WO2021071241A1 - 태양광 발전기용 전류 보상 시스템, 품질 측정 장치, 이의 측정 방법 및 이의 기록매체 - Google Patents

태양광 발전기용 전류 보상 시스템, 품질 측정 장치, 이의 측정 방법 및 이의 기록매체 Download PDF

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WO2021071241A1
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emi filter
current
unit
compensation
active
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PCT/KR2020/013652
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정상영
김진국
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이엠코어텍 주식회사
울산과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a current compensation system for a photovoltaic generator that compensates for noise using an active EMI filter.
  • the present invention relates to a device quality inspection apparatus.
  • the present invention relates to an apparatus, a measuring method, and a recording medium for measuring parameters for automatically checking the quality of a device including a multi-port or multi-terminal.
  • electrical devices such as home appliances, industrial electrical appliances, and electric vehicles emit noise during operation.
  • noise may be generated due to the switching operation inside the electric device.
  • Such noise is not only harmful to the human body, but also causes malfunction or failure of other connected electronic devices.
  • Electromagnetic interference from an electronic device to other devices is referred to as EMI (Electromagnetic Interference), and among them, noise transmitted through wires and board wiring is referred to as Conducted Emission (CE) noise.
  • EMI Electromagnetic Interference
  • CE Conducted Emission
  • CM choke common mode choke
  • CE common emission
  • the common mode (CM) choke has a problem in that the noise reduction performance rapidly deteriorates due to self-saturation in a high power/high current system.
  • the size or number of common mode chokes may be increased. In this case, there is a problem that the size and price of the EMI filter are greatly increased.
  • the EMI filter for photovoltaic power generation includes a first EMI filter for reducing conductive noise and a second EMI filter for providing an element for surge protection. That is, when the common mode choke (CM choke) is included in each of the two EMI filters, there has been a problem that the volume and area of the entire set-up for a solar generator are increased.
  • CM choke common mode choke
  • the device quality inspection apparatus obtains various test parameters of a device under test (DUT), namely, a transfer function, a reflection characteristic, and a phase characteristic (hereinafter "scattering parameter S" or "S parameter").
  • DUT device under test
  • the S parameter is a technique well known in the art, and is determined by observing the frequency response (voltage and phase) of the device under test according to the response of the test signal from the device quality inspection apparatus.
  • the DUT or the device to be measured which is the target of the S parameter measurement, may be formed to include not only two terminals (ports) but three or more terminals.
  • the time and labor of connecting and disconnecting the SMA port in the form of a screw connection increases, and there has been a disadvantage in that the cable damage rate increases according to the connection and disconnection.
  • N C for an N terminal device under test. Separation and connection should be performed twice
  • the present invention is in accordance with the above-described necessity, and an object of the present invention is to provide an inverting system for a photovoltaic generator in which the total volume and area are reduced while maintaining noise removal performance by using an active EMI filter.
  • the present invention is in accordance with the above-described necessity, and an object of the present invention is to provide a measuring device, a measuring method, and a recording medium for measuring the quality of a device under test with only one connection to a port for a multi-channel device under test.
  • an object of the present invention is to provide a method of automatically measuring the quality of a device to be measured after a port is connected.
  • a solar inverter for converting a DC voltage to an AC voltage;
  • An EMI filter unit including an active EMI filter to reduce noise corresponding to the AC voltage;
  • Power grid grid And at least two or more through lines passing through the second current from the power grid grid to the solar inverter and passing through the EMI filter unit, wherein the active EMI filter comprises: the first on the at least two or more through lines A noise sensing unit that senses a current and generates an output signal corresponding to the first current;
  • An active circuit unit amplifying the output signal to generate an amplified signal;
  • a compensation unit generating a compensation current based on the amplified signal;
  • a transmission unit providing a path through which the compensation current flows through each of the at least two or more large current paths.
  • the EMI filter unit the first AC EMI filter; And a second AC EMI filter, wherein the first AC EMI filter; And at least one of the second AC EMI filter may include the active EMI filter.
  • the solar inverter may include a DC EMI filter
  • the DC EMI filter may include the active EMI filter
  • it may further include a decoupling Y-capacitor connected in parallel to the power line of the power supply so that the active EMI filter can operate regardless of the structure of the power supply side that is the output of the active EMI filter.
  • a parameter measuring device for testing an apparatus under test including a plurality of terminals includes a port including a first port and a second port; each of the first port and the second port is selectively selected.
  • a plurality of switches configured to be connected to each other; And selecting two switches from among the plurality of switches, controlling the plurality of switches to alternately connect the two switches to the first port and the second port, respectively, and through any one of the two switches, the A processor configured to control the first port to input a test signal to the device to be measured, and measure an S parameter based on a reflected signal and a response signal obtained through the port; It may include.
  • the processor controls the second port to input a test signal to the device under measurement through one of the two switches, and measures the S parameter based on the reflected signal and the response signal obtained through the port. can do.
  • the number of the plurality of switches may be the same as the number of terminals of the device to be measured.
  • each of the plurality of switches is a Single Pole Triple Throw (SPTT), and each of the plurality of switches may be selectively connected to an internal resistor including the first port, the second port, and a normalized impedance, and the processor May control the plurality of switches so that the remaining switches other than two of the plurality of switches are connected to the internal resistor.
  • SPTT Single Pole Triple Throw
  • a method of measuring a parameter measuring device for testing a device under test including a plurality of terminals, by a processor, selecting two switches from among a plurality of switches; Crosslinking, by the processor, the two switches to a first port and a second port of a port, respectively; Inputting, by the processor, a test signal to the device to be measured through any one of the two switches; And measuring, by the processor, an S parameter based on a reflected signal and a response signal obtained through the port. It may include.
  • the recording medium according to an embodiment of the present invention may be a computer-readable recording medium in which a program for executing the parameter measuring method is recorded.
  • an inverting system for photovoltaic power generation that does not significantly increase in price, area, volume, and weight through an active EMI filter.
  • the cost, area, volume, and weight of the active EMI filter may be reduced compared to a passive filter including a CM choke.
  • the active EMI filter may provide an active EMI filter capable of independently operating without parasitic to a CM choke.
  • the inverting system for photovoltaic power generation has an active circuit stage electrically insulated from a power line through an active EMI filter, thereby stably protecting elements included in the active circuit stage. have.
  • the inverting system for photovoltaic power generation may be protected from external overvoltage through an active EMI filter.
  • the present invention can stably operate irrespective of the characteristics of the surrounding electrical system, has versatility as an independent component, and can provide an active EMI filter module that can be commercialized as an independent module.
  • the parameter measuring device may automatically measure the S parameter sequentially after connecting the port to the device to be measured through the switch unit.
  • FIG. 1 is a view showing an inverting system for a solar generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a solar inverter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for describing an EMI filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a more specific example of an active EMI filter that can be used in an inverting system for a solar generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
  • FIG. 7A and 7B are views for explaining an inverting system for a three-phase three-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B are views for explaining an inverting system for a three-phase four-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a system diagram illustrating a quality inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram for explaining an active EMI filter as a device to be measured.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating the components of a parameter measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a switch selection method for measuring an S parameter according to an embodiment of the present invention.
  • 14 to 16 are diagrams sequentially illustrating a method of operating a switch and a method of measuring a parameter of a parameter measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a current compensation system for a photovoltaic generator that compensates for noise using an active EMI filter.
  • An inverting system for photovoltaic power generation comprising: a solar inverter for converting a DC voltage to an AC voltage, an EMI filter unit including an active EMI filter to reduce noise corresponding to the AC voltage, and a power grid; And at least two or more through lines passing through the second current from the power grid grid to the solar inverter and passing through the EMI filter unit, and the active EMI filter detects a first current on at least two or more through lines, 1
  • a noise sensing unit that generates an output signal corresponding to the current
  • an active circuit unit that amplifies the output signal to generate an amplified signal
  • a compensation unit that generates a compensation current based on the amplified signal
  • the compensation current is routed to at least two or more high current paths, respectively. It includes a delivery unit that provides a flowing path.
  • expressions such as “or” include any and all combinations of words listed together.
  • “A or B” may include A, may include B, or may include both A and B.
  • Expressions such as “first”, “second”, “first”, or “second” used in various embodiments of the present disclosure may modify various elements of various embodiments, but do not limit the corresponding elements. Does not. For example, the expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components, and may be used to distinguish one component from another component.
  • modules such as “module”, “unit”, “part” are terms used to refer to components that perform at least one function or operation, and these components are hardware or software. It may be implemented or may be implemented as a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules”, “units”, “parts”, etc. are integrated into at least one module or chip, and at least one processor, except when each needs to be implemented as individual specific hardware. Can be implemented as
  • FIG. 1 is a view showing an inverting system for a solar generator according to an embodiment of the present invention.
  • the inverting system 10 for a photovoltaic generator includes a photovoltaic module 100, a photovoltaic inverter 200, an EMI filter 300, and a grid 400.
  • the solar module 100 is a configuration for converting solar heat into a voltage using a photoelectric effect, and may include a photovoltaic (PV) panel and a PV cell.
  • the photovoltaic module 100 may apply a DC voltage generated through photovoltaic power generation to an inverter for a photovoltaic generator or a DC input side of the photovoltaic inverter 200.
