KR20140120084A

KR20140120084A - 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20140120084A
Application number: KR20130035719A
Authority: KR
Inventors: 김나운; 김인태
Original assignee: (주)대신파워; 김나운
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2014-10-13

Abstract

3상 전력계통에서 단상 전력만 사용하는 경우에도 전력(전압, 전류)의 평형을 유지하고, 고조파를 제거할 수 있도록 한 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법이 개시된다.
개시된 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치는 철심으로 이루어진 제1레그, 제2레그 및 제3레그; 상기 제1레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제1권선 내지 제3권선; 상기 제2레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제4권선 내지 제6권선; 상기 제3레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제7권선 내지 제9권선을 포함하고, 상기 제3권선과 제6권선 및 제9권선의 일단은 써지 보호기에 연결하며, 상기 중성선으로 고조파가 유입되면 상기 제1권선 내지 제9권선 중 상호 연결된 권선으로 유입된 고조파를 흐르게 하여 상기 중성선에 유입된 고조파를 제거하게 된다.

Description

친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법{Eco-friendly energy-saving hybrid harmonic cancellation device and controlling method thereof}

본 발명은 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 3상 전력계통에서 단상 전력만 사용하는 경우에도 전력(전압, 전류)의 평형을 유지하고, 고조파를 제거할 수 있도록 한 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전력계통에 있어서, 22.9kv-y 배전방식은 3상 4선식 배전선로를 통해 변전소로부터 공장이나 빌딩과 같은 큰 규모의 수용가에 직접 전력을 공급하거나, 2차 변압기를 통해 소규모 공장이나 일반 가정에 전력을 공급하는 방식이다.

상기에서 변압기(electric transformer)는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류의 전압 또는 전류의 값을 변화시키는 장치로 송배전 계통에 직렬로 연결하여 사용한다. 이와 같은 변압기에는 전기적으로 연결된 부하에 의하여 발생하는 부하손실(동손)과 부하사용과 관계없이 발생하는 변압기 자체적인 무부하손실(철손)이 존재한다.

따라서 전력손실을 줄이고 변압기의 효율을 증대시키기 위해서는 부하손실과 무부하손실을 최소화하여야 한다. 변압기의 무부하손실(철손)을 줄이기 위해 저 손실형 아몰퍼스 코어가 사용되고 있다. 그러나 아몰퍼스 코어를 이용한 변압기는 규소강판 변압기에 비해 1.5배 이상 가격이 높고, 소음문제 또는 제작용량에 제한이 따른다. 따라서 아몰퍼스 코어를 이용한 변압기는 경제성과 효율성에서 한계성을 나타내고 있고, 부하율이 40% 이상일 경우 무 부하손실(철손) 감소 효과를 기대하기 어렵다.

한편, 부하손실(동손)은 부하율에 비례하고, 부하의 종류에 따라 영상 고조파와 불평형이 발생함으로써 불필요한 전력손실을 초래한다. 이러한 영상 고조파와 불평형은 컴퓨터, UPS, 정류기기, 조명장치 및 사무용기기 등 비선형 부하의 사용이 급증함에 따라 증가하고 있으며, 배전계통에서 전력손실의 증가, 중성선의 과열 및 화재, 각종 기기의 절연파괴와 오동작 등 여러 가지 문제를 발생시킨다.

따라서 이러한 과도한 영상 고조파를 감쇄시키기 위한 고조파 감소장치가 제안되고 있는데, 그 중에서 3개의 위상선과 중성선에 연결된 지그재그(Zig Zag) 결선 변압기(지그-재그 트랜스)를 이용하여 영상 임피던스를 작게 하여 중성선에서 부하 계통 측으로 영상 고조파가 흐르지 않도록 하고 지그재그 결선 변압기 측으로 흡수하여 영상 고조파를 감쇄시키는 장치가 대표적이다. 이와 같이 지그재그 결선 변압기를 이용한 영상 고조파 필터는 발생량이 가장 많은 저 차수인 3차 고조파를 효율적으로 감쇄할 수 있다.

