KR200337331Y1 - High Voltage Constant Voltage Control Device Using Transformer Parallel Connection - Google Patents

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KR200337331Y1
KR200337331Y1 KR20-2003-0032660U KR20030032660U KR200337331Y1 KR 200337331 Y1 KR200337331 Y1 KR 200337331Y1 KR 20030032660 U KR20030032660 U KR 20030032660U KR 200337331 Y1 KR200337331 Y1 KR 200337331Y1
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정재기
양원영
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한빛이디에스(주)
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    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Abstract

우리나라에서 전력계통에서 사용하는 주파수는 60Hz이다. 이를 상용주파수라 한다. 상용주파수의 전압을 제어한다는 것은 전압의 크기와 주파수를 제어한다는 의미이다.In Korea, the frequency used in the power system is 60Hz. This is called the commercial frequency. Controlling the voltage at the commercial frequency means controlling the magnitude and frequency of the voltage.

일반적으로 상용주파수의 전압의 제어는 어려운 것은 전압이 높고 에너지가 큰 전력이기 때문에 상용주파수의 전압을 제어하는 기술적으로도 쉬운 일이 아니다. 그럼에도 불구하고 주파수가 일정하고 크기가 흔들리지 않는 일정한 고품질의 정전압이 요구되는 것은 정밀전기기기 산업분야, 특히 모터를 사용하는 산업분야뿐만이 아니라 최근의 정밀 정보통신사업의 근본이기 때문이다. 또한 전압의 변동률이 심하면 전기기기의 수명이 짧아지고 전등의 밝기가 흔들리는 등 일상생활에도 불편을 초래한다.In general, it is not technically easy to control the voltage at the commercial frequency because it is difficult to control the voltage at the commercial frequency because the high voltage and high energy power. Nevertheless, constant high-quality constant voltage that is constant in frequency and unstable in size is required not only in the field of precision electrical equipment, especially in the field of using motors, but also in the recent precision information and communication business. In addition, if the voltage fluctuation rate is severe, the life of the electric device is shortened and the brightness of the lamp is shaken, which causes inconvenience in daily life.

현재 전력계통 혹은 고전압 대전력분야에서 사용되고 있는 전압제어방식으로 인버터방식, 배전변압기 수동 탭 절체방식 그리고 초고압변압기에서 사용되는 자동 탭 절환장치가 있는데 제어기가 복잡하고 소자 비용이 비싸고, 크기가 대형이고, 제어가 어려우며 제어기에서 유도작용을 발생하는 등 여러 가지 문제가 발생하게 된다.The voltage control method currently used in power system or high voltage and high power field includes inverter type, manual voltage changer of power distribution transformer, and automatic tap changer used in ultra high voltage transformer, which is complicated in controller, expensive in device, large in size, Difficulty in controlling and inducing action in the controller causes various problems.

본 고안에서는 위의 문제점을 해결하고 전압 품질에 영향을 미치지 않는 제어기가 가능하도록 하기 위해 새로운 개념의 변압기 병렬결선을 이용한 대전력용 정전압 제어 장치를 고안하였다.In order to solve the above problems and to enable a controller that does not affect the voltage quality, a high power constant voltage control device using a novel parallel transformer connection has been devised.

Description

변압기 병렬결선을 이용한 대전력용 정전압 제어 장치{omitted}High voltage constant voltage control device using transformer parallel connection

우리나라에서 전력계통에서 사용하는 주파수는 60Hz이다. 이를 상용주파수라 한다. 상용주파수의 전압을 제어한다는 것은 전압의 크기와 주파수를 제어한다는 의미이다. 일반적으로 상용주파수의 전압제어가 어려운 것은 전압이 높고 에너지가 큰 전력이기 때문에 상용주파수의 전압의 제어는 기술적으로도 쉬운 일이 아니다. 그럼에도 불구하고 주파수가 일정하고 크기가 흔들리지 않는 일정한 고품질의 정전압이 요구되는 것은 정밀전기기기 산업분야, 특히 모터를 사용하는 산업분야뿐만이 아니라 최근의 정밀 정보통신사업의 근본이기 때문이다. 또한 전압의 변동률이 심하면 전기기기의 수명이 짧아지고 전등의 밝기가 흔들리는등 일상생활에도 불편을 초래한다.In Korea, the frequency used in the power system is 60Hz. This is called the commercial frequency. Controlling the voltage at the commercial frequency means controlling the magnitude and frequency of the voltage. In general, it is difficult to control the voltage at the commercial frequency because the control of the voltage at the commercial frequency is not easy. Nevertheless, constant high-quality constant voltage that is constant in frequency and unstable in size is required not only in the field of precision electrical equipment, especially in the field of using motors, but also in the recent precision information and communication business. In addition, if the voltage fluctuation rate is severe, the life of the electric device is shortened and the brightness of the lamp is shaken.

현재 사용하는 고전압 전력계통 혹은 고전압분야로 수백 V 이상의 전기기기에 사용하는 전압제어방식을 크게 3가지로 설명한다.The current high voltage power system or high voltage field will be explained in three ways.

첫째, 단일기기에 주로 사용되는 인버터방식에 의한 제어( 도 2 )First, control by the inverter method mainly used in a single device (FIG. 2)

둘째, 배전변압기에 사용되는 1차 수동탭 절환방식( 도 3 )Second, the first manual tap switching method used in the distribution transformer (FIG. 3)

셋째, 초고압 대용량의 변전소에서 사용되는 자동 탭 전환장치( 도 4 )Third, automatic tap switching device used in the substations of ultra high pressure large capacity (FIG. 4)

전력용반도체 소자 즉, 전력전자소자가 발전하면서 전압제어의 가장 보편적인 장치가 인버터에 의한 방식(도 2)으로 되었다. 인버터에 의한 전압제어기술은 교류전압을 정류하여 직류전압으로 만든 다음 전력전자소자의 스위치 작용에 의해 다시 교류를 만드는 기술이다. 이러한 방식의 전압제어기의 작동원리는 전원( 도2의 4)을 정류( 22)한 후 직류파형을 만들고, 다시 품질이 좋은 직류전원을 만들기 위한 필터(23)을 거친 후, 전력소자( 도 2의 Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 )를 게이트 제어기(26)에 의해 제어하여 교류를 만드는 인버터(24)를 구동하고, 인버터에서 만든 전압신호를 다시 좀더 깨끗한 교류전압을 만들기 위해 다시 필터(25)를 거친후 부하(도 2의 3)에 공급하게 된다.With the development of power semiconductor devices, that is, power electronic devices, the most common device of voltage control has become an inverter-based system (Fig. 2). Inverter voltage control technology is to rectify AC voltage into DC voltage, and then make AC again by switching the power electronic device. The operating principle of the voltage controller in this manner is to rectify the power supply (4 in Fig. 2) and make a DC waveform, and then go through a filter 23 to make a high-quality DC power supply, and then the power device (Fig. 2). Qp1, Qp2, Qn1, and Qn2) are controlled by the gate controller 26 to drive the inverter 24 to generate alternating current, and the filter 25 is again used to make the alternating voltage signal again to make a cleaner AC voltage. After rough supply to the load (3 in Figure 2).

도 2의 인버터방식의 전압제어방식이 갖는 장점은 크게 다음의 두 가지이다.Advantages of the voltage control method of the inverter method of FIG. 2 are largely as follows.

첫째, 주파수까지도 제어 가능한 장점First, it can control even frequency

둘째, 전압 제어폭이 넓다는 장점Second, the wide voltage control range

전력전자소자를 사용하여 전압을 제어하는 인버터 방식의 제어에서 갖는 장점이 있는 대신 다음과 같은 단점도 있다.Instead of having the advantages of the inverter type control that uses the power electronic device to control the voltage has the following disadvantages.

첫째, 제어기가 복잡하고 소자( 도 2의 Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 )비용이 비싸진다. 특히 수십 kVA 이상의 대용량인 경우 소자의 가격과 평활하는데 사용하는 리액터(도2의 L1, L2), 콘덴서(도 2의 C1, C2)가격도 수십만원 대가 된다.First, the controller is complicated and the device (Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 in FIG. 2) becomes expensive. In particular, in the case of a large capacity of several tens of kVA or more, the price of reactors (L1 and L2 in FIG. 2) and capacitors (C1 and C2 in FIG. 2) used to smooth the price of the device may be several hundred thousand won.

둘째, 제어가 어렵다. 정확한 전압과 주파수를 유지하기 위해서 정확한 제어가 필요하게 된다. 이러한 게이트 제어기(26)는 보통 마이크로프로세서에 의해 제어된다.Second, control is difficult. Accurate control is necessary to maintain the correct voltage and frequency. This gate controller 26 is usually controlled by a microprocessor.

셋째, 인버터 제어기(도 2)에 의한 전압제어는 기본적으로 전력전자소자( 도 2의 Qp1, Qp2, Qn1, Qn2)의 스위치작용을 이용하는 장치로 스위치 동작시 많은 고주파와 고조파가 발생한다. 이러한 고조파의 발생은 통신설비등에 유도작용을 발생시킨다.Third, the voltage control by the inverter controller (FIG. 2) is basically a device that uses the switching action of the power electronic device (Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 in FIG. 2), a lot of high frequency and harmonics are generated during the switch operation. The generation of such harmonics causes an induction effect on a communication facility.

넷째, 열이 많이 발생한다. 인버터 제어기(도 2)에 의한 전압제어는 기본적으로 전력전자소자( 도 2의 Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 )의 스위치작용을 이용하는 장치로 스위치 동작시 스위칭에 의한 열이 발생한다. 보통 이러한 열의 억제를 위해 방열판 처리를 하고 냉각팬을 부착한다. 열은 전력을 소비하는 것이고 냉각팬도 전력을 소비하는 것이므로 본 방식은 효율이 나빠진다.Fourth, a lot of heat is generated. The voltage control by the inverter controller (Fig. 2) is basically a device that uses the switching action of the power electronic device (Qp1, Qp2, Qn1, Qn2 in Fig. 2) generates heat by switching during the operation of the switch. Usually heatsinks and cooling fans are attached to suppress this heat. Heat is power dissipation and cooling fan is power dissipation.

