KR20010099499A - A reactive power compensator - Google Patents
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Abstract
수/배전 계통에서 발생하는 무효전력을 보상하는 장치에 있어서, 무효전력을 보상하기 위하여 투입하는 커패시터를 스위칭하는 시점을 전원전압의 파형에 동기시킴으로써, 스위칭 소자를 비롯한 각 회로소자의 손상을 방지하고 전력효율을 개선시킨 무효전력 보상장치에 관한 것으로서, 변압기(10)로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 출력하는 신호변환부(50)와, 상기 신호변환부(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 선로에 흐르는 무효전력을 산출하는 무효전력 측정부(61)와, 상기 선로에 흐르는 전압의 영점을 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 영점감지부(62)와, 상기 무효전력 측정부(61)와 영점감지부(62)로부터 출력되는 신호를 입력받아, 선로 전압의 파형이 영점이 되는 시점에 무효전력을 보상하도록 보상제어신호를 출력하는 제어부(63)와, 상기 제어부(63)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 해당하는 커패시터를 선로에 접속하여 전류로를 형성하도록 구동신호를 출력하는 구동부(70)와, 상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여, 선로와 해당 커패시터의 전류로를 형성하는 전류로 형성부(80)를 포함한다.In a device for compensating reactive power generated in a water / distribution system, the switching point of a capacitor to compensate for reactive power is synchronized with a waveform of a power supply voltage, thereby preventing damage to each circuit element including a switching element. A reactive power compensation device having improved power efficiency, comprising: a signal conversion unit (50) for detecting a line voltage and a current amount of a power output from a transformer (10) and converting the signal into a signal that can be processed by a computer; Reactive power measuring unit 61 for receiving the signal output from the signal conversion unit 50 to calculate the reactive power flowing in the line, and a zero detection unit for detecting the zero point of the voltage flowing in the line and outputs the signal accordingly And the signal output from the reactive power measurement unit 61 and the zero-sensing unit 62, and there is no point when the waveform of the line voltage becomes zero. The control unit 63 outputs a compensation control signal to compensate for power, and the drive unit 70 outputs a drive signal to form a current path by connecting a corresponding capacitor to a line according to the compensation control signal output from the control unit 63. And a current forming unit 80 which operates according to the output signal of the driving unit 70 to form a line and a current path of the corresponding capacitor.
Description
본 발명은 수/배전 계통에서 발생하는 무효전력(reactive power)을 보상하는 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게 말하자면, 전원전압에 동기하여 커패시터(capacitor)를 투입함으로써 역률을 개선시킨 무효전력 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for compensating reactive power generated in a water / distribution system. More specifically, the present invention relates to a reactive power compensator for improving power factor by inputting a capacitor in synchronization with a power supply voltage. It is about.
리액턴스 성분을 포함하는 유도 전동기 등의 부하에 교류 전압을 가했을 경우, 전압보다 늦은 전류가 흘러서, 어떤 일도 하지 않으면서 전원과 부하 사이를 끊임없이 왕복하는 전기 에너지가 발생하며, 이러한 전력을 무효전력이라고 한다.When an alternating voltage is applied to a load such as an induction motor containing a reactance component, a current that is later than the voltage flows to generate electric energy that constantly reciprocates between the power supply and the load without doing anything. Such power is called reactive power. .
상기 무효전력은 아래의 수학식 1 또는 수학식 2와 같이 나타나며, 단위로는 바(var)나 킬로바(kvar)를 쓴다.The reactive power is represented by Equation 1 or Equation 2 below, and a bar or a kvar is used as a unit.
아래의 수학식 1은 단상 교류의 경우이고, 수학식 2는 3상 교류의 경우며, 여기서 Q는 무효전력, V는 전압, I는 전류, sinψ는 무효율, ψ는 전압과 전류의위상각이다.Equation 1 below is a case of single-phase AC, equation 2 is a three-phase AC, where Q is reactive power, V is voltage, I is current, sin ψ is inefficient, ψ is the phase angle of voltage and current to be.