지그재그 결선 변압기를 이용한 영상 고조파 필터가 적용된 고조파 감소장치에 대한 종래의 기술이, 등록특허공보 등록번호 10-0795037호(이하, "종래기술 1"이라 약칭함)와 등록특허공보 등록번호 10-0849463호(이하, "종래기술 2"라 약칭함)와 등록특허공보 등록번호 10-0825058호(이하, "종래기술 3"이라 약칭함)에 개시되어 있다.

개시된 종래 기술 1은 복수의 차단기가 분배전반으로 결선되고, 전원의 3상선(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기를 거쳐 영상고조파 저감장치의 결선변압기의 각 위상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되되, 상기 중성선(N)에는 차단스위치를 개재시켜, 결선변압기가 설정된 일정온도 이상 상승시 회로를 차단하고, 다시 결선변압기의 온도가 일정온도 미만으로 낮아지면 회로를 자동 복구하는 과부하 보호기능을 하도록 동작한다.

또한, 개시된 종래기술 2는, 분배전반을 통과하는 전원의 3상선(R, S, T) 및 중성선(N)과 각각 연결되도록 구성되되, 상기 분전반으로부터 영상고조파 저감장치로 입력되는 3상선(R, S, T)의 입력단에는 전자접촉기가 구비되며, 상기 전자접촉기를 구성하는 코일이 상기 영상고조파 저감장치에 내장된 온도스위치에 연결되도록 구성되어, 상기 온도스위치의 동작에 따라 상기 3상선(R, S, T)을 연결하는 전자접촉기의 개폐가 이루어지도록 구성된다.

또한, 개시된 종래기술 3은, 고조파 감쇄 변압기로서, 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 구비하는 철심, 상기 제1레그, 제3레그, 제1레그, 제3레그 및 제1 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제1권선, 상기 제2레그, 제1레그, 제2레그, 제1레그 및 제2레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제2권선 및 상기 제3레그, 제2레그, 제3레그, 제2레그 및 제3레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제3권선으로 고조파 감쇄 변압기를 구성한다.

대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0795037호 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0849463호 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0825058호

그러나 상기와 같은 종래의 기술들은 중성선에 흐르는 영상 고조파를 어느 정도는 감소할 수 있는 장점은 있으나, 고조파의 감소나 전력의 평형이 제대로 이루어 지지 않아, 전류의 불평형에 의하여 전력공급장치가 소손되거나 전력품질이 떨어져 전력을 낭비하는 문제점을 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 3상 전력계통에서 단상 전력만 사용하는 경우에도 전력(전압, 전류)의 평형을 유지하고, 고조파를 제거할 수 있도록 한 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전력 불평형과 고조파로 인하여 발생되는 전력의 낭비를 막아 전력을 절감하고, 배전계통 및 부하의 전기기기를 불평형과 고조파로부터 보호할 수 있도록 한 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 결상이 발생하여도 과전압의 발생을 방지하고 정상전압을 유지시켜줄 수 있도록 한 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치는 철심으로 이루어진 제1레그, 제2레그 및 제3레그;

상기 제1레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제1권선 내지 제3권선;

상기 제2레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제4권선 내지 제6권선;

상기 제3레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제7권선 내지 제9권선;

