KR200379908Y1 - 3 Phase 4 Wire Hybrid Active Power Filter - Google Patents

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KR200379908Y1
KR200379908Y1 KR20-2004-0037313U KR20040037313U KR200379908Y1 KR 200379908 Y1 KR200379908 Y1 KR 200379908Y1 KR 20040037313 U KR20040037313 U KR 20040037313U KR 200379908 Y1 KR200379908 Y1 KR 200379908Y1
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박병주
윤동철
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전력품질기술주식회사
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Abstract

본 고안은 3상 4선의 계통에서 사용하는 단상 및 3상의 부하에 의하여 발생하는 고조파를 저감시키기 위한 장치로서 중성선의 영상분 고조파 전류 및 상불평형에 의한 기본파 성분의 전류를 기존의 능동필터보다 더욱 효과적으로 저감시키기 위하여 수동필터와 능동필터를 결합시킨 하이브리드형 능동필터에 관한 것이다.The present invention is a device for reducing harmonics caused by single-phase and three-phase loads used in three-phase four-wire system. The current of harmonic current of neutral wire and fundamental wave component due to phase imbalance is more than that of conventional active filter. The present invention relates to a hybrid type active filter in which a passive filter and an active filter are combined to effectively reduce the filter.

Description

3상 4선식 하이브리드 능동필터 {3 Phase 4 Wire Hybrid Active Power Filter}3-phase 4-wire hybrid active filter

본 고안은 3상 4선식 하이브리드 능동필터에 관한 것으로써, 선로의 정상분, 역상분, 중성선의 불평형 전류의 제거와 특히 영상분 고조파 전류의 제거를 기존의 3상 4선식 능동필터보다 적은 용량이면서 효과는 탁월한 3상 4선식 하이브리드 능동 전력필터에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase four-wire hybrid active filter, in which the unbalanced currents of the normal, reverse phase and neutral lines of the line and the elimination of image harmonic currents, in particular, have a smaller capacity than the conventional three-phase four-wire active filter. The effect relates to an excellent three-phase four-wire hybrid active power filter.

다양한 산업 분야에서 3상 정류기 및 3상 UPS(무정전 전원 장치) 등의 3상 전원을 사용하는 부하와 컴퓨터, OA 기기 등의 단상 전원을 사용하는 부하등의 비선형 부하 특성을 나타내는 장치들이 사용되고 있다. In various industries, devices exhibiting non-linear load characteristics such as loads using three-phase power sources such as three-phase rectifiers and three-phase UPS (uninterruptible power supply units) and single-phase power sources such as computers and OA devices are used.

3상 전원을 사용하는 비선형 부하들은 5차, 7차, 11차 고조파를 발생시키며, 단상 전원을 사용하는 비선형 부하들은 3차, 5차, 7차, 9차, 15차 고조파를 발생시키고 있다. Nonlinear loads using three-phase power generate fifth, seventh, and eleventh harmonics, and nonlinear loads using single-phase power generate third, fifth, seventh, ninth, and fifteenth harmonics.

그 중 3차, 9차, 15차 고조파 전류를 영상분 고조파 전류라고 칭하며, 이러한 영상분 고조파 전류에 의하여 중성선에는 영상분 고조파가 흐르며, 또한 각 상마다 사용하는 전력량이 다르므로 중성선에 상 불평형에 의한 전류가 흐르게 하여, 그로인해 전원단, 전송로 및 기타 주변 기기등에 심각한 전원 왜곡을 초래하며 아울러 무효전력이 발생하게 된다. Among them, the 3rd, 9th, and 15th harmonic currents are called image harmonic currents, and the image harmonic currents flow through the neutral line due to the image harmonic currents, and the amount of power used for each phase is different. This causes current to flow, which causes severe power distortion in power stages, transmission lines, and other peripherals, and also generates reactive power.