  • the voltage generated by the photovoltaic module 100 is a DC voltage, but most of the power grids (grids, grids) are AC voltages (for example, 60hz), so a DAC (DC-to-AC) inverter is required to change them. Accordingly, the solar inverter 200 may convert a DC voltage received from the solar module 100 into an AC voltage. This will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the inverting system 10 for a photovoltaic generator may include an EMI filter 300 to reduce conductive emission (CE) noise for the AC voltage converted by the photovoltaic inverter 200.
  • the EMI filter 300 according to an embodiment of the present invention may be implemented as an active EMI filter capable of independently operating without parasitic to the CM choke.
  • the active EMI filter 200 may be a filter mounted on the PCB of the passive filter unit instead of one CM choke and four Y-caps. This will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • the AC voltage from which noise is reduced by the EMI filter 300 may be transmitted to the grid 400.
  • the grid 400 may be a power grid using a voltage generated through solar power generation, and is not limited to a specific device.
  • FIG. 2 is a view for explaining a solar inverter according to an embodiment of the present invention.
  • a solar inverter 200 may include a DC EMI filter 210, a DC/DC converter 220, and a DC/AC inverter 230.
  • a cable is disposed between the photovoltaic module 100 and the photovoltaic inverter 200. If there is a lot of noise in the cable, cable noise radiation may occur. Accordingly, the solar inverter 200 may include a DC EMI filter 210 for reducing noise emission.
  • the DC EMI filter 210 may be implemented as an active EMI filter.
  • the DC EMI filter 210 may be applied with an active EMI filter.
  • the inverting system 10 for a photovoltaic generator may include a DC/DC converter 220 to maintain a non-uniform DC power generation voltage as a constant DC voltage that can be used by the system.
  • a DC voltage of about 300V or more is required at the DC input of a DAC (DC-to-AC) inverter in order to convert it to a domestic standard 220V/60hz AC voltage.
  • DAC DC-to-AC
  • the DC voltage may be boosted through the DC/DC converter 220.
  • the DC/DC converter 220 may be implemented as a non-isolated type unidirectional boost converter, and through this, a constant voltage of 300V or more may be supplied to an input of an AC-to-DC (AD) inverter.
  • the solar generator inverting system 10 may include a DC/AC inverter 230 as a power conversion circuit for converting a DC voltage into an AC voltage.
  • the DC/AC inverter 230 may convert the DC voltage into 220V/60hz and supply it to the AC power grid (grid) 400.
  • the DC/AC inverter 230 may be implemented as a T-type inverter circuit, and may include a reactor for sufficiently reducing harmonics to meet the harmonic standard.
  • the AC voltage converted by the DC/AC inverter 230 may be transmitted to the EMI filter 300 through the first through line 21 and the second through line 22.
  • the first through line 21 and the second through line 22 are implemented as one DC line and one N-phase line, respectively, but this is only an example.
  • the inverting system 10 for a photovoltaic generator may be implemented to include various numbers of DC lines in response to photovoltaic current.
  • the inverting system 10 for a photovoltaic generator may be implemented including three power lines of an R-phase, an S-phase, and a T-phase and a through line of three-phase and four-wire thick N-phase lines, but is not limited thereto. It can be implemented by including a three-phase, three-wire through line.
  • FIG. 3 is a diagram for describing an EMI filter according to an embodiment of the present invention.
  • the EMI filter 300 of the present invention may include a first AC EMI filter 310 and a second AC EMI filter 320.
  • the first AC EMI filter 310 may be an EMI filter for reducing conductive noise.
  • the first AC EMI filter 310 may include a current sensor and a relay as well as a filter.
  • the second AC EMI filter 320 may also be an EMI filter for reducing conductive noise.
  • the second AC EMI filter 320 according to an embodiment of the present invention may include a surge protection element.
  • the first AC EMI filter 310 and/or the second AC EMI filter 320 may be implemented through an active EMI filter instead of a CM choke, respectively.
  • the conventional EMI filter for a photovoltaic generator has a large increase in size and volume because it includes a passive element, so it is implemented with two filter parts.
  • the size and volume of the first AC EMI filter 310 and/or the second AC EMI filter 320 may be reduced by using an active element, and accordingly, the first AC EMI filter 310 And/or the second AC EMI filter 320 may be implemented as one EMI filter.
  • the active EMI filter of the present invention that can be used in the solar generator inverting system 10 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.
  • FIG. 4 illustrates a more specific example of an active EMI filter that can be used in an inverting system for a solar generator according to an embodiment of the present invention.
  • a power line transmitting power from the solar inverter 200 may be designed as a first through line 21 and a second through line 22 so as to pass through the active EMI filter.
  • the active EMI filter may include a noise sensing unit 11, an active circuit unit 12, a compensation unit 13, and a transmission unit 14.
  • each of the two or more power lines or through lines 21 and 22 may be a path for transmitting power supplied by the grid 400, that is, the second current to the solar inverter 200.
  • the second current may be an AC current having a frequency in the second frequency band.
  • the second frequency band may be, for example, a band having a range of 50Hz to 60Hz.
  • each of the two or more power lines or through lines 21 and 22 may be a path through which noise generated by the solar inverter 200, that is, at least a part of the first current, is transmitted to the grid 400.
  • the first current may be input to each of the two or more power lines or through lines 21 and 22 in a common mode.
  • the first current may be a current that is unintentionally generated in the solar inverter 200 due to various causes.
  • the first current may be a noise current generated by a virtual capacitance between the solar inverter 200 and the surrounding environment.
  • the first current may be a current 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, for example, may be a band having a range of 150 KHz to 30 MHz.
  • the noise sensing unit 11 may be electrically connected to the through lines 21 and 22 to sense the first current and generate an output signal corresponding to the detection result.
  • the noise sensing unit 11 may mean a means for sensing the first current on the through lines 21 and 22.
  • the noise sensing unit 11 may include a sensing transformer 110.
  • the sensing transformer 110 includes a first reference winding 1101 and a second reference winding 1102 electrically connected to a first through line 21 and a second through line 22, respectively, and the first and second power lines.
  • a sensing winding 1100 formed on the same core as the reference windings 1101 and 1102 may be included.
  • the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 may be a primary winding connected to a power line, and the sensing winding 1100 may be a secondary winding.
  • the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 may each be in the form of a winding wound around a core, but are not necessarily limited thereto, and the first reference winding 1101 or the second reference winding At least one of 1102 may have a structure passing through the core.
  • the sensing winding 1100 may have a structure in which the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 are wound and/or wound around a core at least once or more.
  • the present invention is not limited thereto, and the sensing winding 1100 may be formed to penetrate the core.
  • the sensing winding 1100 is electrically insulated from the primary winding, a noise current generated from the second device 3 is sensed, and a current converted from the noise current at a predetermined ratio may be induced.
  • the primary winding and the secondary winding may be wound in consideration of the direction in which the magnetic flux and/or the magnetic flux density are generated.
  • a first magnetic flux density may be induced in the core.
  • a second magnetic flux density may be induced in the core.
  • a first induced current may be induced in the sensing winding 1100 that is the second secondary side by the induced first and second magnetic flux densities.
  • the sensing transformer is configured so that the first magnetic flux density and the second magnetic flux density induced by the first current can overlap each other (or reinforce each other), and the first through line 21 and the second through line ( 22) A second insulated side, that is, the sensing winding 1100 may generate a first induced current corresponding to the first current.
  • the number of the first reference winding 1101, the second reference winding 1102, and the sensing winding 1100 wound around the core may be appropriately determined according to the requirements of the system in which the active EMI filter is used.
  • a turn ratio of the primary winding, which is the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102, and the secondary winding, which is the sensing winding 1100 may be 1:Nsen.
  • the self-inductance of the primary winding of the sensing transformer is Lsen
  • the secondary winding can have a self-inductance of Nsen2 ⁇ Lsen.
  • the primary and secondary windings of the sensing transformer 120 may be combined by a coupling coefficient of ksen.
  • the above-described sensing transformer 110 is configured such that the magnetic flux density induced by the second current, which is a normal current flowing through each of the first through line 21 and the second through line 22, satisfies a predetermined magnetic flux density condition. Can be.
  • the third magnetic flux density and the fourth magnetic flux density may be induced in the core by the second current flowing through the first and second reference windings 1101 and 1102, respectively.
  • the third magnetic flux density and the fourth magnetic flux density may be conditions that cancel each other.
  • the sensing transformer 110 is a second induced current induced in the sensing winding 1100, which is the secondary side, by the second current, which is a normal current flowing through each of the first through line 21 and the second through line 22. May be less than a predetermined threshold size, and accordingly, the sensing transformer may be configured such that magnetic flux densities induced by the second current cancel each other, so that only the above-described first current may be sensed.
  • the sensing transformer 110 has the magnitude of the first and second magnetic flux density induced by the first current, which is a noise current in a first frequency band (for example, a band having a range of 150 KHz to 30 MHz), in a second frequency band (for example, For example, a band having a range of 50Hz to 60Hz) may be configured to be greater than the magnitude of the third and fourth magnetic flux densities induced by the second current, which is a typical current.
  • the component A is configured to be B may mean that the design parameter of the component A is set to be appropriate for B.
