KR20230136095A - Active current compensation device - Google Patents

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KR20230136095A
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KR1020230122822A
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김진국
정상영
박준식
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이엠코어텍 주식회사
울산과학기술원
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Abstract

본 발명은, 제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 전류 보상 장치에 있어서, 제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로와, 상기 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 센싱하여 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부와, 상기 센싱부의 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부와, 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부와, 상기 보상부에서 상기 제2 장치 측으로의 출력 임피던스가 소정의 조건을 만족하도록 하는 감결합 커패시터부를 포함하는, 전류 보상 장치를 제공한다. The present invention relates to a current compensation device that actively compensates for the first current input in common mode to each of at least two large current paths connected to the first device, and the second current supplied by the second device. At least two large current paths that transmit to the first device, a sensing unit that senses the first current on the large current path and generates an output signal corresponding to the first current, and amplifies the output signal of the sensing unit to amplify An amplification unit that generates a current, a compensation unit that generates a compensation current based on the amplification current and causes the compensation current to flow through each of the at least two high current paths, and an output impedance from the compensation unit to the second device. A current compensation device is provided, including a decoupling capacitor unit that satisfies predetermined conditions.

Description

능동형 전류 보상 장치{ACTIVE CURRENT COMPENSATION DEVICE}Active current compensation device {ACTIVE CURRENT COMPENSATION DEVICE}

본 발명의 실시예들은 능동형 전류 보상 장치에 관한 것으로, 두 장치를 연결하는 둘 이상의 대전류 경로 상에 공통 모드로 입력되는 전류를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an active current compensation device that actively compensates for a current input in common mode on two or more large current paths connecting two devices.

일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기자동차와 같은 전기 기기들은 동작하는 동안 노이즈를 방출한다. 가령 전자 기기 내에서 전력 변환 장치의 스위칭 동작으로 인해 노이즈가 전력선을 통해 방출될 수 있다. 이러한 노이즈를 방치하면 인체에 유해할 뿐만 아니라 주변 부품 및 다른 전자 기기에 오동작 또는 고장을 야기한다. 이렇듯, 전자 기기가 다른 기기에 미치는 전자 장해를, EMI(Electromagnetic Interference)라고 하며, 그 중에서도, 와이어 및 기판 배선을 경유하여 전달되는 노이즈를 전도성 방출(Conducted Emission, CE) 노이즈라고 한다. In general, electrical devices such as home appliances, industrial electrical products, or electric vehicles emit noise while operating. For example, noise may be emitted through power lines due to the switching operation of power conversion devices within electronic devices. If this noise is left unattended, it is not only harmful to the human body but also causes malfunctions or failures in surrounding parts and other electronic devices. In this way, the electromagnetic interference that electronic devices cause to other devices is called EMI (Electromagnetic Interference), and among them, noise transmitted through wires and board wiring is called conducted emission (CE) noise.

전자 기기가 주변 부품 및 다른 기기에 고장을 일으키지 않고 동작하도록 하기 위해서, 모든 전자 제품에서 EMI 노이즈 방출량을 엄격히 규제하고 있다. 따라서 대부분의 전자 제품들은, 노이즈 방출량에 대한 규제를 만족하기 위해, EMI 노이즈 전류를 저감시키는 노이즈 저감 장치(예: EMI 필터)를 필수적으로 포함한다. 예를 들면, 에어컨과 같은 백색가전, 전기차, 항공, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에서, EMI 필터가 필수적으로 포함된다. 종래의 EMI 필터는, 전도성 방출(CE) 노이즈 중 공통 모드(Common Mode, CM) 노이즈를 저감시키기 위해 공통 모드 초크(CM choke)를 이용한다. 공통 모드(CM) 초크는 수동 필터로써, 공통 모드 노이즈 전류를 억제하는 역할을 한다.In order to ensure that electronic devices operate without causing malfunctions in surrounding components and other devices, the amount of EMI noise emissions from all electronic products is strictly regulated. Therefore, most electronic products necessarily include a noise reduction device (e.g., EMI filter) that reduces EMI noise current in order to satisfy regulations on noise emissions. For example, in white appliances such as air conditioners, electric vehicles, aviation, and energy storage systems (ESS), EMI filters are essential. Conventional EMI filters use a common mode choke (CM choke) to reduce common mode (CM) noise among conducted emission (CE) noise. A common mode (CM) choke is a passive filter that suppresses common mode noise current.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, EMI 노이즈가 방출되는 측의 부하의 크기에 관계 없이 보상 전류를 EMI 노이즈가 방출되는 측으로 출력되도록 하는 능동형 전류 보상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention was made to improve the above problems, and its purpose is to provide an active current compensation device that outputs compensation current to the side where EMI noise is emitted, regardless of the size of the load on the side where EMI noise is emitted. do. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치는, 제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로; 상기 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 센싱하여 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부; 상기 센싱부의 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부; 및 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부; 를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an active current compensation device that actively compensates for the first current input in common mode to each of at least two large current paths connected to the first device is provided by a second device. At least two high current paths for delivering the supplied second current to the first device; a sensing unit that senses the first current in the high current path and generates an output signal corresponding to the first current; an amplification unit that amplifies the output signal of the sensing unit to generate an amplification current; and a compensation unit that generates a compensation current based on the amplification current and flows the compensation current to each of the at least two high current paths. may include.

일 실시예에 따르면, 상기 보상부에서 상기 제2 장치 측으로의 출력 임피던스를 조정하도록 구비된 감결합 커패시터부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, it may further include a decoupling capacitor unit provided to adjust the output impedance from the compensation unit to the second device.

일 실시예에 따르면, 상기 출력 임피던스는 상기 제2 장치의 임피던스와 상기 감결합 커패시터부의 임피던스의 합성 임피던스일 수 있다. According to one embodiment, the output impedance may be a composite impedance of the impedance of the second device and the impedance of the decoupling capacitor unit.

일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 보상 커패시터부를 통해 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리고, 상기 감결합 커패시터부는 상기 제2 장치와 상기 보상 커패시터부를 연결하는 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로부터 분기되는 경로상에 배치되는 적어도 둘 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the compensation unit flows the compensation current to each of the at least two large current paths through a compensation capacitor unit, and the decoupling capacitor unit flows the compensation current to each of the at least two large current paths connecting the second device and the compensation capacitor unit. It may include at least two or more capacitors disposed on a path branching from.

일 실시예에 따르면, 상기 적어도 둘 이상의 커패시터의 임피던스는, 일정 주파수 대역 내에서 임계 임피던스보다 작을 수 있다. According to one embodiment, the impedance of the at least two capacitors may be less than the critical impedance within a certain frequency band.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages in addition to those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 고전력 시스템에서도 가격, 면적, 부피, 무게가 크게 증가하지 않는 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. 구체적으로, 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, CM 초크를 포함하는 수동 필터에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게가 감소될 수 있다.According to various embodiments of the present invention as described above, it is possible to provide a current compensation device in which the price, area, volume, and weight do not significantly increase even in a high power system. Specifically, the active current compensation device according to various embodiments can be reduced in price, area, volume, and weight compared to a passive filter including a CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치는, CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동형 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. Additionally, the current compensation device according to various embodiments of the present invention can provide an active current compensation device that can operate independently without being parasitic on the CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 전력선으로부터 전기적으로 절연되는 능동 회로단을 가짐으로써, 능동 회로단에 포함된 소자들을 안정적으로 보호할 수 있다. Additionally, the active current compensation device according to various embodiments of the present invention has an active circuit stage that is electrically insulated from the power line, thereby stably protecting elements included in the active circuit stage.

이를 통해, 본 발명은, 주변 전기 시스템의 특성에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있으며, 독립된 부품으로써 범용성을 가지며, 독립적인 모듈로써 상용화될 수 있는 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. Through this, the present invention can provide a current compensation device that can operate stably regardless of the characteristics of the surrounding electrical system, has versatility as an independent component, and can be commercialized as an independent module.

이를 통해, 본 발명은, EMI 노이즈가 방출되는 측의 주변 상황의 부하에 무관하게, 전류 보상 기능을 수행할 수 있는 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. Through this, the present invention can provide a current compensation device that can perform a current compensation function regardless of the load of the surrounding situation on the side where EMI noise is emitted.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)의 구체적인 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)의 구체적인 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100D)의 구성을 개략적으로 도시한다.
Figure 1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically shows a specific example of the active current compensation device 100A according to an embodiment shown in FIG. 1.
Figure 3 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 schematically shows a specific example of the active current compensation device 100A according to an embodiment shown in FIG. 3.
Figure 5 schematically shows an active current compensation device 100A-1 according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 schematically shows an active current compensation device 100A-2 according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 schematically shows an active current compensation device 100A-3 according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 schematically shows the configuration of an active current compensation device (100C) according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100D according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 이하의 실시예에서, 영역, 구성 요소, 부, 유닛, 모듈 등이 연결되었다고 할 때, 영역, 구성 요소, 부, 유닛, 모듈들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 영역, 구성요소, 부, 유닛, 모듈들 중간에 다른 영역, 구성 요소, 부, 유닛, 모듈들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component. In the following examples, singular terms include plural terms unless the context clearly dictates otherwise. In the following embodiments, terms such as include or have mean that the features or components described in the specification exist, and do not exclude in advance the possibility of adding one or more other features or components. In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. In cases where an embodiment can be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. In the following embodiments, when areas, components, parts, units, modules, etc. are connected, not only are the areas, components, parts, units, and modules directly connected, but also the areas, components, parts, units, and modules are connected. This also includes cases where other areas, components, parts, units, and modules are interposed and indirectly connected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다. 능동형 전류 보상 장치(100)는, 제1 장치(300)로부터 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)를 통해 공통 모드(Common Mode, CM)로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: EMI 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. Figure 1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device 100 compensates for the first currents I11 and I12 (e.g., EMI) input in common mode (CM) from the first device 300 through two or more large current paths 111 and 112. noise current) can be actively compensated.

도 1을 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100)는, 센싱부(120), 증폭부(130), 및 보상부(160)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the active current compensation device 100 may include a sensing unit 120, an amplifying unit 130, and a compensating unit 160.

본 명세서에서 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 사용하는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 구동되는 부하일 수 있다. 또한 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 부하(예컨대 전기 자동차)일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.In this specification, the first device 300 may be various types of devices that use power supplied by the second device 200. For example, the first device 300 may be a load driven using power supplied by the second device 200. Additionally, the first device 300 stores energy using power supplied by the second device 200, and may be a load (eg, an electric vehicle) driven using the stored energy. However, it is not limited to this.

