFβ_dc, iF0_dc를 클락크 역변환을 수행하여 a, b, c 상의 링크 제어 성분 iFa_dc, iFb_dc, iFc_dc를 각각 출력한다.
그리고, 클라크 역변환기(517)의 a, b, c상의 기본 제어 성분 iFa_q, iFb_q, iFc_q와 a, b, c 상의 각각의 링크 제어 성분 iFa_dc, iFb_dc, iFc_dc는 가산기(523)~(525)를 통해 각 상 별로 가산되어 각 상의 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00038
,
Figure 112021021245157-pat00039
,
Figure 112021021245157-pat00040
가 도출된다.
도출된 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00041
,
Figure 112021021245157-pat00042
,
Figure 112021021245157-pat00043
는 오차 보상부(530)로 전달된다.
오차 보상부(530)는 각 a, b, c 상에 연결된 감산기(531)~(533)로 구비되며, 감산기(531)~(533)는 능동전력필터(300)의 a, b, c 상의 필터전류 iFa, iFb, iFc와 기준 전류
Figure 112021021245157-pat00044
,
Figure 112021021245157-pat00045
,
Figure 112021021245157-pat00046
의 오차를 도출하고 도출된 필터전류의 오차를 각각 비례 제어기(534)~(536)로 전달되며, 각각 비례 제어기(534)~(536)는 각 상의 필터전류의 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하여 각 상의 제어값
Figure 112021021245157-pat00047
,
Figure 112021021245157-pat00048
,
Figure 112021021245157-pat00049
을 출력한다.
이러한 제어값
Figure 112021021245157-pat00050
,
Figure 112021021245157-pat00051
,
Figure 112021021245157-pat00052
은 스위칭신호 발생부(SVPWM : Space Vector Pulse Width Modulatio 650)로 전달된다. 이에 스위칭신호 발생부(650)는 벡터 형태의 제어값
Figure 112021021245157-pat00053
,
Figure 112021021245157-pat00054
,
Figure 112021021245157-pat00055
의 합으로 하나의 벡터를 도출하고 도출된 하나의 벡터에 대해 위상각에 따라 정해진 테이블값으로 정해진 듀티값을 가지는 PWM 형태의 제1 내지 제4 스위칭 신호 sig1, sig2, sig3, sig4를 출력한다.
이에 능동전력필터(200)는 스위칭신호 sig1, sig2, sig3, sig4에 의거 상호 상보적으로 동작하는 2레그 인버터(210)의 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)의 스위칭소자 s1~ s4에 의거 비선형 부하전류에서 고주파 성분을 제거하기 위한 필터전류 iFa, iFb, iFc를 출력한다. 여기서, 2레그 인버터(210)의 제1 스위칭부(211) 및 제2 스위칭부(212)의 스위칭소자 s1~ s4가 상호 상보적으로 동작하는 과정은 직류전원을 교류전원을 변환하는 인버터의 다수의 스위칭 소자를 동작하는 일련의 과정과 동일 또는 유사하다.
이에 도 3의 (a)에 도시된 고조파 성분을 포함하는 비선형의 부하전류 iLa, iLb, iLc와 도 3의 (b)에 도시된 필터전류 iFa, iFb, iFc가 중첩되어 도 3의 (c)에 도시된 같이, 각 상의 부하 전류 iGa, iGb, iGc는 선형성을 가진다.
도 5는 일 실시예의 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터와 3-레그 능동전력필터의 출력 전류의 파형도로서, 도 5를 참조하면, 4개의 스위칭 소자를 이용한 경량의 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터의 출력 전류와 기존의 6개의 스위칭 소자를 이용한 3-레그 능동전력 필터의 출력 전류가 동일함을 확인할 수 있다.
이에 일 실시예는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비된 능동전력필터를 이용하여 비선형 부하계통의 고조파 성분을 제거함에 따라, 경량의 전기설비에 적용할 수 있고 안정적인 계통 부하에 의거 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
아울러 각 상의 부하전류, 계통전압, 링크전압, 및 링크전압 지령치를 기반으로 3상 전력계통 연계형 2-레그의 4개 스위칭 소자 각각에 대한 제1 내지 제4 스위칭 신호를 생성하고 생성된 제1 내지 제4 스위칭 신호에 의거 능동전력필터의 필터전류와 비선형 부하전류가 합산된 각 상의 계통을 제어함에 따라, 고조파가 저감된 계통 전원이 생성되고 이에 전력 품질을 향상시킬 수 있다.