상기 제3권선과 제6권선 및 제9권선의 일단에 연결되어 전력선에 포함된 써지를 제거하는 써지 제거기를 포함하고,

상기 써지 제거기의 일단은 중성선에 연결되며, 상기 중성선으로 고조파가 유입되면 상기 제1권선 내지 제9권선 중 상호 연결된 권선으로 유입된 고조파를 흐르게 하여 상기 중성선에 유입된 고조파를 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 상기 제1권선과 제5권선 및 제9권선이 연결되고, 상기 제7권선과 제2권선 및 제6권선이 연결되며, 상기 제4권선과 제8권선 및 제3권선이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1레그 내지 제3레그에 각각 권취된 권선들을 이용하여 3상의 전력을 부하에 공급하며, 어느 한 상의 전력만 부하에 공급되어도 제1레그 내지 제3레그에 각각 권취된 권선들에 의해 변압된 전력을 합하여 부하에 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 상기 제1레그 내지 제3레그는 중성선에 고조파가 유입될 경우, 상기 고조파가 상기 제1레그 내지 제3레그를 통과하도록 하여 출력 단상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제1레그에 유입된 고조파를 상기 제3레그 및 상기 제2레그로 순차 통과시켜 S상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제2레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제2레그에 유입된 고조파를 상기 제1레그 및 상기 제3레그로 순차 통과시켜 T상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제3레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제3레그에 유입된 고조파를 상기 제2레그 및 상기 제1레그로 순차 통과시켜 R상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 제어방법은,

(a) 공급되는 3상 전력을 권선이 권취된 제1레그 내지 제3레그를 각각의 상별로 통과시켜 상기 제1레그 내지 제3레그에서 각각 발생된 전력을 합하여 상간 불평형 없이 전력을 공급하는 단계;

(b) 상기 전력을 부하에 공급하는 도중에 고조파가 발생하면, 상기 중성선의 고조파가 상기 제1레그 내지 제3레그를 경유토록 하여, 출력 단상의 위상과 역상인 파형을 제거하여 중성선으로 유입된 고조파를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전력 불평형을 개선하고, 고조파를 제거할 수 있어, 전력공급장치의 성능을 향상시키고 전력품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 전력 불평형을 개선하고 고조파의 제거로 전력 불평형과 고조파로 인한 전력 손실을 방지하여, 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 전력품질을 개선하여 배전계통과 부하 측의 전기기기를 보호하고, 전기사고를 예방할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 중성선에 유입되는 고조파 전류를 감소시켜 변압기의 무부하손(철손)과 부하손(동손)을 줄임으로써, 변압기의 성능저하를 방지하고 전력기기의 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 전력선으로 유입된 써지 전압을 제거할 수 있어, 써지 전압에 의해 고조파 상쇄장치가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치가 적용된 전력 계통도.
도 2는 도 1의 고조파 상쇄장치의 제1 실시 예 상세 회로도.
도 3은 본 발명에서 고조파가 감쇄되는 과정을 보인 파형도.
도 4는 본 발명에서 고조파와 전력의 흐름을 설명하기 위한 설명도.
도 5는 도 1의 고조파 상쇄장치의 제2 실시 예 상세 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 제어방법을 보인 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치가 적용되는 전력 계통도로서, 2차 변압기, 차단기(MCCB), 부하에 전원 공급시 누전이 발생하면 전원 차단 동작을 하는 누전 차단기, 고조파를 제거하는 고조파 상쇄장치(100)를 포함한다.

여기서 2차 변압기, 차단기, 누전 차단기 등의 구성은 일반적인 전력계통에 필수적으로 구비되는 구성이므로, 본 발명에서는 해당 부분에 대한 구체적인 동작 설명은 생략하기로 한다.

고조파 상쇄장치(100)는 2차 변압기를 통해 유기되는 3상 전력을 부하에 공급해주며, 중성선에 고조파가 유입된 경우 각 상별로 구비된 레그를 순차 고조파가 경유하도록 하여, 고조파의 위상과 역상이 되는 파형을 이용하여 고조파 파형을 제거하는 역할을 한다. 아울러 고조파 상쇄장치(100)는 공급되는 3상 전력 중 어느 하나의 상(단상)만 부하에 공급되는 경우에도, 상별 구비된 복수의 레그에 권취된 권선을 모두 통해 전력이 부하에 공급되도록 하여, 전력 불평형을 보상하는 역할도 한다. 아울러 고조파 상쇄장치(100)는 3상 중 결상이 발생한 경우에도 복수의 레그에 권취된 복수의 권선들의 조합을 통해 과전류가 발생하는 것을 방지하고, 결상시에도 안정된 전력이 부하에 공급되도록 하는 역할을 한다.