  • the fact that the sensing transformer is configured to have a large magnetic flux induced by a current in a specific frequency band means that parameters such as the size of the sensing transformer, the diameter of the core, the number of turns, the size of the inductance, and the magnitude of the mutual inductance are determined at a specific frequency. It may mean that it is properly set so that the magnitude of the magnetic flux induced by the current in the band becomes strong.
  • the sensing winding 1100 which is the secondary side of the sensing transformer 110, supplies the first induced current to the active circuit unit 12. As shown in FIG. 2, the input terminal of the active circuit unit 12 and the active circuit unit 12 ) Can be placed on the path connecting the reference potential.
  • the active circuit unit 12 may be a means for generating an amplified current by amplifying the first induced current generated by the sensing transformer.
  • the sensing winding 1100 may be differentially connected to an input terminal of the active circuit unit 12.
  • amplification by the active circuit unit 12 may mean adjusting the size and/or phase of the amplification target.
  • the active circuit unit 12 may be designed to generate an amplified current in consideration of the transformation ratio of the sensing transformer 110 described above and the transformation ratio of the compensation transformer 131 to be described later.
  • the sensing transformer 110 converts a first current, which is a noise current, into a first induced current whose magnitude is 1/F1 times, and the compensation transformer 131 compensates for the amplification current, so that the magnitude becomes 1/F2 times.
  • the active circuit unit 12 may generate an amplified current that is F1xF2 times the magnitude of the first induced current.
  • the active circuit unit 12 may generate the amplified current so that the phase of the amplified current is opposite to the phase of the first induced current.
  • the active circuit unit 12 may be implemented by various means. According to an embodiment, the active circuit unit 12 may include an OP AMP 121. According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a plurality of passive devices such as a resistor and a capacitor in addition to the OP AMP. According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a bipolar junction transistor (BJT) and/or a plurality of passive devices such as a resistor and a capacitor. However, it is not necessarily limited thereto, and the means for amplification described in the present invention may be used without limitation as the active circuit unit 12 of the present invention.
  • BJT bipolar junction transistor
  • the active circuit unit 12 may generate an amplified current by amplifying the first induced current by receiving power from a separate power supply (not shown).
  • the power supply device may be a device that receives power from a power source irrespective of the solar inverting system 10 and generates input power of the active circuit unit 12.
  • the power supply device may be a device that receives power from the solar inverting system 10 and generates input power to the active circuit unit 12.
  • the compensation unit 13 may generate a compensation signal based on the amplified output signal.
  • the compensation unit 13 may include a compensation transformer 131.
  • the compensation transformer 131 is insulated from the first through line 21 and the second through line 22 and/or is isolated from the first through line 21 and the second through line based on the amplified current. It may be a means for generating a compensating current on the side of the through line 22 or on the second side 1312.
  • the compensation transformer 131 is applied to the third magnetic flux density induced by the amplified current generated by the active circuit unit 12 on the primary side 1311 differentially connected to the output terminal of the active circuit unit 12. Based on the compensation current may be generated in the secondary side 1312.
  • the secondary side 1312 may be grounded with the transmission unit 14 to be described later and the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter.
  • the secondary side 1312 of the compensation transformer 131 is electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22 which are power lines with the transmission unit 14 interposed therebetween. Accordingly, the active circuit unit 12 may be insulated from the power line, thereby protecting the active circuit unit 12.
  • the primary side 1311 of the compensation transformer 131, the active circuit unit 12, and the sensing winding 1100 are separated from the remaining components of the active EMI filter. It can be grounded with potential 2). That is, the reference potential (reference potential 2) of the above-described active circuit unit 12 and the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter may be different potentials. However, it is not necessarily limited thereto, and the reference potential 1 and the reference potential 2 may be the same potential.
  • a component that generates a compensation current is operated in an insulated state by using a reference potential different from the other components, and by using a separate power source. This can improve the reliability of the active EMI filter.
  • the compensation transformer 131 is amplified by the active circuit unit 12 and converts the current flowing through the primary side 1311 of the compensation transformer 131 to a predetermined ratio to the second of the compensation transformer 131. It can be guided to the vehicle side 1312.
  • a turn ratio of the first and second secondary sides 1311 and 1312 may be 1:Ninj.
  • the self inductance of the primary side 1311 of the compensation transformer 131 is Linj
  • the secondary side 1312 of the compensation transformer 131 may have a self inductance of Ninj2 ⁇ Linj.
  • the primary side and the secondary side of the compensation transformer 131 may be combined by a coupling coefficient of kinj.
  • the current converted through the compensation transformer 131 may be injected as a compensation current Icomp into the first through line 21 and the second through line 22 which are power lines through the compensation capacitor unit 141.
  • the transmission unit 14 may be a means for providing a path through which the current generated by the compensation transformer 131 flows to each of the first through line 21 and the second through line 22, according to an embodiment.
  • the transfer part 14 may include a compensation capacitor part 141.
  • the compensation capacitor unit 141 may include at least two compensation capacitors connecting each of the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter and the first and second through lines 21 and 22.
  • Each of the compensation capacitors may include a Y-capacitor (Y-cap).
  • One end of each compensation capacitor shares a node connected to the secondary side 1312 of the compensation transformer 131, and the other end has a node connected to the first through line 21 and the second through line 22, respectively. I can.
  • the compensation capacitor unit 141 may be configured such that a current flowing between the first through line 21 and the second through line 22 through at least two or more compensation capacitors satisfies a predetermined first current condition.
  • the predetermined first current condition may be a condition in which the magnitude of the current is less than the predetermined first threshold magnitude.
  • the compensation capacitor unit 141 has a predetermined current flowing between each of the first through line 21 and the second through line 22 and the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter through at least two compensation capacitors. It may be configured to satisfy the second condition of.
  • the second predetermined condition may be a condition in which the magnitude of the current is less than the predetermined second threshold magnitude.
  • the impedance of the output side (ie, the power supply side) of the active EMI filter may need to be sufficiently smaller than the impedance Zn of the noise source side.
  • the impedance (Zn) of the noise source side and the impedance (Zline) of the output side may be arbitrarily changed according to the surrounding conditions of the power system and the filter.
  • an outlet or a wall may be located on the output side of the active EMI filter 100, and their impedance Zline may have a random value.
  • the decoupling Y-capacitor 15 can be connected in parallel to the active EMI filter so as to eliminate uncertainty due to the surrounding situation and to operate independently in any situation.
  • the impedance ZY of the decoupling Y-capacitor 15 may be designed to have a sufficiently small value in a frequency band to be subjected to noise reduction.
  • the impedance ZY of the decoupling Y-capacitor 15 may satisfy Equation 1.
  • the impedance viewed from the active EMI filter toward the power supply May have an almost constant value due to the decoupling Y-capacitor 15.
  • the impedance ZY of the decoupling Y-capacitor 15 may be designed to have a value smaller than a specified value. Since the impedance (ZY) of the decoupling Y-capacitor 15 has a sufficiently small value in the frequency band targeted for noise reduction, the active EMI filter 100 can operate normally regardless of the output side impedance (Zline). have.
  • the active EMI filter can be used as an independent module in any system.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the compensation current flowing to each of the first through line 21 and the second through line 22 along the compensation capacitor part 141 cancels the first current on the first through line 21 and the second through line 22
  • the first current and the compensation current may be currents having the same magnitude and opposite phases.
  • the active EMI filter according to an embodiment of the present invention is input in a common mode to each of the first through line 21 and the second through line 22, which are at least two or more high current paths connected to the solar inverter 200.
  • the first current which is a noise current
  • noise current emitted to the solar inverter 200 is suppressed. Through this, it is possible to prevent malfunction or damage of other devices connected to the grid 400 and/or the solar inverter 200.
  • the active EMI filter having the above structure can be implemented on a substrate, and is provided to generate a first element group including a noise sensing unit 11 provided to detect electromagnetic noise, and a compensation signal for electromagnetic noise.
  • the second device group including the compensated part 13 may be provided to be mounted on different substrates, respectively.
  • FIG. 5 illustrates a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
  • a feedback type that senses a noise current going out to the solar inverter 200 and compensates with a current at the grid 400 side.
  • the noise sensing unit 11, the active circuit unit 12, the compensation unit 13, and the transmission unit 14 illustrated in FIG. 5 may each perform the same functions as those of the devices illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
  • the noise sensing unit 11 may include a sensing capacitor unit 112.
  • the active EMI filter according to the embodiment illustrated in FIG. 6 detects a noise voltage using the sensing capacitor unit 112 and compensates with current using the compensation capacitor unit 141 of the transmission unit 14 Represents a voltage-sense current-compensation (VSCC) active EMI filter.
  • VSCC voltage-sense current-compensation
  • a feedforward and a feedback may not be distinguished due to an operating principle. That is, in the active EMI filter shown in FIG. 6, there may be no distinction between input/output units.
  • the active EMI filter according to the embodiment may also have an isolated structure by using the compensation transformer 131 and the sensing transformer 113.
  • the sensing capacitor unit 112 may sense a noise voltage input to the first through line 21 and the second through line 22 which are power lines.
  • the sensing capacitor unit 112 may include two sensing capacitors, and each sensing capacitor may include a Y-cap. One end of each of the two sensing capacitors may be electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22, and the other end may share a node connected to the primary side of the sensing transformer 113. I can.
