KR20240006257A - 무효전력보상장치 - Google Patents

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KR20240006257A
KR20240006257A KR1020220083091A KR20220083091A KR20240006257A KR 20240006257 A KR20240006257 A KR 20240006257A KR 1020220083091 A KR1020220083091 A KR 1020220083091A KR 20220083091 A KR20220083091 A KR 20220083091A KR 20240006257 A KR20240006257 A KR 20240006257A
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이윤민
박기우
윤선재
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엘에스일렉트릭(주)
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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 무효전력보상장치는 병렬 연결되는 복수개의 전력변환장치 및 상기 계통의 출력 지점의 역률을 측정하고, 측정된 역률이 목표 역률에 도달하도록 역률 제어를 수행하는 스태콤 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

무효전력보상장치{Reactive Power Compensation Device}
본 개시는 무효전력보상장치 및 그에 동작 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 개시는 P-스태콤 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
유연송전시스템 또는 신전력 송전 시스템(FACTS, Flexible AC Transmission System)은 교류 전력 계통에 전력 전자 제어 기술을 도입하여, 전력 계통의 유연성을 증대시키는 운영 기술이다. 이러한 유연송전시스템은 송전 선로의 설비 이용률을 극대화하고, 송전 용량을 증대시키며, 전압 변동을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 유연송전시스템은 전력용 반도체 스위칭 소자를 이용하여 송전 전력을 제어할 수 있다. 유연송전시스템은 싸이리스터를 이용하는 SVC(Static Var Compensator)와 IGBT를 적용한 전압형 MMC 스태콤(Modular Multi-level Converter STATCOM) 등이 있다.
한편, MMC 스태콤은 HVDC(초고압직류송전) 등과 같이 대전력설비에 적합하게 개발되었다. 이에, 소용량 무효전력 보상에 적합한 설비가 요구된다.
본 개시는 저압 계통에 직접 연계 가능한 무효전력보상장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 무효 전력 주입을 통한 역률제어 및 계통 전압 보상이 가능한 무효전력보상장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 대용량 무효전력 보상 설비시스템 기술과 전력변환 기술의 융합을 통해 저압, 소용량 무효전력 보상에 적합한 무효전력보상장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 패널 타입(Panel type)으로 구성된 무효전력보상장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 모듈화를 적용하여 단위 PEBB(Power Electronic Building Block)을 병렬 구성한 무효전력보상장치를 제공하고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 무효전력보상장치는 병렬 연결되는 복수개의 전력변환장치 및 상기 계통의 출력 지점의 역률을 측정하고, 측정된 역률이 목표 역률에 도달하도록 역률 제어를 수행하는 스태콤 컨트롤러를 포함할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 무효 전력을 산출한 후 산출된 무효 전력, 상기 측정된 역률 및 상기 목표 역률에 기초하여, 상기 측정된 역률이 상기 목표 역률에 도달하기 위해 요구되는 보상 무효 전력 값을 획득하고, 상기 보상 무효 전력 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동이 발생 시 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러에는 상기 전압 변동의 발생 시 변동 전압 값에 따른 무효 전력 주입 값이 미리 설정되어 있을 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 정격 전압 범위 보다 하강하면, 양의 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 정격 전압 범위 보다 상승하면, 음의 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 기설정된 하한 전압 값 미만으로 전압 변동 발생 시, 최대 무효 전력 주입 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 기설정된 상한 전압 값 이상으로 전압 변동 발생 시, 최소 무효 전력 주입 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위인 경우 전압 보상을 수행하지 않고, 상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동 발생시 상기 전압 보상을 수행할 수 있다.
스태콤 컨트롤러는 상기 계통의 출력을 변환하는 변압기의 출력 지점의 고조파를 측정하여 고조파 보상을 수행할 수 있다.
본 개시에 따르면, 모듈형 펩을 적용함에 따라 확장 및 유지 보수가 용이하고, 신뢰성과 가격 경쟁력이 확보되는 이점이 있다.
본 개시에 따르면, 모듈형 펩을 적용함에 따라 빌딩 및 소규모 공장에 적용 가능한 이점이 있다.
본 개시에 따르면, 역률 보상 및 전압 보상을 통해 무효전력보상장치의 성능을 확보할 수 있다.
본 개시에 따르면, 저압 계통에 연계하여 배전 선로의 전압 및 역률 보상을 통해 실제 계통에 활용 가능한 무효전력보상장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤이 도시된 도면이다.
