WO2016190492A1 - 다중 역률 제어기 - Google Patents

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WO2016190492A1
WO2016190492A1 PCT/KR2015/010492 KR2015010492W WO2016190492A1 WO 2016190492 A1 WO2016190492 A1 WO 2016190492A1 KR 2015010492 W KR2015010492 W KR 2015010492W WO 2016190492 A1 WO2016190492 A1 WO 2016190492A1
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power factor
load
loads
controller
capacitor
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PCT/KR2015/010492
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English (en)
French (fr)
Inventor
송수준
윤명섭
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(주)에스엔
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4266—Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
    • H—ELECTRICITY
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the present invention relates to multiple power factor control, and more particularly, to a multiple power factor controller capable of collective power factor control for a plurality of loads.
  • power factor refers to the ratio of active power to apparent power. In other words, it is the ratio of the power actually doing work among the total input power. This power factor is used as a major control factor where power control or techniques to prevent wasting power are required.
  • Power factor control is to increase the power factor of the load by the target power factor, the power factor control method used in the power equipment is lowered the apparent power to increase the power factor.
  • Apparent power is related to reactive power. The larger the reactive power, the higher the apparent power, and the smaller the reactive power, the lower the apparent power. Therefore, power factor is compensated for by lowering apparent power by lowering reactive power.
  • the power factor control in the power distribution panel, the motor control panel, or a device that performs power factor control for a plurality of loads performs separate power factor control for various loads (for example, transformers, motors, home appliances, and lighting products).
  • loads for example, transformers, motors, home appliances, and lighting products.
  • the conventional switchgear has a problem of high installation cost due to the use of many capacitors, and requires a separate power factor controller to control power factor separately for each load.
  • the design for control has a complex problem.
  • the power factor includes the ground power factor with delayed phase and the forward power factor with which the phase is advanced.
  • the power factor of the system in which most switchboards enters is the ground power factor for the use of loads such as motors and transformers.
  • Capacitors can be installed centrally at the faucet busbar, distributed at the center of the load, or distributed at the load end. If the forward power factor is available, a reactor can be used to compensate for this.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No. 10-0333973 (Registration Date: Apr. 11, 2002)
  • Patent Document 2 Korean Registered Patent No. 10-0329829 (Registration Date: Mar. 11, 2002)
  • Another object of the present invention is to provide a multi-power factor controller that enables effective and economical power factor control by reducing the number of capacitors used.
  • Another object of the present invention is to provide a multi-power factor controller that can be mounted and used in an apparatus requiring power factor control for a plurality of loads.
  • the multi-power factor controller is composed of k measuring units, n condensers and k magnetic contactors connected to k loads and power paths and connected to the k loads to measure power factor calculation parameters of the connected loads.
  • N contactors connecting the load and one capacitor, k relays each connected to the k contactors, and each of the n relay parts that determine on or off of the magnetic contactor, and each of the k measurement parts Calculate the power factor of each load by using the power factor calculation parameter, compare the calculated power factor of each load with a preset reference power factor, determine the power factor adjustment amount of the target load and the target load, and respond to the determined power factor adjustment amount of the target load. Identify at least one first capacitor and connect the identified first capacitor to one target load. And a multi-power-factor controller for controlling the relay so as to turn on the contactor.
  • power factor control can be performed collectively for at least one load requiring power factor control for a plurality of loads.
  • the power factor for at least one load cannot be compensated by the target power factor, information on this is provided to the operator so that the operator can determine whether there is a broken capacitor, and the minimum capacitor to be added when the capacitor is added. To add it.
  • FIG. 1 is an external view of a multi power factor controller according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for multiple power factor control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a multiple power factor controller according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a multiple power factor controller according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a multi-power factor controller according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a multi-power factor controller according to a second embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is an external view of a multi power factor controller according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-power factor controller 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is configured such that the configuration of an interior (electronic circuit board, electronic device, electrical device, etc.) is protected by the housing 40, and one side surface thereof.
  • the first connection port 10 that can be electrically connected to the plurality of measuring instruments (121 to 124) is installed.
  • the instruments 121 to 124 connected to the multi-power factor controller 100 of the present invention are electrically connected to the load to be controlled by the multi-power factor controller 100 of the present invention to measure and measure the power factor control parameter of the load.
  • the power factor control parameter is provided to the multiple power factor controller 100 through a connection port.
  • the multiple power factor controller 100 of the present invention may be manufactured in a form that includes a plurality of measuring instruments 121 to 124.
  • the multiple power factor controller 100 has a plurality of loads 111 to 114 and a second connection port 20 for forming a power path.
  • the multiple power factor controller 100 is connected to the plurality of loads 111 to 114 through the second connection port 20, and the plurality of loads 111 to 114 connected to the second connection port 20 are each a built-in measuring instrument 1. : 1 is connected.
  • the multi-power factor controller 100 of the present invention is provided with a third connection port 30 on the other side.
  • the third connection port 30 is provided when a plurality of power factor adjusting elements (eg, capacitors or reactors) are not mounted in the multi-power factor controller 100.
  • the multi-power factor controller 100 requires a plurality of power factor adjusting elements for power factor control, and for this purpose, a power factor adjusting element pack (pack) 160 consisting of a plurality of power factor adjusting elements through a third connection port 30 and Electrically connected.
  • the contact device 150 including a plurality of magnetic contactors (eg, a magnetic switch) through the third connection port 30 may be used.
  • the power factor adjusting device pack 160 is used to connect the power factor adjusting device pack 160 to the contact device 150.
  • the first and second connection ports have been described as being installed at the side of the multi-power factor controller 100, but the installation position of each connection port is not limited thereto, and the housing 40 of the multi-power factor controller 100 is provided. It can be installed in any part of it.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for multiple power factor control according to an exemplary embodiment of the present invention, which takes three loads as an example.
  • the multi-power factor controller 100 may include the power factor A and the second load 112 of the first load 111 collectively in the multi-power factor controller 130.
  • the power factor (C) of the power factor (B) and the third load 113 is determined, and the power factor lower than the reference power factor is compared with each of the determined power factors (A, B, and C) with a set reference power factor (that is, a target power factor).
  • Set the load with the target load to control the power factor of the target load.