  • the primary side of the sensing transformer 113 may be electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22 which are power lines through the sensing capacitor unit 112.
  • the sensing transformer 113 may include a primary side connected to the power line side and a secondary side connected to the active circuit unit 12 in order to sense noise flowing through the power line.
  • the secondary side of the sensing transformer 113 may be differentially connected to the input terminal of the active circuit unit 12.
  • the sensing transformer 113, the active circuit unit 12, the compensation transformer 131, and the compensation capacitor unit 141 included in the active EMI filter according to the embodiment shown in FIG. 6 are respectively a sensing transformer of the above-described embodiments, An operation corresponding to the active circuit unit 121, the compensation transformer 131, the compensation capacitor unit 141, and the decoupling Y-capacitor 15 may be performed.
  • the active circuit unit 12 further includes a high-pass filter (not shown) between the compensation transformer 131 and is less than or equal to the frequency band subject to noise reduction. It is possible to block the active circuit unit 12 from operating at a low frequency of.
  • FIG. 7A and 7B are views for explaining an inverting system for a three-phase three-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the solar module 100 may input a DC voltage to the solar inverter 200 through two DC lines and one N-phase line.
  • the solar inverter 200 may transmit the converted AC voltage to the EMI filter 300 and the grid 400 through the first through line 21, the second through line 22, and the third through line 23.
  • the first through line 21 may be an R-phase
  • the second through line 22 may be an S-phase
  • the third through line 23 may be an N-phase power line.
  • FIGS. 7A and 7B The embodiment shown in FIGS. 7A and 7B is shown in a three-phase, three-wire structure based on the embodiment shown in FIG. 1, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the implementation shown in FIGS. 4 to 6 The same can be applied to the example.
  • FIGS. 8A and 8B are views for explaining an inverting system for a three-phase four-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B is an inverting system 10 for a photovoltaic generator having a three-phase four-wire structure unlike the embodiment shown in FIG. 1 and the three-phase three-wire embodiment shown in FIGS. 7A and 7B. .
  • a photovoltaic generator since the current generated by the photovoltaic module 100 is large, a DC input can be transmitted through three DC lines and a thick N-phase line.
  • the solar module 100 may input a DC voltage to the solar inverter 200 through three DC lines and one N-phase line.
  • the solar inverter 200 may transmit the converted AC voltage to the EMI filter 300 and the grid 400 through the first through line 21, the second through line 22, and the third through line 23.
  • the first through line 21 may be an R-phase
  • the second through line 22 may be an S-phase
  • the third through line 23 may be a T-phase
  • the fourth through line 24 may be an N-phase power line.
  • the quantity of two or more through lines in the present invention may be variously set according to the configuration of the power generation system to be used.
  • the noise sensing unit 11 may include a sensing transformer 110 capable of sensing noise, wherein the sensing transformer includes first A reference winding 1101 to a fourth reference winding 1104 and a sensing winding 1100 formed on the same core as the first reference winding 1101 to the fourth reference winding 1104 may be included.
  • the first reference winding 1101 to the fourth reference winding 1104 may be a primary winding connected to a power line, and the sensing winding 1100 may be a secondary winding.
  • Each of the first to fourth reference windings 1101 to 1104 may be in the form of a winding wound around a core, but is not limited thereto, and a first reference winding 1101 and a second reference winding At least one of (1102), the third reference winding 1103, and the fourth reference winding 1104 may have a structure passing through the core.
  • the sensing winding 1100 may have a structure in which the first reference winding 1101 to the fourth reference winding 1104 is wound and/or wound at least one time around a core through which it passes, or a structure that penetrates the core once.
  • the sensing winding 1100 is insulated from the power line as in the above-described embodiments, and may sense a noise current generated from the second device 3.
  • the primary and secondary windings may be wound in consideration of the direction of generation of the magnetic flux and/or the magnetic flux density.
  • the sensing winding 1100 supplies the induced current to the active circuit unit 12, and the active circuit unit 12 amplifies it to generate an amplified current.
  • the active circuit unit 12 may be designed to generate an amplified current in consideration of the transformation ratio of the above-described sensing transformer and the transformation ratio of the compensation transformer 131 to be described later.
  • the active circuit unit 12 may be implemented by various means. According to an embodiment, the active circuit unit 12 may include an OP AMP 121. According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a plurality of passive devices such as a resistor and a capacitor in addition to the OP AMP.
  • the active circuit unit 12 may include a bipolar junction transistor (BJT) and/or a plurality of passive devices such as a resistor and a capacitor.
  • BJT bipolar junction transistor
  • the means for amplification described in the present invention may be used without limitation as the active circuit unit 12 of the present invention.
  • the amplified current is applied to the first through line 21, the second through line 22, the third through line 23 and/or the fourth through line 24 through the compensation part 13 and the transfer part 14. ), and can compensate for the noise.
  • the compensation unit 13 may include a compensation transformer 131, and the transmission unit 14 may include a compensation capacitor unit 141, and specific configurations and functions are the same as those of the above-described embodiments. Can be applied.
  • One end of each capacitor of the compensation capacitor unit 141 is connected to the compensation transformer 131 and the other end is connected to the first through line 21 to the fourth through line 24, respectively.
  • FIG. 8B is shown in a three-phase, four-wire structure based on the embodiment shown in FIG. 1, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the embodiment shown in FIG. 8B is illustrated in FIGS. The same can be applied to the embodiment shown in 6.
  • the DC EMI filter 210 may be implemented as an active EMI filter.
  • the DC EMI filter 210 may be applied with an active EMI filter.
  • FIG. 9 shows a noise reduction effect when an active EMI filter (AEF) is turned on/off after applying an active EMI filter to an inverting system for a 34kW solar generator.
  • AEF active EMI filter
  • Bare noise generated from the inverting system 10 for a photovoltaic generator represents 70dBuV or more over the entire frequency range.
  • the total noise is generally less than 70dBuV in the entire frequency domain.
  • the reduction performance also exceeds the noise limit line.
  • FIG. 10 is a system diagram illustrating a quality inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • the quality inspection system of the present invention may include a quality inspection apparatus or a parameter measurement apparatus 10010 (hereinafter, a parameter measurement apparatus) and a measurement target apparatus 10020.
  • the parameter measuring apparatus 10010 is a configuration for acquiring test parameters, that is, a transfer function, a reflection characteristic, and a phase characteristic (hereinafter "S parameter").
  • the S parameter is a technique well known in the art, and is determined by observing the frequency response (voltage and phase) of the device under test according to the response of the test signal from the network analyzer.
  • the parameter measuring apparatus 10010 of the present invention can automatically measure the S parameter with only one connection with the multi-channel device under test (DUT) or the device under test 10020.
  • the device under test (DUT) or the device under test 10020 may be a device to be measured by an S-parameter (or scattering coefficient).
  • the device under measurement 10020 may be an EMI filter (in particular, an active EMI filter).
  • the active EMI filter may be an active current compensation device that reduces common mode (CM) noise.
  • the active EMI filter may be a current compensation device that actively compensates for a first current input in a common mode to each of at least two or more high current paths connected to the first device.
  • the active EMI filter is a sensing unit that generates an output signal corresponding to the first current by sensing a first current on at least two high current paths that transfer a second current supplied by a second device to the first device, an output Current including an amplification unit that amplifies a signal to generate an amplified output signal, a compensation unit that generates a compensation current based on the amplified output signal, and a compensation capacitor unit that provides a path through which the compensation current flows in each of at least two or more large current paths It may be a compensation device. Detailed contents of this will be described with reference to FIG. 11.
  • 11 is a diagram for explaining an active EMI filter as a device to be measured.
  • the second device 10002 may be various types of devices for supplying power to the first device 10003 in the form of current and/or voltage.
  • the second device 10002 may be a device that produces and supplies power, or may be a device that supplies power generated by another device (eg, an electric vehicle charging device).
  • the second device 10002 may be a device that supplies stored energy.
  • this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.
  • the first device 10003 may be various types of devices that use power supplied by the second device 10002 described above.
  • the first device 10003 may be a load that is driven using power supplied by the second device 10002.
  • the first device 10003 may be a load (eg, an electric vehicle) that stores energy using power supplied by the second device 10002 and is driven using the stored energy.
  • this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.
  • each of the two or more high current paths 10111 and 10112 may be a path for transmitting power supplied by the second device 10002, that is, the second current I21 and I22 to the first device 10003.
  • the second currents I21 and I22 may be AC currents having a frequency in the second frequency band.
  • the second frequency band may be, for example, a band having a range of 50Hz to 60Hz.
  • each of the two or more high current paths 10111 and 10112 may be a path through which noise generated by the first device 10003, that is, at least a part of the first currents I11 and I12, is transmitted to the second device 10002. At this time, the first currents I11 and I12 may be input to each of the two or more large current paths 10111 and 10112 in a common mode.
  • the first currents I11 and I12 may be currents that are unintentionally generated in the first device 10003 due to various causes.
  • the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by a virtual capacitance between the first device 10003 and the surrounding environment.
  • the first currents I11 and I12 may be currents having a frequency in the first frequency band.
  • the first frequency band may have a higher frequency band than the above-described second frequency band, for example, may be a band having a range of 150 KHz to 30 MHz.