다섯째, 대용량이 될수록 고가이다. 현재 전력전자에 의한 전압제어가 단일 전기기기 예를 들면 소형모터를 사용하는 전기기기에는 범용화되리 만큼 많이 사용되고 있고, 크기도 작고 가격도 저렴하게 된다. 그러나 수십 kVA 정도의 전력을 사용하는 전력기기의 경우 가격이 매우 비싸고 제어도 어려워 현실적으로 적용이 용이하지 않다. 다만, 고가라고 하더라도 꼭 필요한 개소에는 일부 사용중에 있으나, 대용량의 전압제어에는 사용이 범용화되지 않고 있고, 특히 전력계통상의 전압제어에는 가격과 고조파 및 고주파 문제등으로 현재 거의 사용이 불가한 실정이다.Fifth, the higher the capacity, the more expensive. Currently, voltage control by power electronics is widely used in a single electric device, for example, an electric device using a small motor, and it is small in size and low in price. However, power devices using power of several tens of kVA are very expensive and difficult to control. However, even though it is expensive, it is being used in some necessary places, but it is not widely used for large-capacity voltage control, and especially for voltage control in power system, it is currently almost impossible to use due to price, harmonic and high frequency problems.

전력계통에서 수용가에 정전압을 공급하기 위해 사용하는 전압방식은 크게 변전소단위에서 사용하는 전압제어 방식( 도 4)과 배전변압기 혹은 주상변압기에서사용하는 전압 제어 방식(도 3)이 있다. 변전소 단위에서 사용하는 전압방식은 전력을 공급하는 중에도 전압의 제어가 가능한 방식이고 전력도 수백 kVA이상이며, 배전변압기에서 사용하는 방식은 전압의 변동을 위해서는 정전작업이 요구되는 방식이고, 전력도 몇백kVA 이하의 용량이다.The voltage system used to supply a constant voltage to the consumer in the power system is largely divided into the voltage control method (Fig. 4) used in the substation unit and the voltage control method used in the distribution transformer or column transformer (Fig. 3). The voltage method used in the substation unit is a method that can control the voltage even while supplying power, and the power is more than several hundred kVA, and the method used in the distribution transformer requires a power failure operation to change the voltage. kVA or less.

먼저, 배전변압기의 전압제어 방식을 설명한다. 도 3은 주상변압기 혹은 주상변압기에서 사용하고 있는 전압제어방식이다. 도 3에서 전원전압( 도 3의 4와 32)은 변전소의 대형변압기에서 제공되는 전압이다. 배전변압기에서의 전압제어방식은 배전변압기의 1차측의 권선을 수동으로 변환절체하는 방식이다.First, the voltage control method of the distribution transformer will be described. 3 is a voltage control method used in a column transformer or a column transformer. In FIG. 3, the power supply voltages 4 and 32 of FIG. 3 are voltages provided by the large transformer of the substation. The voltage control method in the distribution transformer is a method of manually converting and winding the windings on the primary side of the distribution transformer.

배전변압기 혹은 주상변압기(33)의 1차측 권선(36)에 여러개의 탭(도 3의 34)을 기계적으로 내어 변압기 1차측의 권선비를 변화시켜 변압기 2차측권선(27)의 전압(도 3의 5)을 변화시키는 방식이다. 1차측 권선의 방향이 도3의 L방향이면 배전변압기 2차측 전압( 도 3의 5)가 낮아지고, 반대로 1차측 권선의 방향이 도3의 H방향이면 배전변압기 2차측 전압(도 3의 5)가 높아진다.Multiple taps (34 in FIG. 3) are mechanically fed to the primary winding 36 of the distribution transformer or columnar transformer 33 to change the winding ratio of the transformer primary side to change the voltage of the transformer secondary winding 27 (Fig. 3). 5) change the way. If the direction of the primary winding is the L direction of FIG. 3, the secondary voltage of the distribution transformer (5 in FIG. 3) is lowered. On the contrary, if the direction of the primary winding is the H direction of FIG. 3, the secondary voltage of the distribution transformer (5 of FIG. 3) is decreased. ) Increases.

이러한 방식의 전압제어방식을 탭절환방식이라하고, 일반적으로 배전변압기에서 가장 많이 사용하는 방식이다. 그러나 이러한 방식에는 다음과 같은 세가지의 문제점이 존재한다.This type of voltage control method is called a tap-changing method, and is generally the most commonly used in distribution transformers. However, there are three problems with this approach.

첫째, 배전변압기(33)에 취부된 1차측의 탭(34)를 절체하는데 정전작업을 요구한다. 그러므로 수용가에 전압을 공급하면서 전압제어를 할수 없다. 탭 절체작업동안 수용가에 정전이라는 불편함을 유발시킨다.First, an electrostatic work is required to transfer the tab 34 on the primary side mounted on the power distribution transformer 33. Therefore, voltage control cannot be performed while supplying voltage to the customer. It causes the inconvenience of power failure during the tap change operation.

둘째, 배전변압기(33)의 1차측 탭을 절환하는데 위험요소가 존재한다. 즉 사람이 직접 공기구를 사용하여 작업을 해야하므로 위험하다는 점이다.Second, there is a risk factor in switching the primary side tap of the distribution transformer 33. In other words, it is dangerous because a person must work by using an air hole.

셋째, 어느 일정한 탭에 연결되어 있는 경우 부하(도 3의 3)가 변동되어 부하에 흐르는 전류가 변화하게 되면 부하단 전압(도 3의 5)이 일정하게 되지 않는다는 점이다. 즉, 부하량에 따라 전압이 변화하게 되어 부하(도 3의 3)에 정전압공급이 불가능하게 된다.Third, when the load (3 in FIG. 3) is connected when a certain tap is connected, and the current flowing through the load changes, the load terminal voltage (5 in FIG. 3) is not constant. In other words, the voltage changes according to the load, so that the constant voltage cannot be supplied to the load (3 in FIG. 3).

이러한 주상변압기(33)에서 부하(도 3의 3)단에 정전압을 공급하려면 위의 3가지 단점을 개선하는 노력이 필요하다.In order to supply a constant voltage to the load (3 in Fig. 3) stage in the columnar transformer 33, an effort to improve the above three disadvantages is required.

전력계통에서 사용하는 전압을 제어하는 또 하나의 장치로 부하상태 자동 탭 절환장치(도 4)에 의한 장치가 있다. 변전소등에 설치되고 전압이 수백 kV이고, 전력이 수십 MVA용의 초고압 대전력용 변압기에서 사용하는 방식으로 현재 많이 사용되고 있다.Another device for controlling the voltage used in the power system is a device by an automatic load switching device (Fig. 4) of the load state. It is installed in substations, has a voltage of several hundred kV, and power is used in ultra high voltage high power transformer for tens of MVA.

이 방식은 발전소에서 발생된 전압을 1차측전압(41)로 받아 전압을 변성하는 작용을 하는 초고압 변압기의 2차측권선(43)의 권선 중간에 리드선을 연결하여 여러 개의 탭을 구성하고 각 탭을 전동장치에 의해서 자동을 조절하는 방식이다.In this method, a plurality of taps are formed by connecting a lead wire to the middle of the winding of the secondary winding 43 of the ultra-high voltage transformer, which receives the voltage generated by the power plant as the primary side voltage 41 and modifies the voltage. It is a method of automatically adjusting by electric gear.

이 방식의 장점은 크게 두가지로 다음과 같다There are two main advantages to this approach:

첫째, 전력을 공급하면서 전압을 조절 가능하므로 정전을 발생시키지 않는다.First, the voltage can be adjusted while supplying power so that no power failure occurs.

둘째, 자동으로 제어되므로 조작할 때 위험요소가 없다.Second, there is no risk when operating because it is automatically controlled.

그러나 이 방식에도 단점이 있다But there are disadvantages to this approach.

첫째, 초고압 변압기(44) 2차측의 OLTC에 존재하는 탭의 수가 20개 정도로연속적인 전압제어방식이 아니라 단계적으로 제어가능한 방식이다.First, the number of taps present in the OLTC on the secondary side of the ultra-high voltage transformer 44 is about 20 steps, not a continuous voltage control method.

둘째, 고가이다. 초고압변압기(44)의 수십% 정도의 비용이 들어가는 고가의 전력장치이다.Second, it is expensive. It is an expensive power device that costs about tens of percent of the ultra high voltage transformer 44.

셋째, 크기 즉 규모가 대단히 크다. 그러므로 이 전압 방식을 배전변압기(33)의 2차측에 적용하는 것은 무리이다. 가격도 고가여서 배전변압기의 수십배의 가격에 달한다.Third, the size, that is, the size is very large. Therefore, it is unreasonable to apply this voltage method to the secondary side of the distribution transformer 33. The price is also high, which is tens of times the price of a distribution transformer.

현재 이 방식은 변전소에서 사용하는 전 세계적으로 가장 대표적인 전압제어방식이다. 이러한 방식을 순수한 전력전자소자를 사용하여 제어하기에는 기술적으로 경제적으로 불가능하다.At present, this is the most representative voltage control method used worldwide in substations. It is technically and economically impossible to control this method using pure power electronics.

현재 전력계통 혹은 고전압 대전력분야에서 사용되고 있는 전압제어방식으로 인버터방식( 도 2 ), 배전변압기 수동 탭 절체방식 ( 도 3 ) 그리고 초고압변압기(44)에서 사용되는 자동 탭 절환장치(도 4)가 갖는 단점을 보완하는 장치로 다음과 같은 조건을 두고 착안하였다.As the voltage control method currently used in the power system or high voltage and high power field, an inverter method (FIG. 2), a distribution transformer manual tap switching method (FIG. 3), and an automatic tap changer (FIG. 4) used in the ultra-high voltage transformer 44 are provided. As a device to compensate for the shortcomings have been conceived under the following conditions.

첫째, 자동으로 전압이 제어되어야 한다.First, the voltage must be controlled automatically.

둘째, 구조가 간단하여 취급이 편해야한다.Second, the structure should be simple and easy to handle.

셋째, 가격이 저렴하고 경량이어야 한다.Third, the price should be cheap and lightweight.

넷째, 전압품질을 해치지 않아야한다.Fourth, it should not harm the voltage quality.

본 고안에서는 위의 조건을 만족시키는 제어기가 가능하도록 하기 위해 다음과 같은 현상을 발견하였다. 일반적으로 전력계통 혹은 고전압에서 사용하는 전압에서 전압이 흔들리는 폭은 크지 않다는 점이다. 예를 들어 설명하면 우리나라 가정용으로 공급되는 정격전압은 220V이다. 현재 우리나라 전력계통상황에서 이 220V 전압이 하루에 변동폭은 크게 잡아도 5%이내에 해당한다. 즉, 전압의 변동폭이 적다는 것이다. 그러므로 제어해야하는 전압의 폭도 크지 않다는 것이다. 이러한 원리에서 인버터방식처럼 필요한 전력 용량 전체를 새로 생성할 필요는 없다는 점이다.In the present invention, the following phenomenon was found to enable a controller that satisfies the above conditions. In general, the voltage fluctuation is not large in the voltage used in the power system or high voltage. For example, the rated voltage supplied to domestic households is 220V. At present, in the power system of Korea, the voltage of 220V falls within 5% even if the fluctuation is large. In other words, the voltage fluctuation range is small. Therefore, the width of the voltage to be controlled is not large. In this principle, it is not necessary to generate all the required power capacity like the inverter method.