도 2은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤의 시스템 구성이 도시된 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 역률 제어를 수행하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 전압 보상을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 무효 전류 출력 파형이 도시된 예시 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤의 성능 검증을 위해 설계한 회로도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
배전 계통의 다양한 부하장치에서 요구되는 무효 전력은 배전 계통의 역률을 떨어뜨려 배전 선로의 이용률을 저하시키며, 부하 장치의 전력 수요량에 따라 배전 계통의 전압 또한 변동될 수 있다. 이러한 역률 저하와 전압 변동은 배전 계통의 전압 안정도를 떨어뜨릴 수 있으므로 이를 최소화하기위한 무효전력 보상이 요구될 수 있다.
2MVar급 이하의 무효전력 보상에는 주로 SVC(Static Var Compensator) 또는 TSC(Thyristor-Switched Capacitor)와 TCR(Thyristor-Controlled Reactors)등이 사용되었으며 이들은 가격이 싸고 신뢰성이 높다는 장점이 있지만, 수동소자를 사용한 스텝 보상 방식으로 선형 보상이 불가하고 전압 보상 속도가 느린 단점이 있다.
반면에, 인버터를 사용한 무효전력 보상은 선형 보상이 가능하며 전압 보상 속도가 빠르다는 장점이 있다. 이에, 본 개시는 무효전력보상장치로, 인버터를 활용한 패널 타입(Panel type)의 스태콤을 제공하고자 하며, 이를 이하 P-스태콤(P-STATCOM)이라고 명명한다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤이 도시된 도면이고, 도 2은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤의 시스템 구성이 도시된 도면이다.
도 2를 참고하면, P-스태콤(100)은 전력망(Grid)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, P-스태콤(100)은 전력망으로부터 전력을 변압기(T, transformer)를 통해 변환된 전력으로 공급받을 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한되지 않음이 타당하다. 즉, P-스태콤(100)은 변압기(T)를 통하지 않고 전력망으로부터 직접 전력을 공급받을 수도 있고, 전력망으로부터 전력을 변압기(T)가 아닌 다른 구성을 통해 공급받을 수도 있다.
P-스태콤(100)은 AC 차단기(110, ACCB:AC Circuit Breaker), 전자파 차단부(120), 복수개의 전력변환장치 및 스태콤 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
AC 차단기(110)는 변압기(T)에서 변환되어 공급되는 AC 전력이 기설정된 허용치 이상일 경우 차단할 수 있다.
전자파 차단부(120)는 전자파를 차단하여 EMC(Electromagnetic Compatibility)를 확보할 수 있다.
전력변환장치는 펩(PEBB: Power Electronic Building Block)일 수 있다.
펩(PEBB)은 Power Electronic Building Block으로, 직류를 교류로 혹은 교류를 직류로 변환해주는 전력 변환 시스템의 일종으로, 모듈형 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 PEBB는 3-레벨 NPC 타입의 인버터 모듈로 병렬 연결될 수 있다. 복수의 PEBB는 최대 16대까지 연결될 수 있으나, 이는 예시에 불과하며 이에 제한되지 않는다.
복수의 PEBB는 도 2에 도시된 바와 같이 병렬 연결되어 있는 바, 적어도 하나가 고장난 경우 고장난 PEBB의 신속한 교체가 가능하는 등 유지 보수가 용이한 이점이 있다. 또한, 복수의 PEBB 중 적어도 하나에 고장이 발생하더라도, 나머지 PEBB만으로 연계 운전을 지속할 수 있어, 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.
한편, P-스태콤(100)은 저압 계통(Grid)에 연계되며, 스태콤 컨트롤러(130)는 배전 선로 측의 출력을 측정하고, 역률 보상을 수행할 수 있다.
구체적으로, 스태콤 컨트롤러(130)는 A 지점의 출력을 측정하여 역률 제어(PF Control)를 수행할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 A 지점의 역률을 기설정된 목표 역률로 제어할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 역률을 기설정된 목표 역률로 제어하기 위해, 무효 전력을 보상할 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 역률 제어를 수행하는 방법이 도시된 순서도이다.
스태콤 컨트롤러(130)는 측정 역률과 목표 역률을 획득할 수 있다. 측정 역률은 스태콤 컨트롤러(130)가 A 지점에 대해 측정한 역률이다. 목표 역률은 기설정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 목표 역률은 디폴트로 설정되어 있거나, 사용자 입력에 따라 설정될 수 있다.