그런데, 전동기 등의 부하에서 동력으로 변환되어 소비되는 유효전력과는 달리, 전원측으로 되돌려지는 무효전력은 불필요하게 전선에 흐르는 전류량을 증가시켜 열손실을 발생시키며, 변압기, 배전반 등의 설비 용량을 증대시키는 문제점이 있다.However, unlike active power consumed by being converted into power from a load such as an electric motor, the reactive power returned to the power supply unnecessarily increases the amount of current flowing through the wire to generate heat loss, and increases the capacity of transformers and switchboards. There is a problem.
따라서, 전기 수/배전 설비의 전력손실과 설비의 효율적인 활용을 위해 커패시터를 이용하여 상기와 같이 발생하는 무효전력을 제거하도록 하고 있다.Therefore, in order to remove the reactive power generated as described above by using a capacitor for the power loss of the electrical water / distribution equipment and the efficient utilization of the equipment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 무효전력 보상장치를 설명한다.Hereinafter, a reactive power compensation device of the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시되어 있듯이, 종래 기술의 무효전력 보상장치는,As shown in Figure 1, the reactive power compensation device of the prior art,
변압기(transformer, 1)를 통해서 인가되는 전원으로 모터들(3)을 구동하는 시스템의 무효전력을 다수의 커패시터(C1, C2, C3)로 이루어진 커패시터부(6)를 이용하여 보상하는 장치에 있어서,In the device for compensating the reactive power of the system for driving the motors 3 with the power applied through the transformer (1) by using the capacitor unit 6 consisting of a plurality of capacitors (C1, C2, C3) ,
상기 변압기(1)로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 무효전력을 산출하고, 그에 따른 보상값에 따라 해당하는 보상제어신호를 출력하는 보상 제어기(5)와,A compensation controller 5 which detects the line voltage of the power output from the transformer 1 and the amount of current, calculates reactive power, and outputs a corresponding compensation control signal according to the compensation value;
상기 보상 제어기(5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 개폐되어 해당하는 커패시터부(6)의 커패시터와 상기 변압기(1) 선로의 개폐를 제어하는 개폐제어부(7)로 이루어진다.Opening and closing according to the compensation control signal output from the compensation controller 5 is composed of an opening and closing control unit 7 for controlling the opening and closing of the capacitor of the capacitor unit 6 and the line of the transformer (1).
상기 개폐제어부(7)는, 상기 보상제어기(5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 동작하여 상기 변압기(1) 선로와 상기 커패시터부(6)의 제1커패시터(C1)로 연결되는 선로의 개폐를 제어하는 제1개폐제어기(7A)와, 상기 보상제어기(5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 동작하여 상기 변압기(1) 선로와 상기 커패시터부 (6)의 제2커패시터(C2)의 개폐를 제어하는 제2개폐제어기(7B)와, 상기 보상제어기 (5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 동작하여 상기 변압기(1) 선로와 상기 커패시터부(6)의 제3커패시터(C3)의 개폐를 제어하는 제3개폐제어기(7C)로 이루어진다.The opening and closing control unit 7 operates according to a compensation control signal output from the compensation controller 5 to open and close a line connected to the line of the transformer 1 and the first capacitor C1 of the capacitor unit 6. Opening and closing the first capacitor 7A and the second capacitor C2 of the transformer 1 line and the capacitor part 6 by operating in accordance with a compensation control signal output from the compensation controller 5. Opening and closing of the third capacitor C3 of the transformer 1 line and the capacitor part 6 by operating in accordance with a second opening / closing controller 7B and a compensation control signal output from the compensation controller 5. It consists of a third opening and closing controller (7C) to control.
상기 제1개폐제어기(7A)는, 상기 보상제어기(5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 해당하는 동작을 구동시키는 제1릴레이(relay, RLY1)와, 상기 제1릴레이 (RLY1)의 동작에 따라 온오프되어 상기 변압기(1)로부터 출력되는 전원을 상기 커패시터부(6)의 제1커패시터(C1)에 접속/해제하는 제1스위치(SW1A) 및 제2스위치 (SW1B)로 이루어진다.The first opening / closing controller 7A is configured to operate the first relay RLY1 and the first relay RLY1 for driving a corresponding operation according to the compensation control signal output from the compensation controller 5. The first switch SW1A and the second switch SW1B are connected to and disconnected from the first and second capacitors C1 of the capacitor unit 6 by being turned on and off and output from the transformer 1.