  • the target load may be one load, two loads, or three loads.
  • the power factor control determines how much the power factor is increased with respect to the target load, and performs power factor control. That is, the power factor is controlled by grasping the amount of power factor adjustment.
  • the multi-power factor controller 130 basically determines whether there is a target load among the plurality of loads, and if there is a target load, determines the power factor adjustment amount for each target load.
  • the power factor adjustment amount is a power factor of each load currently measured, that is, a difference between the power factor (A, B, C) of the first to third loads 111 to 113 and the reference power factor. For example, when the reference power factor is 90% and the first load power factor A is 70%, the power factor adjustment amount is 20%.
  • the multi-power factor controller 100 uses a minimum number of power factor adjusting elements (eg, capacitors or reactors) capable of power factor control for each load.
  • the plurality of power factor adjusting elements may have the same capacity (that is, the same power factor compensation amount) or different capacitances, and the same capacitance and different capacitances may be mixed.
  • the multi-power factor controller 100 adjusts the power factor by inputting (connecting) at least one power factor adjusting element corresponding to the power factor adjustment amount among the plurality of power factor adjusting elements to one target load.
  • the second target load is controlled by adjusting (powering) at least one power factor adjusting element corresponding to the power factor adjustment amount among the remaining power factor adjusting elements except for the power factor adjusting element put into the first target load. do.
  • the third and fourth use the remaining power factor adjusting element except for the power factor adjusting element put into the previous target load during power factor adjustment.
  • the multi-power factor controller 130 determines which power factor adjusting element is to be put into which target load and performs selective control of putting the capacitor into the corresponding load according to the determination result.
  • the selective control is a control operation that determines which load the power factor regulator is connected to (loaded).
  • the target loads are the first to third loads 111, 112, and 113, and the power factor adjustment amount of the first load 111 is 15%, the power factor adjustment amount of the second load 112 is 12%, and the power factor of the third load is shown.
  • the amount of adjustment is said to be 10%.
  • a power factor adjusting element used for power factor adjustment for example, six capacitors, power factor adjustment of 10% for the first and second capacitors, power factor adjustment of 5% for the third and fourth capacitors, and fifth and sixth capacitors It has a power factor adjustment of 3%.
  • the multi-power factor controller 130 connects 10% of the first capacitor and 5% of the third capacitor to the first load 111 through selective control to adjust the power factor of 15%, and the second capacitor of 10% A 5% fifth capacitor is connected to the second load 112 to adjust the power factor by 12%, and a 5% fourth capacitor and 3% sixth capacitor are connected to the third load 113 to power factor 10. Make adjustments.
  • a second capacitor may be connected to the first load 111, and instead of the third capacitor, capacitors having the same capacity may be used interchangeably with each other, such that the fourth capacitor may be connected to the first load. have.
  • the power factor adjustment amount when the power factor adjustment amount is 12%, a power factor adjustment of 12% or more is possible within the set error range. For example, if the error range is 3%, power factor adjustment of up to 15% and at least 9% is possible when the power factor adjustment amount is 12%, and preferably more than the required power factor adjustment amount.
  • the multi-power factor controller 130 randomly determines the priority to perform power factor control or performs power factor control according to the set priority.
  • the higher the priority the faster the power factor control order.
  • FIG. 3 is a block diagram of a multi-power factor controller according to a first embodiment of the present invention, in which three loads are used and a power factor adjusting element is used as a capacitor.
  • the load mounted on the multi-power factor control panel 100 may be two or four or four or more, and the number of capacitors (or reactors) to be mounted is determined according to the number of loads to be loaded.
  • the multi-power factor controller 100 includes a multi-power factor controller 130 and n relay units 140a to 140n.
  • the first to third loads 111 to 113 are devices or equipment that consume power such as transformers, electric motors, and measuring instruments, and are connected to the multi-power factor controller 100 through the second connection port 20.
  • the first to third measuring instruments 121 to 123 are connected to the load 110 to measure a parameter necessary for calculating the power factor from the load, that is, a power factor calculation parameter (eg, voltage, current, power, etc.).
  • the first to third measuring instruments 121 to 123 are connected to the first connection port 10, and each port of the first connection port 10 is electrically connected to the multi-power factor controller 130.
  • the first to third measuring instruments 121 to 123 may calculate a power factor for one connected load and provide it to the multi-power factor controller 130.
  • the multi-power factor controller 130 may not perform a separate power factor calculation operation for each load 111 to 113.
  • the multi-power factor controller 130 calculates the power factor of each load.
  • the power factor adjusting element pack 160 including the plurality of capacitors 160a to 160n is connected through the third connection port 30.
  • the multi-power factor controller 130 receives the power factor calculation parameter from the first to third measuring instruments 121 to 123 and calculates the power factor of each load using the received power factor calculation parameter.
  • the multi-power factor controller 130 compares the calculated power factor with the set reference power factor, and determines a load having a power factor lower than the reference power factor among the three loads 111 to 113 as the target load, and compares the calculated power factor with the reference power factor. After determining the difference as the power factor adjustment amount of the target load, the power factor control is performed by performing selective control.
  • the multi-power factor controller 130 grasps the capacity (that is, the power factor adjustable value) of each of the capacitors 160a to 160n, and identifies the capacitor put into the power factor control of the target load. On the basis of this, the multi-power factor controller 130 prevents the capacitors pre-injected during power factor control for the plurality of target loads from being used for other target loads.
  • the n relay parts 140a to 140n are used for selective connection by selective control. That is, the n relay parts 140a to 140n are used for selective connection of which of the n capacitors 160a to 160n is connected (input) to the target load. In this case, the n relay parts 140a to 140n are connected to the n capacitors 160a to 160n through the third connection port 30, respectively. That is, one relay unit is connected 1: 1 to one capacitor.
  • the relay parts 140a to 140n are composed of n corresponding to the number of capacitors constituting the power factor adjusting element pack 160, and each of the relay parts 140a to 140n is the number of loads, that is, three loads 111 to 113. It is composed of three relays corresponding to the, i.e., the first to third relays (141 to 143).
  • the first to third relays 141 to 143 forming one relay unit, the first relay 141 is connected to the first load 111 and is connected to one capacitor, and the second relay 142 is connected to the second load. Connected to the same capacitor as the first relay 141, and the third relay 143 is connected to the third load 113 and to the same capacitor as the first and second relays 141 and 142. Is connected to.