일반적인 변압기는 전원과 병렬로 연결하여 전압을 변화시키는 작용을 한다. 도 5는 일반적인 변압기(51) 결선도를 설명하고 있다. 여러 대의 변압기를 운전할 때, 즉 이를 변압기 병렬운전이라 한다. 특성이 같은 변압기를 도 5에서와 같이 입력측의 단자를 병렬로 연결하여 2차측에 부하(도 5의 3)를 걸어 사용하는 것이 일반적인 변압기 결선방법이다. 즉 부하와도 병렬 연결하여 사용하는 것이다.In general, the transformer is connected in parallel with the power supply to change the voltage. 5 illustrates a general transformer 51 connection diagram. When several transformers are operated, that is, transformer parallel operation. As shown in FIG. 5, a transformer having the same characteristics is connected to a terminal of an input side in parallel, and a load (3 in FIG. 5) is applied to a secondary side to use a transformer. In other words, it is used in parallel with the load.

그런데 이 부하( 도 5의 3)와 직렬로 변압기를 1대 더 사용할 경우, 도 6에서와 같이 부하와 직렬로 변압기를 결선하게 된다. 도 6에서 변압기(51)은 배전변압기로 적용 될 수 있고, 초고압변압기로 적용 될 수 있고, 수용가에서 사용하는 일반 변압기로 적용 될 수도 있다. 도 5에서는 변압기(51)과 부하(도 5의 3) 병렬로 연결되어 있다. 이 결선에서 부하(도6의 3)와 변압기(도 6의 51) 사이에 제어 변압기(56)를 부하(3)와 직렬로 연결한다. 그리고 2차측에는 일반적으로 사용하는 유접점 스위치(57)을 연결한다. 이 상태에서 부하전류(도 6의 6)을 일정하게 하고 유접점 스위치(57)를 닫았을 때와 열였을 때 제어변압기(56)의 1차측전압(Vc)과 부하단 단자전압(VL, 도 6의 5)을 측정한다. 이때의 현상을 다음과 같다.However, when one more transformer is used in series with this load (3 in FIG. 5), as shown in FIG. 6, the transformer is connected in series with the load. In FIG. 6, the transformer 51 may be applied to a distribution transformer, an ultra high voltage transformer, or a general transformer used in a consumer. In FIG. 5, the transformer 51 and the load (3 of FIG. 5) are connected in parallel. In this connection, the control transformer 56 is connected in series with the load 3 between the load (3 in FIG. 6) and the transformer (51 in FIG. 6). And the secondary switch 57 which is generally used is connected to the secondary side. In this state, when the load current (6 in FIG. 6) is kept constant and the contact switch 57 is closed and it is heated, the primary side voltage Vc of the control transformer 56 and the load terminal terminal voltage VL, FIG. Measure 6, 5). The phenomenon at this time is as follows.

첫째, 유접점 스위치(57)를 열었을 때, 변압기(도 6의 T1, 51)에서 공급하는 전압(Vt)중 대부분이 제어변압기 1차측(Vc, 56)에 걸리고, 부하단전압(VL, 도 6의 5)은 매우 적은 값이 된다. 이때 제어변압기(56) 2차측에서는 전류가 흐를 수 없다.First, when the contact switch 57 is opened, most of the voltage (Vt) supplied from the transformer (T1, 51 in Fig. 6) is applied to the control transformer primary side (Vc, 56), the load end voltage (VL, Fig. 6, 5) is very small. At this time, the current cannot flow in the secondary side of the control transformer 56.

둘째, 유접 스위치(67)를 닫았을 때, 변압기(도 6의 T1, 51)에서 공급하는 전압(Vt)중 대부분은 부하단전압(VL, 도 6의 5)이 되고, 제어변압기 1차측(Vc, 58)에는 거의 전압이 걸리지 않는다. 이때 제어변압기(56)의 2차측의 스위치에는 제어변압기(56)의 변압비에 반비례하는 전류가 흐른다.Second, when the contact switch 67 is closed, most of the voltage (Vt) supplied from the transformer (T1, 51 in Fig. 6) becomes the load terminal voltage (VL, 5 in Fig. 6), the control transformer primary side ( Vc, 58) hardly takes voltage. At this time, a current inversely proportional to the transformer ratio of the control transformer 56 flows through the switch on the secondary side of the control transformer 56.

이러한 시험결과는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.These test results can be concluded as follows.

첫째, 제어변압기(56)를 부하(도 6의 3)와 직렬로 연결하면 부하단 전압(도6의 5)을 제어할 수 있다. 결국 제어변압기(56) 2차측의 전류에 따라 제어변압기 1차측의 전압이 변한다.First, when the control transformer 56 is connected in series with the load (3 in FIG. 6), the load terminal voltage (5 in FIG. 6) can be controlled. As a result, the voltage on the primary side of the control transformer changes according to the current on the secondary side of the control transformer 56.

둘째, 제어변압기(56)의 2차측의 전류를 제어하면 부하단 전압(VL, 도6의 5)를 큰폭으로 제어할 수 있다. 그러나 큰 폭으로 부하단 전압(VL, 도6의 5)을 제어하려면 제어변압기의 용량이 일반적인 변압기(51)의 용량과 같은 크기가 같아야 한다. 결국 전압의 제어폭을 크게 하려면 제어변압기의 용량도 커져야 한다는 것이다. 그러나 일반적으로 전력계통에서 전압의 변동폭이 크지 않으므로 제어변압기의 용량이 적어도 된다는 결론에 도달한다. 즉, 제어하고자 하는 전압의 변동폭이 10%이면 제어변압기(56)의 용량은 일반적인 변압기(도 6의 51) 용량의 10%가 된다. 그러므로 적은 용량의 변압기로 대용량의 전압을 제어할수 있다는 중요한 결론에 도달한다. 이러한 현상과 실험결과가 본 고안의 착안점이다.Second, if the current on the secondary side of the control transformer 56 is controlled, the load terminal voltage VL (5 in FIG. 6) can be largely controlled. However, in order to control the load terminal voltage VL (5 of FIG. 6) in a large width, the capacity of the control transformer must be equal to the capacity of the general transformer 51. In other words, to increase the control width of the voltage, the capacity of the control transformer must be increased. However, in general, it is concluded that the capacity of the control transformer is minimal since the voltage fluctuations are not large in the power system. That is, if the variation range of the voltage to be controlled is 10%, the capacity of the control transformer 56 is 10% of the capacity of the general transformer (51 in FIG. 6). Therefore, the important conclusion is that a small transformer can control a large voltage. These phenomena and experimental results are the focus of the present invention.

여기서 제어변압기(도 1의 56)의 2차측 전류(77)를 편리하게 제어하는 장치는 다음과 같다. 정전압제어의 대상은 부하단전압(도1의 5)이다. 즉, 전원(도 1의 71)이 변화여도, 혹은 부하(도1의 3)이 변화하여 부하전류(도 1의 6)가 변하여도 부하단 전압(도1의 5)이 일정하게 되는 것을 의미한다.Here, the apparatus for conveniently controlling the secondary side current 77 of the control transformer 56 of FIG. 1 is as follows. The target of the constant voltage control is the load terminal voltage (5 in FIG. 1). That is, even if the power source (71 in FIG. 1) is changed or the load (3 in FIG. 1) is changed so that the load current (6 in FIG. 1) is changed, the load terminal voltage (5 in FIG. 1) is constant. do.

어떠한 원인에 의해 부하단 전압(도1의 5)이 크게 되면 제어변압기 1차측전압강하(도1의 58)를 크게하여 부하단 전압을 감소시켜 일정하게 유지토록하고, 부하단전압(도1의 5)이 적게되면 제어변압기 1차측전압강하(도1의 58)도 적게하여 부하단 전압(도1의 5)을 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 장치가 본 고안의 착안사항이며, 이러한 동작을 위해 일반변압기를 부하(도1의 3)와 직렬로 연결하여 제어변압기(도1의 56)로 사용한다.If the load stage voltage (5 in Fig. 1) becomes large due to any cause, the control transformer primary voltage drop (58 in Fig. 1) is increased to decrease the load stage voltage and keep it constant. When 5) is small, the control transformer primary side voltage drop (58 in FIG. 1) is also small, so that the load terminal voltage (5 in FIG. 1) can be kept constant. Such a device is an idea of the present invention, and for this operation, a general transformer is connected in series with a load (3 in FIG. 1) and used as a control transformer (56 in FIG. 1).

부하단 전압(도1의 5)을 일정하게 하는 장치에 대해 설명하면, 부하단 전압(도1의 5)이 증가하면 제어변압기 1차측 전압(도1의 58)을 증가시켜 부하단 전압(도1의 5)을 낮추어 일정하게 유지하면 된다. 부하단 전압(도1의 5)이 감소하면 제어변압기 1차측전압(도1의 58)을 감소시킴으로서 부하단 전압(도 1의 5)을 증가시켜 일정하게 유지하도록 할 수 있다. 결국 부하단전압(도1의 5)을 일정하게 유지하려면 제어변압기(도1의 56)의 1차측전압 (도1의 58) 증감시켜면 가능하고, 제어변압기(도1의 56)를 증감시키려면 제어변압기 2차측 전류(도1의 77)를 증감시키면 가능하다. 즉, 제어변압기 1차측전압(도1의 58)을 증가시키려면 제어변압기의 2차측전류(도1의 77)를 감소시키면 되고, 제어변압기의 1차측전압(도1의 58)을 감소시키려면 제어변압기 2차측전류(도1의 77)를 증가시키면 된다.Referring to the apparatus for making the load stage voltage (5 in FIG. 1) constant, when the load stage voltage (5 in FIG. 1) increases, the control transformer primary side voltage (58 in FIG. 1) is increased to increase the load stage voltage (FIG. 1). You can keep it constant by lowering 5). When the load stage voltage (5 in FIG. 1) decreases, the control transformer primary side voltage (58 in FIG. 1) may be decreased to increase the load stage voltage (5 in FIG. 1) and keep it constant. As a result, in order to keep the load stage voltage (5 in FIG. 1) constant, it is possible to increase or decrease the primary voltage (58 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1), and increase or decrease the control transformer (56 in FIG. 1). This can be done by increasing or decreasing the control transformer secondary current (77 in FIG. 1). In other words, to increase the control transformer primary side voltage (58 in FIG. 1), the secondary side current (77 in FIG. 1) of the control transformer may be decreased, and to reduce the primary side voltage (58 in FIG. 1) of the control transformer. It is sufficient to increase the control transformer secondary side current (77 in FIG. 1).