그리고, 스태콤 컨트롤러(130)는 무효 전력을 계산할 수 있고, 이 때 무효 전력을 계산하는 방법은 공지의 기술에 의하는 바, 해당 설명은 생략하기로 한다. 스태콤 컨트롤러(130)는 측정 역률, 목표 역률 및 무효 전력에 기초하여 측정 역률이 목표 역률에 도달하기 위해 요구되는 보상 무효 전력 값을 산출할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 산출된 보상 무효 전력 값에 해당하는 무효 전력을 P-스태콤(100)으로 공급할 수 있다. 즉, 스태콤 컨트롤러(130)는 산출된 보상 무효 전력을 더 출력함으로써 역률을 목표 역률로 제어할 수 있다.
또한, 스태콤 컨트롤러(130)는 기설정된 전압 범위를 초과하는 전압 변동이 발생한 경우에도, 무효 전력을 주입하는 전압 보상을 수행할 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 A 지점의 전압을 측정하고, 측정된 전압이 기설정된 전압 범위를 초과할 경우 무효 전력을 주입하는 전압 보상을 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 전압 보상을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, P-스태콤(100)에는 정격 전압 범위가 미리 설정될 수 있고, 예를 들어 정격 전압 범위는 제2 전압 값(V2) 내지 제3 전압 값(V3)일 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 A 지점의 전압, 즉 계통 전압을 측정하고, 측정된 계통 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동이 발생할 경우 무효 전력을 주입할 수 있다. 한편, 변동 전압 값에 따른 무효 전력 주입 값은 미리 설정될 수 있고, 이는 도 4에 도시된 그래프와 같을 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 측정된 전압이 제1 전압 값(V1)과 제2 전압 값(V2) 사이에 해당하는 값(Va)인 경우 기설정된 제1 그래프(G1)에 따라 측정된 전압 값(Va)에 매핑된 무효 전력 주입 값(Qa)을 획득하고, 획득된 무효 전력 주입 값(Qa)에 해당하는 무효 전력을 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 측정된 전압이 제1 전압 값(V1) 이하인 경우에는 최대 무효 전력 주입 값(Q1)에 해당하는 무효 전력을 공급할 수 있다. 즉, 스태콤 컨트롤러(130)는 계통의 전압이 기 설정된 하한 전압 값(V1) 이하로 전압 변동 발생 시, 최대 무효 전력 주입 값(Q1)에 해당하는 무효 전력을 P-스태콤(100)으로 공급할 수 있다.
마찬가지로, 스태콤 컨트롤러(130)는 측정된 전압이 제3 전압 값(V3)과 제4 전압 값(V4) 사이에 해당하는 값(Vb)인 경우 기 설정된 제2 그래프(G2)에 따라 측정된 전압 값(Vb)에 매핑된 무효 전력 주입 값(Qb)을 획득하고, 획득된 무효 전력 주입 값(Qb)에 해당하는 무효 전력을 공급할 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 측정된 전압이 제4 전압 값(V4) 이상인 경우에는 최소 무효 전력 주입 값(Q2)에 해당하는 무효 전력을 공급할 수 있다. 즉, 스태콤 컨트롤러(130)는 계통의 전압이 기 설정된 상한 전압 값(V4) 이상으로 전압 변동 발생 시, 최소 무효 전력 주입 값(Q2)에 해당하는 무효 전력을 P-스태콤(100)으로 공급할 수 있다.
도 4에서 V1은 -8[%], V2는 -5[%], V3는 5[%], V4는 8[%]이고, Q1은 100[%], Q2는 -100[%]일 수 있으나, 이는 예시에 불과하므로 이에 제한되지 않음이 타당하다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤에서 무효 전류 출력 파형이 도시된 예시 도면이다.
도 5의 예시는 계통 전압이 정격 전압 대비 -8[%]인 경우, 측정된 계통 전압의 도 4에서 제1 전압 값(V1)인 경우 무효 전류 출력 파형을 나타낼 수 있다. 본 개시에 따른 P-스태콤의 동적 응답 속도는 약 16ms로, 계통 한 주기 이내에 무효 전력을 출력할 수 있으나, 현장 계통을 고려하여 설정에 따라 응답 시간이 조정될 수 있다.
정리하면, 스태콤 컨트롤러(130)는 역률 제어 중 계통 전압에서 문제 발생 여부를 획득할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 계통 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동이 발생시 문제 발생한 것으로 감지할 수 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 계통 전압에서 문제 발생 시, 역률 제어를 중단하고 전압 보상을 위한 무효 전력의 공급을 시작할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 계통 전압이 정격 전압 범위 보다 하강하면, (+) 무효 전력을 주입하여 계통 전압을 올려 정격 전압으로 맞출 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 계통 전압이 정격 전압 범위 보다 상승하면, (-) 무효 전력을 주입하여 계통 전압을 낮추어 정격 전압으로 맞출 수 있다. 즉, 스태콤 컨트롤러(130)는 전압보상(Volt var Control)을 통해 제어 지점(A 지점)의 전압에 따라 무효 전력을 주입하여 전압을 보상할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 P-스태콤의 성능 검증을 위해 설계한 회로도이다.
