KR20180032384A - Current source -HVDC(High Voltage Direct Current) system having Active Blocking Filter and Method for controlling the same - Google Patents

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KR20180032384A
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Abstract

The present invention relates to a current type high voltage direct current (HVDC) system and, more specifically, to a current type HVDC system and a control method thereof which add a serial active filter to a valve to eliminate an alternating current (AC) basic wave current. According to the present invention, a blocking filter is installed in a current type HVDC to solve core saturation harmonic instability.

Description

능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템 및 이의 제어 방법{Current source -HVDC(High Voltage Direct Current) system having Active Blocking Filter and Method for controlling the same}[0001] Current-type HVDC System with Active Blocking Filter and Control Method Thereof [0002]

본 발명은 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 직렬 능동형 필터(Active Filter)를 밸브에 추가하여 AC(Alternating Current) 기본파 전류를 제거하는 전류형 HVDC 시스템 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system, and more particularly, to a current type HVDC system in which an AC (Alternating Current) fundamental wave current is removed by adding a serial active filter to a valve, Control method.

전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템은 지금까지 검증된 시스템으로써 많이 운전되고 있다. 전류형 HVDC 시스템이 독립된 가공 선로에 적용되는 경우에는 아무런 문제가 없으나, AC 선로와 병행하는 경우에는 혹은 하나의 철탑에 AC 선로와 DC선로가 병행하는 경우에는 DC선로에 AC 기본파 전류가 유도된다. The current type HVDC (High Voltage Direct Current) system has been operated as a proven system until now. There is no problem when the current type HVDC system is applied to the independent processing line. However, when the AC line and the DC line are concurrently connected to the AC line or the single tower, the AC fundamental current is induced in the DC line .

이를 개념적으로 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 즉, 도 1은 DC 선로와 AC 선로가 동일한 철탑에 인가된 경우에 DC 선로에 인가되는 AC 기본파 전류가 생성되는 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류형 HVDC 시스템이 AC 선로와 병행하는 경우 혹은 하나의 철탑에 AC 선로와 DC 선로가 병행하는 경우에는 DC 선로에 AC 기본파 전류가 유도된다. A diagram showing this conceptually is shown in Fig. That is, FIG. 1 is a conceptual diagram of generating an AC fundamental current to be applied to a DC line when a DC line and an AC line are applied to the same steel tower. As shown in FIG. 1, when the current type HVDC system is in parallel with the AC line, or when the AC line and the DC line are concurrently connected to one steel tower, an AC fundamental wave current is induced in the DC line.

이러한 경우에는 도 2에서 보는 바와 같이 AC 기본파 전류는 컨버터 동작에 의해서 파형이 왜곡이 된다. 도 2는 DC 선로에 인가되는 전류에 의해서 변압기 2차측에 발생하는 고조파 전류를 보여주는 파형도이다.In this case, as shown in FIG. 2, the waveform of the AC fundamental current is distorted by the converter operation. 2 is a waveform diagram showing a harmonic current generated in the secondary side of the transformer by the current applied to the DC line.

도 2에 도시된 파형을 해석하면 도 3과 같이 DC 성분으로 해석될 수 있다. When the waveform shown in FIG. 2 is analyzed, it can be interpreted as a DC component as shown in FIG.

도 3은 변압기 2차측에서 DC 바이어스 전류를 보여주는 그래프이다. 도 3에서 보여주는 DC 바이스(Bias)와 고조파 전류는 변압기를 포화시키고, AC 측과 DC 측에 고조파 불안정을 유발한다. 3 is a graph showing the DC bias current at the transformer secondary side. The DC bias and harmonic current shown in Figure 3 saturate the transformer and cause harmonic instability on the AC and DC sides.

1. 한국특허공개번호 제10-2012-0058010호(발명의 명칭: HVDC용 스마트 필터)1. Korean Patent Publication No. 10-2012-0058010 (entitled: Smart Filter for HVDC) 2. 미국특허공개번호 제2016-0126823호(발명의 명칭: MULTIPLE-TUNED FILTER DESIGN METHOD FOR HVDC SYSTEM)2. US Patent Publication No. 2016-0126823 entitled " MULTIPLE-TUNED FILTER DESIGN METHOD FOR HVDC SYSTEM "

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, AC(Alternating Current) 기본파 전류를 제거하는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system for eliminating an AC (Alternating Current) fundamental wave current and a control method thereof.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, AC(Alternating Current) 기본파 전류를 제거하는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high voltage direct current (HVDC) system for eliminating an alternating current (AC) fundamental current to achieve the above-described object.