본 명세서에서 제2 장치(200)는 제1 장치(300)에 전원을 전류 및/또는 전압의 형태로 공급하기 위한 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제2 장치(200)는 전원을 생산하여 공급하는 장치일 수도 있고, 다른 장치에 의해 생산된 전원을 공급하는 장치(예컨대 전기 자동차 충전 장치)일 수도 있다. 물론 제2 장치(200)는 저장된 에너지를 공급하는 장치일 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. 제1 장치(300) 측에는 전력 변환 장치가 위치할 수 있다. 예를 들면 상기 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 제1 전류(I11, I12)가 전류 보상 장치(100)에 입력될 수 있다. 즉, 제1 장치(300) 측은 노이즈 소스에 대응할 수 있으며, 제2 장치(200) 측은 노이즈 리시버에 대응할 수 있다. In this specification, the second device 200 may be a device of various types for supplying power to the first device 300 in the form of current and/or voltage. For example, the second device 200 may be a device that produces and supplies power, or it may be a device that supplies power produced by another device (for example, an electric vehicle charging device). Of course, the second device 200 may be a device that supplies stored energy. However, it is not limited to this. A power conversion device may be located on the first device 300 side. For example, the first currents I11 and I12 may be input to the current compensation device 100 through a switching operation of the power conversion device. That is, the first device 300 side can correspond to the noise source, and the second device 200 side can correspond to the noise receiver.

둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 제2 장치(200)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(300)에 전달하는 경로일 수 있는데, 예컨대 전력선일 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 라이브선(Live line)과 중성선(Neutral line)일 수 있다. 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부는 전류 보상 장치(100)를 통과할 수 있다. 제2 전류(I21, I22)는, 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 제2 주파수 대역은 예를 들면, 50Hz 내지 60Hz 대역일 수 있다.The two or more large current paths 111 and 112 may be paths for transmitting the power supplied by the second device 200, that is, the second currents I21 and I22, to the first device 300, for example, they may be power lines. there is. For example, each of the two or more high current paths 111 and 112 may be a live line and a neutral line. At least a portion of the large current paths 111 and 112 may pass through the current compensation device 100. The second currents I21 and I22 may be alternating currents having a frequency in the second frequency band. The second frequency band may be, for example, a 50Hz to 60Hz band.

또한 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는, 제1 장치(300)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류(I11, I12)가 제2 장치(200)에 전달되는 경로일 수도 있다. 제1 전류(I11, I12)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력될 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 다양한 원인에 의해 제1 장치(300)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류(I11, I12)는 제1 장치(300)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 또는 제1 전류(I11, I12)는, 제1 장치(300)의 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 제1 주파수 대역은 예를 들면, 150KHz 내지 30MHz 대역일 수 있다. Additionally, the two or more large current paths 111 and 112 may be paths through which noise generated in the first device 300, that is, the first currents I11 and I12, is transmitted to the second device 200. The first currents I11 and I12 may be input in common mode to each of the two or more large current paths 111 and 112. The first currents I11 and I12 may be currents unintentionally generated in the first device 300 due to various causes. For example, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by virtual capacitance between the first device 300 and the surrounding environment. Alternatively, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by a switching operation of the power conversion device of the first device 300. The first currents I11 and I12 may be currents having a frequency in the first frequency band. The first frequency band may be a higher frequency band than the above-described second frequency band. The first frequency band may be, for example, a 150KHz to 30MHz band.

한편 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 경로를 포함할 수도 있고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 세 개의 경로 또는 네 개의 경로를 포함할 수도 있다. 대전류 경로(111, 112)의 수는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)가 사용하는 전원의 종류 및/또는 형태에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the two or more large current paths 111 and 112 may include two paths as shown in FIG. 1, or may include three paths or four paths as shown in FIGS. 8 and 9. The number of high current paths 111 and 112 may vary depending on the type and/or type of power source used by the first device 300 and/or the second device 200.

센싱부(120)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하고, 제1 전류(I11, I12)에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. 센싱부(120)에는, 제1 전류(I11, I12)의 센싱을 위하여 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부가 통과할 수 있지만, 센싱부(120) 내에서 센싱에 의한 출력 신호가 생성되는 부분은, 대전류 경로(111, 112)와 절연될 수 있다. 예를 들면 센싱부(120)는 센싱 변압기로 구현될 수 있다. 센싱 변압기는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지할 수 있다. The sensing unit 120 may detect the first currents I11 and I12 on the two or more large current paths 111 and 112 and generate output signals corresponding to the first currents I11 and I12. In other words, the sensing unit 120 may mean a means for detecting the first currents I11 and I12 on the large current paths 111 and 112. At least a portion of the large current paths 111 and 112 may pass through the sensing unit 120 for sensing the first currents I11 and I12, but an output signal is generated by sensing within the sensing unit 120. The portion may be insulated from the high current paths 111 and 112. For example, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer. The sensing transformer may sense the first currents I11 and I12 on the large current paths 111 and 112 while being insulated from the large current paths 111 and 112.

일 실시예에 따르면, 센싱부(120)는 증폭부(130)의 입력단과 차동(differential)으로 연결될 수 있다.According to one embodiment, the sensing unit 120 may be differentially connected to the input terminal of the amplifying unit 130.

증폭부(130)는 센싱부(120)에 전기적으로 연결되어, 센싱부(120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭된 출력 신호를 생성할 수 있다. 본 발명에서 증폭부(130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 증폭부(130)는 다양한 수단으로 구현될 수 있으며, 능동 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 증폭부(130)는 OP-AMP를 포함할 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는 OP-AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 증폭부(130)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는 BJT 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(130)로 제한 없이 사용될 수 있다. 증폭부(130)의 기준전위(기준전위 2)와 전류 보상 장치(100)의 기준전위(기준전위 1)는 서로 구분되는 전위일 수 있다.The amplification unit 130 is electrically connected to the sensing unit 120 and can amplify the output signal output by the sensing unit 120 to generate an amplified output signal. In the present invention, 'amplification' by the amplification unit 130 may mean adjusting the size and/or phase of the amplification target. The amplification unit 130 may be implemented by various means and may include active elements. In one embodiment, the amplification unit 130 may include OP-AMP. For example, the amplifier 130 may include a plurality of passive elements such as resistors and capacitors in addition to the OP-AMP. In another embodiment, the amplifier 130 may include a Bipolar Junction Transistor (BJT). For example, the amplifier 130 may include a plurality of passive elements such as resistors and capacitors in addition to the BJT. However, it is not limited to this, and the means for 'amplification' described in the present invention can be used without limitation as the amplification unit 130 of the present invention. The reference potential of the amplifier 130 (reference potential 2) and the reference potential of the current compensation device 100 (reference potential 1) may be different potentials.

증폭부(130)는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)와 구분되는 제3 장치(400)로부터 전원을 공급받아, 센싱부(120)가 출력한 출력신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 제3 장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200)와 무관한 전원으로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 선택적으로 제3 장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200) 중 어느 하나의 장치로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.The amplifier unit 130 receives power from the third device 400, which is distinct from the first device 300 and/or the second device 200, and amplifies the output signal output by the sensing unit 120. It can generate electric current. At this time, the third device 400 may be a device that receives power from a power source unrelated to the first device 300 and the second device 200 and generates input power to the amplifier 130. Optionally, the third device 400 may be a device that receives power from any one of the first device 300 and the second device 200 to generate input power for the amplifier 130.

보상부(160)는, 증폭부(130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성할 수 있다. 보상부(160)의 출력 측은 대전류 경로(111, 112)에 보상 전류(IC1, IC2)를 흘려주기 위해 대전류 경로(111, 112)와 연결될 수 있지만, 증폭부(130)와는 절연될 수 있다. 예를 들면 보상부(160)는, 상기 절연을 위해 보상 변압기를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 보상 변압기의 1차 측에는 증폭부(130)의 출력 신호가 흐르고, 보상 변압기의 2차 측에는 상기 출력 신호에 기초한 보상 전류가 생성될 수 있다. The compensation unit 160 may generate a compensation current based on the output signal amplified by the amplifier 130. The output side of the compensation unit 160 may be connected to the high current paths 111 and 112 to flow compensation currents (IC1 and IC2) to the high current paths 111 and 112, but may be insulated from the amplification unit 130. For example, the compensation unit 160 may include a compensation transformer for the insulation. For example, the output signal of the amplifier 130 may flow through the primary side of the compensation transformer, and a compensation current based on the output signal may be generated on the secondary side of the compensation transformer.

보상부(160)는 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위하여, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각을 통해 보상 전류(IC1, IC2)를 대전류 경로(111, 112)에 주입(inject)시킬 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대일 수 있다.The compensation unit 160 injects compensation currents (IC1, IC2) into the large current paths (111, 112) through each of two or more large current paths (111, 112) in order to offset the first currents (I11, I12). ) can be done. The compensation currents IC1 and IC2 may have the same magnitude and opposite phases as the first currents I11 and I12.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로,본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)를 개략적으로 도시한 것이다. 능동형 전류 보상 장치(100A)는 제1 장치(300A)와 연결되는 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. FIG. 2 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 1 and schematically shows an active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device (100A) actively compensates for the first current (I11, I12) (e.g., noise current) input in common mode to each of the two large current paths (111A, 112A) connected to the first device (300A). Compensation is possible.

도 2를 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 센싱 변압기(120A), 증폭부(130A), 및 보상부(160A)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the active current compensation device 100A may include a sensing transformer 120A, an amplifier 130A, and a compensation unit 160A.

일 실시예에서, 전술한 센싱부(120)는 센싱 변압기(120A)를 포함할 수 있다. 이 때 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111A, 112A) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하기 위한 수단일 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 제1 장치(300A) 측으로부터 대전류 경로(111A, 112A)(예: 전력선)로 입력되는 노이즈 전류인 제1 전류(I11, I12)를 센싱할 수 있다. In one embodiment, the above-described sensing unit 120 may include a sensing transformer 120A. At this time, the sensing transformer 120A may be a means for detecting the first currents I11 and I12 on the high current paths 111A and 112A while being insulated from the high current paths 111A and 112A. The sensing transformer 120A may sense the first currents I11 and I12, which are noise currents input from the first device 300A to the high current paths 111A and 112A (eg, power lines).