상기 제2개폐제어기(7B)와 제3개폐제어기(7C)의 구성은 상기 보상제어기(5)로부터 인가되는 보상제어신호와 해당 커패시터만 다를 뿐, 상기 제1개폐제어기 (7A)와 유사하게 이루어져 있으며, 중복을 피하기 위하여 상세한 구성의 설명을 생략한다.The configuration of the second opening and closing controller 7B and the third opening and closing controller 7C is similar to the first opening and closing controller 7A, except that only the compensation control signal applied from the compensation controller 5 and the corresponding capacitor are different. In order to avoid duplication, a detailed description of the configuration will be omitted.
상기 변압기(1)의 선로와 상기 모터들(3) 및 개폐제어부(7) 사이에는 유사시배선을 차단시킬 수 있는 각각의 배선 차단기들(MCB1, MCB2, MCB3)로 이루어진 배선 차단부(2)가 있다.Between the line of the transformer 1 and the motors 3 and the opening / closing control unit 7, a wiring breaker 2 made of respective circuit breakers MCB1, MCB2, and MCB3, which can cut off similar wiring, have.
상기와 같이 이루어진 종래 기술의 동작은 다음과 같다.The operation of the prior art made as described above is as follows.
변압기(1)는 입력전원(Vs)을 부하를 구동하기에 적절한 신호로 승압 또는 강압하여 출력하고, 배선 차단부(2)의 각 배선 차단기들(MCB1, MCB2, MCB3)이 닫혀있는 경우, 상기 변압기(1)의 출력전원은 각각의 모터부(3)의 각각의 모터(3A, 3B)를 구동시킨다.The transformer 1 outputs the input power Vs by raising or lowering the input power Vs with a signal suitable for driving a load, and when the respective circuit breakers MCB1, MCB2, and MCB3 of the wiring breaker 2 are closed. The output power supply of the transformer 1 drives each motor 3A, 3B of each motor part 3.
그런데, 상기 변압기(1)의 출력전원은 전류의 위상이 전압의 위상보다 늦어져서 무효전력이 발생하는데, 보상제어기(5)는 그 무효전력을 산출하고, 커패시터부(6)를 이용하여 해당하는 무효전력을 보상하도록 제어한다.By the way, the output power of the transformer (1) is a reactive power is generated because the phase of the current is later than the phase of the voltage, the compensation controller 5 calculates the reactive power, using the capacitor unit 6 Control to compensate reactive power.
즉, 상기 보상제어기(5)는 상기 변압기(1)로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여, 현재 선로에 형성되어 있는 무효전력을 산출하고, 산출된 무효전력을 보상하기 위하여 필요한 커패시터를 선로에 연결시키도록 보상제어신호를 출력한다.That is, the compensation controller 5 detects the line voltage and the current amount of the power output from the transformer 1, calculates the reactive power currently formed in the line, and compensates the calculated reactive power. Outputs a compensation control signal to connect to the line.
개폐제어부(7)는 상기 보상제어기(5)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 동작하여 해당하는 커패시터부(6)의 커패시터와 상기 변압기(1) 선로의 개폐를 제어한다.The open / close control unit 7 operates according to the compensation control signal output from the compensation controller 5 to control the opening and closing of the capacitor of the corresponding capacitor unit 6 and the line of the transformer 1.
예를 들어, 상기 보상제어기(5)에서 산출한 무효전력의 값에 따라 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)를 선로에 연결하면 무효전력이 보상될 것으로 산출되어 그에 따른 보상제어신호를 출력하면, 상기 개폐제어부(7)의 제1개폐제어부(7A)의제1릴레이(RLY1)와 제2개폐제어부(7B)의 제2릴레이(RLY2)가 온되어, 제1스위치 (SW1A)와 제2스위치(SW1B), 그리고 제3스위치(SW2A)와 제4스위치(SW2B)를 온시킨다.For example, when the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected to the line according to the reactive power value calculated by the compensation controller 5, the reactive power is calculated to be compensated and the compensation control signal accordingly. Is output, the first relay RLY1 of the first opening / closing control unit 7A of the opening / closing control unit 7 and the second relay RLY2 of the second opening / closing control unit 7B are turned on, and the first switch SW1A The second switch SW1B, the third switch SW2A, and the fourth switch SW2B are turned on.