이를 해결하기 위하여 이미 다양한 형태의 수동 및 능동 전력 필터가 사용되고 있으며, 특히 고조파 전류의 발생 유형이 불규칙한 개소에는 능동필터가 주로 사용된다.In order to solve this problem, various types of passive and active power filters are already used, and active filters are mainly used in places where the generation of harmonic currents is irregular.

이하 종래의 3상 4선식 능동 전력 필터를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a conventional three-phase four-wire active power filter will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 3상 4선식 능동필터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional three-phase four-wire active filter.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 3상 4선식 능동필터 시스템은 6개의 스위칭 소자를 사용하며, 두개의 동일 용량의 DC커패시터부의 중간부분과 중성선을 병렬 연결하여 중성선에서 발생하는 영상분 고조파 전류 및 상 불평형 전류를 저감 시키는 방법이다. As shown in FIG. 1, the conventional three-phase four-wire active filter system uses six switching elements, and an image harmonic current generated in the neutral wire by connecting the middle part of two DC capacitor parts of the same capacity and the neutral wire in parallel. This is to reduce the phase unbalance current.

그러나, 이러한 방법은 DC커패시터부에 직접 중성선의 영상분 전류가 유입되므로 DC커패시터에 무리가 갈수 있으며, 중성선의 영상분 전류까지 능동필터에서 저감시켜야 하므로 커패시터의 용량이 기존의 능동필터보다 커야 하며, 두개의 DC커패시터의 전압을 평형상태로 유지해야하기 때문에,중성선의 상불평형 전류 및 영상분 전류의 저감율도 떨어지게 된다.However, in this method, since the neutral current flows directly into the DC capacitor, the DC capacitor may be unreasonable, and since the neutral current must be reduced in the active filter, the capacity of the capacitor must be larger than that of the conventional active filter. Since the voltages of the two DC capacitors must be kept in equilibrium, the reduction rate of the phase unbalanced current and the image split current of the neutral wire is also reduced.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 3상 4선식 하이브리드 능동필터는 기존의 3상 4선식 능동필터와 같이 고조파 전류를 제거함에 있어서 영상분 고조파 제거용 수동필터인 엇갈림 결선 변압기와 능동필터를 하나의 변압기로 결합하여, 능동필터에서 제거 해야할 대부분의 영상분 고조파 성분을 수동필터인 엇갈림 결선 변압기가 수행하므로, 능동필터의 용량을 줄여, 필터 설계시 비용을 줄일 수가 있으며, 또는, 엇갈림 결선 변압기와 계통의 중성선을 연결하는 중간에 별도의 단상 능동필터를 설치하여 영상분 고조파 전류를 최대 95%이상 저감시킬수 있는 3상 4선식 하이브리드 능동필터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, in order to solve the above problems, the three-phase four-wire hybrid active filter according to the present invention, like the conventional three-phase four-wire active filter, has a staggered connection transformer and an active filter, which is a passive filter for removing harmonic currents in removing harmonic currents. By combining the filters into a single transformer, a staggered connection transformer, a passive filter, performs most of the image harmonics that need to be removed from the active filter, thereby reducing the capacity of the active filter and reducing the cost of the filter design. The purpose is to provide a three-phase four-wire hybrid active filter that can reduce up to 95% of harmonic currents by installing a separate single-phase active filter in the middle of the connection transformer and the neutral line of the system.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3상 4선식 하이브리드 능동필터는, 비선형 부하에서 발생되는 계통의 고조파 전류와 중성선의 고조파 전류 제거 및 무효전력을 보상하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터에 있어서, In order to achieve the above object, the three-phase four-wire hybrid active filter according to the present invention, in the three-phase four-wire hybrid active filter for compensating the harmonic current of the system generated in the nonlinear load and the harmonic current of the neutral wire and the reactive power ,