센싱 변압기(120A)는, 대전류 경로(111A, 112A) 상에 배치되는 1차 측(121A), 및 증폭부(130A)의 입력단과 차동(differential)으로 연결된 2차 측(122A)을 포함할 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111A, 112A) 상에 배치되는 1차 측(121A)(예: 1차 권선)에서, 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(122A)(예: 2차 권선)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 예를 들면 하나의 코어에 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)가 각각 감겨있는 권선일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)가 상기 코어를 통과하는 형태일 수도 있다. The sensing transformer 120A may include a primary side 121A disposed on the high current paths 111A and 112A, and a secondary side 122A differentially connected to the input terminal of the amplifier 130A. there is. The sensing transformer 120A is 2 based on the magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 in the primary side 121A (e.g., primary winding) disposed on the high current path 111A and 112A. An induced current can be created on the primary side (122A) (e.g., secondary winding). The primary side (121A) of the sensing transformer (120A) may be, for example, a winding in which a first high current path (111A) and a second high current path (112A) are each wound around one core. However, the present invention is not limited to this, and the primary side 121A of the sensing transformer 120A may have a first high current path 111A and a second high current path 112A passing through the core.

구체적으로, 제1 대전류 경로(111A)(예: 라이브선) 상의 제1 전류(I11)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112A)(예: 중성선) 상의 제1 전류(I12)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 중첩(또는 보강)되도록 구성될 수 있다. 이 때, 대전류 경로(111A, 112A) 상에는 제2 전류(I21, I22)도 흐르는데, 제1 대전류 경로(111A) 상의 제2 전류(I21)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112A) 상의 제1 전류(I22)에 의해 유도되는 자속 밀도는 서로 상쇄되도록 구성될 수 있다. 또한 일 예를 들면, 센싱 변압기(120A)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기보다 크도록 구성될 수 있다. Specifically, the magnetic flux density induced by the first current (I11) on the first large current path (111A) (e.g., live line) and the first current (I12) on the second large current path (112A) (e.g., neutral line) The magnetic flux densities induced by may be configured to overlap (or reinforce) each other. At this time, second currents (I21, I22) also flow on the large current paths (111A, 112A), and the magnetic flux density induced by the second current (I21) on the first large current path (111A) and the second large current path (112A) ) The magnetic flux densities induced by the first current (I22) may be configured to cancel each other out. Also, as an example, the sensing transformer 120A may have the magnitude of the magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 in the first frequency band (for example, a band ranging from 150 KHz to 30 MHz) at the second frequency. It may be configured to be larger than the magnitude of the magnetic flux density induced by the second currents I21 and I22 in the band (for example, a band ranging from 50 Hz to 60 Hz).

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 제1 전류(I11, I12)만이 감지되도록 할 수 있다. 즉, 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)가 일정 비율로 변환된 전류일 수 있다. In this way, the sensing transformer 120A is configured so that the magnetic flux densities induced by the second currents I21 and I22 cancel each other, so that only the first currents I11 and I12 are sensed. That is, the current induced in the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be a current obtained by converting the first currents I11 and I12 at a certain ratio.

예를 들어, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이고, 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)의 셀프 인덕턴스가 Lsen이라고 하면, 2차 측(122A)은, Nsen 2Lsen의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이다. 예를 들어 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)과 2차 측(122A)은, ksen의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다. For example, in the sensing transformer 120A, the turns ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , and the self-inductance of the primary side 121A of the sensing transformer 120A is L. When sen , the secondary side 122A may have a self-inductance of N sen 2 L sen . At this time, the current induced in the secondary side (122A) is 1/N sen times the first current (I11, I12). For example, the primary side 121A and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be combined with a coupling coefficient of k sen .

센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130A)의 입력단에 연결될 수 있다. 예를 들면 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130A)의 입력단과 차동으로 연결되어, 증폭부(130A)에게 유도 전류를 공급할 수 있다. 또는, 증폭부(130A)의 구성에 따라, 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은 증폭부(130A)의 입력단과 증폭부(130A)의 기준전위(기준전위 2)를 연결하는 경로상에 배치될 수도 있다. 즉, 2차 측(122A)의 일 단은 증폭부(130A)의 입력단과 연결되고, 2차 측(122A)의 타 단은 증폭부(130A)의 기준전위(기준전위 2)와 연결될 수 있다. The secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be connected to the input terminal of the amplifier 130A. For example, the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be differentially connected to the input terminal of the amplifier 130A to supply an induced current to the amplifier 130A. Alternatively, depending on the configuration of the amplification unit 130A, the secondary side 122A of the sensing transformer 120A is a path connecting the input terminal of the amplification unit 130A and the reference potential (reference potential 2) of the amplification unit 130A. It may also be placed on a table. That is, one end of the secondary side (122A) may be connected to the input terminal of the amplification unit (130A), and the other end of the secondary side (122A) may be connected to the reference potential (reference potential 2) of the amplification unit (130A). .

증폭부(130A)는, 전술한 증폭부(130)에 상응할 수 있다. 증폭부(130A)는, 센싱 변압기(120A)에 의해 감지되어 2차 측(122A)에 유도되는 전류를 증폭시킬 수 있다. 예를 들면 증폭부(130A)는, 상기 유도 전류의 크기를 일정 비율로 증폭시키거나, 및/또는 위상을 조절할 수 있다. The amplifying unit 130A may correspond to the amplifying unit 130 described above. The amplifier 130A may amplify the current detected by the sensing transformer 120A and induced in the secondary side 122A. For example, the amplification unit 130A may amplify the magnitude of the induced current at a certain rate and/or adjust the phase.

보상부(160A)는, 전술한 보상부(160)에 상응할 수 있다. 보상부(160A)는, 보상 변압기(140A)및 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다. 전술한 증폭부(130A)에 의해 증폭된 증폭 전류는, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)으로 흐른다. The compensation unit 160A may correspond to the compensation unit 160 described above. The compensation unit 160A may include a compensation transformer 140A and a compensation capacitor unit 150A. The amplified current amplified by the amplification unit 130A described above flows to the primary side 141A of the compensation transformer 140A.

보상 변압기(140A)는, 능동 소자를 포함하는 증폭부(130A)를 대전류 경로(111A, 112A)로부터 절연시키기 위한 수단일 수 있다. 즉 보상 변압기(140A)는 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 상태에서, 증폭 전류에 기초하여 대전류 경로(111A, 112A)에 주입하기 위한 보상 전류를 (2차 측(142A)에) 생성하기 위한 수단일 수 있다. The compensation transformer 140A may be a means for insulating the amplification unit 130A including an active element from the high current paths 111A and 112A. That is, the compensation transformer 140A is insulated from the high current paths 111A and 112A, and generates a compensation current (on the secondary side 142A) for injection into the high current paths 111A and 112A based on the amplified current. It may be a means for

보상 변압기(140A)는, 증폭부(130A)의 출력단과 차동(differential)으로 연결되는 1차 측(141A), 및 대전류 경로(111A, 112A)와 연결되는 2차 측(142A)을 포함할 수 있다. 보상 변압기(140A)는 1차 측(141A)(예: 1차 권선)을 흐르는 증폭 전류에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(142A)(예: 2차 권선)에 보상 전류를 유도할 수 있다. The compensation transformer 140A may include a primary side 141A differentially connected to the output terminal of the amplifier 130A, and a secondary side 142A connected to the high current paths 111A and 112A. there is. Compensation transformer 140A induces a compensation current in secondary side 142A (e.g., secondary winding) based on the magnetic flux density induced by the amplification current flowing in primary side 141A (e.g., primary winding). can do.

이 때 2차 측(142A)은 후술하는 보상 커패시터부(150A)와 전류 보상 장치(100A)의 기준전위(기준전위 1)를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다. 즉, 2차 측(142A)의 일 단은 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111A, 112A)와 연결되고, 2차 측(142A)의 타 단은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 기준전위(기준전위 1)와 연결될 수 있다. 한편, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A), 증폭부(130A), 및 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 나머지 구성요소들과 구분되는 기준전위(기준전위 2)와 연결될 수 있다. 전류 보상 장치(100A)의 기준전위(기준전위 1)와 증폭부(130A)의 기준전위(기준전위 2)는 구분될 수 있다. At this time, the secondary side 142A may be placed on a path connecting the reference potential (reference potential 1) of the compensation capacitor unit 150A, which will be described later, and the current compensation device 100A. That is, one end of the secondary side (142A) is connected to the high current path (111A, 112A) through the compensation capacitor unit (150A), and the other end of the secondary side (142A) is the reference of the active current compensation device (100A). It can be connected to the potential (reference potential 1). Meanwhile, the primary side 141A of the compensation transformer 140A, the amplifier 130A, and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A are separated from the remaining components of the active current compensation device 100A. It can be connected to the reference potential (reference potential 2). The reference potential (reference potential 1) of the current compensation device (100A) and the reference potential (reference potential 2) of the amplification unit (130A) can be distinguished.

이와 같이 본 발명은 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위를 사용하고, 별도의 전원을 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 능동형 전류 보상 장치(100A)의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As such, the present invention uses a different reference potential for the component that generates the compensation current from the remaining components and uses a separate power source, thereby allowing the component that generates the compensation current to operate in an insulated state. The reliability of the active current compensation device (100A) can be improved.

보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이고, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)의 셀프 인덕턴스가 Linj이라고 하면, 2차 측(142A)은, Ninj 2Linj의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)과 2차 측(142A)은, kinj의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다.In the compensation transformer 140A, if the turns ratio of the primary side 141A and the secondary side 142A is 1:N inj , and the self-inductance of the primary side 141A of the compensation transformer 140A is L inj , The secondary side 142A may have a self-inductance of N inj 2 L inj . At this time, the current induced in the secondary side (142A) is 1/N inj times the current (i.e., amplification current) flowing in the primary side (141A). The primary side 141A and the secondary side 142A of the compensation transformer 140A may be coupled with a coupling coefficient of k inj .

보상 변압기(140A)를 통해 변환된 전류는, 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111A, 112A)(예: 전력선)에 보상 전류(IC1, IC2)로써 주입될 수 있다. 따라서, 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대일 수 있다. 따라서, 증폭부(130A)의 전류이득의 크기는 NsenNinj가 되도록 설계될 수 있다.The current converted through the compensation transformer 140A may be injected as compensation currents IC1 and IC2 into the high current paths 111A and 112A (eg, power lines) through the compensation capacitor unit 150A. Accordingly, the compensation currents IC1 and IC2 may have the same magnitude and opposite phase as the first currents I11 and I12 in order to cancel the first currents I11 and I12. Accordingly, the size of the current gain of the amplification unit 130A can be designed to be N sen N inj .

보상 커패시터부(150A)는 전술한 바와 같이 보상 변압기(140A)에 의해 생성된 전류가 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.As described above, the compensation capacitor unit 150A may provide a path through which the current generated by the compensation transformer 140A flows to each of the two large current paths 111A and 112A.