결국, 제어대상 전압인 부하단 전압(VL, 도1의 5)을 일정하게 제어하려면 제어변압기의 2차측전류(Ic2, 도1의 77)를 증감시키면 된다. 그러므로 제어변압기(56) 2차측전류(Ic2, 도1의 77)을 제어하는 것이 부하단 정전압 제어가 전압제어가 된다는 결론에 도달한다.As a result, in order to constantly control the load terminal voltage VL (5 in FIG. 1), which is the control target voltage, the secondary side current Ic2 (77 in FIG. 1) of the control transformer may be increased or decreased. Therefore, controlling the control transformer 56 secondary side current Ic2 (77 in Fig. 1) leads to the conclusion that the load stage constant voltage control becomes the voltage control.

이제 제어대상인 제어변압기의 2차측 전류(Ic2, 도1의 77)를 제어하는 장치에 대해서 설명한다. 이를 위해 구조적으로 3가지의 장치를 조합하여 사용한다.The apparatus for controlling the secondary side current Ic2 (77 in FIG. 1) of the control transformer to be controlled will now be described. For this purpose, a combination of three devices is used.

첫째, 부하와 직렬로 연결하는 제어변압기(도1의 56)의 2차측에 다수의 탭( 도1의 S1, S3, S4, S5)을 두어 2차측에 유기되는 전압의 크기를 변경할 수 있도록 했다. 이 탭의 조정은 탭 제어용 전력전자 스위치부(도1의 73)를 두어 'on', 'off' 제어를 행할 수 있도록 하였다.First, a plurality of taps (S1, S3, S4, and S5 in FIG. 1) are provided on the secondary side of a control transformer (56 in FIG. 1) connected in series with a load so that the magnitude of the voltage induced in the secondary side can be changed. . The adjustment of this tap was made so that the power electronic switch part (73 of FIG. 1) for tap control could be performed to perform "on" and "off" control.

둘째, 부하로 사용하는 콘덴서군(도1의 74)를 두고 콘덴서 각각을 개별제어할 수 있도록 했다. 여기서 콘덴서 제어는 두 가지로 수행한다. 한 가지 장치는 'on', 'off'제어만 행하는 제어부분(도 1의 75)으로 각각의 콘덴서가 전부 부하에 연결되어 각각의 용량으로 작용하고, 다른 한 가지 장치는 위상제어(도 11)가 가능한 콘덴서 제어용 위상제어 전력전자 스위치부(76)로 콘덴서용량을 미세하게 제어할 수 있도록 했다. 이렇게 함으로서 제어변압기 2차측전류가 계단적으로 작용하지 않고 부드럽게 작용하도록 하였다.Second, a capacitor group (74 in FIG. 1) used as a load was provided so that each of the capacitors could be individually controlled. Here, condenser control is performed in two ways. One device is a control part (75 in FIG. 1) that performs only 'on' and 'off' control, and each capacitor is connected to a load to operate at each capacity, and the other device is phase control (Fig. 11). The capacitor control phase control power electronic switch unit 76 can control the capacitor capacity finely. This allows the control transformer secondary currents to work smoothly rather than stepwise.

셋째, 제어변압기(56)로 승압변압기를 사용한다. 즉, 제어변압기 2차측의 전압(78)이 1차측의 전압보다 높은 변압기를 사용하는 것이다. 이렇게 함으로서 2차측의 전류(77)가 적어 전력전자소자의 크기가 작아지고, 열도 적게 발생하고, 가격도 저렴하게 된다.Third, a boost transformer is used as the control transformer 56. That is, the transformer 78 uses a transformer whose voltage 78 on the secondary side of the control transformer is higher than the voltage on the primary side. By doing so, the current 77 on the secondary side is small, the size of the power electronic device is small, less heat is generated, and the price is low.

제어변압기(도1의 56)의 2차측 전류(도1의 77)를 증감제어하기 위한 부하로서 콘덴서(74)를 사용하였다. 콘덴서(74)를 사용하는 경우 이유는 다음과 같은 세가지의 장점을 가지기 때문이다.A condenser 74 was used as a load for increasing and decreasing the secondary current (77 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1). The reason for using the capacitor 74 is that it has the following three advantages.

첫째, 콘덴서(74)가 용량성으로 작용하므로 전력을 소비하지 않는다.First, the capacitor 74 acts capacitively and therefore does not consume power.

둘째, 일반적으로 전력계통에서 사용하는 부하는 유도성이므로 역율 개선의 효과가 있다.Second, loads generally used in power systems are inductive and therefore have an effect of improving power factor.

셋째, 제어변압기(56) 1차측에 침입하는 서지는 제어변압기(56)를 쉽게 통과하게 되므로 2차측의 콘덴서(74)가 이를 흡수하여 부하로 서지가 침입하는 것을 차단하여 부하단을 보호할 수 있다.Third, since the surge invading the primary side of the control transformer 56 passes through the control transformer 56 easily, the secondary capacitor condenser 74 absorbs it and blocks the surge from entering the load, thereby protecting the load stage. have.

본 고안의 목적은 부하단에 걸리는 전압을 일정하게 유지하는 것이다.The purpose of the present invention is to maintain a constant voltage across the load stage.

우선 하드웨어구조는 도 7에서 설명한다. 본 전압제어기의 목적인 부하단전압(도7의 5)를 일정하게 제어하기 위해서 제어변압기(도7의 56) 2차측전류(도7의 77)를 제어해야한다. 이러한 제어를 위해 4가지의 아날로그 정보를 주제어기(도7의 87)로 받아들인다.First, the hardware structure will be described in FIG. The secondary side current (77 in FIG. 7) of the control transformer (56 in FIG. 7) must be controlled in order to constantly control the load terminal voltage (5 in FIG. 7) which is the purpose of this voltage controller. For this control, four analog information are taken into the main controller (87 in Fig. 7).

첫째, 전원전압(Vac, 도 7의 71)을 제어기(87)로 읽어들이기 위한 변환기(도 7의 88)First, a converter (88 in FIG. 7) for reading the power supply voltage Vac (71 in FIG. 7) into the controller 87.

둘째, 부하단 전압(VL, 도7의 5)을 제어기(87)로 읽어들이기 위한 변환기(도 7의 89)Second, a converter (89 in FIG. 7) for reading the load terminal voltage VL (5 in FIG. 7) into the controller 87.

셋째, 제어변압기 2차측 전압(Vc2, 도7의 78)을 제어기(87)로 읽어들이기 위한 변환기(도 7의 90)Third, a converter (90 in FIG. 7) for reading the control transformer secondary voltage Vc2 (78 in FIG. 7) into the controller 87.

넷째, 제어변압기 2차측 전류(Ic2, 도 7의 77)를 제어기(87)로 읽어들이기 위한 변환기(도 7의 91)Fourth, a converter (91 in FIG. 7) for reading the control transformer secondary current Ic2 (77 in FIG. 7) into the controller 87.

일정전압 제어를 위해 필요한 위의 4가지 정보는 주제어기(도 7의 87)에 전달되어 다음의 4가지 부분의 제어를 위한 신호발생에 사용된다.The above four pieces of information necessary for the constant voltage control are transmitted to the main controller (87 in FIG. 7) and used for signal generation for the following four parts.

첫째, 주제어기(87)에 문제가 있거나 전압제어변압기(도7의 56)의 2차측이 개방될 경우 제어변압기 2차측을 'CLOSE'시키기 위한 보호접점(72)을 동작시키는 1bit 제어기( 도 7의 82) 신호발생First, when there is a problem in the main controller 87 or when the secondary side of the voltage control transformer (56 in FIG. 7) is opened, a 1-bit controller (FIG. 7) that operates the protective contact 72 to 'CLOSE' the control transformer secondary side. 82) Signal Generation

둘째, 제어변압기(56)의 2차측에 여러개의 탭이 존재할 경우, 각각의 탭을 선택하는 스위치군(도 7의 73)을 제어하는 제어기( 도7의 83) 신호발생Second, when there are a plurality of taps on the secondary side of the control transformer 56, signal generation of the controller (83 in Fig. 7) for controlling the switch group (73 in Fig. 7) for selecting each tap.

셋째, 제어변압기(도 7의 56) 2차측에 연결되어 2차측 전류(도 7의 77)를 증감시키는 역할을 하는 콘덴서중 'ON', 'OFF' 제어(도 10)만을 수행하는 콘덴서 스위치군(도 7의 75)을 제어하는 제어기(도 7의 84)의 신호발생Third, among the capacitors connected to the control transformer (56 in Fig. 7) secondary side to increase or decrease the secondary current (77 in Fig. 7) to perform only 'ON', 'OFF' control (Fig. 10) Signal generation of the controller (84 of FIG. 7) controlling 75 of FIG.

넷째, 제어변압기(도 7의 56) 2차측에 연결되어 2차측 전류(도 7의 77)를 세밀하게 증감시키는 역할을 하는 콘덴서중 위상제어(도 11)를 수행하는 콘덴서 스위치군(도 7의 76)을 제어하는 제어기(도 7의 86)의 신호발생Fourth, a condenser switch group (FIG. 7) which performs phase control (FIG. 11) among the condensers connected to the control transformer (56 in FIG. 7) secondary side to increase and decrease the secondary current (77 in FIG. 7) finely. Signal generation of the controller (86 in FIG. 7) controlling 76)

다음은 이러한 제어를 가능하게 하는 소프트웨어에 대해서 설명한다. 위에서 언급한 4가지의 제어신호발생을 위한 알고리즘은 주제어기(도 7의 87)에서 수행되며 마이크로프로세서로 구성한다.The following describes the software that enables this control. Algorithms for generating the four control signals mentioned above are performed in the main controller (87 in FIG. 7) and constitute a microprocessor.

알고리즘의 설명을 편리하게 하기 위해 여기서 단계(step)을 정의하자. 도 1에서 제어변압기(도1의 56)의 2차측 탭은 4개(도1의 S1, S3, S4, S5)이다. 이에 대응되는 스위치는 도 1에서 Q1, Q2, Q3, Q4이고 게이트는 G1, G2, G3,G4 이다.To simplify the explanation of the algorithm, let's define a step here. In Fig. 1, the secondary side tabs of the control transformer (56 in Fig. 1) are four (S1, S3, S4, S5 in Fig. 1). Corresponding switches are Q1, Q2, Q3, and Q4 in FIG. 1 and the gates are G1, G2, G3, and G4.

또한 콘덴서 제어용 전력전자 스위치부(76)는 도 1에서 Q5, Q6, Q7, Q8이고, 이에 대응되는 게이트는 G5, G6, G7, G8이다.In addition, the capacitor control power electronic switch unit 76 is Q5, Q6, Q7, Q8 in Fig. 1, and the corresponding gates are G5, G6, G7, G8.