그에 따라, 상기 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)가 무효전력에 의하여 충전됨으로써, 선로에 형성된 무효전력을 보상하고 전력효율을 향상시킨다.Accordingly, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are charged by the reactive power, thereby compensating for the reactive power formed in the line and improving power efficiency.
그러다가, 무효전력이 많이 축소되어 커패시터를 줄일 필요가 있을 때에는 다시 해당 커패시터의 개폐를 조절함으로써 무효전력의 양에 따라 선로에 연결되는 커패시터의 용량을 제어한다.Then, when the reactive power is greatly reduced and the capacitor needs to be reduced, the capacitance of the capacitor connected to the line is controlled by controlling the opening and closing of the capacitor again.
그런데, 상기와 같이 동작하는 종래 기술은 전원전압의 파형을 고려하지 않고 커패시터의 개폐를 제어하는데, 이에 따라 과전류에 의한 커패시터와 스위칭 소자의 손상이 발생하는 문제점이 있다.By the way, the prior art operating as described above controls the opening and closing of the capacitor without considering the waveform of the power supply voltage, there is a problem that damage to the capacitor and the switching element due to overcurrent.
즉, 예를 들어 최대 실효전압의 root 2배의 전압 상태에서 커패시터의 개폐가 이루어지면, 커패시터 정격전류보다 15내지 20배의 서지 전류가 돌입하게 되어, 커패시터 내부의 알루미늄 코팅막을 손상시키고, 릴레이와 스위치 등 소자의 접점을 열화시키게 되어, 기기의 수명 감소를 유발시키는 문제점이 있다.That is, for example, when the capacitor is opened and closed at the root of twice the maximum effective voltage, a surge current of 15 to 20 times larger than the rated current of the capacitor intrudes, damaging the aluminum coating film inside the capacitor, and Deterioration of the contact point of the device such as a switch, there is a problem causing a reduction in the life of the device.
그리고, 상기와 같이 동작하는 종래 기술은, 커패시터 연결시 전원전압의 파형을 고려하지 않고 개폐되므로, 커패시터 내부에 전기에너지가 축적되어, 재연결이 필요한 경우에 1분 내지 10분 정도의 커패시터 방전 시간이 소요되어, 고속의 무효전력 보상이 어려운 단점이 있다.In the prior art operating as described above, the capacitor is opened and closed without considering the waveform of the power supply voltage when the capacitor is connected. Thus, when the electrical energy is accumulated in the capacitor and reconnection is necessary, a capacitor discharge time of about 1 minute to 10 minutes is required. This takes a disadvantage that high speed reactive power compensation is difficult.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수/배전 계통에서 발생하는 무효전력을 보상하는 장치에 있어서, 전원전압의 파형에 동기하여 커패시터를 투입함으로써 각 소자의 손상을 방지하고 전력효율을 개선시킨 무효전력 보상장치를 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and in a device for compensating reactive power generated in a water / distribution system, a capacitor is input in synchronization with a waveform of a power supply voltage. An object of the present invention is to provide a reactive power compensation device that prevents damage and improves power efficiency.
도 1은 종래 기술의 무효전력 보상장치를 적용한 블럭도,1 is a block diagram applying a reactive power compensation device of the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무효전력 보상장치를 적용한 블럭도이다.2 is a block diagram to which a reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention is applied.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 무효전력 보상장치는,Reactive power compensation device according to one feature of the present invention for achieving the above object,
변압기를 통해서 인가되는 전원으로 부하를 구동하는 시스템의 무효전력을 하나 이상의 커패시터로 이루어진 커패시터부를 이용하여 보상하는 장치에 있어서,An apparatus for compensating reactive power of a system for driving a load with a power applied through a transformer by using a capacitor unit comprising at least one capacitor,
상기 변압기로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 출력하는 신호변환부와,A signal converter which detects a line voltage and a current amount of the power output from the transformer and converts the signal into a signal that can be processed by a computer;
상기 신호변환부로부터 출력되는 신호를 입력받아 선로에 흐르는 무효전력을 산출하는 무효전력 측정부와,A reactive power measuring unit configured to receive a signal output from the signal converting unit and calculate reactive power flowing in a line;
상기 선로에 흐르는 전압의 영점을 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 영점감지부와,A zero detection unit for detecting a zero point of the voltage flowing through the line and outputting a signal according to the zero point;
상기 무효전력 측정부와 영점감지부로부터 출력되는 신호를 입력받아, 선로 전압의 파형이 영점이 되는 시점에 무효전력을 보상하도록 보상제어신호를 출력하는 제어부와,A control unit which receives a signal output from the reactive power measuring unit and the zero sensing unit, and outputs a compensation control signal to compensate for reactive power at the time when the waveform of the line voltage becomes zero;
상기 제어부로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 해당하는 커패시터를 선로에 접속하여 전류로를 형성하도록 구동신호를 출력하는 구동부와,A driving unit for outputting a driving signal to form a current path by connecting a corresponding capacitor to a line according to a compensation control signal output from the control unit;
상기 구동부의 출력신호에 따라 동작하여, 선로와 해당 커패시터의 전류로를 형성하는 전류로 형성부를 포함한다.And a current path forming unit configured to operate according to an output signal of the driving unit to form a line and a current path of the corresponding capacitor.