보상 커패시터부(150A)는, 일 단이 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되고, 타 단이 대전류 경로(111A, 112A)와 연결되는 두 개의 Y-커패시터(Y-capacitor, Y-cap)를 포함할 수 있다. 상기 두 Y-cap 각각의 일 단은 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되는 노드를 공유하며, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)와 연결되는 노드를 가질 수 있다.The compensation capacitor unit 150A includes two Y-capacitors (Y-capacitors), one end of which is connected to the secondary side (142A) of the compensation transformer (140A), and the other end of which is connected to the high current paths (111A, 112A). Y-cap) may be included. One end of each of the two Y-caps shares a node connected to the secondary side (142A) of the compensation transformer (140A), and the opposite ends of each of the two Y-caps are connected to the first high current path (111A) and the first high current path (111A), respectively. 2 It may have a node connected to the high current path (112A).

보상 커패시터부(150A)는, 보상 변압기(140A)에 의해 유도된 보상 전류(IC1, IC2)를 전력선에 흘려줄 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)가 제1 전류(I11, I12)를 보상(또는 상쇄)함으로써, 전류 보상 장치(100A)는 노이즈를 저감시킬 수 있다. The compensation capacitor unit 150A may flow compensation currents IC1 and IC2 induced by the compensation transformer 140A to the power line. The current compensation device 100A can reduce noise by the compensation currents IC1 and IC2 compensating (or offsetting) the first currents I11 and I12.

한편, 보상 커패시터부(150A)는, 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 사이에 흐르는 전류(IL1)가 제1 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. 또한 보상 커패시터부(150A)는 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각과 기준전위 1 사이에 흐르는 전류(IL2)가 제2 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the compensation capacitor unit 150A may be configured so that the current IL1 flowing between the two large current paths 111A and 112A through the compensation capacitor is less than the first threshold size. Additionally, the compensation capacitor unit 150A may be configured so that the current IL2 flowing between each of the two large current paths 111A and 112A and the reference potential 1 through the compensation capacitor is less than the second threshold size.

능동형 전류 보상 장치(100A)는, 보상 변압기(140A) 및 센싱 변압기(120A)를 이용함으로써, 절연형(isolated) 구조를 실현할 수 있다.The active current compensation device 100A can realize an isolated structure by using the compensation transformer 140A and the sensing transformer 120A.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 3을 참조하면, 전류 보상 장치(100)는, 도 1에 도시된 전류 보상 장치에, 감결합 커패시터부(170)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예와 중복되는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.Figure 3 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the current compensation device 100 shown in FIG. 1 may further include a decoupling capacitor unit 170. Detailed descriptions of components that overlap with the embodiment shown in FIG. 1 will be omitted.

감결합 커패시터부(170)는 전술한 보상부(160)에서 제2 장치(200) 측으로의 출력 임피던스가 소정의 조건을 만족하도록 하는 수단일 수 있다. 바꾸어 말하면, 감결합 커패시터부(170)는 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)를 따라 제2 장치(200)측으로 출력되도록 하고, 다시 능동형 전류 보상 장치(100)측으로 돌아오지 않도록 하는 수단일 수 있다.The decoupling capacitor unit 170 may be a means for ensuring that the output impedance from the above-described compensation unit 160 to the second device 200 satisfies a predetermined condition. In other words, the decoupling capacitor unit 170 allows the compensation current to be output toward the second device 200 along at least two large current paths 111 and 112 and prevents it from returning to the active current compensation device 100. It could be a means.

예를 들어 능동형 전류 보상 장치(100) 는, 보상부(160)에서의 출력 임피던스가 보상부(160) 자체의 임피던스 이하인 조건을 만족하는 경우, 제1 장치(300)에 의해 생성된 제1 전류의 보상 효과를 높일 수 있다. 상기 일 실시예에 따르면, 보상 전류의 적어도 일부가 상기 제2 장치(200D) 측으로 흐르는 양이 보상 전류의 적어도 일부가 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각을 따라 전류 보상 장치(100)의 내부 측으로 흐르는 양보다 큰 조건을 만족할 수 있다.For example, when the active current compensation device 100 satisfies the condition that the output impedance of the compensation unit 160 is less than the impedance of the compensation unit 160 itself, the first current generated by the first device 300 can increase the compensation effect. According to the embodiment, at least a portion of the compensation current flows toward the second device 200D so that at least a portion of the compensation current flows inside the current compensation device 100 along each of the two or more large current paths 111 and 112. The condition that it is greater than the amount flowing to the side can be satisfied.

제2 장치(200) 측의 임피던스는 전력 시스템과 필터의 주변 상황에 따라 임의로 달라질 수 있다. 예를 들어, 가전 제품의 경우 그 구성 요소(예컨대 전동기, 전열기, 발광소자 등)에 따라 다양한 임피던스 값을 가질 수 있다. The impedance of the second device 200 may vary arbitrarily depending on the surrounding conditions of the power system and filter. For example, home appliances may have various impedance values depending on their components (eg, motor, heater, light emitting device, etc.).

감결합 커패시터부(170)는 능동형 전류 보상 장치(100)의 보상 전류의 출력 성능이 제2 장치(200)의 임피던스 값의 변화에 따라 크게 변동되지 않도록 하여, 다양한 시스템에서 적용될 수 있도록 한다.The decoupling capacitor unit 170 prevents the output performance of the compensation current of the active current compensation device 100 from significantly changing depending on changes in the impedance value of the second device 200, allowing it to be applied in various systems.

능동형 전류 보상 장치(100)는, 제1 장치(300) 측으로부터 입력되는 노이즈를, 전원 측인 앞 단에서 보상하는, 피드포워드(Feedforward) 타입의 보상 필터일 수 있다. 즉, 능동형 전류 보상 장치(100)에서, 센싱부(120)가 노이즈 소스인 제1 장치(300) 측에 배치되고, 보상부(160)가 전원 측인 제2 장치(200) 측에 배치될 수 있다.The active current compensation device 100 may be a feedforward type compensation filter that compensates for noise input from the first device 300 at the front end, which is the power source. That is, in the active current compensation device 100, the sensing unit 120 may be placed on the side of the first device 300, which is the noise source, and the compensation unit 160 may be placed on the second device 200, which is the power source. there is.

도 4는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)의 구체적인 일 예를 개략적으로 도시한다. 도 4를 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 도 2에 도시된 능동형 전류 보상 장치에, 감결합 커패시터부(170B)를 더 포함할 수 있다. FIG. 4 schematically shows a specific example of the active current compensation device 100A according to an embodiment shown in FIG. 3. Referring to FIG. 4, the active current compensation device 100A shown in FIG. 2 may further include a decoupling capacitor unit 170B.

감결합 커패시터부(170B)는 전술한 보상부(160A)에서 제2 장치(200A) 측으로의 출력 임피던스가 소정의 조건을 만족하도록 하는 수단일 수 있다. 바꾸어 말하면, 감결합 커패시터부(170B)는 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A)를 따라 제2 장치(200A)측으로 출력되도록 하고, 다시 능동형 전류 보상 장치(100A)측으로 돌아오지 않도록 하는 수단일 수 있다.The decoupling capacitor unit 170B may be a means for ensuring that the output impedance from the above-described compensation unit 160A to the second device 200A satisfies a predetermined condition. In other words, the decoupling capacitor unit 170B allows the compensation current to be output to the second device 200A along at least two large current paths 111A and 112A, and prevents it from returning to the active current compensation device 100A. It could be a means.

제1 장치(300A) 측의 임피던스(Zn) 및/또는 제2 장치(200A) 측의 임피던스(Zline)는, 전력 시스템과 필터의 주변 상황에 따라 임의로 달라질 수 있다. 예를 들어, 가전 제품의 경우 그 구성 요소(예컨대 전동기, 전열기, 발광소자 등)에 따라 다양한 임피던스 값을 가질 수 있다. The impedance (Z n ) on the first device 300A side and/or the impedance (Z line ) on the second device 200A side may vary arbitrarily depending on the surrounding conditions of the power system and filter. For example, home appliances may have various impedance values depending on their components (eg, motor, heater, light emitting device, etc.).

감결합 커패시터부(170B)는 능동형 전류 보상 장치(100A)의 보상 전류의 출력 성능이 제2 장치(200A)의 임피던스 값의 변화에 따라 크게 변동되지 않도록 하여, 다양한 시스템에서 적용될 수 있도록 한다. The decoupling capacitor unit 170B prevents the output performance of the compensation current of the active current compensation device 100A from significantly changing depending on changes in the impedance value of the second device 200A, allowing it to be applied in various systems.

이와 같은 감결합 커패시터부(170B)는 제2 장치(200A)와 보상 커패시터부(150A)를 연결하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로부터 분기되는 경로상에 배치되는 적어도 둘 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.This decoupling capacitor unit 170B includes at least two capacitors disposed on paths branching from each of at least two high current paths 111A and 112A connecting the second device 200A and the compensation capacitor unit 150A. It can be included.

도 4를 참조하면, 감결합 커패시터부(170B)에 포함된 두 커패시터 각각의 일 단은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있고, 상기 두 커패시터 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)와 연결될 수 있다. 감결합 커패시터부(170B)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 전원 측(즉, 제2 장치(200A) 측)에 연결될 수 있다. 이에 따라 제2 장치(200A) 측의 보상 정확도를 더욱 높일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 4, one end of each of the two capacitors included in the decoupling capacitor unit 170B may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the active current compensation device 100A, and the opposite end of each of the two capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the active current compensation device 100A. may be connected to the first high current path 111A and the second high current path 112A, respectively. The decoupling capacitor unit 170B may be connected to the power source side (i.e., the second device 200A side) of the active current compensation device 100A. Accordingly, the compensation accuracy of the second device 200A can be further improved. However, it is not limited to this.

감결합 커패시터부(170B)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 감결합 커패시터부(170B)의 임피던스 ZY는, 수학식 1을 만족할 수 있다. The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170B may be designed to have a sufficiently small value in the first frequency band that is the target of noise reduction. For example, the impedance Z Y of the decoupling capacitor unit 170B may satisfy Equation 1.

수학식 1을 참조하면, 전류 보상 장치(100A)에서 제2 장치(200A) 측으로 바라본 임피던스 는, 감결합 커패시터부(170B)로 인해 임의의 Zline 값과 상관없이 설계된 ZY의 값을 가질 수 있다. 예를 들어 감결합 커패시터부(170B)의 임피던스 ZY는, 지정된 주파수 대역(예: 제1 주파수 대역) 내에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170B)의 임피던스(ZY)가 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가짐으로써, 전류 보상 장치(100A)가 제2 장치(200A) 측 임피던스(Zline)에 상관없이 정상적으로 동작할 수 있다. Referring to Equation 1, the impedance viewed from the current compensation device (100A) to the second device (200A) can have a designed value of Z Y regardless of any Z line value due to the decoupling capacitor unit 170B. For example, the impedance Z Y of the decoupling capacitor unit 170B may be designed to have a value smaller than a specified value within a specified frequency band (eg, a first frequency band). The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit (170B) has a sufficiently small value in the first frequency band that is the target of noise reduction, so that the current compensation device (100A) has an impedance (Z line ) on the second device (200A). ) can operate normally regardless.