이러한 고조파 상쇄장치(100)의 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고조파 상쇄장치(100)는 2차 코일(170), 전자기 유도를 위한 인덕턴스(철심, 코일)인 제1레그(120), 제2레그(130) 및 제3레그(140), 써지 제거기(180), 그리고 상기 2차 코일의 전력선(R, S, T)을 포함한다.

상기 2차 코일(170)은 레그들(120, 130, 140) 각각에서 1차 코일의 위치와는 다른 위치에 Y형으로 결선되어 있고, 배전계통에서 발생하는 전압과 전류의 고조파 및 불평형을 감소시키기 위해 각각의 레그에 감겨져서 연결하는 형태로 권취되어 있다.

또한, 상기 2차 코일(170)에 흐르는 전류는 1차 코일에 흐르는 전류에 의하여 각각의 레그(120, 130, 140)에 생성된 자속(magnetic flux)을 상쇄시키는 방향으로 흐른다. 상기 2차 코일(170)의 제1권선 내지 제3권선(Rr, Tr, Sr)은 제1레그(120)에 권취되고, 제4권선 내지 제6권선(Ss, Rs, Ts)은 제2레그(130)에 권취되며, 제7권선 내지 제9권선(Tt, St, Rt)은 제3레그(140)에 권취된다.

상기 2차 코일(170)의 제1레그(120)의 제1권선(Rr), 제2레그(130)의 제5권선(Rs) 및 제3레그(140)의 제9권선(Rt)은 순서대로 권취되고, 써지 보호기(180)의 제3써지 보호기(183)를 통해 중성선(N)에 연결되고, 제3레그(140)의 제7권선(Tt), 제1레그(120)의 제2권선(Tr) 및 제2레그(130)의 제6권선(Ts)는 순서대로 권취되고, 써지 보호기(180)의 제2써지 보호기(182)를 통해 중성선(N)에 연결된다. 또한, 제2레그(130)의 제4권선(Ss), 제3레그(140)의 제8권선(St) 및 제1레그(120)의 제3권선(Sr)은 순서대로 권취되고, 써지 보호기(180)의 제1써지 보호기(181)를 통해 중성선(N)에 연결된다. 여기서 제1권선(Rr), 제4권선(Ss) 및 제7권선(Tt)의 타단은 전력선(R, S, T)과 연결된다.

본 발명의 다른 실시 예로서, 상기 제3권선(Sr), 제6권선(Ts) 및 제9권선(Rt)의 일단은 중성선(N)에 연결되고, 상기 제3권선(Sr), 제6권선(Ts) 및 제9권선(Rt)의 타단은 제1 내지 제3 써지 보호기(181 ~ 183)에 각각 연결된다.

아울러 상기 2차 코일(170)의 제1권선(Rr)과 제5권선(Rs) 및 제9권선(Rt)은 제1레그(120) 내지 제3레그(140)에서 서로 다른 위치에 권취되고, 제7권선(Tt)과 제2권선(Tr) 및 제6권선(Ts)은 상기 제1레그(120) 내지 제3레그(140)에서 서로 다른 위치에 권취되며, 제4권선(Ss)과 제8권선(St) 및 제3권선(Sr)은 상기 제1레그(120) 내지 제3레그(140)에서 서로 다른 위치에 권취된다.

한편, 상기 2차 코일(170)의 제1레그(120)의 제1권선(Rr)과 제2레그(130)의 제5권선(Rs) 및 제3레그(140)의 제9권선(Rt)은 서로 반대 방향으로 권취되고, 상기 제3레그(140)의 제7권선(Tt)과 제1레그(120)의 제2권선(Tr) 및 제2레그(130)의 제6권선(Ts)은 서로 반대 방향으로 권취되고, 상기 제2레그(130)의 제4권선(Ss)과 제3레그(140)의 제8권선(St) 및 제1레그(120)의 제3권선(Sr)은 서로 반대 방향으로 권취된다.