상기에서 신호변환부는, 상기 변압기로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 그 크기를 조절하여 출력하는 레벨 변환부와,Wherein the signal conversion unit, the level voltage conversion unit for detecting the line voltage and the amount of current output from the transformer, the amount of current to adjust the output;
상기 레벨 변환부로부터 출력되는 신호를 샘플링하고 디지털신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환부를 포함한다.And an analog-to-digital converter for sampling the signal output from the level converter and converting the signal into a digital signal.
상기 전류로 형성부는, 상기 구동부로부터 출력되는 신호에 따라 동작하여, 선로에서 해당 커패시터로 연결되는 전류로를 개폐하는 실리콘 제어 정류기를 포함한다.The current path forming unit may include a silicon controlled rectifier operating in response to a signal output from the driving unit to open and close a current path connected to a corresponding capacitor in a line.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 무효전력 보상장치는,As shown in Figure 2, the reactive power compensation device according to an embodiment of the present invention,
변압기(10)를 통해서 인가되는 전원으로 모터부(30)의 모터들(M31, M32)을 구동하는 시스템의 무효전력을 하나 이상의 커패시터(C41, C42, C43)로 이루어진 커패시터부(40)를 이용하여 보상하는 장치에 있어서,By using the capacitor unit 40 consisting of one or more capacitors C41, C42, C43, the reactive power of the system for driving the motors M31, M32 of the motor unit 30 as a power applied through the transformer 10. In the compensation device,
상기 변압기(10)로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 출력하는 신호변환부(50)와,A signal converter 50 for detecting a line voltage and a current amount of the power output from the transformer 10 and converting the signal into a signal that can be processed by a computer;
상기 신호변환부(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 선로에 흐르는 무효전력을 산출하는 무효전력 측정부(61)와,A reactive power measurement unit 61 which receives a signal output from the signal conversion unit 50 and calculates reactive power flowing in a line;
상기 선로에 흐르는 전압의 영점을 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 영점감지부(62)와,A zero detector 62 which detects a zero point of the voltage flowing in the line and outputs a signal according to the zero point;
상기 무효전력 측정부(61)와 영점감지부(62)로부터 출력되는 신호를 입력받아, 선로 전압의 파형이 영점이 되는 시점에 무효전력을 보상하도록 보상제어신호를 출력하는 제어부(63)와,A control unit 63 receiving the signals output from the reactive power measuring unit 61 and the zero point detecting unit 62 and outputting a compensation control signal to compensate for reactive power at the time when the waveform of the line voltage becomes zero;
상기 제어부(63)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 해당하는 커패시터를 선로에 접속하여 전류로를 형성하도록 구동신호를 출력하는 구동부(70)와,A driving unit 70 for outputting a driving signal to form a current path by connecting a corresponding capacitor to a line according to a compensation control signal output from the control unit 63;
상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여, 선로와 해당 커패시터의 전류로를 형성하는 전류로 형성부(80)를 포함한다.It includes a forming unit 80 to operate in accordance with the output signal of the drive unit 70 to form a current path of the line and the capacitor.
상기에서 신호변환부(50)는, 상기 변압기로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 그 크기를 조절하여 출력하는 레벨 변환부(51)와,The signal converter 50, the level converter 51 for detecting the line voltage of the power output from the transformer, the amount of current and adjusting the magnitude of the power output;
상기 레벨 변환부(51)로부터 출력되는 신호를 샘플링하고 디지털신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환부(52)를 포함한다.And an analog-to-digital converter 52 for sampling the signal output from the level converter 51, converting it into a digital signal, and outputting the digital signal.