  • the first to third relays 141 to 143 operate according to the control signal of the multi-power factor controller 130 to connect the connected capacitor and the load to form a power path.
  • the multi-power factor controller 100 may be configured to further include a power factor adjusting device pack 160. That is, the power factor adjusting device pack 160 may be built in the multi power factor controller 100.
  • the multi-power factor controller 100 may be configured to further include the first to third measuring instruments 121 to 123. That is, the first to third measuring instruments 121 to 123 may be built in the multi power factor controller 100.
  • FIG. 4 is a block diagram of a multi-power factor controller according to a second embodiment of the present invention, in which three loads are used and a power factor adjusting element is used as a capacitor.
  • the multi-power factor controller 100 includes a multi-power factor controller 130, n relay parts 140a to 140n, and n contact parts 150a to 150n. And a contact device 150.
  • the multi-power factor controller 100 according to the second embodiment of the present invention has almost the same configuration as the first embodiment of the present invention.
  • the multi-power factor controller 100 according to the second embodiment of the present invention includes the power factor adjusting element pack 150 and the plurality of relay units (150) in order to protect the relays 141 to 143 during power factor control. 140a to 140n) is different from the first embodiment.
  • the n relay parts 140a to 140n and the n contact parts 150a to 150n constituting the contact device 150 are used for selective connection by selective control. That is, the n relay parts 140a to 140n and the n contact parts 150a to 150n are used for selective connection of which of the n capacitors 160a to 160n is connected (input) to the target load.
  • the n contact parts 150a to 150n are composed of n corresponding to the number of capacitors mounted, and each contact part 150a to 150n is the number of loads, that is, three corresponding to the three loads 111 to 113.
  • Magnetic contactor that is, the first to third magnetic contactors (151 to 153).
  • one contact unit is connected to one capacitor.
  • three magnetic contactors 151 to 153 constituting one contact unit are connected to one capacitor.
  • the first magnetic contactor 151 is connected to the first load 111
  • the second magnetic contactor 152 is connected to the second load 112, and among the three magnetic contactors forming one contact part, the third electron
  • the contactor 153 is connected to the third load 113.
  • the relay units 140a to 140n are composed of n corresponding to the number of capacitors mounted, and each of the relay units 140a to 140n corresponds to the number of loads, that is, three corresponding to three loads 111 to 113.
  • Relays that is, first to third relays 141 to 143.
  • the first relay 141 of the first to third relays 141 to 143 constituting one relay unit is connected to the first magnetic contactor 151, and the second relay 142 is connected to the second magnetic contactor 152.
  • the third relay 143 is connected to the third magnetic contactor 153.
  • the first to third relays 141 to 143 operate according to the control signal of the multi-power factor controller 130 to turn on or off the connected magnetic contactor.
  • one magnetic contactor is turned on or off by one relay, and when one magnetic contactor is turned on, a capacitor and a load connected to the magnetic contactor are connected.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of the multi-power factor controller according to the first embodiment of the present invention.
  • the multi-power factor controller 130 collects the power factor calculation parameters from the first to third measuring instruments 121 to 123 (S501), and uses the collected power factor calculation parameters to load each load 111 to 111.
  • the current power factor of 113 is calculated (S502).
  • the multi-power factor controller 130 compares the calculated power factor with a preset reference power factor (S503), and determines whether a load having a power factor smaller than the reference power factor exists (S504). If there is a load having a power factor smaller than the reference power factor through the determination process 504, the multi-power factor controller 130 determines that the load is a target load for power factor control (S505), and if there is no target load, Return to step S501 of collecting the power factor calculation parameter.
  • the multi-power factor controller 130 determines that one load, for example, the first load 111 is the target load through step 505 (S506).
  • the multi-power factor controller 130 determines the difference between the current power factor and the reference power factor of the first load 111 and identifies the difference as the target adjustment amount (S507).
  • the multi-power factor controller 130 checks the available capacitors among the n capacitors 160a to 160c, and then checks the capacity of each of the available capacitors, compares the capacity and the power factor adjustment amount of each of the capacitors to be identified as the first load 111. It is determined whether the power factor correction is possible for step S508.
  • the multi-power factor controller 130 may connect the first relay 141 of the relay units 140a to 140n to connect all available capacitors to the first load 111. ) To turn on the first magnetic contactor 151 connected to the corresponding first relay (S511).
  • the multi-power factor controller 130 may include at least one capacitor capable of adjusting the power factor within the set error range among the available capacitors based on the capacity of each capacitor. (S509).
  • the multi-power factor controller 130 controls the first relay 141 of the relay unit coupled to the selected at least one capacitor so that the selected at least one capacitor is input (connected) to the first load 111.
  • the power factor correction for the first load 111 is performed (S510).
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a multi-power factor controller according to a second embodiment of the present invention, in which two target loads are used.
  • target loads are determined by performing processes S601 to S605 which are the same processes as S501 to S505 described above.
  • the multi-power factor controller 130 determines that two loads, for example, the first load 111 and the second load 112, are target loads through the process S605 (S606).
  • the multi-power factor control unit 130 first determines the target load to be controlled for power factor among the first and second loads 111 and 112. In this case, the multi-power factor controller 130 determines randomly or according to a preset priority.
  • the multi-power factor controller 130 determines that the second load 112 is the target load for power factor control first (S606a). Accordingly, the multi-power factor controller 130 performs the above-described steps S507 to S511 to control the power factor for the second load 112 to control the power factor.
  • the multi-power factor controller 130 performs a power factor control for the first load 111 (S606). To this end, the multi-power factor controller 130 grasps the difference between the current power factor and the reference power factor of the first load 111 and identifies this difference as a target adjustment amount (S607).
  • the multi-power factor controller 130 identifies the remaining capacitors as usable capacitors except for the capacitors put into the second load 112 among the n capacitors 160a to 160c, and identifies the capacity of each of the available capacitors. It is determined whether the power factor correction for the first load 111 is possible by comparing the capacity of the capacitor and the power factor adjustment amount (S608).