그리고 정밀제어를 위한 위상제어방식의 Q9스위치와 게이트 G9,G10이 있다.There are Q9 switch and gates G9 and G10 of phase control method for precision control.

탭스위치부(도 1에서 73)와 콘덴서 스위치부(도1의 74)만으로 경우의 수를 만들면 4 x 4 =16으로 16개의 경우에 수가 된다. 이를 step으로 정의하자.If the number of cases is made up of only the tap switch section (73 in Fig. 1) and the condenser switch section (74 in Fig. 1), the number is 16 in 4 x 4 = 16. Let's define it as a step.

표1과 도1에서 보는 바와 같이 step을 증가시키면 도 1의 제어변압기 2차전류(Ic2, 77)가 감소하고, 제어변압기 1차전압(Vc, 58)증가하므로 부하단전압(VL, 도1의 5)이 감소한다. 반대도 성립하므로 step에 의해 부하단전압(도1의 5)가 제어된다.As shown in Table 1 and FIG. 1, increasing the step decreases the control transformer secondary currents Ic2 and 77 and increases the control transformer primary voltages Vc and 58, thereby increasing the load stage voltage VL and FIG. 5) decreases. Since the opposite is true, the load terminal voltage (5 in FIG. 1) is controlled by the step.

결론적으로 부하단자전압(도1의 5)을 적게 하려면 제어변압기(56) 1차측 전압을 증가시켜야 하므로 step을 증가시킨다. 또한 부하단자전압을 크게 하려면 제어변압기(56) 1차측 전압을 감소시켜야 하므로 step를 감소시킨다. 즉, step 수의 증가는 부하단자전압(도1의 5)의 감소이다.In conclusion, in order to decrease the load terminal voltage (5 in FIG. 1), the control transformer 56 needs to increase the primary voltage, thereby increasing the step. In addition, in order to increase the load terminal voltage, it is necessary to reduce the primary voltage of the control transformer 56, thereby reducing the step. That is, the increase in the number of steps is a decrease in the load terminal voltage (5 in Fig. 1).

도 8은 도 1에서의 부하단 전압(VL)을 정전압으로 제어하기 위한 제어알고리즘 순서도 이다. 주제어기(87)가 동작을 시작하면 프로그램상( 표 1 )에서 정의된 step을 메모리에서 불러들이고, 사용자가 원하는 정전압 수치를 기억한다. 그 후 외부에서 전원전압정보(도 1의 71), 부하단 전압(VL), 제어변압기(도1의 56)의 2차측 전압(도1의 78), 제어변압기의 2차측전류(도1에서 77)를 A/D 변환한다. 부하단자전압(도1에서 5)과 사용자가 원하는 정전압수치(도8에서 VLD)와 비교하여 부하단자전압(도1에서 5)이 크면 스텝을 상승시키고, 정밀하게 전압을 제어하기 위해 위상제어(도1에서 76)을 행한다. 반대로 부하단자전압이(도1에서 5)가 작으면 스텝을 하강시키고 정밀제어를 위해 위상제어(도 1에서 76)을 행한다.FIG. 8 is a flowchart of a control algorithm for controlling the load terminal voltage VL to a constant voltage in FIG. 1. When the master controller 87 starts operation, the step defined in the program (Table 1) is loaded from the memory, and the constant voltage value desired by the user is stored. Then, externally, the power supply voltage information (71 in FIG. 1), the load end voltage (VL), the secondary side voltage (78 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1), and the secondary side current of the control transformer (in FIG. 1). 77) is A / D converted. Compared with the load terminal voltage (5 in Fig. 1) and the constant voltage value desired by the user (V LD in Fig. 8), if the load terminal voltage (5 in Fig. 1) is large, the step is increased and phase control is performed to precisely control the voltage. (76 in Fig. 1). On the contrary, if the load terminal voltage (5 in Fig. 1) is small, the step is lowered and phase control (76 in Fig. 1) is performed for precise control.

여기서 전압제어방식은 기본적으로 step를 가변하여 단계적으로 변압기 1차측의 전압강하를 제어한다. 이렇게 되면 전압이 단계적으로 제어되기 때문에 정밀한 제어가 어렵다. 이러한 전압제어는 스위치부(도 1와 73, 75)에 의해서 스위치제어를 행하게 된다. 이러한 제어방식은 도 10에서 설명하고 있다. 여기서는 부하가 순수하게 저항부하로 하고 설명하였다. 도 10에서 보는 바와 같이 순수한 스위치처럼 작용한다.Here, the voltage control method basically varies the step to control the voltage drop of the transformer primary side by step. This makes precise control difficult because the voltage is controlled step by step. Such voltage control is performed by the switch unit (Figs. 1, 73 and 75). This control method is described in FIG. Here, the load is purely a resistive load. As shown in Figure 10 it acts like a pure switch.

전압이 단계적으로 제어되는 것을 보완하는 장치로 도1의 76에서 위상제어(도 11)를 수행하여 단계적으로 변하는 전압을 직선적(96)으로 변화하도록 한다. 도 11에서 위상제어를 설명하고 있다. 여기서도 순수한 저항부하로 설명하고 있다. 도 11에서 보는 바와 같이 전압파형중 어느 특정부의 위상에서 스위칭 동작을 수행하는 것이다.Complementary to the voltage control step by step to perform the phase control (Fig. 11) in 76 of Figure 1 to change the step-change voltage to a linear (96). Phase control is explained in FIG. Here, too, the pure resistance load is explained. As shown in FIG. 11, the switching operation is performed in the phase of a specific part of the voltage waveform.

도 1은 본 고안의 정전압 제어 장치의 대표도1 is a representative view of a constant voltage control device of the present invention

도 2는 전압제어의 한 방식인 인버터를 설명하기 위한 구조도2 is a structural diagram for explaining an inverter which is a type of voltage control;

도 3는 전력계통에서 사용하는 주상변압기 혹은 배전변압기의 전압제어 설명도3 is an explanatory diagram of voltage control of a columnar transformer or a distribution transformer used in a power system;

도 4는 변전소에서 사용하는 대용량 변압기의 전압제어 설명도4 is an explanatory diagram of voltage control of a large-capacity transformer used in a substation

도 5는 일반적인 변압기 결선도5 is a general transformer connection diagram

도 6은 변압기를 이용한 전압강하 설명도6 is a diagram illustrating a voltage drop using a transformer

도 7은 본 고안의 정전압 제어 장치를 설명하기 위한 제어도7 is a control diagram for explaining a constant voltage control device of the present invention

도 8은 본 고안을 설명하기 위한 제어알고리즘 순서도8 is a flowchart of a control algorithm for explaining the present invention.

도 9는 step과 제어변압기 1차측 전압강하 설명도9 is an explanatory diagram of a step and a control transformer primary voltage drop

도 10은 스위치 제어에 대한 설명도10 is an explanatory diagram for switch control

[ 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ][Description of the code for the main parts of the drawing]

1. 2. 부하단의 단자1. 2. Terminal of load stage

이 두단자 사이에 인가되는 전압을 일정하게 제어하는 것이 정전압의 목적이다. 또한 이 두단자 사이의 전압을 일정하게 하고 주파수를 안정하게 하는 것이 정전압 제어이다.It is the purpose of the constant voltage to constantly control the voltage applied between these two terminals. In addition, it is constant voltage control to make the voltage between these two terminals constant and to stabilize the frequency.

3. 부하3. Load

일반적으로 전기적인 관점에서 부하이다. 가정 혹은 산업용으로 사용하는 모든 전기기기 및 전기제품은 부하에 해당한다. 부하는 전등과 같은 저항성부하( 동상 부하)와 모터와 같은 유도성 부하(지상부하), 방전 혹은 콘덴서와 용량성 부하(진상부하)로 나누어진다. 여기서 동상부하라는 것은 전압과 전류의 위상이 일치하는 것을 말하고, 지상부하는 전류가 전압의 위상을 기준으로 할 때 90도 늦은 것을 말하고, 진상부하는 전류가 전압을 기준으로 할 때 90도 앞서는 것을 말한다.It is generally a load from an electrical point of view. All electrical appliances and appliances used for home or industrial purposes are loads. The load is divided into resistive loads such as electric lamps (phase load) and inductive loads such as motors (ground load), discharge or condenser and capacitive loads (phase loads). Here, in-phase load means that the phase of voltage and current match, ground load means that it is 90 degrees late when the current is based on the phase of the voltage, and true load means 90 degrees when the current is referenced to the voltage. .

4. 전원4. Power

전기사업자가 공급하는 전원을 의미한다. 전기적으로 무한대의 에너지를 공급하는 것을 의미하고, 내부임피던스가 '0'인 것을 이상적인 전원이라 한다.Means the power supplied by the electricity provider. It means to supply infinite energy electrically, and that the internal impedance is '0' is called the ideal power source.

5. 부하단 전압5. Load stage voltage

부하(3)에 걸리는 전압을 말한다. 본 고안에서 정전압제어란 여기서 언급하는 부하단 전압을 일정하게 하는 것을 말한다. 정전압제어란 부하단에 걸리는 전압의 크기를 일정하고 주파수가 일정하게 하는 것이고, 이러한 조건은 부하(3)의 성격이 저항성, 용량성, 유도성으로 변동하여도 전압크기와 주파수가 일정하게 유지되는 것을 말한다.The voltage applied to the load 3 is referred to. In the present invention, the constant voltage control means to make the load stage voltage mentioned here constant. In the constant voltage control, the magnitude of the voltage applied to the load stage is constant and the frequency is constant. In this condition, the voltage magnitude and frequency are kept constant even when the characteristics of the load 3 are changed to resistive, capacitive and inductive. Say that.

6. 부하전류6. Load current

부하(3)에 공급되는 전류Current supplied to the load (3)

22. 정류부22. Rectifier

교류전원을 직류전원으로 바꾸어주는 기능을 수행하는 부분으로 정류소자인다이오드 4개로 구성된다. 정류부의 다른 표현으로 컨버터라고 한다. 여기서의 회로를 전파정류회로하고 한다. 교류전원을 직류전원으로 변환하는 것을 정류라 한다.This part converts AC power into DC power and consists of 4 rectifier element diodes. Another representation of the rectifier is called a converter. The circuit here is a full-wave rectifier circuit. Converting AC power to DC power is called rectification.