상기 전류로 형성부(80)는, 상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여 선로와 제1커패시터(C41)의 전류로를 형성하는 제1전류로 형성부(81)와, 상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여 선로와 제2커패시터(C42)의 전류로를 형성하는 제2전류로 형성부(82)와, 상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여 선로와 제3커패시터(C3)의 전류로를 형성하는 제3전류로 형성부(83)로 이루어진다.The current path forming unit 80 operates in accordance with the output signal of the driving unit 70 to form a first current path forming unit 81 and a current path of the first capacitor C41 and the driving unit ( A second current path forming unit 82 which operates in accordance with the output signal of 70 and forms a current path of the second capacitor C42, and operates in accordance with the output signal of the driver 70; The third current forming portion 83 forms a current path of the capacitor C3.
상기 제1전류로 형성부(81)는, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 제1커패시터(C41)로부터 상기 변압기(10)의 출력 선로로 전류로를 형성하는 제1실리콘 제어 정류기(SCR; Silicon Controlled Rectifier, SCR81)와, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 변압기(10)의 출력 선로로부터 상기 제1커패시터(C41)로의 전류로를 형성하는 제2실리콘 제어 정류기(SCR82)로 이루어진다.The first silicon forming part 81 is turned on according to a signal output from the driving part 70 to form a current path from the first capacitor C41 to an output line of the transformer 10. A silicon rectified rectifier (SCR) and a second circuit which is turned on according to a signal output from the driver 70 to form a current path from the output line of the transformer 10 to the first capacitor C41. Silicon controlled rectifier (SCR82).
상기 제2전류로 형성부(83)는, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 제2커패시터(C42)로부터 상기 변압기(10)의 출력 선로로 전류로를 형성하는 제3실리콘 제어 정류기(SCR83)와, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 변압기(10)의 출력 선로로부터 상기 제2커패시터(C42)로의 전류로를 형성하는 제4실리콘 제어 정류기(SCR84)로 이루어진다.The third silicon forming part 83 is turned on according to the signal output from the driving part 70 to form a current path from the second capacitor C42 to the output line of the transformer 10. A control silicon rectifier (SCR83) and a fourth silicon control rectifier (SCR84) which are turned on in accordance with a signal output from the driver 70 to form a current path from the output line of the transformer 10 to the second capacitor C42. Is made of.
상기 제3전류로 형성부(85)는, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 제3커패시터(C43)로부터 상기 변압기(10)의 출력 선로로 전류로를 형성하는 제5실리콘 제어 정류기(SCR85)와, 상기 구동부(70)로부터 출력되는 신호에 따라 온되어 상기 변압기(10)의 출력 선로로부터 상기 제3커패시터(C43)로의 전류로를 형성하는 제6실리콘 제어 정류기(SCR86)로 이루어진다.The fifth silicon forming unit 85 is turned on according to a signal output from the driving unit 70 to form a current path from the third capacitor C43 to an output line of the transformer 10. The control rectifier SCR85 and the sixth silicon control rectifier SCR86 that are turned on according to the signal output from the driver 70 to form a current path from the output line of the transformer 10 to the third capacitor C43. Is made of.
상기 변압기(10)의 선로와 상기 모터부(30)의 모터들(M31, M32) 및 전류로 형성부(80) 사이에는 유사시 배선을 차단시킬 수 있는 각각의 배선 차단기들 (MCB21, MCB22, MCB23)로 이루어진 배선 차단부(20)가 형성되어 있다.Between the line of the transformer 10 and the motors M31 and M32 of the motor unit 30 and the current forming unit 80, each of the circuit breakers MCB21, MCB22, and MCB23 which may block wiring in case of a similar situation. A wiring breaker 20 made of) is formed.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 실시예의 동작은 다음과 같다.Operation of the embodiment of the present invention made as described above is as follows.