상기 전류형 HVDC 시스템은,In the current type HVDC system,

트랜스포머;Transformer;

상기 트랜스포머로부터의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 밸브 회로;A valve circuit for converting an alternating current from the transformer into a direct current;

상기 밸브 회로와 연결되어 상기 직류 전류에서 교류 기본파를 필터링하는 수동형 블럭킹 필터; A passive blocking filter connected to the valve circuit for filtering an AC fundamental wave from the DC current;

상기 수동형 블럭킹 필터와 연결되어 상기 수동형 블럭킹 필터에서 필터링되지 않은 나머지 교류 기본파를 필터링하는 능동형 블럭킹 필터; 및An active blocking filter connected to the passive blocking filter for filtering the remaining AC fundamental waves not filtered by the passive blocking filter; And

상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a controller for controlling on-off switching of the active blocking filter.

또한, 상기 전류형 HVDC 시스템은, 상기 수동형 블럭킹 필터 및 상기 능동형 블럭킹 필터로부터 직류 전류를 검출하여 검출 직류 전류를 생성하는 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The current type HVDC system may further include a sensor for detecting a direct current from the passive blocking filter and the active blocking filter to generate a detected direct current.

또한, 상기 제어기는, 검출된 검출 직류 전류를 이용하여 교류 기본 주파수 성분을 도출하고, 상기 교류 기본파 전류의 주파수와 상기 검출 직류 전류의 DC(Direct Current) 주파수를 이용하여 상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the controller may derive an AC fundamental frequency component using the detected DC current, and calculate a DC current of the active blocking filter based on the frequency of the AC fundamental current and the direct current (DC) Off switching is performed.

또한, 상기 수동형 블럭킹 필터는 RLC 회로인 것을 특징으로 할 수 있다.The passive blocking filter may be an RLC circuit.

또한, 상기 능동형 블럭킹 필터는 직렬 능동형 필터인 것을 특징으로 할 수 있다.The active blocking filter may be a serial active filter.

또한, 상기 밸브 회로는 3상 브릿지 회로인 것을 특징으로 할 수 있다.The valve circuit may be a three-phase bridge circuit.

또한, 상기 교류 기본 주파수 성분은 FFT(Fast Fourier Transformation)를 통해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the AC fundamental frequency component may be generated through FFT (Fast Fourier Transformation).

또한, 상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭은 교류 전류가 영(0)이 되게 스위칭되는 것을 특징으로 할 수 있다.The on-off switching of the active blocking filter may be performed such that the alternating current is switched to zero.

또한, 상기 수동형 블럭킹 필터와 능동형 블럭킹 필터는 분리(Isolation)를 위해 변압기로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the passive blocking filter and the active blocking filter may be connected to each other by a transformer for isolation.

또한, 상기 제어기는 비례 적분 전류 제어기를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the controller may be characterized by using a proportional integral current controller.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 밸브 회로가 트랜스포머로부터의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 단계; (b) 상기 밸브 회로와 연결된 수동형 블럭킹 필터가 상기 직류 전류에서 교류 기본파를 필터링하는 단계; (c) 제어기가 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 제어하는 단계; 및 (d) 상기 온오프에 따라 상기 수동형 블럭킹 필터와 연결되는 상기 능동형 블럭킹 필터가 상기 수동형 블럭킹 필터에서 필터링되지 않은 나머지 교류 기본파를 필터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 제어 방법을 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a method of operating a valve circuit comprising the steps of: (a) converting a current from a transformer to a direct current; (b) a passive blocking filter coupled to the valve circuit, filtering the ac fundamental wave in the direct current; (c) controlling the on-off switching of the active blocking filter by the controller; And (d) filtering the remaining AC fundamental waves not filtered by the passive blocking filter by the active blocking filter, the active blocking filter being connected to the passive blocking filter according to the on-off. It is possible to provide a control method of a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system.

또한, 상기 (c) 단계는, 센서를 이용하여 상기 수동형 블럭킹 필터 및 상기 능동형 블럭킹 필터로부터 직류 전류를 검출하여 검출 직류 전류를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step (c) may further include detecting a direct current from the passive blocking filter and the active blocking filter using a sensor to generate a detected direct current.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 제어기가 검출된 검출 직류 전류를 이용하여 교류 기본 주파수 성분을 도출하는 단계; 상기 교류 기본파 전류의 주파수와 상기 검출 직류 전류의 DC(Direct Current) 주파수를 이용하여 상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step (c) may further include: deriving an AC fundamental frequency component using the detected DC current detected by the controller; And performing on-off switching of the active blocking filter using a frequency of the AC fundamental current and a direct current (DC) frequency of the detected DC current.