  • two or more high-current paths 10111 and 10112 may include two paths, three paths, or four paths, as shown in FIG. 11.
  • the number of high current paths 10111 and 10112 may vary depending on the type and/or type of power used by the first device 10003 and/or the second device 10002.
  • the sensing unit 10120 is electrically connected to the high current paths 10111 and 10112 to sense the first currents I11 and I12 on the two or more high current paths 10111 and 10112, and the first current I11 and I12. It is possible to generate an output signal corresponding to.
  • the sensing unit 10120 may mean a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 10111 and 10112.
  • the sensing unit 10120 may be implemented as a sensing transformer.
  • the sensing transformer may be a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 10111 and 10112 in a state insulated from the high current paths 10111 and 10112.
  • the sensing unit 10120 may be differentially connected to the input terminal of the amplifying unit 10130.
  • the amplification unit 10130 may be electrically connected to the sensing unit 10120 to amplify the output signal output from the sensing unit 10120 to generate an amplified output signal.
  • 'amplification' by the amplification unit 10130 may mean adjusting the size and/or phase of the amplification target.
  • the current compensation device 10100 By amplification of the amplification unit 10130, the current compensation device 10100 generates compensation currents IC1 and IC2 having the same magnitude as the first currents I11 and I12 and opposite to the phase to generate the high current paths 10111 and 10112. ) Phase may compensate for the first currents I11 and I12.
  • the amplification unit 10130 may be implemented by various means.
  • the amplification unit 10130 may include an OP-AMP.
  • the amplification unit 10130 may include a plurality of passive elements such as a resistor and a capacitor in addition to the OP-AMP.
  • the amplification unit 10130 may include a Bipolar Junction Transistor (BJT).
  • BJT Bipolar Junction Transistor
  • the amplification unit 10130 may include a plurality of passive elements such as a resistor and a capacitor in addition to the BJT.
  • the above implementation method of the amplification unit 10130 is exemplary, and the spirit of the present invention is not limited thereto, and the means for'amplification' described in the present invention is used without limitation as the amplification unit 10130 of the present invention. I can.
  • the amplification unit 10130 receives power from the first device 10003 and/or the third device 10004, which is separate from the second device 10002, and amplifies the output signal output by the sensing unit to generate an amplified current.
  • the third device 10004 may be a device that receives power from a power source irrelevant to the first device 10003 and the second device 10002 and generates input power to the amplifying unit 10130.
  • the third device 10004 may be a device that receives power from one of the first device 10003 and the second device 10002 and generates input power to the amplifying unit 10130.
  • the compensation unit 10140 is electrically connected to the amplification unit 10130 and may generate a compensation current based on the output signal amplified by the amplification unit 10130 described above.
  • the compensation unit 10140 may be electrically connected to a path connecting the output terminal of the amplifying unit 10130 and the reference potential (reference potential 2) of the amplifying unit 10130 to generate a compensation current.
  • the compensation unit 10140 may be electrically connected to a path connecting the compensation capacitor unit 10150 and the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 10100.
  • the reference potential (reference potential 2) of the amplifying unit 10130 and the reference potential (reference potential 1) of the current compensating device 10100 may be different potentials.
  • the compensation capacitor unit 10150 may provide a path through which the compensation current generated by the compensation unit 10140 flows through each of two or more large current paths.
  • the compensation capacitor unit 10150 may be implemented as a compensation capacitor unit 10150 providing a path through which the current generated by the compensation unit 10140 flows through each of two or more high current paths 10111 and 10112. have.
  • the compensation capacitor unit 10150 may include at least two compensation capacitors connecting each of the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter 10001 and the two or more high current paths 10111 and 10112.
  • the active EMI filter 10001 configured as described above can detect the current in a specific condition on two or more high current paths 10111, 10112 and actively compensate for it, and despite the miniaturization of the active EMI filter 10001, high current and high voltage And/or can be applied to high power systems.
  • the above-described active EMI filter is only an example of the device under measurement 10020, and may refer to all types of devices including various analog circuits (or RF) that process a signal using a frequency.
  • the device under test 10020 may be formed of not only two terminals (ports) but also three or more terminals.
  • the parameter measuring device 10010 having two ports can measure by combining two intersections for three or more terminals. This will be described in detail later.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating the components of a parameter measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the parameter measurement apparatus 10010 may include a signal generation unit 10100, a port 10200, a switch unit 10300, and a processor 10400.
  • the port 10200 may include a first port P1 and a second port P2
  • the switch unit 10300 may include a first switch SW1 to an n-th switch SWn. .
  • the signal generator 10100 is a component for generating a test signal whose frequency is linearly varied within a predetermined range in response to a control signal from the processor 10400.
  • the port 10200 may be electrically connected to a terminal (or DUT port) of the device under measurement 10020 through the switch unit 10300. As described above, the port 10200 may include two input-output ports (test ports P1 and P2). The port 10200 may be connected to the device under test 10020 through a switch selected according to the control signal of the processor 10400, and may supply a test signal generated by the signal generator 10100 to the device under test 10020. have.
  • the switch unit 10300 may include a first switch SW1 to an n-th switch SWn. Each of the first to n-th switches SW1 to SWn may be configured to selectively determine the first port P1 and the second port P2.
  • each of the first switch SW1 to the n-th switch SWn may be a single pole double throw (SPDT) type switch such as EPX36MA8, and a single pole 3 throw (0SP3T) type switch such as TS5A3359DCUT.
  • SPDT single pole double throw
  • 01SP3T single pole 3 throw
  • Each of the first to n-th switches SW1 to SWn may include a switching circuit connecting the circuit with an external signal path or an internal resistor corresponding to each terminal.
  • Each internal resistor in the switch may be set to a normalized characteristic impedance of the measuring device 10010, which is usually 50 ⁇ .
  • the processor 10400 may be a control unit for overall controlling the parameter measuring device 10010.
  • the processor 10400 controls the overall operation of the parameter measuring apparatus 10010 using various programs stored in a memory (not shown).
  • the processor 10400 may control the switch unit 10300 to select two terminals from among a plurality of terminals of the device under test 10020.
  • the processor 10400 may control the signal generator 10100 to generate a test signal to be supplied to the device under measurement 10020 through the two selected switches.
  • the processor 10400 may control the port 10200 to supply the test signal generated by the signal generator 10100 to the device under measurement 10020.
  • the processor 10400 controls the plurality of switches to alternately connect the two switches to the first port and the second port, respectively, and the device under measurement 10020 through any one of the two switches
  • the first port P1 may be controlled to input a test signal to, and the S parameter may be measured based on a reflected signal and a response signal obtained through the port.
  • the processor 10400 controls an input port to transmit a sweep frequency signal (test signal) to the device under test 10020, and an output port to receive a response output signal of the device under test 10020. Can be controlled. In this case, the input port and the output port may be changed according to the sweep direction among the ports 10200.
  • the processor 10400 controls the second port P2 to input a test signal to the device under measurement 10020 through any one of the two switches, and is obtained through the port 10200. It is possible to measure the S parameter based on the reflected signal and the response signal.
  • the processor 10400 measures the reflection or response signal of the device under test 10020 corresponding to the test signal input to the port 10200, and obtains the S parameter for the device under test 10020 based on this.
  • the frequency-converted input signal and the reference signal may be respectively converted into a digital signal by an AD converter (not shown), and the digital signal is processed by a digital signal processor (DSP, 65), and the processor 10400 is
  • the S parameter of the device under test 10020 may be determined.
  • the processor 10400 may extract the Z parameter based on the acquired S parameter, and then calculate the circuit parameter.
  • the processor 10400 may include a CPU, RAM, ROM, and a system bus.
  • the ROM is a configuration in which the instruction set for booting the system is stored, and the CPU copies the operating system stored in the memory of the parameter measuring device 10100 to RAM according to the instruction stored in the ROM, and executes O/S to boot the system. Let it. When booting is completed, the CPU may perform various operations by copying various applications stored in a memory (not shown) to RAM and executing them.
  • the processor 10400 includes only one CPU, but when implemented, it may be implemented with a plurality of CPUs (or DSP, SoC, etc.).
  • the processor 10400 may be implemented as a digital signal processor (DSP), a microprocessor, or a time controller (TCON) that processes digital signals. It is not limited to a central processing unit (CPU), a micro controller unit (MCU), a micro processing unit (MPU), a controller, an application processor (AP), or a communication processor ( Communication processor (CP)), one or more of an ARM processor, or may be defined in a corresponding term
  • the processor 10400 includes a system on chip (SoC) with a built-in processing algorithm, and a large scale integration (LSI). ), or in the form of a field programmable gate array (FPGA).
  • SoC system on chip
  • LSI large scale integration
  • FPGA field programmable gate array
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a switch selection method for measuring an S parameter according to an embodiment of the present invention.
  • the parameter measuring device 10010 may select two switches to be connected to the port 10200 among the switches 10300.
  • the switch 10300 may be the same as the number corresponding to the number of ports or terminals of the device under measurement 10020. For example, if the number of terminals of the device under test 10020 is four, the switch unit 10300 may include switches of SW1 to SW4, and if the number of terminals of the device under test 10020 is n, the switch The unit 10300 may include switches of SW1 to SWn.
  • the parameter measuring apparatus 10010 may select two switches SWi and SWj for respectively connecting to the first port P1 and the second port P2 among switches of SW1 to SWn.