감결합 커패시터부(170B)의 결합으로 인해, 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 어떤 시스템에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.Due to the combination of the decoupling capacitor portion 170B, the active current compensation device 100A can be used as an independent module in any system.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 공통 모드(Common Mode, CM) 초크(choke)를 포함하지 않을 수 있다. CM 초크는 수동 필터의 기능을 하므로, 제1 전류(I11, I12)(예: 노이즈 전류)가 새어나가는 것을 억제하기 위해 매우 큰 인덕턴스를 가져야 한다. 따라서, CM 초크는 권선 횟수도 많아지고, 코어의 크기도 매우 커진다. 이러한 CM 초크와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)에 포함되는 센싱 변압기(120A)는, 노이즈 제1 전류(I11, I12)를 센싱하려는 목적이므로, 큰 임피던스를 가질 필요가 없다. 센싱 변압기(120A)는, CM 초크의 임피던스의 천분의 일 내지 백분의 일의 임피던스를 가질 수 있다. 따라서 센싱 변압기(120A)의 크기는, CM 초크의 크기보다 훨씬 작아질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)는 CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있다. 경우에 따라 능동형 전류 보상 장치(100A)가, 능동형 전류 보상 장치(100A)와 독립된 외부의 별도의 CM 초크와 결합하여 동작할 수 있는 것은 물론이다. The active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention may not include a common mode (CM) choke. Since the CM choke functions as a passive filter, it must have a very large inductance to suppress leakage of the first currents (I11, I12) (e.g., noise current). Accordingly, the number of windings of the CM choke increases and the size of the core becomes very large. Unlike this CM choke, the sensing transformer 120A included in the current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention is intended to sense the noise first currents I11 and I12, so it needs to have a large impedance. There is no The sensing transformer 120A may have an impedance of one thousandth to one hundredth of the impedance of the CM choke. Therefore, the size of the sensing transformer 120A can be much smaller than the size of the CM choke. The active current compensation device (100A) according to an embodiment of the present invention is not parasitic on the CM choke and can operate independently. Of course, in some cases, the active current compensation device (100A) can be operated in combination with a separate external CM choke that is independent of the active current compensation device (100A).

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다. 도 5에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는, 도 4에 도시된 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 일 실시예에서, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에서 감결합 커패시터부(170A)를 생략하면, 도 2에 도시된 전류 보상 장치(100A)의 일 예시일 수 있다. 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에 포함된 증폭부(130A-1)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)의 일 예시이다. Figure 5 schematically shows an active current compensation device 100A-1 according to another embodiment of the present invention. The active current compensation device 100A-1 shown in FIG. 5 is an example of the current compensation device 100A shown in FIG. 4. In one embodiment, if the decoupling capacitor unit 170A is omitted from the active current compensation device 100A-1, the current compensation device 100A shown in FIG. 2 may be an example. The amplifier 130A-1 included in the active current compensation device 100A-1 is an example of the amplifier 130A of the active current compensation device 100A.

능동형 전류 보상 장치(100A-1)에서는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)가, Op-amp를 포함하는 비반전 증폭기 구조를 가지는 증폭부(130A-1)로 구현되었다. 증폭부(130A-1)에서는, 제3 장치(400A)로부터 OP-amp에 기준전위 2를 기준으로 Vcc 및 -Vcc의 전원이 공급될 수 있다. 증폭부(130A-1)에 포함된 R1, R2, Rf1, Cf1, Rf2, 및 Cf2는, 비반전 증폭기의 이득(gain)을 주파수에 따라 조절하기 위한 소자들이다. 구체적으로, 제1 주파수 대역(예: 150KHz 내지 30MHz) 내에서 전도성 방출(CE)의 제한 규격을 만족하기 위해, R1, R2, Rf1, Cf1, Rf2, 및 Cf2의 값들이 결정될 수 있다. 예를 들면, 제1 전류(I11, I12)와 보상 전류(IC1, IC2)가 서로 크기가 같고 위상이 반대가 되도록, R1, R2, Rf1, Cf1, Rf2, 및 Cf2의 값들이 결정될 수 있다. In the active current compensation device 100A-1, the amplification unit 130A of the active current compensation device 100A is implemented as an amplification unit 130A-1 having a non-inverting amplifier structure including an op-amp. In the amplifier unit 130A-1, power of Vcc and -Vcc may be supplied to the OP-amp from the third device 400A based on reference potential 2. R 1 , R 2 , R f1 , C f1 , R f2 , and C f2 included in the amplifier unit 130A-1 are elements for adjusting the gain of the non-inverting amplifier according to frequency. Specifically, in order to meet the limits of conducted emission (CE) within the first frequency band (e.g., 150 KHz to 30 MHz), the values of R 1 , R 2 , R f1 , C f1 , R f2 , and C f2 can be decided. For example, R 1 , R 2 , R f1 , C f1 , R f2 , and C f2 so that the first currents (I11, I12) and the compensation currents (IC1, IC2 ) are the same in size and opposite in phase. Values can be determined.

예를 들면, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이면, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이다. 또한, 보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이면, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. For example, in the sensing transformer 120A, if the turns ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , the current induced in the secondary side 122A is the first current I11 , I12) is 1/N sen times. Additionally, in the compensation transformer 140A, if the turns ratio of the primary side 141A and the secondary side 142A is 1:N inj , the current induced in the secondary side 142A is in the primary side 141A. It is 1/N inj times the flowing current (i.e. amplification current).

따라서, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하려면, 증폭부(130A-1)의 전류이득의 크기는 NsenNinj를 만족해야할 수 있다. 따라서, R1, R2, Rf1, Cf1, Rf2, 및 Cf2의 값들은, 증폭부(130A-1)의 전류이득의 크기가 NsenNinj이 되도록 만족시킬 수 있다. Therefore, in order to cancel the first currents (I11, I12) and generate compensation currents (IC1, IC2) of the same magnitude and opposite phase as the first currents (I11, I12), the amplification unit (130A-1) The size of the current gain may need to satisfy N sen N inj . Accordingly, the values of R 1 , R 2 , R f1 , C f1 , R f2 , and C f2 can be satisfied such that the size of the current gain of the amplification unit 130A-1 is N sen N inj .

증폭부(130A-1)는, 하이 패스 필터(high pass filter)(401)를 포함할 수 있다. 하이 패스 필터(401)에 포함된 소자 R0 및 C0는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역 이하의 저주파에서 증폭부(130A-1)가 동작하는 것을 차단할 수 있다. The amplification unit 130A-1 may include a high pass filter 401. The elements R 0 and C 0 included in the high-pass filter 401 may block the amplification unit 130A-1 from operating at low frequencies below the first frequency band that is the target of noise reduction.

일 실시예에 따라, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 출력 측(즉, 제2 장치(200A) 측)에, 감결합 커패시터부(170A)가 배치될 수 있다. 즉 감결합 커패시터부(170A)는, 제2 장치(200A)와 보상 커패시터부(150A)를 연결하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로부터 분기되는 경로상에 배치되는 두 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 두 커패시터 각각의 일 단은 전류 보상 장치(100A-1)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있고, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)와 연결될 수 있다.According to one embodiment, a decoupling capacitor unit 170A may be disposed on the output side (i.e., the second device 200A side) of the active current compensation device 100A-1. That is, the decoupling capacitor unit 170A includes two capacitors disposed on paths branching from each of at least two high current paths 111A and 112A connecting the second device 200A and the compensation capacitor unit 150A. can do. One end of each of the two capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100A-1, and the opposite ends of each of the two Y-caps may be connected to the first high current path 111A and the second high current path 111A, respectively. It can be connected to the high current path (112A).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에서 감결합 커패시터부(170A)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, the decoupling capacitor unit 170A may be omitted in the active current compensation device 100A-1.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)를 개략적으로 도시한다. 도 6에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-2)는, 도 4에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 일 실시예에서, 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에서 감결합 커패시터부(170A)를 생략하면, 도 2에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시일 수 있다. 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에 포함된 증폭부(130A-2)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)의 일 예시이다. Figure 6 schematically shows an active current compensation device 100A-2 according to another embodiment of the present invention. The active current compensation device 100A-2 shown in FIG. 6 is an example of the active current compensation device 100A shown in FIG. 4. In one embodiment, if the decoupling capacitor unit 170A is omitted from the active current compensation device 100A-2, the active current compensation device 100A shown in FIG. 2 may be an example. The amplification unit 130A-2 included in the active current compensation device 100A-2 is an example of the amplification unit 130A of the active current compensation device 100A.

능동형 전류 보상 장치(100A-2)에서는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)가, npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가지는 증폭부(130A-2)로 구현되었다. In the active current compensation device 100A-2, the amplification unit 130A of the active current compensation device 100A is implemented as an amplification unit 130A-2 having a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT. It has been done.

센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에서 유도된 유도 전류는, 증폭부(130A-2)에 차동(differential)으로 입력될 수 있다. 증폭부(130A-2)의 입력단에는, 저항 Rin이 2차 측(122A)에 병렬 연결될 수 있다. Rin은, 증폭부(130A-2)의 입력 임피던스를 조절할 수 있다. Cb 및 Ce는 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다.The induced current induced in the secondary side (122A) by the sensing transformer (120A) may be differentially input to the amplifier (130A-2). At the input terminal of the amplifier unit 130A-2, a resistor R in may be connected in parallel to the secondary side 122A. R in can adjust the input impedance of the amplifier (130A-2). C b and C e can selectively combine only AC signals.

제3 장치(400A)는, 증폭부(130A-2)를 구동하기 위하여, 기준전위 2를 기준으로 하는 DC 저전압(VDC)을 공급한다. CDC는 DC용 감결합 커패시터로, 제3 장치(400A)에 병렬 연결될 수 있다. CDC는 npn BJT 및 pnp BJT의 양 콜렉터 사이를 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. The third device 400A supplies a DC low voltage (V DC ) based on reference potential 2 to drive the amplification unit 130A-2. C DC is a decoupling capacitor for DC and can be connected in parallel to the third device (400A). C DC can selectively couple only AC signals between both collectors of npn BJT and pnp BJT.