따라서 각각의 레그(120, 130, 140) 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만, 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄되고, 3상의 위상을 갖는 각각 다른 레그(120, 130, 140)들을 통과하므로 인해 고조파 및 불평형 성분의 전류는 감소하게 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 위상을 정상으로(위상을 반대로 하면 더 많은 고조파가 빨리 제거됨)해서 고조파가 3상의 위상을 차례로 지나는 것을 설명하기 위한 파형도이다. 순서의 편의상 R, S, T이므로, R상 전력을 대표로 설명한다. 제9권선(Rt)는 제3레그(140)의 하부에 있으며, 상기 제9권선(Rt) 상부의 중성점과 연결되어 있다. 즉 중성선의 고조파가 제9권선(Rt)의 상부에서 유입되면, 제9권선(Rt)이 권취된 제3 레그(140)를 통과하게 되면서, 3상의 위상을 가진 파형중에 T상의 파형을 지나가게 되어 T상과 역상(Rt1)인 파형들은 상쇄되어 없어진다. 그리고 상기 제9권선(Rt)이 제5권선(Rs)의 상부로 연결되어있어 제3레그(140)를 통과한 고조파가 제2레그(130)를 통과하게 되고, 제2레그(130)의 위상인 S상 파형을 만나 상기와 같은 이유로 S상과 역상(Rs1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 된다. 마찬가지로 제1레그(120)의 제1권선(Rr)을 통과하는 R상도 상기와 같이 R상과 역상(Rr1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 된다. 예컨대, 제3레그(140)의 중성선을 통해 유입되는 고조파는 상기 제3레그(140), 제2레그(1300 및 제1레그(120)를 순서대로 통과하면서 역상 파형이 제거되어 고조파는 완전히 제거되고, 선형파만 남게 되는 것이다.

마찬가지로 제6권선(Ts)는 제2레그(130)의 하부에 있으며, 상기 제6권선(Ts) 상부의 중성점과 연결되어 있다. 즉 중성선의 고조파가 제6권선(Ts)의 상부에서 유입되면, 제6권선(Ts)이 권취된 제2레그(130)를 통과하게 되면서, 3상의 위상을 가진 파형중에 S상의 파형을 지나가게 되어 S상과 역상(Rs1)인 파형들은 상쇄되어 없어진다. 그리고 상기 제6권선(Ts)이 제2권선(Tr)의 상부로 연결되어있어 제2레그(130)를 통과한 고조파가 제1레그(120)를 통과하게 되고, 제1레그(120)의 위상인 R상 파형을 만나 상기와 같은 이유로 R상과 역상(Rr1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 된다. 마찬가지로 제3레그(140)의 제7권선(Tt)을 통과하는 T상도 상기와 같이 T상과 역상(Rt1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 된다. 예컨대, 제2레그(130)의 중성선을 통해 유입되는 고조파는 상기 제2레그(130), 제1레그(120) 및 제3레그(140)를 순서대로 통과하면서 역상 파형이 제거되어 고조파는 완전히 제거되고, 선형파만 남게 되는 것이다.

한편, 전력선에 써지 전압이 유입된 경우, 제3권선(Sr), 제6권선(Ts) 및 제9권선(Rt)에 각각 연결된 제1 내지 제3 써지 보호기(181 ~ 183)에서 각각 써지 전압을 제거하게 된다. 즉, 상별로 유입된 써지 전압은 상기 제1 내지 제3 써지 보호기(181 ~ 183)에서 각 상별의 써지 전압을 제거하게 된다. 이러한 써지 전압의 제거로 써지 전압에 의해 고조파 상쇄장치가 파손되는 것을 방지하게 되는 것이다.

도 5는 전력선에 써지 전압이 유입된 경우 써지 전압을 효과적으로 제거하기 위한 고조파 상쇄장치의 다른 실시 예 회로도이다.