  • the parameter measuring device 10010 may connect the selected SWi and SWj (eg, SW1 and SW2) to the port 10200 (S410).
  • the parameter measuring apparatus 10010 may connect the first switch SWi to the input port P1 and connect the second switch SWj to the output port P2.
  • the parameter measurement device 10010 may apply a test signal through the input port P1 to which the first switch SWi is connected (S420), and obtained through the output port P2 to which the second switch SWj is connected.
  • the S parameter of the device under measurement 10020 may be measured based on the response output signal (S430).
  • SWi and SWj eg, SW2 and SW3
  • 14 to 16 are diagrams sequentially illustrating a method of operating a switch and a method of measuring a parameter of a parameter measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the device under measurement 10020 includes a total of six DUT ports or terminals T1 to T6.
  • Each of the switches SW1 to SW6 of the switch unit 10300 may correspond to terminals T1 to T6 of the device under measurement 10020, respectively.
  • Each of the switches SW1 to SW6 of the switch unit 10300 of FIGS. 14 to 16 is implemented as a single pole 3 throw (SP3T) or single pole triple throw (SPTT) type switch.
  • each of the switches SW1 to SW6 may be an SP3T switch that can be selectively connected to an internal resistor including a first port P1, a second port P2, and a normalized impedance corresponding to each terminal.
  • the parameter measuring apparatus 10010 may select two switches for connection with the port 10200 from among the switches SW1 to SW6. 14 shows that the first switch SW1 and the second switch SW2 are selected as two switches for connection with the port 10200.
  • SW3 to SW6 may be connected to an internal resistor including a normalized impedance.
  • the device under measurement 10020 receiving a test signal from the first port P1 connected to the first switch SW1 is S based on the reflected signal corresponding to the test signal and the response signal output to the second port P2.
  • the parameters S11 and S21 can be measured.
  • the parameter measuring device 10010 may measure the S parameter by changing the second switch from SW2 to SW6 while maintaining the first switch SW1.
  • 15 is a diagram showing that the parameter measuring device 10010 has changed the second switch to SW6. Referring to FIG. 15, other switches SW2 to SW5 except for the first switch SW1 and the second switch SW6 are connected to an internal resistor having a normalized impedance.
  • the parameter measuring apparatus 10010 changes the second switch from SW2 to SW6 while maintaining the first switch as SW1, measures the S parameter, and then changes the first switch from SW1 to SW2. Shows.
  • the parameter measuring device 10010 measures the S parameter by connecting the first switch SW2 and the second switch SW3 to the port 10200, and then switches the second switch SW4 while holding the first switch SW2. To SW6 and the S parameter can be measured.
  • the parameter measuring device 10010 may automatically sequentially measure the S parameter for the device under measurement 10020.
  • the parameter measurement device 10010 in the parameter measurement device 10010 according to the present invention, in the S parameter measurement for the device under measurement 10020 including a plurality of terminals, between the port of the parameter measurement device 10010 and the DUT port (or DUT terminal)
  • the effect of saving time and cable damage is that there is no need to change the connection multiple times.
  • various embodiments described above are a recording medium that can be read by a computer or a similar device using software, hardware, or a combination thereof.
  • computer readable recording medium may be implemented by the processor itself.
  • embodiments such as procedures and functions described in the present specification may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein.
  • a computer or similar device is a device capable of calling a stored command from a storage medium and operating according to the called command, and may include a device according to the disclosed embodiments.
  • the processor may perform a function corresponding to the command directly or by using other components under the control of the processor. Instructions may include code generated or executed by a compiler or interpreter.
  • the recording medium that can be read by the device may be provided in the form of a non-transitory computer readable recording medium.
  • non-transient' means that the storage medium does not contain a signal and is tangible, but does not distinguish between semi-permanent or temporary storage of data in the storage medium.
  • the non-transitory computer-readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short moment, such as registers, caches, and memory.
  • Specific examples of non-transitory computer-readable media may include CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, and the like.

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Abstract

본 발명은 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈를 보상하는 태양광 발전기용 전류 보상 시스템에 관한 것이다. 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터, AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부, 전력망 그리드; 및 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선을 포함하고, 능동 EMI 필터는, 적어도 둘 이상의 관통선 상의 제1 전류를 감지하여, 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부, 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부, 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부 및 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부를 포함한다.

Description

태양광 발전기용 전류 보상 시스템, 품질 측정 장치, 이의 측정 방법 및 이의 기록매체
본 발명은 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈를 보상하는 태양광 발전기용 전류 보상 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 디바이스 품질 검사 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 멀티 포트 또는 멀티 터미널을 포함하는 디바이스를 자동으로 품질을 검사하기 위한 파라미터를 측정하는 장치, 측정 방법 및 기록매체 에 관한 것이다.
일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기자동차와 같은 전기 기기들은 동작하는 동안 노이즈를 방출한다. 가령 전기 기기 내부의 스위칭 동작으로 인해 노이즈가 발생될 수 있다. 이러한 노이즈는 인체에 유해할 뿐만 아니라 연결된 다른 전자 기기의 오동작 또는 고장을 야기한다.
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.
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 노이즈를 저감시키는 EMI 필터와 같은 전자파 노이즈 저감 장치를 필수적으로 포함한다.
예를 들면, 에어컨과 같은 백색가전, 전기차, 항공, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에서, 전류 보상 장치는 필수적으로 포함된다. 종래의 전류 보상 장치는, 전도성 방출(CE) 노이즈 중 공통 모드(Common Mode, CM) 노이즈를 저감시키기 위해 공통 모드 초크(CM choke)를 이용한다.
그러나 공통 모드(CM) 초크는, 고전력/고전류 시스템에서, 자기 포화 현상에 의해 노이즈 저감 성능이 급격히 떨어지게 되는 문제가 있고, 노이즈 저감 성능을 유지하기 위해서, 공통 모드 초크의 사이즈를 키우거나 개수를 늘릴 경우, EMI 필터의 크기와 가격이 매우 증가하는 문제점이 발생하였다.
특히, 태양광 발전용 EMI 필터에서는 전도성 노이즈 저감을 위한 제1 EMI 필터와 서지(surge) 보호를 위한 소자 등을 구비하기 위한 제2 EMI 필터부를 포함하고 있다. 즉, 2개의 EMI 필터 각각에 공통 모드 초크(CM choke)가 포함되는 경우, 태양광 발전기용 전체 셋업의 부피와 면적이 커진다는 문제점이 있어 왔다.
RF 디바이스와 같은 주파수 장치의 특성을 분석하기 위해, 디바이스 품질 검사 장치가 자주 이용된다. 디바이스 품질 검사 장치는 테스트 중인 디바이스(DUT; Device Under Test)의 여러 가지 테스트 파라미터, 즉 전달 함수, 반사 특성, 및 위상 특성(이하에서는 "스캐터링 파라미터 S" 또는 "S 파라미터")을 얻는다. S 파라미터는 당 기술분야에서 주지된 기술이며, 디바이스 품질 검사 장치로부터의 테스트 신호의 응답에 따른 테스트 중인 디바이스의 주파수 응답(전압 및 위상)을 관찰함으로써 결정된다.
한편, S 파라미터 측정의 대상이 되는 DUT 또는 피측정 장치는 2개의 터미널(포트)뿐만 아니라 3개 이상의 터미널을 포함하도록 형성되는 경우가 있다. 이러한 피측정 장치의 S 파라미터를 측정하기 위해, 나사 결선 형태의 SMA 포트를 연결하고 분리하는 시간과 노동력의 낭비가 증가되며, 연결 및 분리에 따라 케이블 손상률 증가한다는 단점이 있어왔다.
특히, 3상 4선 등 8 터미널 이상 되는 피측정 장치와 같이, 터미널의 수가 증가함에 따라 포트와 터미널의 연결을 변경하는 횟수가 급격히 증가하게 된다 예를 들어, N 터미널 피측정 장치에 대하여 NC2 회의 분리 및 연결을 수행하여야 한다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈 제거 성능을 유지하면서도 전체 부피 및 면적을 감소시킨 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 다채널 피측정 장치에 대하여, 포트와 한번의 연결만으로 피측정 장치의 품질을 측정하는 측정 장치, 측정 방법 및 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 포트의 연결 이후 자동으로 피측정 장치의 품질을 측정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터; 상기 AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부; 전력망 그리드; 및 상기 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, 상기 EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선;을 포함하고, 상기 능동 EMI 필터는, 상기 적어도 둘 이상의 관통선 상의 상기 제1 전류를 감지하여, 상기 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부; 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부; 상기 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부; 및 상기 보상 전류가 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 EMI 필터부는, 제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터;를 포함하고, 상기 제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터 중 적어도 하나가 상기 능동 EMI 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광 인버터는 DC EMI 필터;를 포함하고, 상기 DC EMI 필터는 상기 능동 EMI 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 능동 EMI 필터의 출력부인 전원 측의 구조와 무관하게 상기 능동 EMI 필터가 동작할 수 있도록, 상기 전원 측의 전력선에 병렬 연결되는 감결합용 Y-커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 터미널을 포함하는 피측정 장치를 테스트하기 위한 파라미터 측정 장치는, 제1 포트 및 제2 포트를 포함하는 포트;상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 각각 선택적으로 연결될 수 있도록 구성된 복수의 스위치; 및 상기 복수의 스위치 중 2개의 스위치를 선택하고, 상기 2개의 스위치를 각각 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 교차로 연결하도록 상기 복수의 스위치를 제어하고, 상기 2개의 스위치 중 어느 하나를 통해 상기 피측정 장치에 테스트 신호를 입력하도록 상기 제1 포트를 제어하고, 상기 포트를 통해 획득된 반사 신호 및 응답 신호를 기초로 S 파라미터를 측정하는 프로세서; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 2개의 스위치 중 어느 하나를 통해 상기 피측정 장치에 테스트 신호를 입력하도록 상기 제2 포트를 제어하고, 상기 포트를 통해 획득된 반사 신호 및 응답 신호를 기초로 S 파라미터를 측정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 스위치의 수는 상기 피측정 장치의 터미널 수와 동일할 수 있다.