본 발명에 따르면, 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current)에 블럭킹 필터를 설치함으로써 고조파 불안정(Core Saturation Harmonic Instability)이 해소될 수 있다.According to the present invention, the core saturation harmonic instability can be solved by providing a blocking filter in the current type HVDC (High Voltage Direct Current).

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 제어 동작으로 고조파 불안정을 제거하는 경우 제어가 복잡해짐에 반해 제어가 단순하다는 점을 들 수 있다.Another effect of the present invention is that the control is complicated when the harmonic instability is removed by the control operation, but the control is simple.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 능동 필터를 사용함으로써 수동 필터를 설치한 경우에 비해서 시스템의 크기가 작아진다는 점을 들 수 있다.In addition, another advantage of the present invention is that the size of the system is smaller than that in the case where the passive filter is installed by using the active filter.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 변압기의 포화커브가 더 낮아져서 변압기 가격이 약 16% 절감되며, 수동필터로는 부족한 필터링 및 제어 응답을 향상할 수 있다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that the saturation curve of the transformer is lowered so that the transformer price is reduced by about 16%, and the filtering and control response, which is insufficient by the passive filter, can be improved.

도 1은 일반적으로 DC(Direct Current) 선로와 AC(Alternating Current) 선로가 동일한 철탑에 인가된 경우에 DC 선로에 인가되는 AC 기본파 전류가 생성되는 개념도이다.
도 2는 DC 선로에 인가되는 전류에 의해서 변압기 2차측에 발생하는 고조파 전류를 보여주는 파형도이다.
도 3은 변압기 2차측에서 DC 바이어스 전류를 보여주는 그래프이다.
도 4는 일반적인 블럭킹 필터를 사용한 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 구성 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 블럭킹 필터를 사용한 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 구성 블럭도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 필터링 동작 개념을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 블럭킹 필터를 사용하여 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에서 필터링하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
FIG. 1 is a conceptual diagram in which an AC fundamental current to be applied to a DC line is generated when a direct current (DC) line and an AC (alternating current) line are applied to the same steel tower.
2 is a waveform diagram showing a harmonic current generated in the secondary side of the transformer by the current applied to the DC line.
3 is a graph showing the DC bias current at the transformer secondary side.
4 is a block diagram of a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using a general blocking filter.
5 is a block diagram of a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using an active blocking filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a filtering operation concept of the current type HVDC (High Voltage Direct Current) system shown in FIG.
7 is a flowchart illustrating a process of filtering in a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using an active blocking filter according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템 및 이의 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a current-type HVDC (High Voltage Direct Current) system having an active blocking filter according to an embodiment of the present invention and a control method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 일반적인 블럭킹 필터를 사용한 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 구성 블럭도이다. 전류형 HVDC 시스템은 모노폴라 방식과 바이폴라 방식이 있다. 도 4에 도시된 전류형 HVDC 시스템(400)은 바이폴라 방식의 전류형 HVDC 시스템을 도시한 것이다. 즉, 도 4에 도시된 전류형 HVDC 시스템(440)은 2개의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이 2개의 극은 양극(positive pole) 및 음극(negative pole)으로 가정하여 설명한다. 4 is a block diagram of a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using a general blocking filter. Current type HVDC systems are monopolar and bipolar. The current type HVDC system 400 shown in FIG. 4 is a bipolar current type HVDC system. That is, the current type HVDC system 440 shown in FIG. 4 shows a system for transmitting two pole DC power. These two poles are assumed to be a positive pole and a negative pole.

도 4를 참조하면, 전류형 HVDC 시스템(400)은 크게 송전측 트랜스포머 파트, 송전측 교류를 직류로 변환하는 밸브 파트, 직류에서 리플을 제거하는 평활화 파트 등으로 구성된다.Referring to FIG. 4, the current type HVDC system 400 mainly includes a transmission side transformer part, a valve part for converting transmission AC to DC, and a smoothing part for removing ripple from DC.