23 평활필터23 Smoothing Filter

상기 22의 정류부에서 정류된 전압파형을 완전한 직류가 아니라 교류성분은 갖는 파형이 된다. 이러한 파형을 '맥동성분을 갖는다'라고 하고, 리액터(도 2의 L1)와 콘덴서(도 2의 C1)에 의해서 좀더 직류에 가까운 전압파형이 된다.The voltage waveform rectified in the rectifier 22 is a waveform having an AC component instead of a complete direct current. Such a waveform is referred to as 'having a pulsating component' and becomes a voltage waveform closer to direct current by the reactor (L1 in FIG. 2) and the condenser (C1 in FIG. 2).

24 인버터24 inverter

상기의 평활필터를 거친 직류전압으로 다시 원하는 주파수와 원하는 크기의 전압을 만드는 인버터 부분이다. 전력전자소자의 스위치작용에 의해 새로운 교류전원을 만든다.The inverter part makes a voltage of a desired frequency and a desired magnitude again by the DC voltage passed through the smoothing filter. A new AC power supply is made by switching power electronic devices.

25 평활회로25 smoothing circuit

전력전자소자를 이용하여 만든 AC 전압은 많은 고조파 및 고주파를 함유하고 있어 이러한 고조파 및 고주파를 부하에 인가하면 소음, 통신장애등의 문제점을 발생한다. 그러므로 이러한 고조파와 고주파를 제한하기 위한 필터를 사용한다.AC voltage made by using power electronics contains many harmonics and high frequencies, so when the harmonics and high frequencies are applied to the load, noise, communication disturbances, etc. occur. Therefore, a filter is used to limit these harmonics and high frequencies.

26 게이트 제어회로26 gate control circuit

상기 24의 인버터에 사용되는 전력전자소자의 스위치 작용을 하는 부분으로 전압및 주파수를 제어하는 부분에 해당한다. 보통 마이크로프로세서로 제어되는 것이 보통이다. 또한 제어전원으로 절연전원을 사용하여 각각의 전력전자소자의 동작을 확실하게 보장하게 된다. 그러나 이러한 절연전원을 제작하는데 많은 비용이 든다.The switch function of the power electronic device used in the inverter of the 24 corresponds to the part for controlling the voltage and frequency. Usually controlled by a microprocessor. In addition, by using an isolated power supply as a control power supply to ensure the operation of each power electronic device. However, it is expensive to manufacture such an isolated power supply.

31. 절환 TAP31. Switching TAP

배전변압기 혹은 주상변압기(33)의 1차측 권선(36)에 여러개의 탭(도 3의 34)을 기계적으로 내어 변압기 1차측의 권선비를 변화시켜 변압기 2차측 권선(27)의 전압(도 3의 5)을 변화시키는 위함이다.Multiple taps (34 in FIG. 3) are mechanically fed to the primary winding 36 of the distribution transformer or columnar transformer 33 to change the winding ratio of the transformer primary side to change the voltage of the transformer secondary winding 27 (Fig. 3). 5) to change.

32. 주상변압기 혹은 배전변압기 1차전압32. Primary voltage of main transformer or distribution transformer

이 전압은 변전소에서 공급되는 전압이다.This voltage is the voltage supplied from the substation.

33. 배전변압기, 혹은 주상변압기33. Distribution transformer or column transformer

전력계통에 연결된 변전소에서 전력을 공급받아 일반 수용가 및 가정에서 사용하는 저압으로 강압시키는 작용을 하는 변압기를 말한다. 우리나라에서는 1차측전압이 선간전압기준 공칭전압으로 22.9[kV]이고 2차측은 수용가에 공급되는 전압으로 전압은 220[V]이다.It refers to a transformer that acts as a low-voltage transformer used by general consumers and at home by receiving power from substations connected to the power system. In Korea, the primary side voltage is 22.9 [kV] as the nominal line voltage, and the secondary side is the voltage supplied to the customer. The voltage is 220 [V].

34. 탭(TAP)34.TAP

가정이나 일반 전력수용가에 일정전압을 공급하기 위해 배전변압기(33)의 1차권선에 여러 개의 연결점을 내어 이를 수동적으로 변화시킴으로서 2차측의 전압(도 3의 5)을 일정하게 유지하기 위한 기계적, 전기적 구조이다.In order to supply a constant voltage to a home or a general power customer, by making a plurality of connection points on the primary winding of the distribution transformer 33 and changing them manually, mechanical to maintain a constant voltage (5 in FIG. 3) on the secondary side, Electrical structure.

35. 탭(34) 절환방향35. Tap (34) switching direction

탭을 도 3의 L방향으로 접속하면 배전변압기(33) 2차측의 전압(도 3의 5)이 저하하고, 탭을 도 3의 H방향으로 접속하면 배전변압기(33) 2차측의 전압(도 3의 5)이 상승한다.When the tap is connected in the L direction of FIG. 3, the voltage on the secondary side of the distribution transformer 33 (5 in FIG. 3) decreases, and when the tap is connected in the H direction of FIG. 3, the voltage on the secondary side of the distribution transformer 33 (FIG. 5 of 3 rises.

36. 배전변압기(33) 1차측 권선36. Distribution transformer 33 primary winding

37. 배전변압기(33)의 2차측 권선37. Secondary winding of distribution transformer 33

41. 변전소에서 사용하는 초고압변압기(44)의 1차측 전압41. Primary voltage of the high voltage transformer 44 used in the substation

42. 초고압변압기(44)의 1차측 권선42. Primary winding of ultra-high voltage transformer 44

43. 초고압변압기(44)의 2차측권선43. Secondary winding of ultra-high voltage transformer 44

44. 변전소 등의 전력계통에서 사용하는 초고압변압기44. Ultra high voltage transformer used in power system of substation

주로 1차측 전압이 수백 kV 이상이고 용량이 수십 MVA로 대용량 변압기에 해당한다.Primarily, the primary voltage is more than a few hundred kV and the capacity is tens of MVA, which is a large capacity transformer.

45. 자동 탭절환장치45. Automatic tap-changer

초고압변압기(44)의 2차측에 설치된 탭을 전력을 공급하는 상태에서 탭절환을 수행할 수 있는 자동 탭 절환장치(OLTC: On Load Tap Changer)이다.An on-load tap changer (OLTC) capable of performing tap switching in a state of supplying power to a tap installed on the secondary side of the ultra-high voltage transformer 44.

46. 초고압변압기의 2차측 전압46. Secondary voltage of high voltage transformer

47. 초고압변압기의 2차측 출력단자47. Secondary output terminal of high voltage transformer

이 단자는 전선으로 연결되어 배전변압기(33)의 1차측 전압으로 사용된다.This terminal is connected to the wire and used as the primary voltage of the distribution transformer 33.

51. 일반적인 변압기51. Common Transformer

일반적인 변압기로 여러 대의 변압기를 사용할 때 즉, 병렬운전 할 변압기는 동일한 내부특성을 갖는 변압기를 병렬로 사용한다.When several transformers are used as a general transformer, that is, a transformer to be operated in parallel uses a transformer having the same internal characteristics in parallel.

52. 본 고안에서 제안하는 제어변압기의 1차측 단자(P1)52. Primary terminal (P1) of the control transformer proposed in the present invention

53. 본 고안에서 제안하는 제어변압기의 1차측 단자(P2)53. Primary terminal (P2) of control transformer proposed in the present invention

54. 본 고안에서 제안하는 제어변압기의 2차측 단자(S1)54. Secondary terminal (S1) of the control transformer proposed in the present invention

55. 본 고안에서 제안하는 제어변압기의 2차측 단자(S2)55. Secondary terminal (S2) of the control transformer proposed in the present invention

56. 제어 변압기56. Control Transformer

본 고안에서 제안하는 전압제어 변압기로 부하와 직렬로 연결되어 사용된다.The voltage controlled transformer proposed in this invention is used in series with the load.

57. 일반 유접접 스위치57. General contact switch

제어변압기(56)의 극단적인 시험을 위한 일반 스위치General switch for extreme testing of control transformer 56

58. 제어변압기(56)의 일차측에 걸리는 전압(Vc)58. Voltage Vc across the primary side of the control transformer 56.

71. 전원71. Power

이 전원은 제어하고자 하는 전압에 따라 달라진다. 제어전압이 초고압변압기(44)의 2차이면 본 전원은 초고압 변압기(44) 1차측전압이 되고, 제어전압이 배전변압기(33)의 2차측이면 본전원은 배전변압기(33)의 1차측이 되고, 제어전압이 수용가 전압이 되면 본 전원은 배전변압기 2차측 전압이 된다.This power supply depends on the voltage to be controlled. If the control voltage is the secondary of the ultrahigh voltage transformer 44, the power supply becomes the primary voltage of the ultra high voltage transformer 44, and if the control voltage is the secondary side of the distribution transformer 33, the main power is the primary side of the distribution transformer 33. When the control voltage reaches the customer voltage, the power supply becomes the secondary voltage of the distribution transformer.

72. 기계적 계전기 'b' 접점72. Mechanical relay 'b' contact

기계적 접접으로 제어기에 이상이 생기면 'b'접접으로 복귀하여 제어변압기(도 6의 56)의 동작을 중지시킨다.If an abnormality occurs in the controller due to mechanical contact, the controller returns to the 'b' contact to stop the operation of the control transformer (56 in FIG. 6).

73. 탭 제어용 전력전자 스위치부73. Power electronic switch unit for tap control

제어변압기(도 1의 56)의 2차측에 여러개의 탭을 내어 제어변압기(도 1의 56)의 2차측전류( 도 1의 77)를 폭넓고 세밀하게 제어하기 위한 전력전자 스위치. 소프트웨어에 의해서 제어된다. 이 스위치는 'on', 'off' 제어(도 10)만을 담당한다.A power electronic switch for controlling the secondary side current (77 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1) in a wide and detailed manner by drawing a plurality of tabs on the secondary side of the control transformer (56 in FIG. 1). Controlled by software This switch is only responsible for 'on' and 'off' control (Fig. 10).

74. 콘덴서 군74. Condenser Family

제어변압기( 도1의 56)의 1차측 전압강하(도1의 58)를 제어하기 위해 제어변압기의 2차측 전류(도 1의 77)를 제어해야하는데 이러한 전류를 가변시키는 부하로 사용한다. 제어변압기(도 1의 56)의 부하로 콘덴서를 이용하는데는 두가지의 이유가 있다. 일반적으로 부하는 유도성이므로 역률을 개선하는 효과와 저항성부하가 아니기 때문에 전력을 소비하지 않는다는 효과가 있다.In order to control the primary voltage drop (58 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1), the secondary side current (77 in FIG. 1) of the control transformer should be controlled and used as a load for varying this current. There are two reasons for using a condenser as the load of the control transformer (56 in FIG. 1). In general, the load is inductive, so the power factor is improved and the resistive load is not a power consumption.