또한, 상기 복수의 스위치 각각은 SPTT(Single Pole Triple Throw)이고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 제1 포트, 상기 제2 포트 및 정규화된 임피던스를 포함하는 내부 저항기에 선택적으로 연결될 수 있고, 상기 프로세서는 상기 복수의 스위치 중 2개의 스위치를 제외한 나머지 스위치는 상기 내부 저항기에 연결되도록 상기 복수의 스위치를 제어할 수 있다.
한편, 복수의 터미널을 포함하는 피측정 장치를 테스트하기 위한 파라미터 측정 장치의 측정 방법은, 프로세서에 의해, 복수의 스위치 중 2개의 스위치를 선택하는 단계; 상기 프로세서에 의해, 상기 2개의 스위치를 각각 포트의 제1 포트 및 제2 포트에 교차로 연결하는 단계; 상기 프로세서에 의해, 상기 2개의 스위치 중 어느 하나를 통해 상기 피측정 장치에 테스트 신호를 입력하는 단계; 및 상기 프로세서에 의해, 상기 포트를 통해 획득된 반사 신호 및 응답 신호를 기초로 S 파라미터를 측정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체는 상기 파라미터 측정 방법을 실행 시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 능동 EMI 필터를 통해 가격, 면적, 부피, 무게가 크게 증가하지 않는 태양광 발전용 인버팅 시스템을 제공할 수 있다. 구체적으로, 다양한 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, CM 초크를 포함하는 수동 필터에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동 EMI 필터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템은 능동 EMI 필터를 통해, 전력선으로부터 전기적으로 절연되는 능동 회로단을 가짐으로써, 능동 회로단에 포함된 소자들을 안정적으로 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템은 능동 EMI 필터를 통해, 외부 과전압으로부터 보호될 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 주변 전기 시스템의 특성에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있으며, 독립된 부품으로써 범용성을 가지며, 독립적인 모듈로써 상용화될 수 있는 능동 EMI 필터 모듈을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파라미터 측정 장치는 포트를 스위치부를 통해 피측정 장치에 연결한 후 자동으로 S 파라미터를 순차적으로 측정할 수 있다.
이에 따라, 파라미터 측정 장치의 포트와 DUT 포트(또는 DUT 터미널) 간 연결을 여러 번 변경할 필요가 없다는 점에서 시간 및 케이블 손상을 절감할 수 있다는 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 사용될 수 있는 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 6은 또 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 3선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 의한 공통 모드 노이즈 제거 효과를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예예 따른 품질 검사 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
도 11은 피측정 장치로써 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 측정 장치의 구성요소를 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 S 파라미터를 측정하기 위한 스위치 선택 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 측정 장치의 스위치 동작 방법 및 파라미터 측정 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈를 보상하는 태양광 발전기용 전류 보상 시스템에 관한 것이다. 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터, AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부, 전력망 그리드; 및 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선을 포함하고, 능동 EMI 필터는, 적어도 둘 이상의 관통선 상의 제1 전류를 감지하여, 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부, 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부, 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부 및 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부를 포함한다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시의 다양한 실시예에서, "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.
본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않으며, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 나타내는 도면이다.
태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 모듈(100), 태양광 인버터(200) EMI 필터(300) 및 그리드(400)를 포함한다.
태양광 모듈(100)은 광전효과를 이용하여 태양열을 전압으로 변환하기 위한 구성으로, PV(PhotoVoltaic) 패널 및 PV 셀을 포함할 수 있다. 태양광 모듈(100)은 태양광 발전을 통해 발생되는 DC 전압을 태양광 발전기용 인버터 또는 태양광 인버터(200)의 DC 입력 쪽에 인가할 수 있다.
태양광 모듈(100)에서 발전되는 전압은 DC 전압이지만, 대부분의 전력망(그리드, grid)은 AC 전압(예로, 60hz)이기 때문에, 이를 바꿔줄 DAC(DC-to-AC) 인버터가 필요하다. 이에 따라, 태양광 인버터(200)는 태양광 모듈(100)로부터 수신하는 DC 전압을 AC 전압으로 변환할 수 있다. 이에 대하여 도 2를 통해 자세히 설명하기로 한다.
한편, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 인버터(200)에서 변환된 AC 전압에 대한 전도성 방출(CE) 노이즈를 저감하기 위해 EMI 필터(300)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(300)는 CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동 EMI 필터로 구현된 것일 수 있다.
능동 EMI 필터(200)는 수동 필터부의 PCB에, 1 개의 CM 초크 및 4 개의 Y-cap 대신 실장되는 필터일 수 있다. 이에 대하여 도 3을 통해 자세히 설명하기로 한다.
EMI 필터(300)에 의해 노이즈가 저감된 AC 전압은 그리드(400)로 전달될 수 있다. 이때, 그리드(400)는 태양광 발전을 통해 발생된 전압을 사용하는 전력망일 수 있으며, 특정 장치에 한정하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터(200)는 DC EMI 필터(210), DC/DC 컨버터(220) 및 DC/AC 인버터(230)를 포함할 수 있다.
태양광 모듈(100)과 태양광 인버터(200) 사이에는 케이블이 배치되게 되는데, 케이블의 노이즈가 많을 경우 케이블 노이즈 방사가 일어날 수 있다. 이에 따라 태양광 인버터(200)는 노이즈 방사를 저감시켜주기 위한 DC EMI 필터(210)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 150khz~10Mhz 대역 타겟인 경우, 케이블 노이즈 방사의 주된 원인이 공통 모드(CM) 노이즈이기 때문에, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터가 적용될 수 있다.
한편, 태양광의 입사량은 연중/일중 균일하지 않기 때문에, 태양광 모듈(100)에서 발생되는 DC 전압 또한 일정하지 않다. 이에 따라, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 균일하지 않은 DC 발전 전압을 시스템이 사용할 수 있는 일정한 DC 전압으로 유지하기 위해 DC/DC 컨버터(220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 국내 기준 220V/60hz AC 전압으로 변환하기 위해서는 DAC(DC-to-AC) 인버터의 DC 입력에 약 300V 이상의 DC 전압이 필요하다. 예를 들어, 태양광 모듈(100)에서 발전되는 전압이 300V 전압보다 작은 경우, DC/DC 컨버터(220)를 통해 DC 전압을 승압해줄 수 있다. 일례로, DC/DC 컨버터(220)는 비절연타입 단방향 부스트 컨버터(boost converter)로 구현될 수 있으며, 이를 통해 AD(AC-to-DC) 인버터의 입력에 일정한 300V 이상의 전압을 공급할 수 있다.
태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 상술한 바와 같이, DC 전압을 AC 전압으로 변환하기 위한 전력변환 회로로 DC/AC 인버터(230)를 포함할 수 있다. DC/AC 인버터(230)는 DC 전압을 220V/60hz으로 변환하여 AC 전력망(그리드; 400)으로 공급할 수 있다. 일례로, DC/AC 인버터(230)는 T-type 인버터 회로로 구현될 수 있으며, 고조파 규격을 맞추기 위해 고조파를 충분히 저감하기 위한 리액터(reactor)를 포함할 수 있다.
DC/AC 인버터(230)에서 변환된 AC 전압은 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)을 통해 EMI 필터(300)로 전달될 수 있다. 한편, 도 2에서는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)이 각각 하나의 DC선과 N상선으로 구현되는 것을 도시하였으나, 이는 일예에 불과하다. 태양광 패널(100)이 복수 개로 병렬 설치되면, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 전류에 대응하여 다양한 수의 DC선을 포함하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 R상, S상, T상의 3개의 전력선 및 굵은 N상선의 3상 4선의 관통선을 포함하여 구현될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며 3상 3선의 관통선을 포함하여 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 EMI 필터(300)는 제1 AC EMI 필터(310) 및 제2 AC EMI 필터(320)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 AC EMI 필터(310)는 전도성 노이즈 저감을 위한 EMI 필터일 수 있다. 일례로, 제1 AC EMI 필터(310)는 필터뿐만 아니라 전류 센서 및 릴레이(relay)를 포함할 수 있다.