여기서, 송전측 트랜스포머 파트는 양극 트랜스포머(410-1)와 음극 트랜스포머(410-2)로 구성된다. 양극 및 음극 트랜스포머(410-1,410-2)는 하나 이상의 트랜스포머를 포함하여 구성될 수 있다. 양극 및 음극 트랜스포머(410-1,410-2)1차측 코일 및/또는 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.Here, the power transmission side transformer part is composed of a positive electrode transformer 410-1 and a negative electrode transformer 410-2. The anode and cathode transformers 410-1 and 410-2 may be configured to include one or more transformers. Positive and Negative Transformers 410-1 and 410-2 The primary coil and / or the secondary coil may have a Y-Y connection or a Y-delta connection.

밸브 파트를 구성하는 양극 밸브 회로(420-1) 및 음극 밸브 회로(420-2)는 각각 양극 트랜스포머(410-1)와 음극 트랜스포머(410-2)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 기능을 수행한다. The positive electrode valve circuit 420-1 and the negative electrode valve circuit 420-2 constituting the valve part have functions of converting AC power from the positive electrode transformer 410-1 and negative electrode transformer 410-2 into DC power, .

이를 위해 양극 밸브 회로(420-1)는 3상 브릿지 회로가 이용될 수 있으며, 교류를 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류(DC) 전류를 생성할 수 있다. For this purpose, the bipolar valve circuit 420-1 may utilize a three-phase bridge circuit, and may generate a bipolar direct current (DC) current with six pulses using alternating current.

양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지 회로가 이용되는 경우, 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전류를 생성할 수 있다. 물론, 양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지 회로가 이용될 수도 있다. 이러한 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.If two three-phase valve bridge circuits are used for the anode, a bipolar DC current with twelve pulses can be generated. Of course, three three-phase valve bridge circuits may be used for the anode. The greater the number of such pulses, the lower the price of the filter.

이와 유사하게, 음극 밸브 회로(420-2)에도 3상 브릿지 회로가 이용될 수 있다. 따라서, 개수에 따라 6개, 12개 등의 펄스를 가지는 양극 직류 전류를 생성할 수 있다.Similarly, a three-phase bridge circuit may be used for the negative electrode valve circuit 420-2. Therefore, a bipolar DC current having six or twelve pulses can be generated depending on the number.

평활화 파트를 구성하는 양극 및 음극 평활 리액터(430-1,430-2)는 각각 양극 밸브 회로(420-1) 및 음극 밸브 회로(420-2)에 직렬로 연결되어 직류 전류(즉, 양극 직류 전류, 음극 직류 전류)에서 리플을 제거하는 기능을 수행합니다. 부연하면, 6개 이상의 직류 전류를 생성하더라도 리플이 여전히 남아 있으며, 이러한 리플을 제거하여 직류 전류를 평탄하게 만들어 줍니다.The anode and anode smoothing reactors 430-1 and 430-2 constituting the smoothing part are connected in series to the anode valve circuit 420-1 and the cathode valve circuit 420-2 to generate a direct current (that is, an anode direct current, Cathode dc current) to remove ripple. In addition, ripple still remains even if more than six DC currents are generated, and this ripple is removed to make the DC current flat.

수동형 블럭킹 필터(440)는 양극 밸브 회로(420-1)와 음극 밸브 회로(420-2) 사이에 구성되어 직류 전류에서 교류 기본파를 필터링하는 기능을 수행합니다.The passive blocking filter 440 is configured between the anode valve circuit 420-1 and the cathode valve circuit 420-2 and functions to filter the AC fundamental wave from the DC current.

이때, 수동형 블럭킹 필터(440)는 양극 수동형 블럭킹 필터(441) 및 음극 수동형 블럭킹 필터(442)로 구성되며, 각각 양극 밸브 회로(420-1) 및 음극 밸브 회로(420-2)에 연결된다. 특히, 수동형 블럭킹 필터(440)는 RLC 회로인 것을 특징으로 할 수 있다.The passive blocking filter 440 includes a positive passive blocking filter 441 and a negative passive blocking filter 442 and is connected to the positive electrode valve circuit 420-1 and the negative electrode valve circuit 420-2. In particular, the passive blocking filter 440 may be an RLC circuit.