변압기(10)는 입력전원(Vs)을 부하를 구동하기에 적절한 신호로 승압 또는 강압하여 출력하고, 배선 차단부(20)의 각 배선 차단기들(MCB1, MCB2, MCB3)이 닫혀있는 경우, 상기 변압기(10)의 출력전원은 각각의 모터부(30)의 각각의모터(M31, M32)를 구동시킨다.The transformer 10 outputs the input power Vs by boosting or stepping down with a signal suitable for driving a load, and when the circuit breakers MCB1, MCB2, and MCB3 of the circuit breaker 20 are closed, the transformer 10 is closed. The output power of the transformer 10 drives the respective motors M31 and M32 of the respective motor units 30.
그런데, 상기 변압기(10)의 출력전원은 전류의 위상이 전압의 위상보다 늦어져서 무효전력이 발생하며, 신호변환부(50)와 무효전력 측정부(61)와 영점감지부 (62)와 제어부(63) 및 구동부(70)로 이루어진 보상제어회로(100)는 그 무효전력을 산출하고, 커패시터부(40)를 이용하여 해당하는 무효전력을 보상하도록 제어한다.However, in the output power of the transformer 10, the reactive power is generated because the phase of the current is later than the phase of the voltage, and the signal converter 50, the reactive power measuring unit 61, the zero point sensing unit 62, and the controller Compensation control circuit 100 composed of 63 and driver 70 calculates the reactive power, and controls to compensate for the corresponding reactive power using capacitor unit 40.
먼저, 상기 신호변환부(50)의 레벨 변환부(51)는 상기 변압기(10)로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 출력한다.First, the level converter 51 of the signal converter 50 detects a line voltage and a current amount of the power output from the transformer 10 and converts the signal into a signal that can be processed by a computer.
즉, 레벨 변환부(51)는 상기 변압기로부터 출력되는 전원의 선로전압과, 전류량을 검출하여 그 크기를 신호 처리에 적절한 크기로 조절하여 출력한다.That is, the level converting unit 51 detects the line voltage and the current amount of the power output from the transformer, and adjusts and outputs the magnitude thereof to a size suitable for signal processing.
그리고 아날로그 디지털 변환부(52)는 상기 레벨 변환부(51)로부터 출력되는 신호를 샘플링하고 디지털신호로 변환하여 컴퓨터가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 출력한다.The analog-to-digital converter 52 samples the signal output from the level converter 51, converts it into a digital signal, and converts the signal into a signal that can be processed by a computer.
무효전력 측정부(61)는 상기 신호변환부(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 선로에 흐르는 무효전력의 크기를 산출한다.The reactive power measuring unit 61 receives the signal output from the signal converting unit 50 and calculates the magnitude of the reactive power flowing in the line.
그리고, 영점감지부(62)는 상기 선로에 흐르는 전압파형에서 영점에 해당하는 시점을 감지하여 그에 따른 신호를 출력한다.The zero detection unit 62 detects a time point corresponding to zero in the voltage waveform flowing through the line and outputs a signal according to the zero point.
제어부(63)는 상기 무효전력 측정부(61)와 영점감지부(62)로부터 출력되는 신호를 입력받아, 선로 전압의 파형이 영점이 되는 시점에 무효전력을 보상하도록 보상제어신호를 출력한다.The control unit 63 receives the signals output from the reactive power measuring unit 61 and the zero-sensing unit 62 and outputs a compensation control signal to compensate for the reactive power when the waveform of the line voltage becomes zero.
그리고, 구동부(70)는 상기 제어부(63)로부터 출력되는 보상제어신호에 따라 해당하는 커패시터를 선로에 접속하여 전류로를 형성하도록 구동신호를 생성하여 출력한다.In addition, the driving unit 70 generates and outputs a driving signal to form a current path by connecting a corresponding capacitor to the line according to the compensation control signal output from the control unit 63.
전류로 형성부(80)는 상기 구동부(70)의 출력신호에 따라 동작하여, 선로와 해당 커패시터의 전류로를 형성함으로써, 커패시터부(40)에 의하여 무효전력이 보상되도록 한다.The current path forming unit 80 operates according to the output signal of the driving unit 70 to form a line and a current path of the corresponding capacitor, so that the reactive power is compensated by the capacitor unit 40.