  • the multi-power factor controller 130 may connect the first relay 141 of the relay units 140a to 140n to connect all available capacitors to the first load 111. ) To turn on the first magnetic contactor 151 connected to the corresponding first relay (S611).
  • the multi-power factor controller 130 notifies the worker through the display unit 170 that the power factor correction for the first load 111 has not been sufficiently performed (S612).
  • the multi-power factor controller 130 is capable of adjusting the power factor by at least one power factor within the set error range among the available capacitors based on the capacity of each capacitor. Select (S609).
  • the multi-power factor controller 130 controls the first relay 141 of the relay unit coupled to the selected at least one capacitor so that the selected at least one capacitor is input (connected) to the first load 111.
  • the power factor correction for the first load 111 is performed (S610).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

본 발명은 k개의 부하와 전력 패스가 연결되어 있으며 상기 k 개의 부하에 각각 연결되어 연결된 부하의 역률산출 파라미터를 계측하는 k개의 계측부, n개의 콘덴서, k개의 전자접촉기로 구성되어 상기 k개의 부하와 하나의 콘덴서를 연결하는 n개의 접촉기, 상기 k개의 접촉기에 각각 연결된 k개의 릴레이로 구성되고 상기 전자접촉기에 대한 온 또는 오프를 결정하는 n개의 릴레이부, 그리고 상기 k개의 계측부 각각에서 제공하는 역률산출 파라미터를 이용하여 각 부하의 역률을 산출하고, 산출한 각 부하의 역률과 기 설정된 기준 역률을 비교하여 대상 부하 및 대상 부하의 역률 조정량을 파악하며, 파악한 대상 부하의 역률 조정량에 대응하는 적어도 하나의 제1 콘덴서를 파악하고, 파악한 상기 제1 콘덴서와 하나의 대상 부하가 연결된 전자접촉기를 온시키기 위하여 해당 릴레이를 제어하는 다중 역률 제어부를 포함하는 다중 역률 제어기에 관한 것이다.

Description

다중 역률 제어기
본 발명은 다중 역률 제어에 관한 것으로 보다 상세하게는, 복수의 부하들에 대한 일괄적인 역률 제어가 가능한 다중 역률 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 역률이란 피상전력에 대한 유효전력의 비율을 말한다. 즉, 전체 입력되는 전력 중에 실제로 일을 하는 전력의 비이다. 이러한 역률은 전력 제어나 소비 전력 낭비를 방지하는 기술을 요하는 곳에서 주요한 제어 인자로 활용된다.
역률 제어는 목표로 하는 역률만큼 부하의 역률을 높이는 것으로, 전력 설비에서 주료 이용되는 역률 제어 방법은 피상전력을 낮추어 역률을 높인다. 피상전력은 무효전력과 관계가 있으며, 무효전력이 클수록 피상전력이 높아지고 무효전력이 작을수록 피상전력이 낮아진다. 그러므로 무효전력을 낮게 하여 피상전력을 낮추는 것으로 역률을 보상한다.
한편 수배전반이나 모터 제어반 또는 복수의 부하에 대한 역률 제어를 수행하는 장치에서의 역률 제어는 각종 부하(예; 변압기, 모터, 가전제품, 조명제품 등)에 대하여 각각 별도의 역률 제어를 수행하고 있으며, 각 부하마다 역률을 제어함에 따라 많은 수의 콘덴서를 이용하고 있다. 이런 이유로 종래의 수배전반은 많은 콘덴서를 이용함에 따라 설치 비용이 높은 문제가 있고, 각각각의 부하마다 별도로 역률 제어를 해야 함에 따라 별도의 역률제어기를 설치해야 하고 부하마다 설치해서 부품의 수가 증가하고 역률 제어를 위한 설계가 복잡한 문제가 있다.
역률에는 위상이 지연되는 지상역률과 위상이 앞서가는 진상역률이 있는데 대부분의 수배전반이 들어가는 계통의 역률은 모터나 변압기 등의 부하사용에 지상역률이 되는데 이를 보상하기 위해 주로 콘덴서를 설치한다. 콘덴서는 수전 모선단에 중앙 집중형으로 설치하거나 부하와 중앙에 분산 배치하여 설치하거나 부하말단에 분산 설치하는 방법이 있다. 진상 역률일 때는 이를 보상하기 위하여 리액터를 사용할 수 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0333973 (등록일 : 2002. 04. 11.자)
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-0329829 (등록일 : 2002. 03. 11.자)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 부하에 대하여 일괄적인 역률 제어를 할 수 있도록 하는 다중 역률 제어기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용되는 콘덴서의 수를 줄여 효과적이고 경제적으로 역률 제어를 할 수 있게 하는 다중 역률 제어기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 부하에 대한 역률 제어가 필요로 하는 장치에 탑재되어 이용될 수 있게 하는 다중 역률 제어기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 특징에 따른 다중 역률 제어기를 제공한다. 이 다중 역률 제어기는 k개의 부하와 전력 패스가 연결되어 있으며 상기 k 개의 부하에 각각 연결되어 연결된 부하의 역률산출 파라미터를 계측하는 k개의 계측부, n개의 콘덴서, k개의 전자접촉기로 구성되어 상기 k개의 부하와 하나의 콘덴서를 연결하는 n개의 접촉기, 상기 k개의 접촉기에 각각 연결된 k개의 릴레이로 구성되고 상기 전자접촉기에 대한 온 또는 오프를 결정하는 n개의 릴레이부, 그리고 상기 k개의 계측부 각각에서 제공하는 역률산출 파라미터를 이용하여 각 부하의 역률을 산출하고, 산출한 각 부하의 역률과 기 설정된 기준 역률을 비교하여 대상 부하 및 대상 부하의 역률 조정량을 파악하며, 파악한 대상 부하의 역률 조정량에 대응하는 적어도 하나의 제1 콘덴서를 파악하고, 파악한 상기 제1 콘덴서와 하나의 대상 부하가 연결된 전자접촉기를 온시키기 위하여 해당 릴레이를 제어하는 다중 역률 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 부하에 대하여 역률 제어가 필요한 적어도 하나의 부하에 대하여 일괄적으로 역률 제어를 할 수 있게 한다. 또한 최적의 수의 콘덴서만으로 복수의 부하에 대한 일괄적인 역률 제어를 가능하게 하여 비용을 절감하고 역률제어에 필요한 부하의 수 만큼 필요한 다수의 역률제어반을 1개의 판넬로 구성함으로써 좁은 전기실에도 설치할 수 있도록 공간 이용율을 높인다.