도 4는 본 발명의 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치의 부하라인에서 전력과 고조파가 변압기로 유입되는 흐름을 설명하기 위한 설명도로서, 전류를 포함한 고조파의 흐름을 보인 것이다.

여기서 참조부호 210은 부하를 의미하며, 220은 제4권선(Ss), 제8권선(St) 및 제3권선(Sr)의 전자기유도발생 위상의 벡터를 보인 것이고, 230은 Y결선 권선(R, S, T)의 위상을 보인 것이다.

도 4를 참조하면, 부하 라인에서 발생한 고조파가 유입되면, 유입된 고조파는 위상이 각각 다른 제1레그 내지 제3 레그에 권취된 권선들을 각각 순서대로 흐르면서 제거된다.

한편, 본 발명의 다른 특징으로서 1차 코일에 결상이 발생한 경우에도 상기 고조파 상쇄장치(100)에서 R, S, T상의 정상적인 위상을 출력하게 된다. 예컨대, 전력선 R상을 기준으로 하였을 때, R상을 기준으로 왼쪽으로 120°틀어진 T상과, 오른쪽으로 120°틀어진 S상이 위치하며, 상기 S, T상이 각각 반대의 위상(벡터)인 180°를 회전하면, R상을 기준으로 S상은 왼쪽으로 60°가 틀어지고, T상은 오른쪽으로 60°가 틀어진 상태가 되며, S와 T는 R상을 중심으로 120°를 유지하는 위상(벡터)이 된다. 이런 상태를 유지하는 S, T상을 1:1로 더하면 R상의 위상이 생성되어 나타난다. 즉, 본 발명은 1차 코일에 결상이 발생한 경우에도 정상적인 위상 출력이 가능해지게 되는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치의 제어방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(Step)를 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 제어방법은, (a) 공급되는 3상 전력을 권선이 권취된 제1레그 내지 제3레그를 각각의 상별로 통과시켜 상기 제1레그 내지 제3레그에서 각각 발생된 전력을 합하여 상간 불평형 없이 전력을 공급하는 단계(S101, S103, S105, S107); (b) 상기 전력을 부하에 공급하는 도중에 고조파가 발생하면, 상기 중성선의 고조파가 상기 제1레그 내지 제3레그를 경유토록 하여, 출력 단상의 위상과 역상인 파형을 제거하여 중성선으로 유입된 고조파를 제거하는 단계(S101, S103, S105, S107)를 포함한다.

여기서 상기 (a) 단계와 (b) 단계의 단계가 동일하게 기재한 이유는, (a)단계에서도 단계 S101 내지 S107의 단계를 순차로 수행하게 되고, (b)단계에서도 단계 S101 내지 S107의 단계를 순차로 수행하기 때문이다. 실제 상기 (a)단계에 대한 구체적인 흐름도와 (b)단계에 대한 구체적인 흐름도를 별도로 그려야 하나, 각각의 단계가 동일한 방식으로 이루어지기 때문에, 설명의 편의를 위해 도 5와 같이 2가지 단계에 대한 흐름을 하나로 통합하여 도시하였다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치의 제어방법은, 단계 S101에서 전력계통의 1차 측에 구비된 1차 코일로 3상 전력이 공급되면, 단계 S103에서 2차 코일(170)에 자기 유도되어 변압된 전력이 발생하게 된다.

이때, 단상 출력만을 부하에 공급하게 되면 상간 전력 불평형이 발생하게 되는 데, 이러한 상간 전력 불평형을 방지하기 위해서 본 발명에서는 3상에서 발생된 전력을 모두 합하여 전력을 공급해주는 방식을 사용함으로써, 특정 상만을 사용하는 경우에도 상간 전력 불평형을 해결하게 된다. 예컨대, 단계 S105에서와 같이 변압된 전력을 상기 제1 레그(120)와 상기 제2레그(130) 및 상기 제3 레그(140)에 각각 정해진 순서대로 권취 되어서 연결된 상기 제1권선(Rr), 제5권선(Rs) 및 제9권선(Rt)을 통해 전력을 부하(210)에 공급한다. 아울러 제4권선(Ss), 제8권선(St) 및 제3권선(Sr)을 통해 전력을 부하(2100에 공급한다. 마찬가지로 제7권선(Tt), 제2권선(Tr) 및 제6권선(Ts)을 통해 전력을 부하(210)에 공급한다. 상기 부하(210)는 상기 제1레그(120) 내지 상기 제3레그(140)에서 각각 발생된 전력을 합하여 공급받게 되므로, 특정 상만 사용하는 경우에도 상기 변압기(100)의 상간 불평형 없이 전력 공급이 가능해지게 된다.