75. 콘덴서 제어용 전력전자 스위치부75. Power electronic switch unit for condenser control

콘덴서의 용량을 가변하여 제어변압기(도 1의 56)의 2차측전류(77)를 제어하기 위해 사용하는 전력전자 스위치부로 'on', 'off' 제어(도 10)만을 담당한다.The power electronic switch unit used to control the secondary side current 77 of the control transformer (56 in FIG. 1) by varying the capacity of the capacitor is responsible for only 'on' and 'off' control (FIG. 10).

76. 콘덴서 제어용 위상제어 전력전자 스위치부76. Phase control power electronic switch unit for condenser control

상기 75의 스위치는 'on', 'off' 제어만을 담당하므로 제어변압기(도1의 56)의 2차측전류(도 1의 77)은 계단적인 형태로 제어된다. 이러한 계단적인 증감을 부드러운 형태의 마치 아날로그 제어와 같이 되도록 위상제어(도 11)를 실현하기 위한 스위치Since the switch of 75 is only in charge of 'on' and 'off' control, the secondary side current (77 in FIG. 1) of the control transformer (56 in FIG. 1) is controlled in a stepped manner. A switch for realizing phase control (FIG. 11) so that such stepwise increase / decrease becomes as smooth as analog control.

77. 제어변압기(도 1의 56)의 2차측전류77. Secondary Side Current of Control Transformer (56 in Fig. 1)

이 전류를 제어하면 반비례적으로 제어변압기의 1차측전압 즉 전압강하(도1의 58)가 변화하게 된다. 즉 정전압이 요구되는 곳인 부하단 전압(도1의 5)을 일정하게 하기 위해 Vc(도 1의 58)을 제어하면 된다. 다시 Vc를 제어하려면 제어변압기 2차측전류(77)을 제어하면 되고, 2차측전류는 콘덴서(74)를 제어하는 스위치류(73, 75,76)을 제어하면 가능하다.Controlling this current inversely changes the primary side voltage of the control transformer, i.e., the voltage drop (58 in Fig. 1). That is, Vc (58 in FIG. 1) may be controlled to make the load terminal voltage (5 in FIG. 1) constant where a constant voltage is required. In order to control Vc again, the control transformer secondary side current 77 may be controlled, and the secondary side current may be controlled by controlling the switches 73, 75, and 76 that control the capacitor 74.

78. 제어변압기(도1의 56)의 2차측 전압78. Secondary voltage of control transformer (56 in Fig. 1)

이 전압을 다양화하기위해 제어변압기(도1의 56) 2차측에 다수의 탭을 마련하였다.In order to diversify the voltage, a plurality of taps were provided on the secondary side of the control transformer (56 in FIG. 1).

81. 변류기81. Current transformer

제어변압기(도 7의 56) 2차측 전류를 검출하기 위한 전류센서Current sensor for detecting secondary current of control transformer (56 in FIG. 7)

82. 보호접점을 제어하기 위한 1 bit 제어기82. 1 bit controller to control protection contact

83. 제어변압기 2차측의 다중 탭을 스위치하는 스위치군(도 7의 73)을 제어하는 제어기83. Controller for controlling the switch group (73 in Fig. 7) for switching the multiple taps on the secondary side of the control transformer

84. 제어변압기 2차측 부하로 사용되는 콘덴서를 스위치하는 스위치군(도 7의 75)을 제어하는 제어기84. Control transformer Controller for controlling the switch group (75 in Fig. 7) for switching the capacitor used as the secondary load

86. 제어변압기 2차측의 여러 콘덴 서중 1개를 골라 정밀 위상제어를 하는 스위치(도7의 76)를 제어하는 제어기86. Controller to control switch (76 in Fig. 7) for precise phase control by selecting one of several capacitors on the secondary side of control transformer

87. 전체시스템을 제어하는 주 제어기87. Main controller to control the whole system

88. 전원전압(도 7의 71)을 주 제어기(87)로 받아들이기 위해 디지털 신호화하는 아날로그-디지털 변환기88. Analog-to-digital converter digitally signaling the power supply voltage (71 in FIG. 7) to the main controller 87.

89. 제어변압기(도7의 56) 1차측의 전압강하(도 7의 58)를 주제어기(87)로 받아들이기 위해 디지털 신호화하는 아날로그-디지털변환기89. Analog-to-digital converter digitally converts the control transformer (56 in FIG. 7) to receive the primary voltage drop (58 in FIG. 7) as the main controller (87).

90. 제어변압기(도7의 56)의 2차측전압(도7의 78)을 주제어기(87)로 받아들이기 위해 디지털 신호화하는 아날로그-디지털 변환기90. Analog-to-digital converter for digitally signaling the secondary side voltage (78 in FIG. 7) of the control transformer (56 in FIG. 7) to the main controller 87.

91. 제어변압기(도7의 56)의 2차측전류(도7의 77)를 주제어기(87)로 받아들이기 위해 디지털 신호화하는 아날로그-디지털 변환기91. Analog-to-digital converter for digitally signaling the secondary side current (77 in FIG. 7) of the control transformer (56 in FIG. 7) to the main controller 87.

95. step과 위상제어를 사용한 경우의 step에 대한 제어변압기 1차측 전압강하 곡선95. Primary voltage drop curve of control transformer for step with step and phase control

96. 위상제어에 의해서 제어변압기의 1차측 전압강하가 제어되는 부분96. Part where primary voltage drop of control transformer is controlled by phase control

97. 스위치의 'on', 'off' 제어에 의해서 제어변압기의 1차측 전압강하가 제어되는 부분97. Part where the primary voltage drop of control transformer is controlled by 'on' and 'off' control of switch

..

전력계통에서 사용하고 있는 전압을 제어함에 있어 기존의 교류전원을 전력소자의 스위칭 동작에 의해서 만드는 인버터방식(도 2)과 변압기 탭을 조절한 방식(도 3)과는 달리 본 고안에서는 부하와 직렬로 일반적으로 사용하는 변압기를 연결하고 이 변압기의 2차측의 전류를 제어함으로서 변압기 1차측의 전압강하를 일으키는 구조를 갖도록 하고 있다. 이러한 구조의 전압제어방식의 장점은 다음과 같다.Unlike the inverter method (Fig. 2) and the transformer tap adjustment method (Fig. 3) which make the existing AC power by switching operation of the power device in controlling the voltage used in the power system, the present invention is in series with the load. By connecting a commonly used transformer and controlling the current on the secondary side of the transformer, it has a structure that causes a voltage drop on the primary side of the transformer. The advantages of the voltage control scheme of this structure are as follows.

첫째, 대전력용의 전압제어에도 사용가능하다. 대전력 변압기의 경우 제어하고자 하는 전압의 폭이 크지 않으므로 본 고안의 장치가 적용될 수 있다. 예를 들면 10kVA, 220V 공급변압기에서 제어하고자 하는 전압 폭이 5%라면 본 고안에서 사용하는 제어변압기의 용량은 다음과 같이 정해진다.First, it can be used for voltage control for high power. In the case of a large power transformer, the device of the present invention can be applied because the width of the voltage to be controlled is not large. For example, if the voltage width to be controlled in the 10kVA, 220V supply transformer is 5%, the capacity of the control transformer used in the present invention is determined as follows.

jdrur 220V, 10KVA용량의 부하에서 제어 전압폭이 5%이면 제어전압은 11[V]이다. 최대부하에서 제어변압기 1차측에 흐르는 전류는 45.45[A]이다. 그러므로 제어변압기의 용량은 약 500[VA]이다. 공급변압기의 5%에 해당한다. 즉 10kVA의 대용량변압기의 5%전압제어를 위해서 500[VA]의 소형 변압기가 사용된다는 것이 본 고안의 큰 장점이다. 본 장치는 수백 kVA에서도 사용가능하다. 원하는 전압제어폭이 작으면 소형, 경량의 제어기 구성이 가능해진다. 또한 저전압에서는 광범위의 정밀 전압제어가 가능해진다.If the control voltage width is 5% in the jdrur 220V, 10KVA load, the control voltage is 11 [V]. At maximum load, the current through the primary side of the control transformer is 45.45 [A]. Therefore, the capacity of the control transformer is about 500 [VA]. 5% of the supply transformer. That is, a small transformer of 500 [VA] is used for 5% voltage control of a large-capacity transformer of 10 kVA. The device is also available for hundreds of kVA. If the desired voltage control width is small, a compact and lightweight controller configuration is possible. At low voltages, a wide range of precise voltage control is possible.

둘째, 원하는 정전압이 자동으로 제어된다. 현재 전력계통에서 사용하는 장치는 기계적인 접점을 수동 혹은 자동으로 제어한다. 그러므로 수명과 동작기구가 복잡하다. 본 고안은 마치 기계적인 접점과 같이 동작하면서도 실제로는 전력전자스위치로 동작한다.Second, the desired constant voltage is automatically controlled. Devices currently used in power systems control mechanical contacts manually or automatically. Therefore, life and operating mechanisms are complicated. The present invention acts like a mechanical contact, but actually acts as a power electronic switch.

셋째, 역률이 개선된다. 본 제어기에서 사용하는 제어변압기(도1의 56)는 2차측 부하로 콘덴서를 사용하므로 역률 개선효과가 있다. 등가회로 상으로 설명하면 선로에 콘덴서를 연결한 것과 같이 작용한다.Third, the power factor is improved. The control transformer (56 in FIG. 1) used in this controller uses a condenser as the secondary side load, thereby improving the power factor. When described on an equivalent circuit, it works as if a capacitor is connected to the line.

넷째, 전력품질을 저해하지 않는다. 일반적으로 사용하는 인버터방식(도 2)과 자동 탭절환장치(도 3)는 동작순간에 고조파가 발생한다. 본 고안의 경우 고전적은 장치의 변압기를 사용하므로 전력품질에 저해하지 않는다. 또한 통신장애를 일으키지 않는다.Fourth, it does not impair power quality. In general, the inverter method (FIG. 2) and the automatic tap-changer (FIG. 3) are used to generate harmonics at an operation moment. In the case of the present design, since the classical transformer of the device is used, the power quality is not impaired. It also does not cause communication disturbances.

다섯째, 저가, 경량제품이 가능하다. 특히 전압제어폭이 적은 경우에는 제어변압기(56)도 소형이 된다. 특히 제어변압기(56)를 승압형을 사용함으로서 2차측이 전력전자 스위치소자가 저가형으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 현상은 일반적으로 사용하는 전력전자 스위칭소자는 고전압에 잘 견디는 특징이 있고, 전류가 적으면 저가가 된다. 이러한 스위칭소자의 특징과 본 고안의 제어변압기를 승압형을 사용하는 것이 잘 일치된다.Fifth, low-cost, lightweight products are possible. In particular, when the voltage control width is small, the control transformer 56 also becomes small. In particular, by using the booster type control transformer 56, the secondary side has an advantage that the power electronic switch element can be used at low cost. This phenomenon is generally used power electronic switching device has a characteristic that withstands high voltage well, the low current is low. The characteristics of such a switching element and the control transformer of the present invention are well matched with the use of a boost type.