또한 목표로 하는 역률만큼 적어도 하나의 부하에 대한 역률을 보상하지 못하는 경우에 이에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 작업자가 고장난 콘덴서가 있는지를 파악할 수 있게 하고, 콘덴서 추가 상황시 추가될 최소한의 콘덴서를 파악하여 추가할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 외형도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 동작 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 외형도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 내부(전자회로기판, 전자소자, 전기소자 등)의 구성이 하우징(40)에 의해 보호되도록 구성되고, 일측면에 복수의 계측기(121 내지 124)와 전기적으로 연결될 수 있는 제1 연결포트(10)가 설치된다. 본 발명의 다중 역률 제어기(100)에 연결되는 계측기는 2개 이상이며, 설계자에 의해 그 수가 결정된다. 도 1에서는 계측기가 4개인 것을 일 예로 하였다.
본 발명의 다중 역률 제어기(100)에 연결된 계측기(121 내지 124)는 본 발명의 다중 역률 제어기(100)에 의해 역률이 제어될 부하에 전기적으로 연결되어, 부하의 역률제어 파라미터를 계측하고 계측한 역률제어 파라미터를 연결 포트를 통해 다중 역률 제어기(100)에 제공한다. 물론 본 발명의 다중 역률 제어기(100)에 복수의 계측기(121 내지 124)를 구성 즉, 내장하는 형태로 제작할 수 있다.
다중 역률 제어기(100)는 복수의 부하(111 내지 114)와 전원 경로를 형성하기 위한 제2 연결포트(20)를 가진다. 다중 역률 제어기(100) 제2 연결포트(20) 통해 복수의 부하(111 내지 114)가 연결되며, 제2 연결포트(20)에 연결된 복수의 부하(111 내지 114)는 각각 내장된 계측기와 1:1 연결된다.
또 한편, 본 발명의 다중 역률 제어기(100)는 타측면에 제3 연결포트(30)가 설치된다. 제3 연결포트(30)가 설치되는 경우는 다중 역률 제어기(100)에 복수의 역률조정소자(예; 콘덴서 또는 리액터 등)를 탑재하지 않은 경우이다. 다중 역률 제어기(100)는 역률 제어를 위해 복수의 역률조정소자를 필요로 하며, 이를 위해 제3 연결포트(30)를 통해 복수의 역률조정소자로 구성된 역률조정소자팩(pack)(160)과 전기적으로 연결된다.
만약 역률 조절할 부하의 전력이 높아 역률 조절시 내부의 릴레이가 파손될 우려가 있는 경우이면, 제3 연결포트(30)를 통해 복수의 전자접촉기(예; 마그네틱 스위치 등)으로 이루어진 접촉장치(150)와 연결하고, 접촉장치(150)에 역률조정소자팩(160)을 연결하는 형태로 역률조정소자팩(160)을 이용한다.
한편 전술한 설명에서 제1 및 제2 연결포트가 다중 역률 제어기(100)의 측면에 설치되는 것으로 설명하였으나, 각 연결포트의 설치 위치는 이에 한정되지 않고 다중 역률 제어기(100)의 하우징(40) 중 어느 부위에도 설치가 가능하다.
이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어에 대한 개념을 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어에 대한 개념도로서, 부하가 3개인 경우를 일 예로 한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 다중역률 제어부(130)에서 일괄적으로 제1 부하(111)의 역률(A), 제2 부하(112)의 역률(B) 및 제3 부하(113)의 역률(C)을 파악하고, 파악한 각 역률(A, B, C)을 설정된 기준 역률(즉, 목표로 하는 역률)과 비교하여 기준 역률보다 낮은 역률을 가진 부하를 대상 부하로 설정하여 대상 부하에 대하여 역률 제어를 한다. 여기서 대상 부하는 하나의 부하이거나 두 개의 부하이거나 3개의 부하일 수 있다.
이때 역률 제어는 대상 부하에 대하여 얼마만큼의 역률을 높일 것를 판단하여 역률 제어를 한다. 즉, 역률 조절량이 얼마인지를 파악하여 역률을 제어한다.
따라서 기본적으로 다중역률 제어부(130)는 복수의 부하 중 대상 부하가 있는지를 판단하고, 대상 부하가 있으면 각 대상 부하에 대한 역률 조정량을 판단하는 기능을 수행한다. 여기서 역률 조정량은 현재 측정된 각 부하의 역률 즉, 제1 내지 제3 부하(111 내지 113)의 역률(A, B, C)와 기준 역률과의 차이값이다. 예컨대 기준 역률이 90%이고 제1 부하 역률(A)이 70%이면 역률 조정량은 20%이다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 각 부하에 대한 역률 제어가 가능한 최소 개수의 역률조정소자(예; 콘덴서 또는 리액터)를 이용한다. 이때 복수의 역률조정소자는 동일한 용량(즉, 역률 보상량이 동일)이거나, 서로 다른 용량일 수 있으며, 동일한 용량과 서로 다른 용량이 혼재되어 구성될 수 있다.
이러한 환경에서 다중 역률 제어기(100)는 하나의 대상 부하에 복수의 역률조정소자 중 역률 조정량에 해당하는 적어도 하나의 역률조정소자를 투입(연결)시켜 역률 조절을 한다. 다만 대상 부하가 2개인 경우에 2번째 대상 부하는 첫 번째 대상 부하에 투입된 역률조정소자를 제외한 나머지 역률조정소자 중에서 역률 조정량에 해당하는 적어도 하나의 역률조정소자를 투입(연결)시켜 역률 조절을 한다. 물론 대상 부하가 3개 이상이면 세 번째 및 네 번째는 역률 조절시에 이전 번째 대상 부하에 투입된 역률조정소자를 제외한 나머지 역률조정소자를 이용한다.