3상 4선식 입력전원과 단상 및 3상의 비선형 부하간에 병렬로 연결되어 비선형 부하에서 발생되는 영상분 고조파 성분을 1차 필터링하도록 1차는 델타 결선이며, 2차는 엇갈림 결선으로 구성되어 있는 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기와 상기 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기의 2차측과 연결되어 비선형 부하의 계통 및 중성선의 영상분 고조파 성분을 2차 권선에서 필터링하는 능동필터를 구비하거나, 또는 중성선의 영상분 고조파를 효과적으로 저감 시키기 위한 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기의 중성선과 계통의 중성선 사이에 직렬로 연결되는 단상 능동필터를 추가로 구비하여 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.Hybrid is a staggered connection, where the primary is a delta connection and the second is a staggered connection, which is connected in parallel between a three-phase four-wire input power supply and single-phase and three-phase nonlinear loads to filter first-order harmonics from nonlinear loads. A hybrid for connecting the transformer and the secondary side of the hybrid crossover transformer for the hybrid, and having an active filter for filtering the non-linear load system and the neutral harmonic component of the neutral wire in the secondary winding, or a hybrid for effectively reducing the neutral harmonic of the neutral wire. It characterized in that it further comprises a single-phase active filter connected in series between the neutral wire of the transformer and the neutral wire of the system.

이하 본 고안의 3상 4선식 하이브리드 능동필터의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation effects according to a preferred embodiment of the three-phase four-wire hybrid active filter of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 고안에 따른 3상 4선식 하이브리드 능동필터의 구성을 보인 회로도이다.2 is a circuit diagram showing the configuration of a three-phase four-wire hybrid active filter according to the present invention.

1차는 델타 결선이며, 2차는 엇갈림 결선으로 구성되어 있는 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기(5)에서 2차는 3상 4선식 입력전원(1)과 단상 및 3상의 비선형 부하(2)의 사이에 병렬로 연결되며, 2차의 중성선과 계통의 중성선(7)은 병렬로 연결되고, 1차의 델타 결선은 3상 3선식 능동필터를 연결하고 있는 3상 4선식 하이브리드형 능동필터를 구성하는 방법이 있으며,The primary is a delta connection and the secondary is a hybrid staggered connection transformer (5) consisting of a staggered connection. The secondary is connected in parallel between a three-phase four-wire input power source (1) and a single-phase and three-phase nonlinear load (2). The secondary neutral and the system neutral (7) are connected in parallel, and the primary delta connection is a method of constructing a three-phase four-wire hybrid active filter connecting a three-phase three-wire active filter.

도 3은 본 고안의 3상 4선식 하이브리드 능동필터의 효과를 높이기 위하여 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기의 중성선과 계통의 중성선 사이에 직렬로 단상 능동필터를 설치한 개선된 3상 4선식 하이브리드 능동필터의 구성을 보인 회로도이다.3 is a configuration of an improved three-phase four-wire hybrid active filter in which a single-phase active filter is installed in series between a neutral wire of a hybrid staggered connection transformer and a neutral wire of a system in order to increase the effect of the three-phase four-wire hybrid active filter of the present invention. The circuit diagram is shown.

1차는 델타 결선이며, 2차는 엇갈림 결선으로 구성되어 있는 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기(15)에서 2차는 3상 4선식 입력전원(11)과 단상 및 3상의 비선형 부하(12)의 사이에 병렬로 연결되며, 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기(15)의 2차측 중성선과 계통의 중성선(17)사이에 직렬로 연결되는 단상 능동필터(18)를 구비하고, 1차측 델타결선에는, 3상 3선식 능동전력필터가 연결되어 있는, 3상 4선식 하이브리드형 능동필터를 구성하는 방법이 있다.The primary is a delta connection and the secondary is a hybrid staggered connection transformer (15) consisting of a staggered connection. The secondary is connected in parallel between a three-phase four-wire input power source (11) and single-phase and three-phase nonlinear loads (12). And a single phase active filter 18 connected in series between the secondary side neutral of the hybrid crossover transformer 15 for hybrid and the neutral line 17 of the system, and the primary side delta connection includes a three phase three wire active power filter. There is a method of constructing a three-phase four-wire hybrid active filter to which is connected.