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 : 정류기
200 : 능동전력필터
300 : 제어기

Claims (11)

  1. 다수 상의 계통전원을 입력 받아 정류하여 각 상의 비선형 부하전류를 출력하는 정류기;
    상기 각 상의 계통전원과 병렬(shunt)로 연결되고 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비되어 비선형 부하전류의 고조파 성분을 제거하기 위한 필터전류를 생성하는 능동전력필터; 및
    각 상의 계통전압, 각 상의 부하전류, 각 상의 필터전류, 능동전력필터의 링크 전압 및 링크 전압 지령치에 의거 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터의 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하는 제어기를 포함하는 전력 변환 시스템에 있어서,
    상기 전력 변환 시스템은,
    생성된 필터전류와 비선형의 부하전류를 중첩시켜 선형의 계통전류를 생성하도록 구비하되,
    상기 제어기는,
    상기 능동전력필터의 링크전압과 링크전압 지령치의 오차를 비례 제어로 보상하고, 각 상의 계통전압 및 각 상의 부하전류를 기반으로 생성된 기준전류로 고조파 성분을 추출하는 고조파 성분 추출부;
    비례 제어된 링크전압과 생성된 기준전류 및 필터전류를 토대로 기준전류와 필터전류 간의 오차를 비례 보상하여 제어값을 생성하는 오차 보상부; 및
    상기 오차 보상부의 제어값을 전달받아 4개의 스위칭 신호를 생성하는 스위칭신호 생성부를 포함하고,
    여기서, 상기 고조파 성분 추출부는
    입력된 부하전류, 계통전압으로 유효성분의 기본파 전력 및 무효성분의 고조파 전력을 도출하고 도출된 기본파 전력 및 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하고,
    입력된 링크전압 지령치 및 링크전압의 차를 비례 제어에 의거 보상하고 기 정해진 크기의 레벨로 제어하며, 입력된 유효성분의 기본파 전력과, 0의 값의 고조파 전력 및 전력과, 계통전압을 입력으로 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하며,
    도출된 기본 제어 성분과 링크 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 능동전력필터는
    DC 링크용 캐패시터; 및
    상기 캐패시터의 링크전압에 대해 제1 내지 제4 스위칭신호에 의거 각 스위칭되어 부하전류에 포함된 고주파 성분을 저감하는 필터전류를 생성하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터는
    상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 전류 중 하나의 제1 상 계통 전류에 출력단이 연결되어 제어기의 제1 및 제2 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 필터 전류를 제1 상의 계통에 공급하는 제1 스위칭부; 및
    상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 중 하나의 제2 상의 계통에 출력단이 연결되어 제어기의 제3 및 제4 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 고조파 저감신호를 제2 상의 계통에 공급하는 제2 스위칭부를 포함하며,
    상기 캐패시터의 타단이 3상 계통 전류 중 제3 상에 계통에 연결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 고조파성분 추출부는
    각 상의 계통전압의 주파수에 대해 기 정해진 관계식을 토대로 도(degree) 단위의 위상각을 연산하는 PLL(Phase Lock Loop);
    a, b, c 프레임의 부하전류를 d축 및 q축 프레임의 부하전류로 변환하여 변동하는 각 상의 부하전류를 고정값으로 변환하는 제1 좌표 변환기;
    상기 제1 좌표 변환기의 각 상의 d, q 축 출력에 대해 기 정해진 주파수 대역의 통과를 차단하여 d축 기준전류를 도출하는 HPF기;
    상기 링크전압 지령치와 링크전압의 차를 연산하는 제1 감산기;
    상기 도출된 링크전압의 오차에 대해 기 정해진 비율로 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭된 링크전압의 오차를 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터;
    상기 리미터의 링크전압의 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기; 및
    상기 제1 비례 제어기의 출력과 HPF기의 q축 출력을 가산하여 q축 기준 전류를 도출하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오차 보상부는,
    PLL의 위상각을 토대로 a, b, c 프레임의 필터전류를 d축 및 q축 프레임으로 변환하여 변동하는 각 상의 필터 전류를 고정값의 각 d축 및 q축 필터전류를 출력하는 제2 좌표 변환기;
    각 d축 필터전류 및 q축 필터전류와 HPF부의 d축 부하전류를 감산하여 필터전류와 기준전류 간의 d축 오차를 출력하는 d축 감산기;
    상기 가산기의 q축 기전전류와 q축 필터전류를 감산하여 q축 오차를 출력하는 q축 감산기;