부하(Load)의 부하량(피상전력/역률) 및 목표 역률을 아래 표 1과 같이 설정 시, P-스태콤(100)의 출력과 그에 따른 최종 역률 측정치가 표 1에 함께 도시되어 있다.
No 부하(Load)
피상전력/역률		 목표 역률 P-STATCOM 출력 측정
역률
1 100kVA 0.9 1.0 45.9kVar 0.999
0.95 16.9kVar 0.951
2 200kVA 1.0 90.5kVar 1.0
0.95 33.1kVar 0.948
3 300kVA 1.0 135.9kVar 0.999
0.95 50.2kVar 0.949
4 400kVA 1.0 183.9kVar 0.999
0.95 67.4kVar 0.949
5 500kVA 1.0 229.9kVar 0.999
0.95 83.9kVar 0.950
6 573.5kVA 1.0 249.8kVar 0.999
0.95 96.9kVar 0.948
표 1에 기재된 측정 결과를 통해, 역률 지령 오차 범위 ±0.01 이내로 제어됨을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 P-스태콤(100)은 고조파 보상을 더 수행할 수도 있다.
스태콤 컨트롤러(130)는 B 지점, 즉 변압기(T)의 출력 전압을 획득하고, 변압기(T) 출력 전압의 고조파 보상을 수행할 수 있다. 스태콤 컨트롤러(130)는 변압기(T) 출력 전압에서 고조파(5차, 7차)의 비율을 획득하여 고조파 보상을 수행할 수 있다. 본 개시와 같이 고조파 보상을 수행할 경우, 계통의 품질이 향상되는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 계통의 전력을 공급받는 무효전력보상장치에 있어서,
    병렬 연결되는 복수개의 전력변환장치; 및
    상기 계통의 출력 지점의 역률을 측정하고, 측정된 역률이 목표 역률에 도달하도록 역률 제어를 수행하는 스태콤 컨트롤러를 포함하는
    무효전력보상장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    무효 전력을 산출한 후 산출된 무효 전력, 상기 측정된 역률 및 상기 목표 역률에 기초하여, 상기 측정된 역률이 상기 목표 역률에 도달하기 위해 요구되는 보상 무효 전력 값을 획득하고, 상기 보상 무효 전력 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동이 발생 시 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러에는
    상기 전압 변동의 발생 시 변동 전압 값에 따른 무효 전력 주입 값이 미리 설정되어 있는
    무효전력보상장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 정격 전압 범위 보다 하강하면, 양의 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 정격 전압 범위 보다 상승하면, 음의 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 기설정된 하한 전압 값 미만으로 전압 변동 발생 시, 최대 무효 전력 주입 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 기설정된 상한 전압 값 이상으로 전압 변동 발생 시, 최소 무효 전력 주입 값에 해당하는 무효 전력을 상기 무효전력보상장치로 공급하는
    무효전력보상장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위인 경우 전압 보상을 수행하지 않고,
    상기 계통의 전압이 기설정된 정격 전압 범위를 벗어나는 전압 변동 발생시 상기 전압 보상을 수행하는
    무효전력보상장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 계통의 출력을 변환하는 변압기의 출력 지점의 고조파를 측정하여 고조파 보상을 수행하는
    무효전력보상장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스태콤 컨트롤러는
    상기 변압기의 출력 전압에서 고조파(5차, 7차)의 비율을 획득하여 상기 고조파 보상을 수행하는
    무효전력보상장치.
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KR100993108B1 (ko) * 2008-05-30 2010-11-08 군산대학교산학협력단 전력품질개선 및 절전기능을 갖는 계통연계형 태양광발전시스템
KR101338008B1 (ko) * 2012-03-30 2013-12-09 한국전기연구원 풍력 발전 설비 무효 전력 보상 방법 및 시스템
KR101717367B1 (ko) * 2015-08-19 2017-03-16 엘에스산전 주식회사 정적 무효전력 보상 장치 및 그 동작 방법
KR101895717B1 (ko) * 2017-04-28 2018-09-05 건국대학교 산학협력단 계통의 전력 보상을 위한 반도체 변압기 및 이의 동작 방법
KR102124600B1 (ko) * 2018-05-21 2020-06-18 주식회사 텔다 하이브리드 무효전력 보상장치 및 방법

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