일반적으로, 수동형 블럭킹 필터(440)는 리액터와 커패시터로 구성된 수동필터는 2가지 종류가 있는데 리액터와 커패시터를 직렬로 연결하여 임피던스를 영(零)으로 만드는 고조파 통과 필터(Harmonic Pass Filter)와 리액터와 커패시터를 병렬로 연결하여 임피던스를 무한대로 만들어 고조파가 통과하지 못하게 하는 고조파 차단 필터(Harmonic Blocking Filter)로 구분할 수 있다.In general, the passive blocking filter 440 includes two types of passive filters, which are a reactor and a capacitor. The passive filter includes a harmonic pass filter and a reactor which connect the reactor and the capacitor in series to make the impedance zero. And a harmonic blocking filter that prevents harmonics from passing by connecting the capacitors in parallel to make the impedance infinite.

그런데, 이러한 수동형 블럭킹 필터(440)의 경우, 수동 소자로만 이루어져 있어 교류(AC) 기본파를 완전하게 필터링할 수 없다.However, in the case of the passive blocking filter 440, the AC fundamental wave can not be completely filtered because it is composed only of a passive element.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 수동형 블럭킹 필터(440)에 의해 필터링되지 않는 나머지 교류 기본파를 완전하게 필터링하기 위해 능동형 블럭킹 필터를 함께 사용한다.Therefore, in one embodiment of the present invention, an active blocking filter is used together to completely filter the remaining AC fundamental waves that are not filtered by the passive blocking filter 440.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 블럭킹 필터를 사용한 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 구성 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 능동형 블럭킹 필터(540)가 수동형 블럭킹 필터(440)와 연결되어 수동형 블럭킹 필터(440)에서 필터링되지 않은 나머지 교류 기본파를 필터링한다.5 is a block diagram of a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using an active blocking filter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the active blocking filter 540 is connected to the passive blocking filter 440 to filter the remaining non-filtered fundamental waves in the passive blocking filter 440.

능동형 블럭킹 필터(540)는 전력 전자 컨버터를 이용하여 고조파와 대칭되는 파형을 주입함으로써 고조파를 인위적으로 제거하는 필터를 일컫는다. 이러한 능동형 블럭킹 필터로는 병렬 능동형 필터(Shunt Active Filter), 하이브리드 능동형 필터(Hybrid Active Filter), 직렬 능동형 필터(Series Active Filter) 등을 들 수 있다.The active blocking filter 540 refers to a filter that artificially removes harmonics by injecting a waveform that is symmetric with the harmonic using a power electronic converter. These active blocking filters include a shunt active filter, a hybrid active filter, and a series active filter.

병렬 능동형 필터(Shunt Active Filter)는 컨버터를 이용하여 고조파를 제거하는 필터로서 선로에 흐르는 고조파 전류의 반대 파형을 인위적으로 인가함으로써 고조파를 제거하는 필터이다.A parallel active filter (Shunt Active Filter) is a filter that removes harmonics by using a converter. It is a filter that removes harmonics by artificially applying the opposite waveform of the harmonic current flowing in the line.

하이브리드 능동형 필터(Hybrid Active Filter)는 수동형 필터와 능동형 필터를 직렬로 결합한 방식으로 Active Filter가 가격이 고가이며, 차수가 높은 고조파에서는 필터링 능력이 떨어지며 스위칭 손실이 높아지는 단점과 수동필터의 경우에는 시간이 경과함에 따라 공진점이 변하는 점과 완벽하게 고조파를 제거할 수 없다는 단점을 상호 보완하는 필터이다.The Hybrid Active Filter is a combination of a passive filter and an active filter in series. The Active Filter is expensive, the filtering power is low at higher harmonics, the switching loss is high, and the passive filter has time This is a filter that compensates for the point at which the resonance point changes with the passage of time and the disadvantage that the harmonic can not be completely removed.

직렬 능동형 필터는 고조파를 반대 위상으로 인가하여 고조파 전류를 제거하는 필터이다.A series active filter is a filter that rejects harmonic current by applying harmonics in opposite phases.

물론, 이외에도 하이브리드 직렬 능동 필터 등이 있다. 이러한 능동형 필터에 대해서는 그 원리 및 구성이 널리 알려졌으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, there are other hybrid series active filters. Since the principle and configuration of such an active filter are widely known, a detailed description thereof will be omitted.

도 5에 도시된 능동형 블럭킹 필터는 직렬 능동형 필터가 사용된다. 도 5를 계속 참조하면, 이러한 능동형 블럭킹 필터(540)는 양극 능동형 블럭킹 필터(540-1) 및 음극 능동형 블럭킹 필터(540-2)로 구성되며, 각각 양극 수동형 블럭킹 필터(441) 및 음극 수동형 블럭킹 필터(442)와 연결된다.The active blocking filter shown in FIG. 5 uses a serial active filter. 5, the active blocking filter 540 includes a positive active blocking filter 540-1 and a negative active blocking filter 540-2. The active blocking filter 540 includes a positive passive blocking filter 441 and a negative passive blocking And is connected to the filter 442.