이러한 이유로 다중역률 제어부(130)는 대상 부하가 발견되면 어떠한 대상 부하에 어떠한 역률조정소자를 투입할 것인지를 판단하고 판단 결과에 따른 콘덴서를 해당 부하에 투입시키는 선택적 제어를 수행한다. 여기서 선택적 제어는 하나의 역률조정소자를 어떠한 부하에 연결(투입)시키는 지를 결정하는 제어 동작이다.
예컨대, 대상 부하가 제1 내지 제3 부하(111, 112, 113)이고 제1 부하(111)의 역률 조정량이 15%, 제2 부하(112)의 역률 조정량이 12% 및 제3 부하의 역률 조정량이 10%라고 한다. 그리고 역률 조정에 사용되는 역률조정소자, 일 예로 콘덴서가 6개로서 제1 및 제2 콘덴서는 10%의 역률 조정, 제3 및 제4 콘덴서는 5%의 역률 조정 및 제5 및 제6 콘덴서는 3%의 역률 조정 능력을 가졌다고 한다.
그러면 다중역률 제어부(130)는 선택적 제어를 통해 10%의 제1 콘덴서와 5%의 제3 콘덴서를 제1 부하(111)에 연결시켜 15%의 역률 조정을 하고, 10%의 제2 콘덴서와 5%의 제5 콘덴서를 제2 부하(112)에 연결시켜 12%의 역률 조정을 하며, 5%의 제4 콘덴서와 3%의 제6 콘덴서를 제3 부하(113)에 연결시켜 10의 역률 조정을 한다.
여기서 제1 콘덴서 대신에 제2 콘덴서가 제1 부하(111)에 연결될 수 있고, 제3 콘덴서 대신에 제4 콘덴서가 제1 부하에 연결될 수 있는 것과 같이 동일한 용량의 콘덴서끼리 서로 대체되어 이용될 수 있다.
그리고 제2 부하(112)의 경우와 같이 역률 조정량이 12%인 경우에 설정된 오차범위 내에서 12% 이상의 역률 조정이 가능하다. 일 예로 오차범위가 3%이면 역률 조정량이 12%인 경우에 최대 15%, 최소 9%의 역률 조정이 가능하며, 가급적 요구되는 역률 조정량 이상인 것이 양호하다.
한편, 대상 부하가 복수개인 경우에 다중역률 제어부(130)는 랜덤(random)하게 우선 순위를 결정하여 역률 제어를 하거나, 설정된 우선 순위에 따라 역률 제어를 한다. 물론 우선 순위가 높을수록 역률 제어 순서가 빠르다.
이하에서는 도 3을 참조로 하여 도 1을 참조로 한 본 발명의 개념을 구체화한 일 예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 블록 구성도로서, 부하가 3개이고 역률조정소자를 콘덴서로 이용한 경우를 일 예로 한 것이다. 물론 다중 역률제어 기반 수배전반(100)에 탑재되는 부하는 2개이거나 4개 또는 4개 이상일 수 있으며, 탑재되는 부하의 수에 따라 탑재되는 콘덴서(또는 리액터)의 수가 결정된다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다중 역률 제어 기(100)는 다중역률 제어부(130) 및 n개의 릴레이부(140a 내지 140n)를 포함한다.
여기서 제1 내지 제3 부하(111 내지 113)은 변압기, 전동기 및 계측기 등 전력을 소모하는 기기 또는 장비로서 제2 연결포트(20)를 통해 다중 역률 제어기(100)에 연결된 상태이다.
그리고 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)은 해당 부하(110)에 연결되어 해당 부하로부터 역률을 산출에 필요한 파라미터 즉, 역률산출 파라미터(예; 전압, 전류, 전력 등)를 계측한다. 이러한 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)은 제1 연결포트(10)에 연결된 상태이고, 제1 연결포트(10)의 각 포트는 다중역률 제어부(130)와 전기적으로 연결된 상태이다.
한편 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)은 연결된 하나의 부하에 대한 역률을 산출하여 다중역률 제어부(130)에 제공할 수 있다. 이 경우에 다중역률 제어부(130)는 각 부하(111 내지 113)에 대한 별도의 역률 산출 동작을 하지 않아도 된다. 이하에서는 다중역률 제어부(130)에서 각 부하의 역률을 산출하는 것으로 하여 설명한다.
그리고 복수의 콘덴서(160a 내지 160n)으로 구성된 역률조정소자팩(160)은 제3 연결포트(30)를 통해 연결된 상태이다.
이러한 상태에서, 다중역률 제어부(130)는 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)으로부터 역률산출 파라미터를 수신하고, 수신한 역률산출 파라미터를 이용하여 각 부하의 역률을 산출한다. 그리고 다중역률 제어부(130)는 산출한 역률을 설정된 기준 역률과 비교하여 3개의 부하(111 내지 113) 중 기준 역률보다 낮은 역률을 나타내는 부하를 대상 부하로 판단하고, 산출한 역률과 기준 역률과의 차이를 대상 부하의 역률 조정량으로 판단한 후 선택적 제어를 수행하여 역률 제어를 한다.
이와 더불어 다중역률 제어부(130)는 각 콘덴서(160a 내지 160n)의 용량(즉, 역률 조정 가능한 값)을 파악하고 있고, 대상 부하의 역률 제어에 투입된 콘덴서를 식별하고 있다. 이를 기준으로 다중역률 제어부(130)는 복수의 대상 부하에 대한 역률 제어시 기 투입된 콘덴서가 다른 대상 부하에 이용되지 않게 한다.
n개의 릴레이부(140a 내지 140n)는 선택적 제어에 의한 선택적 연결을 위해 이용된다. 즉, n개의 릴레이부(140a 내지 140n)는 n개의 콘덴서(160a 내지 160n) 중 어떤 콘덴서를 대상 부하에 연결(투입)시킬지에 대한 선택적 연결을 위해 이용된다. 이때 n개의 릴레이부(140a 내지 140n)는 제3 연결포트(30)를 통해 n개의 콘덴서(160a 내지 160n)에 각각 연결된다. 즉, 하나의 릴레이부가 하나의 콘덴서에 1:1로 연결된다.