증폭부(130A-2)에서, Rnpn, Rpnp, Rbb, 및 Re는, BJT의 동작점을 조절할 수 있다. Rnpn, Rpnp, Rbb, 및 Re는, BJT의 동작점에 따라 설계될 수 있다. Rnpn은, npn BJT의 콜렉터(collector) 단이자 제3 장치(400A) 단과, npn BJT의 베이스(base) 단을 연결할 수 있다. Rbb는, npn BJT의 베이스(base) 단과, pnp BJT의 베이스 단을 연결할 수 있다. Rpnp는, pnp BJT의 콜렉터(collector) 단이자 기준전위 2와, pnp BJT의 베이스 단을 연결할 수 있다. In the amplifier unit 130A-2, R npn , R pnp , R bb , and R e can adjust the operating point of the BJT. R npn , R pnp , R bb , and R e can be designed according to the operating point of the BJT. R npn can connect the collector terminal of the npn BJT and the third device (400A) terminal and the base terminal of the npn BJT. R bb can connect the base terminal of the npn BJT and the base terminal of the pnp BJT. R pnp is the collector terminal of the pnp BJT and can connect the reference potential 2 and the base terminal of the pnp BJT.

한편, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이면, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이며, 보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이면, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. 따라서, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하려면, 증폭부(130A-2)의 전류이득은 NsenNinj가 되도록 설계될 수 있다. Meanwhile, in the sensing transformer 120A, if the turns ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , the current induced in the secondary side 122A is the first current I11, I12 ) is 1/N sen times, and in the compensation transformer (140A), if the turns ratio of the primary side (141A) and the secondary side (142A) is 1:N inj , the current induced in the secondary side (142A) is, It is 1/N inj times the current (i.e. amplification current) flowing in the primary side (141A). Therefore, in order to cancel the first currents (I11, I12) and generate compensation currents (IC1, IC2) of the same magnitude and opposite phase as the first currents (I11, I12), the amplification unit (130A-2) The current gain can be designed to be N sen N inj .

한편, BJT의 베이스(base)-이미터(emitter) 사이에 인가되는 전압에 따라 콜렉터(collector)-이미터(emitter)에 흐르는 전류가 달라진다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-2)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, npn BJT가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제1 경로(501)를 통해 흐를 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-2)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, pnp BJT가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제2 경로(502)를 통해 흐를 수 있다.Meanwhile, the current flowing between the collector and emitter varies depending on the voltage applied between the base and emitter of the BJT. In the case of a positive swing where the input voltage of the amplifier 130A-2 due to noise is greater than 0, the npn BJT can operate. At this time, the operating current may flow through the first path 501. In the case of a negative swing where the input voltage of the amplifier 130A-2 due to noise is less than 0, the pnp BJT can operate. At this time, the operating current may flow through the second path 502.

한편, BJT 소자의 트랜스컨덕턴스(transconductance)(BJT의 입력 전압에 대한 출력 전류의 비)를 라고 하면, 증폭부(130A-2)의 전체 트랜스컨덕턴스(transconductance) 는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, the transconductance (ratio of the output current to the input voltage of the BJT) of the BJT element is That is, the total transconductance of the amplifier (130A-2) can be expressed as Equation 2.

수학식 2에서, Iout은, 증폭부(130A-2)의 출력 전류로써, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)에 흐르는 전류이다. Vsen은, 증폭부(130A-2)의 입력 전압으로써, 증폭부(130A-2)의 차동 입력단 양단의 전위차, 즉, 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)에 유도되는 전압이다. 는, 상술한 바와 같이, BJT가 피드백 루프 없이 스스로 가지는 트랜스컨덕턴스(입력 전압에 대한 출력 전류의 비)를 나타낸다. In Equation 2, I out is the output current of the amplifier (130A-2) and is the current flowing in the primary side (141A) of the compensation transformer (140A). V sen is the input voltage of the amplification unit 130A-2, and is the potential difference between both ends of the differential input terminal of the amplification unit 130A-2, that is, the voltage induced in the secondary side 122A of the sensing transformer 120A. As described above, represents the transconductance (ratio of output current to input voltage) that the BJT has without a feedback loop.

따라서, 증폭부(130A-2)의 전류이득은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the current gain of the amplification unit 130A-2 can be expressed as Equation 3.

수학식 3에서 는, 증폭부(130A-2)의 전류이득을 나타낸다. Isen은 증폭부(130A-2)의 입력 전류로써, 센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에 유도되는 전류이다. Iout은, 증폭부(130A-2)의 출력 전류로써, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)에 흐르는 전류이다. In equation 3: represents the current gain of the amplification unit 130A-2. I sen is the input current of the amplifier 130A-2, and is the current induced in the secondary side 122A by the sensing transformer 120A. I out is the output current of the amplifier 130A-2 and is the current flowing in the primary side 141A of the compensation transformer 140A.

이로부터, 증폭부(130A-2)의 전류이득은, 수학식 4와 같이 근사될 수 있다. From this, the current gain of the amplification unit 130A-2 can be approximated as shown in Equation 4.

한편, 상술한 바와 같이, 증폭부(130A-2)의 전류이득 이 NsenNinj가 되도록 설계함으로써, 보상 전류(IC1, IC2)와 제1 전류(I11, I12)의 크기가 같아질 수 있고, 보상 전류(IC1, IC2)로 제1 전류(I11, I12)를 상쇄할 수 있다. Meanwhile, as described above, the current gain of the amplification unit 130A-2 By designing this to be N sen N inj , the magnitude of the compensation currents (IC1, IC2) and the first currents (I11, I12) can be the same, and the compensation currents (IC1, IC2) can be used to create the first currents (I11, I12). can be offset.

보상 전류(IC1, IC2)로 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 증폭부(130A-2)의 전류이득 (Rin/Re)은, NsenNinj가 되도록 설계될 수 있다.In order to offset the first currents (I11, I12) with the compensation currents (IC1, IC2), the current gain of the amplification unit (130A-2) ( R in /R e ) can be designed to be N sen N inj .

일 실시예에 따라, 능동형 전류 보상 장치(100A-2)의 출력 측(즉, 제2 장치(200A) 측)에, 감결합 커패시터부(170A)가 배치될 수 있다. 즉 감결합 커패시터부(170A)는, 제2 장치(200A)와 보상 커패시터부(150A)를 연결하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로부터 분기되는 경로상에 배치되는 두 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 두 커패시터 각각의 일 단은 전류 보상 장치(100A-2)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있고, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)와 연결될 수 있다.According to one embodiment, a decoupling capacitor unit 170A may be disposed on the output side (i.e., the second device 200A side) of the active current compensation device 100A-2. That is, the decoupling capacitor unit 170A includes two capacitors disposed on paths branching from each of at least two high current paths 111A and 112A connecting the second device 200A and the compensation capacitor unit 150A. can do. One end of each of the two capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100A-2, and the opposite ends of each of the two Y-caps may be connected to the first high current path 111A and the second high current path 111A, respectively. It can be connected to the high current path (112A).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에서 감결합 커패시터부(170A)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, the decoupling capacitor unit 170A may be omitted in the active current compensation device 100A-2.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)를 개략적으로 도시한다. 도 7에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-3)는, 도 4에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 일 실시예에서, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)에서 감결합 커패시터부(170A)를 생략하면, 도 2에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시일 수 있다. 능동형 전류 보상 장치(100A-3)에 포함된 증폭부(130A-3)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)의 일 예시이다. Figure 7 schematically shows an active current compensation device 100A-3 according to another embodiment of the present invention. The active current compensation device 100A-3 shown in FIG. 7 is an example of the active current compensation device 100A shown in FIG. 4. In one embodiment, if the decoupling capacitor unit 170A is omitted from the active current compensation device 100A-3, the active current compensation device 100A shown in FIG. 2 may be an example. The amplification unit 130A-3 included in the active current compensation device 100A-3 is an example of the amplification unit 130A of the active current compensation device 100A.

능동형 전류 보상 장치(100A-3)에서는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130A)가, npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가지는 증폭부(130A-3)로 구현되었다. In the active current compensation device 100A-3, the amplification unit 130A of the active current compensation device 100A is implemented as an amplification unit 130A-3 having a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT. It has been done.

센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에서 유도된 유도 전류는, 증폭부(130A-3)에 차동(differential)으로 입력될 수 있다. 증폭부(130A-3)는, 도 4의 증폭부(130A-2)와 달리, 저항 Rin을 포함하지 않을 수 있다. Cb 및 Ce는 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다.The induced current induced in the secondary side (122A) by the sensing transformer (120A) may be differentially input to the amplifier (130A-3). The amplification unit 130A-3, unlike the amplification unit 130A-2 of FIG. 4, may not include a resistor R in . C b and C e can selectively combine only AC signals.

제3 장치(400A)는, 증폭부(130A-3)를 구동하기 위하여, 기준전위 2를 기준으로 하는 DC 저전압 VDC를 공급한다. CDC는 상기 VDC에 대한, DC용 감결합 커패시터로, 제3 장치(400A)에 병렬 연결될 수 있다. CDC는 npn BJT 및 pnp BJT의 양 콜렉터 사이를 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. The third device 400A supplies DC low voltage V DC based on reference potential 2 to drive the amplification unit 130A-3. C DC is a DC decoupling capacitor for the V DC and may be connected in parallel to the third device 400A. C DC can selectively couple only AC signals between both collectors of npn BJT and pnp BJT.

증폭부(130A-3)에서, Rnpn, Rpnp, Rbb, 및 Re는, BJT의 동작점을 조절할 수 있다. Rnpn은, npn BJT의 콜렉터(collector) 단이자 제3 장치(400A) 단과, npn BJT의 베이스(base) 단을 연결할 수 있다. Rbb는, npn BJT의 베이스(base) 단과, pnp BJT의 베이스 단을 연결할 수 있다. Rpnp는, pnp BJT의 콜렉터(collector) 단이자 기준전위 2와, pnp BJT의 베이스 단을 연결할 수 있다. In the amplifier unit 130A-3, R npn , R pnp , R bb , and R e can adjust the operating point of the BJT. R npn can connect the collector terminal of the npn BJT and the third device (400A) terminal and the base terminal of the npn BJT. R bb can connect the base terminal of the npn BJT and the base terminal of the pnp BJT. R pnp is the collector terminal of the pnp BJT and can connect the reference potential 2 and the base terminal of the pnp BJT.