본 발명에 따른 3상 4선식 하이브리드 능동필터는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.The three-phase four-wire hybrid active filter according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 3상 4선식 하이브리드 능동필터는 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기를 사용함으로써, 능동필터의 전류 용량을 감소시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다. 즉, 대용량 시스템에서도 적은 용량의 능동필터를 사용하여 고조파 성분을 효과적으로 제거할 수 있으므로 필터 설계시 비용부담을 줄일 수 있는 이점을 제공하게 된다.As described in detail above, the three-phase four-wire hybrid active filter according to the present invention provides an effect of reducing the current capacity of the active filter by using a hybrid cross-connect transformer. In other words, even in a large-capacity system, a harmonic component can be effectively removed using a small capacity active filter, thereby providing an advantage of reducing the cost of the filter design.

도 1. 종래의 3상 4선식 능동필터Figure 1. Conventional three-phase four-wire active filter

도 2. 제안하고자하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터Figure 2. The proposed three-phase four-wire hybrid active filter

도 3. 단상 능동필터를 추가한 3상 4선식 하이브리드 능동필터Figure 3. Three-phase four-wire hybrid active filter with single phase active filter

Claims (2)

단상 및 3상의 비선형 부하에서 발생되는 고조파 성분을 하이브리드용 엇갈림 결선변압기와 능동필터를 사용하여 제거하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터에 있어서,In a three-phase four-wire hybrid active filter that removes harmonics generated from single-phase and three-phase nonlinear loads by using a hybrid crossover transformer and an active filter, 3상 4선식 전원 계통과 단상및 3상의 비선형 부하 사이에 2차측이 병렬로 연결되어, 단상 비선형 부하에 의하여 발생되는 영상분 고조파 성분을 제거하는 하이브리드용 엇갈림 결선변압기와,A hybrid crossover transformer for hybridization, in which a secondary side is connected in parallel between a three-phase four-wire power system and a single-phase and three-phase nonlinear load to remove image harmonics generated by the single-phase nonlinear load; 상기 하이브리드용 엇갈림 결선변압기의 1차측과 접속되어 단상 및 3상의 비선형 부하에 의하여 발생되는 계통의 고조파 성분을 제거하는 능동필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터.And an active filter connected to the primary side of the hybrid staggered connection transformer to remove harmonic components of a system generated by single-phase and three-phase nonlinear loads. 단상 및 3상의 비선형 부하에서 발생되는 고조파 성분을 하이브리드용 엇갈림 결선변압기와 능동필터를 사용하여 제거하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터에 있어서,In a three-phase four-wire hybrid active filter that removes harmonics generated from single-phase and three-phase nonlinear loads by using a hybrid crossover transformer and an active filter, 3상 4선식 전원 계통과 단상및 3상의 비선형 부하 사이에 2차측이 병렬로 연결되어, 단상 비선형 부하에 의하여 발생되는 영상분 고조파 성분을 제거하는 하이브리드용 엇갈림 결선변압기와,A hybrid crossover transformer for hybridization, in which a secondary side is connected in parallel between a three-phase four-wire power system and a single-phase and three-phase nonlinear load to remove image harmonics generated by the single-phase nonlinear load; 상기 하이브리드용 엇갈림 결선 변압기의 2차측 중성선과 계통의 중성선 사이에 직렬로 연결되어 계통의 중성선에 흐르는 영상분 고조파 성분을 효과적으로 제거시키기 위한 단상 능동필터와,A single-phase active filter connected in series between the secondary neutral of the hybrid crossover transformer and the neutral of the system to effectively remove the image harmonics flowing in the neutral of the system; 상기 하이브리드용 엇갈림 결선변압기의 1차측과 접속되어 단상 및 3상의 비선형 부하에 의하여 발생되는 계통의 고조파 성분을 제거하는 능동필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 4선식 하이브리드 능동필터.And an active filter connected to the primary side of the hybrid staggered connection transformer to remove harmonic components of a system generated by single-phase and three-phase nonlinear loads.
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