이때, 수동형 블럭킹 필터(440)와 능동형 블럭킹 필터(540)는 서로간의 분리(Isolation)를 위해 변압기(541)로 연결된다. 부연하면, 션트, 과전류 등에 의해 서로 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 변압기(541)가 사용될 수 있다.At this time, the passive blocking filter 440 and the active blocking filter 540 are connected to the transformer 541 to isolate each other. In addition, a transformer 541 may be used to prevent mutual influences by shunts, overcurrents, and the like.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전류형 HVDC 시스템은, 수동형 블럭킹 필터(440) 및/또는 능동형 블럭킹 필터(540)에 연결되어 직류 전류를 검출하여 검출 직류 전류를 생성하는 센서(530)가 포함된다. 물론, 이러한 센서(530)는 양극 수동형 블럭킹 필터(441)와 음극 수동형 블럭킹 필터(442) 사이의 접지점에 연결될 수도 있고, 양극 및 음극 밸브 회로(420-1,420-2)의 출력단에 연결될 수도 있다.The current type HVDC system according to an embodiment of the present invention includes a sensor 530 connected to the passive blocking filter 440 and / or the active blocking filter 540 to detect a direct current to generate a detected direct current . Of course, such a sensor 530 may be connected to the ground point between the bipolar passive blocking filter 441 and the negative passive blocking filter 442 or may be connected to the output terminals of the positive and negative valve circuits 420-1 and 420-2.

또한, 제어기(520)는 센서(530)로부터 검출된 검출 직류 전류를 이용하여 교류 기본 주파수 성분을 도출하고, 상기 교류 기본파 전류의 주파수와 상기 검출 직류 전류의 DC(Direct Current) 주파수를 이용하여 능동형 블럭킹 필터(540)의 온오프 스위칭을 수행한다.In addition, the controller 520 derives the AC fundamental frequency component using the detected DC current detected from the sensor 530, and uses the frequency of the AC fundamental current and the DC (direct current) frequency of the detected DC current Off switching of the active blocking filter 540 is performed.

특히, 능동형 블럭킹 필터(540)의 온오프 스위칭은 교류 전류가 영(0)이 되게 스위칭되는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 교류 전류가 높을 때는 능동형 블럭킹 필터(540)를 "온"하고, 교류 전류가 낮을 때는 능동형 블럭킹 필터(540)를 "오프"하여 교류 전류가 영(0)이 되게 한다.In particular, the on-off switching of the active blocking filter 540 may be characterized in that the alternating current is switched to zero. That is, when the alternating current is high, the active blocking filter 540 is turned on, and when the alternating current is low, the active blocking filter 540 is turned off to make the alternating current zero.

도 5는 바이폴라 방식의 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않으며 모노폴라 방식의 전류형 HVDC 시스템에도 적용가능하다.FIG. 5 illustrates a bipolar current type HVDC (High Voltage Direct Current) system. However, the present invention is not limited to this and is also applicable to a mono polar current type HVDC system.

도 6은 도 5에 도시된 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 필터링 동작 개념을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 센서(530)에 의해 검출되는 직류 전류(Idc)로부터 교류 기본파 전류의 DC 주파수, 수동형 블럭킹 필터(440)와 능동형 블럭킹 필터(540)의 AC 기본 주파수 성분 등을 산출한다.FIG. 6 is a diagram showing a filtering operation concept of the current type HVDC (High Voltage Direct Current) system shown in FIG. 6, the DC frequency of the AC fundamental wave current, the AC fundamental frequency components of the passive blocking filter 440 and the active blocking filter 540 are calculated from the DC current Idc detected by the sensor 530 .

따라서, 제어기(520)는 이러한 DC 주파수와 AC 기본 주파수 성분(xHz)을 곱셈기(600)에 입력하여 출력된 결과를 통해 능동형 블럭킹 필터(540)의 온오프를 제어하는 타이밍 제어 신호(610)를 생성한다.Accordingly, the controller 520 inputs the DC frequency and the AC fundamental frequency component (xHz) to the multiplier 600 and outputs a timing control signal 610 for controlling on / off of the active blocking filter 540 through the output .