여섯째, 3상으로의 확대가 용이하다. 단상의 1선을 제어하므로 3상의 각상에 개별적으로 적용되므로 3상으로의 확대가 용이하다.Sixth, expansion to three phases is easy. Since one line of single phase is controlled, it is easily applied to each of three phases, so it is easy to expand to three phases.

일곱째, 서지의 흡수효과가 있다. 전원단에서 서지가 발생하는 경우 제어변압기 2차측에 콘덴서가 서지를 흡수하여 부하에 서지가 침입하는 것을 방지한다.Seventh, there is an absorption effect of surge. If a surge occurs in the power supply stage, the capacitor absorbs the surge on the secondary side of the control transformer to prevent the surge from entering the load.

여덟째, 부하에 일정전압을 유지 가능하므로 부하의 동작에 무리가 없는 한 다소 낮은 전압으로 제어하여 공급하는 경우 절전효과가 있다.Eighth, since a constant voltage can be maintained in the load, there is a power saving effect when the supply is controlled at a somewhat lower voltage as long as there is no difficulty in the operation of the load.

아홉째, 부하의 성격에 관계없이 정전압공급이 가능하다. 전압강하를 고전적인 변압기를 이용하기 때문에 부하가 전등과 같은 저항성, 아크등과 같은 용량성, 모터와 같은 유도성, 어떤 부하성격에서도 정전압제어가 가능하다.Ninth, constant voltage can be supplied regardless of the nature of the load. Since the voltage drop uses a classic transformer, the load can be resistive such as a lamp, capacitive like an arc lamp, inductive like a motor, and constant voltage control in any load characteristics.

Claims (10)

실제로 전력계통에서의 전압제어는 정격전압이 수%~10%이내의 전압제어만이 필요하다는 점에 착안하고, 일반적으로 사용하는 승압 변압기(이하 제어변압기)를 부하와 직렬로 연결하여 사용하고, 제어변압기 2차측의 전류를 제어하면 제어변압기 1차측의 전압강하가 변화한다는 사실에 착안하여 전력계통에서의 부하전압( 도1의 5)을 일정하게 제어함에 있어;In fact, the voltage control in the power system is focused on the fact that only the voltage control within a few% to 10% of the rated voltage is required, and commonly used boost transformer (hereinafter referred to as control transformer) in series with the load, In controlling the load voltage (5 in FIG. 1) in the power system constantly, paying attention to the fact that the voltage drop on the primary side of the control transformer changes when the current on the secondary side of the control transformer is controlled; 부하( 도1의 3)와 일반적인 변압기를 제어변압기(도1의 56)로 사용하고, 이 제어변압기에 탭을 낸 제어변압기(56)와,A control transformer 56 using a load (3 in FIG. 1) and a general transformer as the control transformer (56 in FIG. 1), and tapping the control transformer; 제어변압기(도1의 56)의 2차측에 탭(도1의 S1, S3, S4, S5)에 제어변압기의 부하로 연결하는 콘덴서 군(도1의 74)과,A condenser group (74 in FIG. 1) connected to the tap (S1, S3, S4, S5 in FIG. 1) as a load of the control transformer on the secondary side of the control transformer (56 in FIG. 1), 제어변압기(도1의 56)의 제어변압기의 2차측전류(도1의 77)를 제어하기 위해 사용한 전력전자소자인 탭 절환 스위치(도1의 73, 75)와,A tap-change switch (73, 75 in FIG. 1), which is a power electronic device used to control the secondary side current (77 in FIG. 1) of the control transformer of the control transformer (56 in FIG. 1), 제어변압기(도1의 56) 2차전류를 정밀 제어하기 위해 위상제어 스위치로 전력전자스위치(도1의 76)Control transformer (56 in FIG. 1) Power electronic switch (76 in FIG. 1) as phase control switch for precise control of secondary current 를 사용하는 것을 특징으로 하는 정전압 제어 장치Constant voltage control device, characterized in that using 제 1 항에 있어서 탭절환 스위치(73, 75)는The switch according to claim 1, wherein the tap-changing switches (73, 75) 부하단 전압(도1의 5)을 일정하게 제어함에 있어, 제어변압기(도1의 56)를 부하와 직렬로 연결하고 변압기 2차측의 전류(도 1의 77)를 증가 혹은 감소하도록제어하여 변압기 1차측의 전압강하(도 1의 58)를 제어함으로서 부하에 공급되는 전압(도1의 5)을 일정하게 유지하는 정전압 제어 장치,In constant control of the load stage voltage (5 in FIG. 1), the control transformer (56 in FIG. 1) is connected in series with the load and the transformer is controlled to increase or decrease the current on the transformer secondary side (77 in FIG. 1). A constant voltage control device which maintains a constant voltage (5 in FIG. 1) supplied to a load by controlling the voltage drop (58 in FIG. 1) on the primary side, 제 1 항에 있어,The method of claim 1, 제어변압기(도1의 56) 2차측의 부하로 유효전력을 소비하지 않으면서 무효전력을 보상하는 기능을 갖는 콘덴서(도1의 74)를 사용하여 제어변압기 2차측의 전류( 도 1의 77)를 제어함으로서 제어변압기 1차측의 전압강하( 도 1의 58)를 제어하는 정전압 제어 장치The control transformer (56 in Fig. 1) uses the capacitor (74 in Fig. 1) having a function of compensating reactive power without consuming active power to the secondary load (74 in Fig. 1) (77 in Fig. 1). Constant voltage control device for controlling the voltage drop (58 in Fig. 1) on the primary side of the control transformer by controlling 제 1 항에 있어According to claim 1 제어변압기( 도 1의 56) 2차측의 콘덴서(도1의 74)에 흐르는 전류( 도 1의 77)를 연속적으로 가변할 수 있는 장치로 변압기 2차측에 다수의 탭( 도 1의 S1, S2, S4, S5)으로 구성하여 전력전자스위치( 도 1의 77)로 무접접제어하고, 이와 동시에 다수의 콘덴서( 도 1의 74)를 설치하고, 이를 전력전자 스위치( 도 1의 75)로 무접접제어하여, 제어 변압기( 도1의 56) 2차측의 전류( 도 1의 77)를 다단으로 제어하여, 변압기 1차측의 전압강하( 도 1의 58)를 제어하여 부하단 전압( 도 1의 5)을 일정하게 제어하는 제어장치The control transformer (56 in FIG. 1) is a device capable of continuously varying the current (77 in FIG. 1) flowing through the capacitor (74 in FIG. 1) on the secondary side, and a plurality of taps (S1 and S2 in FIG. 1) on the transformer secondary side. , S4, S5) to be contactlessly controlled by the power electronic switch (77 in FIG. 1), and at the same time, a plurality of capacitors (74 in FIG. 1) are installed, and the power electronic switch (75 in FIG. 1) is used. By contact control, the control transformer (56 in FIG. 1) controls the current on the secondary side (77 in FIG. 1) in multiple stages, and controls the voltage drop (58 in FIG. 1) on the primary side of the transformer to control the load stage voltage (FIG. 1). 5) Control device to control constantly 제 1 항에 있어According to claim 1 제어변압기( 도 1의 56) 2차측에 다수의 탭( 도 1의 S1, S2, S4, S5)과 다수의 콘덴서( 도 1의 74 )를 설치하여 이를 전력전자스위치( 도1의 73과 75)로 제어하여 변압기 2측의 전류를 제어함에 있어, 다수의 콘덴서중 한 개의 콘덴서의 제어는 위상제어( 도 11)하여 제어변압기 2차측의 전류(도 1의 77)제어를 미세하게 할 수 있는 정전압 제어 장치,On the secondary side of the control transformer (56 in FIG. 1), a plurality of taps (S1, S2, S4, S5 in FIG. 1) and a plurality of capacitors (74 in FIG. 1) are installed and the power electronic switch (73 and 75 in FIG. 1) is installed. In controlling the current of the transformer 2 side by controlling the current, the control of one of the plurality of capacitors is phase controlled (FIG. 11) to finely control the current (77 in FIG. 1) of the secondary side of the control transformer. Constant voltage controller, 제 1 항에 있어,The method of claim 1, 부하( 도 1의 3)와 직렬로 연결하여 전압강하 기능으로 사용하는 제어변압기( 도 1의 56)를 1차측 전압보다 2차측 전압이 높은 승압기를 사용하여 일정한 전력이 제어변압기에 유입될 때, 2차측의 전류를 작게 하여 전력전자스위치( 도 1의 73, 75,76)가 제어할 전류를 작게하여 제어가 편하고, 소자에서의 발열이 작고, 가격이 저렴한 구조로 제어변압기 2차전류( 도 1의 77)의 제어가 가능한 정전압 제어 장치When a constant power flows into the control transformer by using a control transformer (56 in FIG. 1) that is connected in series with a load (3 in FIG. 1) and used as a voltage drop function, a booster having a secondary voltage higher than the primary voltage is used. The current of the secondary side is made small, so that the current controlled by the power electronic switch (73, 75, 76) is made small, so that the control is easy, the heat generation from the device is small, and the cost is low. 1, 77) constant voltage control device 제 1 항의 특징을 갖는 정전압 장치를 이용하여 전력계통에 사용하는 주상변압기의 전압을 제어하는 장치Apparatus for controlling the voltage of the columnar transformer used in the power system by using the constant voltage device having the features of claim 1 제 1 항 의 특징을 갖는 정전압 장치를 이용하여 일반 가정용 전력과 및 산업용 전력의 전압을 정전압으로 제어하는 장치Apparatus for controlling the voltage of general household power and industrial power to a constant voltage using the constant voltage device having the features of claim 1 제 1 항의 특징을 갖는 정전압 장치를 이용하여 저손실로 이루어지는 전압강하를 이용하여 가정용 전압을 일정하게 낮추어 절전의 효과를 갖는 정전압 제어장치Constant voltage control device having the effect of saving power by constantly lowering the household voltage by using a voltage drop made of low loss by using the constant voltage device having the characteristics of claim 1 제 1 항의 특징을 갖는 정전압 장치를 이용하여 변압기 2차측에 사용한 콘덴서를 전압보상용 혹은 역률개선용을 이용하는 무효전력 보상장치Reactive power compensation device using voltage compensator or power factor improvement for capacitor used in secondary side of transformer by using constant voltage device having the features of claim 1
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