예를 들어, 상기 무효전력 측정부(61)에서 측정한 선로상의 무효전력의 크기를 측정하여 출력하면, 제어부(63)는 산출된 무효전력을 보상하기 위하여 필요한 커패시터를 산정하는데, 제1커패시터(C41)와 제2커패시터(C42)를 이용하여야 보상되는 것으로 판단되는 경우, 해당 커패시터를 구동하도록 제어하되, 상기 영점감지부(62)로부터 출력되는 신호에 따라 스위칭 시점을 전압파형의 영점인 시점에 동작하도록 제어한다.For example, when the reactive power measurement unit 61 measures and outputs the magnitude of the reactive power on the line, the controller 63 calculates a capacitor necessary to compensate the calculated reactive power. When it is determined that the compensation is performed by using the C41) and the second capacitor C42, the capacitor is controlled to be driven, but the switching time is zero at the time of the voltage waveform according to the signal output from the zero sensing unit 62. To operate.
그리고, 구동부(70)는 해당 스위칭 시점에 전류로 형성부(80)의 제2실리콘 제어 정류기(SCR82)와 제4실리콘 제어 정류기(SCR84)가 동작하도록 구동제어신호를 출력한다.In addition, the driving unit 70 outputs a driving control signal to operate the second silicon control rectifier SCR82 and the fourth silicon control rectifier SCR84 of the forming unit 80 with current at a corresponding switching time point.
따라서, 전압파형이 영점이 되는 순간에 상기 전류로 형성부(80)의 제2실리콘 제어 정류기(SCR82)와 제4실리콘 제어 정류기(SCR84)가 동작하여 제1커패시터 (C41)와 제2커패시터(C42)가 선로에 연결되어, 선로에 형성되어 있는 무효전력을 보상한다.Therefore, at the instant when the voltage waveform becomes zero, the second silicon controlled rectifier SCR82 and the fourth silicon controlled rectifier SCR84 of the forming unit 80 operate by operating the first capacitor C41 and the second capacitor ( C42) is connected to the track to compensate for reactive power formed on the track.
상기 무효전력 측정부(61)는 계속적으로 선로상의 무효전력을 산출하고, 상기와 같은 제어에 의하여 무효전력이 많이 축소되면, 이용중인 커패시터를 줄일 필요가 있으며, 제어부(63)는 제2커패시터를 선로에서 분리시키도록 제어신호를 출력하고, 구동부(70)는 제4실리콘 제어 정류기(SCR84)가 동작하지 않도록 하며, 마찬가지로 그 스위칭 동작은 전압파형이 영점이 되는 순간에 실시한다.The reactive power measuring unit 61 continuously calculates reactive power on the line, and when the reactive power is reduced by the above control, the reactive power measuring unit 61 needs to reduce the capacitor in use. The control unit 63 controls the second capacitor. The control signal is output so as to be separated from the line, and the driving unit 70 prevents the fourth silicon control rectifier SCR84 from operating. Similarly, the switching operation is performed at the instant when the voltage waveform becomes zero.
상기와 같이 전압파형이 영점이 되는 순간에 스위칭되어 무효전력을 보상함에 따라, 스위칭에 따른 서지 전압의 발생이 없고, 스위칭 소자 및 각종 소자의 열화를 방지할 수 있다.As described above, since the voltage waveform is switched at the zero point to compensate for reactive power, there is no generation of a surge voltage due to switching, and deterioration of the switching element and various elements can be prevented.
한편, 상기 무효전력 측정부(61)와 영점감지부(62) 및 제어부(63)는 프로그램에 의하여 일체화된 프로세서에 의하여 구현할 수도 있다.The reactive power measurement unit 61, the zero point detection unit 62, and the control unit 63 may be implemented by a processor integrated by a program.
따라서, 상기와 같이 동작하는 본 발명은, 수/배전 계통에서 발생하는 무전력을 보상하는 장치에 있어서, 무효전력을 보상하기 위하여 투입하는 커패시터를 스위칭하는 시점을 전원전압의 파형에 동기시킴으로써, 스위칭 소자를 비롯한 각 회로소자의 손상을 방지하고 전력효율을 개선시키는 효과가 있다.Therefore, the present invention operating as described above, in the device for compensating for the no-power generated in the water / distribution system, switching by synchronizing the timing of switching the capacitor to be input to compensate for the reactive power, the waveform of the power supply voltage, There is an effect of preventing damage to each circuit device including the device and improving the power efficiency.
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