릴레이부(140a 내지 140n)는 역률조정소자팩(160)을 구성하는 콘덴서의 수에 대응하는 n개로 구성되고, 각 릴레이부(140a 내지 140n)는 부하의 수 즉, 3개의 부하(111 내지 113)에 대응하는 3개의 릴레이 즉, 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143)로 구성된다. 하나의 릴레이부를 이루는 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143) 중 제1 릴레이(141)는 제1 부하(111)에 연결되고 하나의 콘덴서에 연결되며, 제2 릴레이(142)는 제2 부하(112)에 연결되고 제1 릴레이(141)와 동일한 콘덴서에 연결되고, 제3 릴레이(143)는 제3 부하(113)와 연결되고 제1 및 제2 릴레이(141, 142)와 동일한 콘덴서에 에 연결된다. 이러한 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143)은 다중역률 제어부(130)의 제어신호에 따라 동작하여 연결된 콘덴서와 부하를 연결시켜 전원 패스를 형성시킨다.
한편, 본 발명의 다른 예로서 다중 역률 제어기(100)는 역률조정소자팩(160)을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 즉, 다중 역률 제어기(100)의 내부에 역률조정소자팩(160)이 내장되도록 구성할 수 있다. 그리고 본 발명의 또 다른 예로서 다중 역률 제어기(100)는 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 즉, 다중 역률 제어기(100)의 내부에 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)가 내장되도록 구성할 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)의 구성을 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 블록 구성도로서, 부하가 3개이고 역률조정소자를 콘덴서로 이용한 경우를 일 예로 한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 다중역률 제어부(130), n개의 릴레이부(140a 내지 140n) 및 n개의 접촉부(150a 내지 150n)로 구성된 접촉장치(150)를 포함한다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 본 발명의 제1 실시 예와 거의 동일한 구성으로 이루어져 있다. 다만 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기(100)는 역률 제어시 릴레이(141 내지 143)를 보호하기 하기 위하여 접촉장치(150)를 역률조정소자팩(150)과 복수의 릴레이부(140a 내지 140n) 사이에 설치한 것이 제1 실시 예와 차이가 있다.
이에 따라 n개의 릴레이부(140a 내지 140n)와 접촉장치(150)를 구성하는 n개의 접촉부(150a 내지 150n)는 선택적 제어에 의한 선택적 연결을 위해 이용된다. 즉, n개의 릴레이부(140a 내지 140n)와 n개의 접촉부(150a 내지 150n)는 n개의 콘덴서(160a 내지 160n) 중 어떤 콘덴서를 대상 부하에 연결(투입)시킬지에 대한 선택적 연결을 위해 이용된다.
이를 위해 n개의 접촉부(150a 내지 150n)는 탑재된 콘덴서의 수에 대응하는 n개로 구성되고, 각 접촉부(150a 내지 150n)는 부하의 수 즉, 3개의 부하(111 내지 113)에 대응하는 3개의 전자접촉기 즉, 제1 내지 제3 전자접촉기(151 내지 153)로 구성된다. 그리고 하나의 접촉부는 하나의 콘덴서에 연결되는데, 구체적으로 하나의 접촉부를 이루는 3개의 전자접촉기(151 내지 153)가 하나의 콘덴서에 연결된다. 또한 하나의 접촉부를 이루는 3개의 전자접촉기 중 제1 전자접촉기(151)가 제1 부하(111)에 연결되고, 제2 전자접촉기(152)가 제2 부하(112)에 연결되며, 제3 전자접촉기(153)가 제3 부하(113)에 연결된다.
결국 하나의 접촉부를 이루는 3개의 전자접촉기는 각각 동일한 콘덴서에 연결되면서 서로 다른 부하에 연결된다.
이와 더불어, 릴레이부(140a 내지 140n)는 탑재된 콘덴서의 수에 대응하는 n개로 구성되고, 각 릴레이부(140a 내지 140n)는 부하의 수 즉, 3개의 부하(111 내지 113)에 대응하는 3개의 릴레이 즉, 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143)로 구성된다. 하나의 릴레이부를 이루는 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143) 중 제1 릴레이(141)는 제1 전자접촉기(151)에 연결되고, 제2 릴레이(142)는 제2 전자접촉기(152)에 연결되며, 제3 릴레이(143)는 제3 전자접촉기(153)에 연결된다. 그리고 이러한 제1 내지 제3 릴레이(141 내지 143)은 다중역률 제어부(130)의 제어신호에 따라 동작하여 연결된 전자접촉기를 온 또는 오프시킨다.
결국, 하나의 릴레이에 의해 하나의 전자접촉기가 온 또는 오프되며, 하나의 전자접촉기가 온 되는 경우에 해당 전자접촉기에 연결된 콘덴서와 부하가 연결된다.
이하에서는 도 5를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 역률 제어 동작을 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 동작 순서도로서, 대상 부하가 1개인 경우를 예로 한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다중역률 제어부(130)는 제1 내지 제3 계측기(121 내지 123)로부터 역률계산 파라미터를 수집하고(S501), 수집한 역률계산 파라미터를 이용하여 각 부하(111 내지 113)의 현재 역률을 산출한다(S502).
그런 다음 다중역률 제어부(130)는 산출한 역률과 기 설정된 기준 역률을 비교하고(S503), 기준 역률보다 작은 역률을 가진 부하가 존재하는지를 판단한다(S504). 다중역률 제어부(130)는 상기 504 판단 과정을 통해 기준 역률보다 작은 역률을 가진 부하가 존재하면 해당 부하를 역률 제어를 할 대상 부하라고 판단하고(S505), 대상 부하가 없다고 판단하면 각 부하에 대한 역률산출 파라미터를 수집하는 단계(S501)로 돌아간다.
여기서 다중역률 제어부(130)는 505 과정을 통해 하나의 부하 예컨대, 제1 부하(111)가 대상 부하라고 판단하였다고 한다(S506).
다중역률 제어부(130)는 제1 부하(111)가 대상 부하라고 판단하면 제1 부하(111)의 현재 역률과 기준 역률의 차이를 파악하고 이 차이를 대상 조정량으로 파악한다(S507).
그런 다음 다중역률 제어부(130)는 n개의 콘덴서(160a 내지 160c) 중 사용 가능한 콘덴서를 확인한 후 사용 가능한 콘덴서 각각의 용량을 파악하고 파악한 각 콘덴서의 용량과 역률 조정량을 비교하여 제1 부하(111)에 대한 역률 보상이 가능한지를 판단한다(S508).