    각 d축 전류오차 및 q축 전류오차 각각에 대한 비례 제어하여 오차를 보상하여 d축 제어값과 q축 제어값을 생성하는 제2 및 제3 비례제어기; 및
    각 제2 및 제3 비례제어기의 d, q축 제어값을 PLL의 위상각 기반으로 a, b, c상 프레임으로 변환하는 제3 좌표 역변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위칭신호 생성부는,
    상기 제3 좌표 역변환기의 a상 제어값과 c상 제어값을 감산한 다음 a상 제어값을 생성하고, b상 출력전압과 c상 출력전압을 감산하여 b상 제어값을 생성하는 a상 감산기 및 b상 감산기; 및
    a상 제어값과 b상 제어값이 듀티인 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하여 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터의 각 스위칭 소자로 제공하는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 고조파성분 추출부는,
    입력된 부하전류에 대해 클라크 변환을 수행하여 α,
    Figure 112022076307832-pat00056
    , 0 성분의 좌표 변환하는 각 성분의 부하전류를 출력하는 전류 클라크 변환기;
    입력된 계통전압에 대해 클라크 변환을 수행하여 α,
    Figure 112022076307832-pat00057
    , 0 성분의 좌표 변환하여 각 성분의 계통전압을 출력하는 전압 클라크 변환기;
    상기 각 성분의 부하전류 및 각 성분의 계통전압으로부터 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 도출하는 전력 연산기;
    상기 전력 연산기의 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 각각에 대해 기 정해진 주파수의 통과를 차단하는 HPF 기;
    상기 HPF 기의 각 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하는 필터전류 연산기;
    상기 필터전류 연산기의 필터전류의 기본 제어 성분을 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 기본 제어 성분을 도출하는 제1 클라크 역변환기를 포함하고,
    외부로부터 공급된 링크전압 지령치와 링크전압 간의 오차를 연산하는 제1 감산기;
    상기 제1 감산기의 링크전압 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기;
    상기 제1 비례 제어기에 의거 오차가 보상된 링크전압에 대해 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터;
    상기 리미터의 출력과 각 상의 전압 클라크 변환기의 계통전압에 대해 연산하여 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하는 링크 연산기;
    상기 링크 연산기의 필터전류의 링크 제어 성분에 대해 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 링크 제어 성분을 도출하는 제2 클라크 역변환기를 포함하며,
    상기 제2 클라크 역변환기의 a, b, c상의 링크 제어 성분과 제1 클라크 역변환기의 기본 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하는 제1 내지 제3 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 오차 보상부는,
    상기 각 상의 기준전류와 능동전력필터의 필터전류의 오차를 도출하는 제2 내지 제4 감산기; 및
    상기 제2 내지 제4 감산기의 출력단에 접속되어 필터전류의 오차를 비례 제어에 의거 보상하여 각 상의 제어값을 출력하는 제2 내지 제4 비례 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스위칭신호 생성부는,
    벡터 형태의 각 상의 제어값의 합 벡터와 위상각 기반으로 기 정해진 테이블값으로 듀티가 정해지고 정해진 듀티의 제1 내지 제4 스위칭 신호를 생성하는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)으로 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템.
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OVSR Varaprasad et al., An improved SVPWM based shunt active power filter for compensation of power system harmonics, 2014 16th Intn'l Conf. on Harmonics and Quality of Power (ICHQP) (2014.05.28)*
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Wajahat Ullah Khan Tareen, Three-Phase Transformerless Shunt Active Power Filter With Reduced Switch Count for Harmonic Compensation, IEEE Trans. on Power Electronics, vo.33, is.6 (2018.06.)*

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