변압 전력을 부하(210)에 공급하는 도중에 단계 S107에서와 같이 비선형 부하의 전력 사용으로 인해 고조파가 발생하면, 중성점으로 고조파가 유입된다.

이에 따라 본 발명은 단계 S105에서와 같이 상기 중성점으로 유입된 고조파를 상기 제1레그(120)와 상기 제2레그(130) 및 상기 제3레그(140)에 정해진 순서대로 권취된 각각의 권선들을 통해 고조파를 통과시킴으로써, 고조파와의 역상에 의해 고조파를 제거하게 된다.

이후 단계 S107에서 고조파가 제거된 평형을 유지하는 전력을 부하에 공급하게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

120, 130, 140… 제1레그 내지 제3레그
170… 2차 코일

Claims

철심으로 이루어진 제1레그, 제2레그 및 제3레그;
상기 제1레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제1권선 내지 제3권선;
상기 제2레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제4권선 내지 제6권선;
상기 제3레그에 일정 간격을 갖으면서 순서대로 권취되는 제7권선 내지 제9권선;
상기 제3권선과 제6권선 및 제9권선의 일단에 연결되어 전력선에 포함된 써지를 제거하는 써지 제거기를 포함하고,
상기 써지 제거기의 일단은 중성선에 연결되며, 상기 중성선으로 고조파가 유입되면 상기 제1권선 내지 제9권선 중 상호 연결된 권선으로 유입된 고조파를 흐르게 하여 상기 중성선에 유입된 고조파를 제거하는 것을 특징으로 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1권선과 제5권선 및 제9권선이 연결되고, 상기 제7권선과 제2권선 및 제6권선이 연결되며, 상기 제4권선과 제8권선 및 제3권선이 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치는 상기 제1레그 내지 제3레그에 각각 권취된 권선들을 이용하여 3상의 전력을 부하에 공급하며, 어느 한 상의 전력만 부하에 공급되어도 상기 제1레그 내지 제3레그에 각각 권취된 권선들에 의해 변압된 전력을 합하여 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1레그 내지 제3레그는 중성선에 고조파가 유입될 경우, 상기 고조파가 상기 제1레그 내지 제3레그를 통과하도록 하여 출력 단상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제1레그에 유입된 고조파를 상기 제3레그 및 상기 제2레그로 순차 통과시켜 S상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제2레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제2레그에 유입된 고조파를 상기 제1레그 및 상기 제3레그로 순차 통과시켜 T상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제3레그에 연결된 중성선으로 고조파가 유입될 경우, 상기 제3레그에 유입된 고조파를 상기 제2레그 및 상기 제1레그로 순차 통과시켜 R상의 위상과 역상인 고조파 파형을 제거하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치.
(a) 공급되는 3상 전력을 권선이 권취된 제1레그 내지 제3레그에 상별로 통과시켜 상기 제1레그 내지 제3레그에서 각각 발생된 전력을 합하여 상간 불평형 없이 전력을 공급하는 단계;
(b) 상기 3상 전력을 부하에 공급하는 도중에 중성선에 고조파가 발생하면, 상기 중성선의 고조파가 상기 제1레그 내지 제3레그를 경유토록 하여, 출력 단상의 위상과 역상인 파형을 제거하여 중성선으로 유입된 고조파를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 고조파 상쇄장치 제어방법.