특히, 교류 기본 주파수 성분은 FFT(Fast Fourier Transformation)를 통해 생성된다.In particular, the AC fundamental frequency components are generated through FFT (Fast Fourier Transformation).

또한, 제어기(520)는 비례 적분 전류 제어기를 이용할 수 있다.In addition, the controller 520 may use a proportional integral current controller.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 블럭킹 필터를 사용하여 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템에서 필터링하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 밸브 회로(420-1,420-2)가 트랜스포머(410-1,410-2)로부터의 교류 전류를 직류 전류로 변환하면, 센서(530)가 수동형 블럭킹 필터(440) 및/또는 능동형 블럭킹 필터(540)로부터 전류를 검출하여 검출 직류 전류(즉 센싱 전류)를 생성한다(단계 S710).FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of filtering in a current type HVDC (High Voltage Direct Current) system using an active blocking filter according to an embodiment of the present invention. 7, when the valve circuits 420-1 and 420-2 convert an alternating current from the transformers 410-1 and 410-2 into a direct current, the sensor 530 is connected to the passive blocking filter 440 and / Detects a current from the blocking filter 540 and generates a detected direct current (i.e., sensing current) (step S710).

이후, 이러한 검출 직류 전류를 FFT(Fast Fourier Transformation)로 변환하여 DC 주파수 및 AC 기본 주파수 성분을 도출한다(단계 S720,S730).Thereafter, the detected DC current is converted into FFT (Fast Fourier Transformation) to derive a DC frequency and an AC fundamental frequency component (steps S720 and S730).

이후, DC 주파수가 "0"인지를 판단하여 "0"이면 능동형 블럭킹 필터(540)를 사용하여 필터링할 필요가 없으므로 단계 S710으로 진행한다.Thereafter, it is determined whether the DC frequency is "0 ", and if it is" 0 ", it is not necessary to perform filtering using the active blocking filter 540, and the flow advances to step S710.

이와 달리, DC 주파수가 "0"이 아니면, 남아 있는 교류 기본파 전류를 제거하기 위해 능동형 블럭킹 필터(540)에 대한 타이밍 제어 신호를 생성하여 필터링을 수행한다(단계 S750).Otherwise, if the DC frequency is not "0 ", the timing control signal for the active blocking filter 540 is generated and filtered to remove the remaining AC fundamental current (step S750).

400: HVDC 시스템
410-1,410-2: 양극 및 음극 트랜스포머
420-1,420-2: 양극 및 음극 밸브 회로
440: 수동형 블럭킹 필터
520: 제어기
530: 센서
540: 능동형 블럭킹 필터
400: HVDC system
410-1, 410-2: anode and cathode transformers
420-1,420-2: anode and cathode valve circuit
440: Passive blocking filter
520: controller
530: Sensor
540: Active blocking filter

Claims (20)