상기 S508 판단에서 역률 보상이 가능하지 않다고 판단하면 다중역률 제어부(130)는 사용 가능한 모든 콘덴서를 제1 부하(111)에 연결되도록 릴레이부(140a 내지 140n 중 해당하는 것)의 제1 릴레이(141)를 제어하여 해당 제1 릴레이에 연결된 제1 전자접촉기(151)를 턴 온시킨다(S511).
반면에, 상기 S508 판단에서 역률 보상이 가능하지 않다고 판단하면 다중역률 제어부(130)는 각 콘덴서의 용량을 기반으로 사용 가능한 콘덴서 중 설정된 오차범위 내에서 역률 조정량이상 역률 조정이 가능한 적어도 하나의 콘덴서를 선택한다(S509).
그리고 다중역률 제어부(130)는 선택한 적어도 하나의 콘덴서에 커플링된 릴레이부의 제1 릴레이(141)를 제어하여, 선택한 적어도 하나의 콘덴서를 제1 부하(111)에 투입(연결)되게 하고 이를 통해 제1 부하(111)에 대한 역률 보상이 이루어지게 한다(S510).
이하에서는 도 6을 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어 동작을 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 역률 제어기의 동작 순서도로서, 대상 부하가 2개인 경우를 예로 한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 S501 과정 내지 S505 과정과 동일한 과정인 S601 과정 내지 S605 과정을 수행하여 대상 부하를 파악한다.
여기서 다중역률 제어부(130)는 S605 과정을 통해 2개의 부하 예컨대, 제1 부하(111) 및 제2 부하(112)가 대상 부하라고 판단하였다고 한다(S606).
다중역률 제어부(130)는 제1 및 제2 부하(111, 112)가 대상 부하라고 판단하면 제1 및 제2 부하(111, 112) 중 먼저 역률 제어할 대상 부하를 결정한다. 이때의 결정은 다중역률 제어부(130)가 램덤하게 결정하거나 기 설정된 우선 순위에 따른다.
이러한 결과로 다중역률 제어부(130)는 제2 부하(112)를 먼저 역률 제어할 대상 부하로 판단하였다고 한다(S606a). 이에 따라 다중역률 제어부(130)는 제2 부하(112)에 대한 역률 제어를 위해 전술한 S507 과정 내지 S511 과정을 수행하여 역률을 제어한다.
그런 다음, 다중역률 제어부(130)는 제1 부하(111)에 대한 역률 제어를 수행한다(S606). 이를 위해 다중역률 제어부(130)는 제1 부하(111)의 현재 역률과 기준 역률의 차이를 파악하고 이 차이를 대상 조정량으로 파악한다(S607).
그런 다음 다중역률 제어부(130)는 n개의 콘덴서(160a 내지 160c) 중 제2 부하(112)에 투입된 콘덴서를 제외한 나머지 콘덴서를 사용 가능한 콘덴서로 파악하고, 사용 가능한 콘덴서 각각의 용량을 파악하며 파악한 각 콘덴서의 용량과 역률 조정량을 비교하여 제1 부하(111)에 대한 역률 보상이 가능한지를 판단한다(S608).
상기 S608 판단에서 역률 보상이 가능하지 않다고 판단하면 다중역률 제어부(130)는 사용 가능한 모든 콘덴서를 제1 부하(111)에 연결되도록 릴레이부(140a 내지 140n 중 해당하는 것)의 제1 릴레이(141)를 제어하여 해당 제1 릴레이에 연결된 제1 전자접촉기(151)를 턴 온시킨다(S611).
이때 다중역률 제어부(130)는 제1 부하(111)에 대하여 충분히 역률 보상을 하지 못하였음을 디스플레이부(170)를 통해 작업자에게 알린다(S612).
반면에, 상기 S608 판단에서 역률 보상이 가능하지 않다고 판단하면 다중역률 제어부(130)는 각 콘덴서의 용량을 기반으로 사용 가능한 콘덴서 중 설정된 오차범위 내에서 역률 조정량이상 역률 조정이 가능한 적어도 하나의 콘덴서를 선택한다(S609).
그리고 다중역률 제어부(130)는 선택한 적어도 하나의 콘덴서에 커플링된 릴레이부의 제1 릴레이(141)를 제어하여, 선택한 적어도 하나의 콘덴서를 제1 부하(111)에 투입(연결)되게 하고 이를 통해 제1 부하(111)에 대한 역률 보상이 이루어지게 한다(S610).
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100 : 다중 역률 제어기
110 : 부하 120 : 계측부
130 : 다중역률 제어부
140a 내지 140n : 릴레이부
141 내지 143 : 릴레이
150 : 접촉장치
150a 내지 150n : 접촉부
151 내지 153 : 전자접촉기
160 : 역률조정소자팩
160a 내지 160n : 콘덴서

Claims (1)

  1. k개의 부하와 전원 패스가 연결되어 있으며,
    상기 k 개의 부하에 각각 연결되어 연결된 부하의 역률산출 파라미터를 계측하는 k개의 계측부,
    n개의 역률조정소자,
    상기 k개의 부하와 상기 n개의 역률조정소자에 각각 연결되며, 하나의 접촉기는 상기 k개의 부하에 각각 연결되고 하나의 역률조정소자에 연결된 k개의 전자접촉기로 구성된 n개의 접촉기,
    상기 k개의 접촉기에 각각 연결된 k개의 릴레이로 구성되고 상기 전자접촉기에 대한 온 또는 오프를 결정하는 n개의 릴레이부, 그리고
    상기 k개의 계측부 각각에서 제공하는 역률산출 파라미터를 이용하여 각 부하의 역률을 산출하고, 산출한 각 부하의 역률과 기 설정된 기준 역률을 비교하여 대상 부하 및 상기 대상 부하의 역률 조정량을 파악하며, 파악한 대상 부하의 역률 조정량에 대응하는 적어도 하나의 제1 역률조정소자를 파악하고, 상기 제1 역률조정소자와 하나의 대상 부하가 연결된 전자접촉기를 온시키기 위하여 해당 릴레이를 제어하는 다중역률 제어부
    를 포함하는 다중 역률 제어기.
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