한편, 일 실시예에서 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A) 측은, 두 BJT의 베이스와 에미터 단에 연결될 수 있고, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A) 측은 두 BJT의 콜렉터와 베이스에 연결될 수 있다. 증폭부(130A-3)는, 출력 전류를 BJT의 베이스로 다시 주입시키는 회귀 구조를 가질 수 있다. 회귀 구조로 인해, 증폭부(130A-3)는, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 동작을 위한 일정한 전류 이득을 안정적으로 얻을 수 있다. Meanwhile, in one embodiment, the secondary side (122A) of the sensing transformer (120A) may be connected to the base and emitter terminals of the two BJTs, and the primary side (141A) of the compensation transformer (140A) may be connected to the collector of the two BJTs. and can be connected to the base. The amplification unit 130A-3 may have a regression structure that injects the output current back into the base of the BJT. Due to the regression structure, the amplification unit 130A-3 can stably obtain a constant current gain for operation of the active current compensation device 100A-3.

노이즈로 인한 증폭부(130A-3)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, npn BJT가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제1 경로(601)를 통해 흐를 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-3)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, pnp BJT가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제2 경로(602)를 통해 흐를 수 있다.In the case of a positive swing where the input voltage of the amplifier 130A-3 due to noise is greater than 0, the npn BJT can operate. At this time, the operating current may flow through the first path 601. In the case of a negative swing where the input voltage of the amplifier 130A-3 due to noise is less than 0, the pnp BJT can operate. At this time, the operating current may flow through the second path 602.

한편, BJT 소자 자체가 가지는 전류 이득 는, 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, the current gain of the BJT device itself can be expressed as Equation 5.

수학식 5에서, 는 BJT 소자 자체가 가지는 전류 이득을 나타내고, Isen은, 센싱 변압기(120A)에 의해 유도되는, 2차 측(122A)에 흐르는 전류이고, Iout,BJT는, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)에 흐르는 전류이다. Isen의 함수로 나타내면 수학식 6과 같다. In equation 5, represents the current gain of the BJT element itself, I sen is the current flowing in the secondary side (122A) induced by the sensing transformer (120A), and I out,BJT is the primary of the compensation transformer (140A). This is the current flowing in the side (141A). I sen If expressed as a function of , it is as in Equation 6.

따라서, 증폭부(130A-3)의 전류이득 는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the current gain of the amplification unit (130A-3) can be expressed as Equation 7.

BJT의 전류이득 는 1보다 매우 큰 값(예: 100 이상)을 가지므로, 는 -1로 근사될 수 있다. 따라서, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 경우, NsenNinj = 1을 만족하도록 설계함으로써, 보상 전류(IC1, IC2)로 제1 전류(I11, I12)를 상쇄할 수 있다. 즉, 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A) 대 2차 측(122A)의 권선비와, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A) 대 2차 측(142A)의 권선비가 역수를 만족하도록 설계할 수 있다. Current gain of BJT Since has a value much larger than 1 (e.g., greater than 100), can be approximated as -1. Therefore, in the case of the active current compensation device 100A-3, by designing it to satisfy N sen N inj = 1, the first currents I11 and I12 can be offset with the compensation currents IC1 and IC2. That is, the turns ratio of the primary side (121A) to the secondary side (122A) of the sensing transformer (120A) and the turns ratio of the primary side (141A) to the secondary side (142A) of the compensation transformer (140A) satisfy the reciprocal. It can be designed to do so.

도 6의 능동형 전류 보상 장치(100A-2)의 증폭부(130A-2)와 달리, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 증폭부(130A-3)는, 입력단에 Rin이 없으며, 보상하는 출력 전류()를 다시 입력단으로 귀환시키는 피드백 구조를 가질 수 있다. 따라서, 증폭부(130A-3)는 전류 이득에 제한적인 대신, 증폭부(130A-2)보다 안정적으로 전류 이득을 얻을 수 있다. Unlike the amplification unit 130A-2 of the active current compensation device 100A-2 of FIG. 6, the amplification unit 130A-3 of the active current compensation device 100A-3 does not have R in at the input terminal, and compensation output current ( ) may have a feedback structure that returns the signal back to the input terminal. Therefore, the amplification unit 130A-3 has limited current gain, but can obtain a more stable current gain than the amplification unit 130A-2.

일 실시예에 따라, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 출력 측(즉, 제2 장치(200A) 측)에, 감결합 커패시터부(170A)가 배치될 수 있다. 즉 감결합 커패시터부(170A)는, 제2 장치(200A)와 보상 커패시터부(150A)를 연결하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로부터 분기되는 경로상에 배치되는 두 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 두 커패시터 각각의 일 단은 전류 보상 장치(100A-3)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있고, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111A) 및 제2 대전류 경로(112A)와 연결될 수 있다.According to one embodiment, a decoupling capacitor unit 170A may be disposed on the output side (i.e., the second device 200A side) of the active current compensation device 100A-3. That is, the decoupling capacitor unit 170A includes two capacitors disposed on paths branching from each of at least two high current paths 111A and 112A connecting the second device 200A and the compensation capacitor unit 150A. can do. One end of each of the two capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100A-3, and the opposite ends of each of the two Y-caps may be connected to the first high current path 111A and the second high current path 111A, respectively. It can be connected to the high current path (112A).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100A-3)에서 감결합 커패시터부(170A)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, the decoupling capacitor unit 170A may be omitted in the active current compensation device 100A-3.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.Figure 8 is a diagram schematically showing the configuration of an active current compensation device (100C) according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of content that overlaps with the content described with reference to FIGS. 1 to 7 will be omitted.

도 8을 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100C)는 제1 장치(300C)와 연결되는 대전류 경로(111C, 112C, 113C) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to FIG. 8, the active current compensation device (100C) actively compensates the first current (I11, I12, I13) input in common mode to each of the high current paths (111C, 112C, and 113C) connected to the first device (300C). can be compensated with

이를 위해 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)는 세 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C), 센싱 변압기(120C), 증폭부(130C), 보상 변압기(140C), 보상 커패시터부(150C)를 포함할 수 있다.For this purpose, the active current compensation device (100C) according to another embodiment of the present invention includes three large current paths (111C, 112C, 113C), a sensing transformer (120C), an amplifier (130C), a compensation transformer (140C), and a compensation transformer (140C). It may include a capacitor unit (150C).

도 2 내지 도 7에서 설명한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A, 100B)와 대비하여 살펴보면, 도 8에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)는 세 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120C) 및 보상 커패시터부(150C)의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 능동형 전류 보상 장치(100C)에 대해 설명한다. In contrast to the active current compensation devices 100A and 100B according to the embodiment described in FIGS. 2 to 7, the active current compensation device 100C according to the embodiment shown in FIG. 8 has three large current paths 111C and 112C. , 113C), and accordingly, there is a difference between the sensing transformer (120C) and the compensation capacitor unit (150C). Therefore, hereinafter, the active current compensation device (100C) will be described focusing on the above-mentioned differences.

능동형 전류 보상 장치(100C)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C) 및 제3 대전류 경로(113C)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 대전류 경로(111C)는 R상, 상기 제2 대전류 경로(112C)는 S상, 상기 제3 대전류 경로(113C)는 T상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13)는 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C) 및 제3 대전류 경로(113C) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.The active current compensation device 100C may include a first large current path 111C, a second large current path 112C, and a third large current path 113C that are distinct from each other. According to one embodiment, the first high-current path 111C may be an R-phase power line, the second high-current path 112C may be an S-phase power line, and the third high-current path 113C may be a T-phase power line. The first currents I11, I12, and I13 may be input to each of the first large current path 111C, the second large current path 112C, and the third large current path 113C in a common mode.

센싱 변압기(120C)의 1차 측(121C)은 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C) 및 제3 대전류 경로(113C) 각각에 배치되어, 2차 측(122C)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 세 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C) 상의 제1 전류(I11, I12, I13)에 의해 센싱 변압기(120C)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. The primary side (121C) of the sensing transformer (120C) is disposed in each of the first large current path (111C), the second large current path (112C), and the third large current path (113C), and induces an induced current in the secondary side (122C). can be created. The magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120C by the first currents I11, I12, and I13 on the three large current paths 111C, 112C, and 113C may reinforce each other.

한편 능동형 전류 보상 장치(100C)에서 증폭부(130C)는, 증폭부(130A-1), 증폭부(130A-2), 증폭부(130A-3)를 포함하는 증폭부 중 하나로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, in the active current compensation device 100C, the amplification unit 130C may be implemented as one of the amplification units including the amplification unit 130A-1, the amplification unit 130A-2, and the amplification unit 130A-3. . However, it is not limited to this.

한편 보상 커패시터부(150C)는 보상 변압기에 의해 생성된 보상 전류(IC1, IC2, IC3)가 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C) 및 제3 대전류 경로(113C) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.Meanwhile, the compensation capacitor unit 150C allows compensation currents (IC1, IC2, IC3) generated by the compensation transformer to flow into each of the first large current path (111C), the second large current path (112C), and the third large current path (113C). A route can be provided.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)는 3상 3선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다.The active current compensation device 100C according to this embodiment can be used to compensate (or offset) the first currents I11, I12, and I13 moving from the load to the power source in a three-phase, three-wire power system.

능동형 전류 보상 장치(100C)는, 출력 측(즉, 제2 장치(200C) 측)에, 감결합 커패시터부(170C)를 더 포함할 수 있다. 감결합 커패시터부(170C)는 세 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 세 개의 커패시터 각각의 일 단은, 각각 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C) 및 제3 대전류 경로(113C)에 연결될 수 있다. 상기 세 개의 커패시터의 반대 단은, 전류 보상 장치(100C)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있다. The active current compensation device 100C may further include a decoupling capacitor portion 170C on the output side (i.e., the second device 200C side). The decoupling capacitor unit 170C may include three capacitors. One end of each of the three capacitors may be connected to the first high current path 111C, the second high current path 112C, and the third high current path 113C, respectively. Opposite ends of the three capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100C.

감결합 커패시터부(170C)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170C)의 결합으로 인해, 전류 보상 장치(100C)는, 어떤 시스템(예: 3상 3선 시스템)에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170C may be designed to have a value smaller than a specified value in the first frequency band that is the target of noise reduction. Due to the combination of the decoupling capacitor portion 170C, the current compensation device 100C can be used as an independent module in any system (eg, 3-phase 3-wire system).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100C)에서 감결합 커패시터부(170C)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, the decoupling capacitor unit 170C may be omitted in the active current compensation device 100C.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100D)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.Figure 9 is a diagram schematically showing the configuration of an active current compensation device 100D according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of content that overlaps with the content described with reference to FIGS. 1 to 7 will be omitted.

도 9를 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100D)는 제1 장치(300D)와 연결되는 대전류 경로(111D, 112D, 113D, 114D) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to Figure 9, the active current compensation device (100D) is a first current (I11, I12, I13, I13, I14) can be actively compensated.