트랜스포머;
상기 트랜스포머로부터의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 밸브 회로;
상기 밸브 회로와 연결되어 상기 직류 전류에서 교류 기본파를 필터링하는 수동형 블럭킹 필터;
상기 수동형 블럭킹 필터와 연결되어 상기 수동형 블럭킹 필터에서 필터링되지 않은 나머지 교류 기본파를 필터링하는 능동형 블럭킹 필터; 및
상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 제어하는 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템.
Transformer;
A valve circuit for converting an alternating current from the transformer into a direct current;
A passive blocking filter connected to the valve circuit for filtering an AC fundamental wave from the DC current;
An active blocking filter connected to the passive blocking filter for filtering the remaining AC fundamental waves not filtered by the passive blocking filter; And
A controller for controlling ON / OFF switching of the active blocking filter;
And a high voltage direct current (HVDC) system having an active blocking filter.
제 1 항에 있어서,
상기 수동형 블럭킹 필터 및 상기 능동형 블럭킹 필터로부터 직류 전류를 검출하여 검출 직류 전류를 생성하는 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising: a sensor for detecting a direct current from the passive blocking filter and the active blocking filter to generate a detected direct current.
제 2 항에 있어서,
상기 제어기는, 검출된 검출 직류 전류를 이용하여 교류 기본 주파수 성분을 도출하고, 상기 교류 기본파 전류의 주파수와 상기 검출 직류 전류의 DC(Direct Current) 주파수를 이용하여 상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the controller derives an AC fundamental frequency component using the detected DC current and controls on / off switching of the active blocking filter using a frequency of the AC fundamental current and a direct current (DC) And a current blocking HVDC system having an active blocking filter.
제 1 항에 있어서,
상기 수동형 블럭킹 필터는 RLC 회로인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the passive blocking filter is an RLC circuit. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 능동형 블럭킹 필터는 직렬 능동형 필터인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the active blocking filter is a series active filter. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 회로는 3상 브릿지 회로인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the valve circuit is a three-phase bridge circuit.
제 2 항에 있어서,
상기 교류 기본 주파수 성분은 FFT(Fast Fourier Transformation)를 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the AC fundamental frequency component is generated through FFT (Fast Fourier Transformation).
제 1 항에 있어서,
상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭은 교류 전류가 영(0)이 되게 스위칭되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the on-off switching of the active blocking filter is switched so that the alternating current is zero.
제 1 항에 있어서,
상기 수동형 블럭킹 필터와 능동형 블럭킹 필터는 분리(Isolation)를 위해 변압기로 연결되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the passive blocking filter and the active blocking filter are connected to each other by a transformer for isolation.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 비례적분 전류 제어기를 이용하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the controller utilizes a proportional integral current controller. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
(a) 밸브 회로가 트랜스포머로부터의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 단계;
(b) 상기 밸브 회로와 연결된 수동형 블럭킹 필터가 상기 직류 전류에서 교류 기본파를 필터링하는 단계;
(c) 제어기가 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭을 제어하는 단계; 및
(d) 상기 온오프에 따라 상기 수동형 블럭킹 필터와 연결되는 상기 능동형 블럭킹 필터가 상기 수동형 블럭킹 필터에서 필터링되지 않은 나머지 교류 기본파를 필터링하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템의 제어 방법.
(a) converting the alternating current from the transformer to a direct current in the valve circuit;
(b) a passive blocking filter coupled to the valve circuit, filtering the ac fundamental wave in the direct current;
(c) controlling the on-off switching of the active blocking filter by the controller; And
(d) filtering the remaining AC fundamental waves not filtered in the passive blocking filter by the active blocking filter connected to the passive blocking filter according to the on-off;
(HVDC) system having an active blocking filter.
제 11 항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 센서를 이용하여 상기 수동형 블럭킹 필터 및 상기 능동형 블럭킹 필터로부터 직류 전류를 검출하여 검출 직류 전류를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The method of claim 1, wherein the step (c) further comprises detecting a direct current from the passive blocking filter and the active blocking filter using a sensor to generate a detected direct current. Method of controlling the system.
제 12 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 제어기가 검출된 검출 직류 전류를 이용하여 교류 기본 주파수 성분을 도출하는 단계; 상기 교류 기본파 전류의 주파수와 상기 검출 직류 전류의 DC(Direct Current) 주파수를 이용하여 상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The step (c)
Deriving an AC fundamental frequency component using the detected DC current detected by the controller; And performing an on / off operation of the active blocking filter using a frequency of the AC fundamental current and a direct current (DC) frequency of the detected DC current. / RTI >
제 11 항에 있어서,
상기 수동형 블럭킹 필터는 RLC 회로인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the passive blocking filter is an RLC circuit. 2. The method of claim 1, wherein the passive blocking filter is an RLC circuit.
제 11 항에 있어서,
상기 능동형 블럭킹 필터는 직렬 능동형 필터인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the active blocking filter is a series active filter. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 11 항에 있어서,
상기 밸브 회로는 3상 브릿지 회로인 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the valve circuit is a three-phase bridge circuit. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 12 항에 있어서,
상기 교류 기본 주파수 성분은 FFT(Fast Fourier Transformation)를 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the AC fundamental frequency component is generated through Fast Fourier Transformation (FFT).
제 11 항에 있어서,
상기 능동형 블럭킹 필터의 온오프 스위칭은 교류 전류가 영(0)이 되게 스위칭되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the on-off switching of the active blocking filter is switched so that the alternating current is zero.
제 11 항에 있어서,
상기 수동형 블럭킹 필터와 능동형 블럭킹 필터는 분리(Isolation)를 위해 변압기로 연결되는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the passive blocking filter and the active blocking filter are connected by a transformer to isolate the active blocking filter.
제 11 항에 있어서,
상기 제어기는 비례적분 전류 제어기를 이용하는 것을 특징으로 하는 능동형 블럭킹 필터를 갖는 전류형 HVDC 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the controller uses a proportional integral current controller. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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