이를 위해 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100D)는 네 개의 대전류 경로(111D, 112D, 113D, 114D), 센싱 변압기(120D), 증폭부(130D), 보상 변압기(140D), 보상 커패시터부(150D)를 포함할 수 있다.To this end, the active current compensation device (100D) according to the embodiment includes four large current paths (111D, 112D, 113D, 114D), a sensing transformer (120D), an amplifier (130D), a compensation transformer (140D), and a compensation capacitor unit ( 150D) may be included.

도 2 내지 도 7에서 설명한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A, 100B) 및 도 8에서 설명한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100C)와 대비하여 살펴보면, 도 9에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100D)는 네 개의 대전류 경로(111D, 112D, 113D, 114D)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120D) 및 보상 커패시터부(150D)부 상의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 능동형 전류 보상 장치(100D)에 대해 설명한다. In contrast to the active current compensation devices 100A and 100B according to the embodiment illustrated in FIGS. 2 to 7 and the active current compensation device 100C according to the embodiment illustrated in FIG. 8, according to the embodiment shown in FIG. 9 The active current compensation device (100D) includes four large current paths (111D, 112D, 113D, and 114D), and accordingly, there is a difference in the sensing transformer (120D) and the compensation capacitor portion (150D). Therefore, the following will describe the active current compensation device (100D) focusing on the above-mentioned differences.

능동형 전류 보상 장치(100D)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111D), 제2 대전류 경로(112D), 제3 대전류 경로(113D) 및 제4 대전류 경로(114D)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 대전류 경로(111D)는 R상, 상기 제2 대전류 경로(112D)는 S상, 상기 제3 대전류 경로(113D는 T상, 상기 제4 대전류 경로(114D)는 N상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13, I14)는 제1 대전류 경로(111D), 제2 대전류 경로(112D), 제3 대전류 경로(113D) 및 제4 대전류 경로(114D) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.The active current compensation device 100D may include a first large current path 111D, a second large current path 112D, a third large current path 113D, and a fourth large current path 114D. According to one embodiment, the first large current path (111D) is the R phase, the second large current path (112D) is the S phase, the third large current path (113D) is the T phase, and the fourth large current path (114D) is the It may be an N-phase power line. The first currents (I11, I12, I13, I14) include the first large current path (111D), the second large current path (112D), the third large current path (113D), and the fourth large current path (114D). ) can be input to each in common mode.

센싱 변압기(120D)의 1차 측(121D)은 제1 대전류 경로(111D), 제2 대전류 경로(112D), 제3 대전류 경로(113D) 및 제4 대전류 경로(114D) 각각에 배치되어, 2차 측(122D)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 네 개의 대전류 경로(111D, 112D, 113D, 114D) 상의 제1 전류(I11, I12, I13, I14)에 의해 센싱 변압기(120D)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. The primary side (121D) of the sensing transformer (120D) is disposed in each of the first large current path (111D), the second large current path (112D), the third large current path (113D), and the fourth large current path (114D), 2 An induced current can be generated on the car side (122D). The magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120D by the first currents I11, I12, I13, and I14 on the four large current paths 111D, 112D, 113D, and 114D can be mutually reinforced.

한편 능동형 전류 보상 장치(100D)에서 증폭부(130D)는, 증폭부(130A-1), 증폭부(130A-2), 증폭부(130A-3)를 포함하는 증폭부 중 하나로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, in the active current compensation device 100D, the amplification unit 130D may be implemented as one of the amplification units including the amplification unit 130A-1, the amplification unit 130A-2, and the amplification unit 130A-3. . However, it is not limited to this.

한편 보상 커패시터부(150D)는 보상 변압기에 의해 생성된 보상 전류(ID1, ID2, ID3, ID4)가 제1 대전류 경로(111D), 제2 대전류 경로(112D), 제3 대전류 경로(113D) 및 제4 대전류 경로(114D) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.Meanwhile, the compensation capacitor unit 150D allows the compensation currents (ID1, ID2, ID3, ID4) generated by the compensation transformer to flow through the first large current path (111D), the second large current path (112D), the third large current path (113D), and A path flowing through each of the fourth large current paths 114D can be provided.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100D)는 3상 4선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다.The active current compensation device 100D according to this embodiment can be used to compensate (or offset) the first current (I11, I12, I13, I14) moving from the load to the power source in a three-phase, four-wire power system. .

능동형 전류 보상 장치(100D)는, 출력 측(즉, 제2 장치(200D) 측)에, 감결합 커패시터부(170D)를 더 포함할 수 있다. 감결합 커패시터부(170D)는 네 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 네 개의 커패시터 각각의 일 단은, 각각 제1 대전류 경로(111D), 제2 대전류 경로(112D), 제3 대전류 경로(113D), 및 제4 대전류 경로(114D)에 연결될 수 있다. 상기 4 개의 커패시터의 반대 단은, 전류 보상 장치(100D)의 기준전위(기준전위 1)에 연결될 수 있다. The active current compensation device 100D may further include a decoupling capacitor portion 170D on the output side (i.e., the second device 200D side). The decoupling capacitor unit 170D may include four capacitors. One end of each of the four capacitors may be connected to the first large current path 111D, the second large current path 112D, the third large current path 113D, and the fourth large current path 114D, respectively. Opposite ends of the four capacitors may be connected to the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100D.

감결합 커패시터부(170D)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170D)의 결합으로 인해, 능동형 전류 보상 장치(100D)는, 어떤 시스템(예: 3상 4선 시스템)에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170D may be designed to have a value smaller than a specified value in the first frequency band that is the target of noise reduction. Due to the combination of the decoupling capacitor portion 170D, the active current compensation device 100D can be used as an independent module in any system (eg, 3-phase 4-wire system).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100D)에서 감결합 커패시터부(170D)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, the decoupling capacitor unit 170D may be omitted in the active current compensation device 100D.

다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 장착되는 전기 시스템의 특성에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있다. 따라서, 능동형 전류 보상 장치는, 각각의 회로 또는 시스템마다 반복 테스트를 통해 맞춤 설계될 필요가 없으며, 독립된 부품으로써 범용성을 가질 수 있다. 능동형 전류 보상 장치는, 독립적인 모듈로써 상용화될 수 있다.Active current compensation devices according to various embodiments can operate stably regardless of the characteristics of the electrical system in which they are installed. Therefore, the active current compensation device does not need to be custom designed through repeated testing for each circuit or system, and can have versatility as an independent component. Active current compensation devices can be commercialized as independent modules.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있으며, CM 초크를 포함하는 수동 필터에 비하여 면적, 부피, 무게를 줄일 수 있다. Additionally, the active current compensation device according to various embodiments of the present invention can operate independently without being parasitic on the CM choke, and can reduce area, volume, and weight compared to a passive filter including a CM choke.

또한, 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, CM 초크와는 달리, 고전력용으로 이용되더라도, 크기의 증가 정도나 가격의 증가 정도가 미미하다. 구체적으로, CM 초크를 포함하는 수동 필터는, 자기 포화 현상 때문에 고전력 시스템에서 이용되려면 크기, 가격, 무게가 급격히 증가하게 된다. 하지만 능동형 전류 보상 장치에 포함된 증폭부(130A, 130A-1, 130A-2, 130A-3)는, 전력량 변화에 큰 영향을 받지 않는다. 능동형 전류 보상 장치에서 전력량 증가에 따른 센싱 변압기(120A)의 부피 증가율은, CM 초크의 부피(예: 크기 및/또는 개수) 증가율에 비해 훨씬 작을 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 고전력 시스템에서 수동 필터보다 가격, 부피, 무게 면에서 훨씬 유리할 수 있다. In addition, unlike the CM choke, the active current compensation device according to various embodiments shows only a slight increase in size or price even if it is used for high power. Specifically, the size, price, and weight of a passive filter including a CM choke rapidly increase if it is to be used in a high-power system due to the magnetic saturation phenomenon. However, the amplifier units (130A, 130A-1, 130A-2, 130A-3) included in the active current compensation device are not significantly affected by changes in power. In the active current compensation device, the volume increase rate of the sensing transformer (120A) according to the increase in power may be much smaller than the increase rate in volume (e.g., size and/or number) of the CM choke. Accordingly, active current compensation devices according to various embodiments may be much more advantageous in terms of price, volume, and weight than passive filters in high-power systems.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 대전류 경로(예: 전력선)로부터 전기적으로 절연되는 구조이므로, 증폭부(130A)에 포함된 소자들을 EOS(electrical overstress)로부터 보호할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 증폭부(130A)는, 전력선으로부터 절연되므로, 제어 보드에 사용되는 DC 저전압(예: 제3 장치(400), 15V 이내)을 이용할 수 있다. 따라서, 증폭부(130A)는, 별도의 전력 변환 회로가 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 전원 공급 장치(예: 제2 장치(200))의 기준전위(기준전위 1)와 상관없이, 증폭부(130A)를 구성하기 위해 정격 전압이 낮은 소자들을 사용할 수 있다. In addition, the active current compensation device according to various embodiments of the present invention has a structure that is electrically insulated from a high current path (e.g., a power line), so it can protect the elements included in the amplification unit 130A from electrical overstress (EOS). there is. For example, since the amplification unit 130A according to various embodiments of the present invention is insulated from the power line, it can use DC low voltage (e.g., third device 400, within 15V) used in the control board. Accordingly, the amplification unit 130A does not require a separate power conversion circuit. In addition, the active current compensation device according to various embodiments of the present invention is used to configure the amplification unit 130A, regardless of the reference potential (reference potential 1) of the power supply device (e.g., the second device 200). Elements with lower voltage ratings can be used.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For the sake of brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connections or connection members of lines between components shown in the drawings exemplify functional connections and/or physical or circuit connections, and in actual devices, various functional connections or physical connections may be replaced or added. Can be represented as connections, or circuit connections. Additionally, if there is no specific mention such as “essential,” “important,” etc., it may not be a necessary component for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all scopes equivalent to or equivalently changed from the scope of the claims are within the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to

Claims (1)

제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 있어서,
제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로;
상기 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 센싱하여 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부;
상기 센싱부의 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부; 및
상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부;
를 포함하는 능동형 전류 보상 장치.
In the active current compensation device that actively compensates for the first current input in common mode to each of at least two large current paths connected to the first device,
at least two high current paths for transferring a second current supplied by a second device to the first device;
a sensing unit that senses the first current in the high current path and generates an output signal corresponding to the first current;
an amplification unit that amplifies the output signal of the sensing unit to generate an amplification current; and
a compensation unit that generates a compensation current based on the amplification current and causes the compensation current to flow through each of the at least two high current paths;
Active current compensation device including.
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