나아가, 제2 AC EMI 필터(320) 역시 전도성 노이즈 저감을 위한 EMI 필터일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 AC EMI 필터(320)는 서지(surge) 보호 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)는 각각 CM 초크 대신 능동 EMI 필터를 통해 구현될 수 있다. 종래의 태양광 발전기용 EMI 필터는 수동 소자를 포함하기 때문에 크기 및 부피가 크게 증가하기 때문에, 2개의 필터부분으로 구현하였다. 다만, 본 발명에 따르면 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)를 능동 소자를 이용하여 크기 및 부피를 감소시킬 수 있고, 이에 따라서 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)를 하나의 EMI 필터로 구현할 수 있다.
태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)에 사용될 수 있는 본 발명의 능동 EMI 필터는 도 4 내지 도 6을 통해 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 사용될 수 있는 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
일 실시예에 따르면, 태양광 인버터(200)로부터 전력을 송신하는 전력선이 능동 EMI 필터를 관통하도록 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)으로 설계될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, 노이즈 센싱부(11), 능동 회로부(12), 보상부(13) 및 전달부(14)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각은 그리드(400)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류를 태양광 인버터(200)에 전달하는 경로일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 전류는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 이때 제2 주파수 대역은 가령 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.
또한, 둘 이상의 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각은 태양광 인버터(200)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류의 적어도 일부가 그리드(400)에 전달되는 경로일 수도 있다. 이때 제1 전류는 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력 될 수 있다.
제1 전류는 다양한 원인에 의해 태양광 인버터(200)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류는 태양광 인버터(200)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다.
제1 전류는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 이때 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있는데, 예컨대 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.
노이즈 센싱부(11)는 관통선(21, 22)에 전기적으로 연결되어 제1 전류를 감지하고, 감지 결과에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 바꾸어 말하면 노이즈 센싱부(11)는 관통선(21, 22) 상에서 제1 전류를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 노이즈 센싱부(11)는 센싱 변압기(110)를 포함할 수 있다.
센싱 변압기(110)는 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 각각 전기적으로 연결된 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)과, 상기 제1,2 기준 권선(1101)(1102)과 동일한 코어에 형성된 센싱 권선(1100)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)은 전력선에 연결된 1차 권선이 될 수 있고, 센싱 권선(1100)은 2차 권선이 될 수 있다.
상기 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)은 각각 코어에 감겨 있는 권선의 형태가 될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 기준 권선(1101) 또는 제2 기준 권선(1102) 중 적어도 하나는 코어를 통과하는 구조일 수 있다.
센싱 권선(1100)은 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)이 감겨 있는 및/또는 통과하는 코어에 적어도 1회 이상 권취된 구조일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 센싱 권선(1100)은 상기 코어를 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
이러한 센싱 권선(1100)은 1차 권선과 전기적으로 절연되며, 제2 장치(3)로부터 발생된 노이즈 전류가 감지되고, 노이즈 전류로부터 일정 비율로 변환된 전류가 유도될 수 있다.
상기 1차 권선과 2차 권선은 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취될 수 있다.
예컨대 제1 기준 권선(1101)에 노이즈인 제1 전류가 입력 됨에 따라 코어에는 제1 자속 밀도가 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 기준 권선(1102)에 노이즈인 제1 전류가 입력 됨에 따라 코어에는 제2 자속 밀도가 유도될 수 있다.
유도된 제1,2 자속 밀도에 의해 제2 차측인 센싱 권선(1100)에는 제1 유도 전류가 유도될 수 있다.
이때 센싱 변압기는 제1 전류에 의해 유도되는 제1 자속 밀도와 제2 자속 밀도가 서로 중첩될 수 있게(또는 서로 보강할 수 있게) 구성되어, 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 절연된 제2 차 측, 즉, 센싱 권선(1100)에서 제1 전류와 대응되는 제1 유도 전류를 생성할 수 있다.
한편, 제1 기준 권선(1101), 제2 기준 권선(1102) 및 센싱 권선(1100)이 코어에 권취되는 수는, 능동 EMI 필터가 사용되는 시스템의 요구 조건에 따라 적절히 결정될 수 있다.
예를 들어, 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)인 1차 권선과 센싱 권선(1100)인 2차 권선의 권선비가 1:Nsen일 수 있다. 또한, 센싱 변압기의 1차 권선의 셀프 인덕턴스가 Lsen이라고 하면, 2차 권선은, Nsen2·Lsen의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 센싱 변압기(120)의 1차 권선과 2차 권선은, ksen의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다.
한편, 전술한 센싱 변압기(110)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 흐르는 통상 전류인 제2 전류에 의해 유도되는 자속 밀도가 소정의 자속 밀도 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)에 흐르는 제2 전류에 의해 코어에는 제3 자속 밀도 및 제4 자속 밀도가 각각 유도될 수 있다. 이 때, 제3 자속 밀도와 제4 자속 밀도는 서로 상쇄되는 조건일 수 있다.
바꾸어 말하면, 센싱 변압기(110)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 흐르는 통상 전류인 제2 전류에 의해 2차측인 센싱 권선(1100)에 유도되는 제2 유도 전류를 소정의 임계 크기 미만이 되도록 할 수 있고, 이에 따라 센싱 변압기는 제2 전류에 의해 유도되는 자속 밀도들이 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 전술한 제1 전류만이 감지되도록 할 수 있다.
센싱 변압기(110)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 노이즈 전류인 제1 전류에 의해 유도되는 제1,2 자속 밀도의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 통상 전류인 제2 전류에 의해 유도되는 제3,4 자속 밀도의 크기보다 크도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 A 구성요소가 B 하도록 구성된다는 것은, A 구성요소의 디자인 파라미터가 B 하기에 적절하도록 설정되는 것을 의미할 수 있다. 가령 센싱 변압기가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 크도록 구성된다는 것은, 센싱 변압기의 크기, 코어의 직경, 권취 수, 인덕턴스의 크기, 및 상호 인덕턴스의 크기와 같은 파라미터가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 강하게 되도록 적절하게 설정된 것을 의미할 수 있다.
센싱 변압기(110)의 제2차 측인 센싱 권선(1100)은 제1 유도 전류를 능동 회로부(12)에 공급하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 능동 회로부(12)의 입력단과 능동 회로부(12)의 기준전위를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 센싱 변압기에 의해 생성된 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성하기 위한 수단일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 센싱 권선(1100)은 능동 회로부(12)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다.
본 발명에서 능동 회로부(12)에 의한 증폭은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 가령 능동 회로부(12)는 제1 유도 전류의 위상을 180도 변경하고, 크기를 k배(k>=1)만큼 증가시켜 증폭 전류를 생성할 수 있다.
능동 회로부(12)는 전술한 센싱 변압기(110)의 변압 비율 및 후술하는 보상 변압기(131)의 변압 비율을 고려하여 증폭 전류를 생성하도록 설계될 수 있다. 가령 센싱 변압기(110)가, 노이즈 전류인 제1 전류에 대해, 크기가 1/F1 배인 제1 유도 전류로 변환하고, 보상 변압기(131)가 증폭 전류에 대해, 크기가 1/F2 배가 되도록 보상 전류로 변환하는 경우, 능동 회로부(12)는 제1 유도 전류의 크기의 F1xF2배인 증폭 전류를 생성할 수 있다.
이때 능동 회로부(12)는 증폭 전류의 위상이 제1 유도 전류의 위상과 반대가 되도록 증폭 전류를 생성할 수 있다.
능동 회로부(12)는 다양한 수단으로 구현될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 능동 회로부(12)는 OP AMP(121)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 OP AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및/또는 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 증폭을 위한 수단은 본 발명의 능동 회로부(12)로 제한 없이 사용될 수 있다.
능동 회로부(12)는 별도의 전원 장치(미도시)로부터 전원을 공급받아 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 전원 장치는 태양광 인버팅 시스템(10)과 무관하게 전원으로부터 전원을 공급 받아 능동 회로부(12)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 또한, 전원 장치는 태양광 인버팅 시스템(10)으로부터 전원을 공급 받아 능동 회로부(12)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.
상기 보상부(13)는 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부(13)는 보상 변압기(131)를 포함할 수 있다. 이 때 보상 변압기(131)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 절연된 및/또는 독립된(isolated) 상태에서 증폭 전류에 기초하여 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 측에 또는 제2차 측(1312)에 보상 전류를 생성하기 위한 수단일 수 있다.
보다 구체적으로, 보상 변압기(131)는 능동 회로부(12)의 출력단과 차동으로 연결되는 제1차 측(1311)에서, 능동 회로부(12)가 생성한 증폭 전류에 의해 유도되는 제3 자속 밀도에 기초하여 제2차 측(1312)에 보상 전류를 생성할 수 있다. 이 때 제2차 측(1312)은 후술하는 전달부(14)와 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)로 접지될 수 있다.
상기 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)은 전달부(14)를 개재한 상태로 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 능동 회로부(12)는 전력선으로부터 절연될 수 있고, 이에 따라 능동 회로부(12)를 보호할 수 있다.
한편, 다른 일 실시예에 따르면, 상기 보상 변압기(131)의 제1 차측(1311), 능동 회로부(12) 및 센싱 권선(1100)은 능동 EMI 필터의 나머지 구성요소들과 구분되는 기준전위(기준전위 2)로 접지될 수 있다. 즉, 전술한 능동 회로부(12)의 기준전위(기준전위 2)와 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)는 서로 구분되는 전위일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기준전위 1과 기준전위 2는 서로 동일한 전위가 될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위를 사용하고, 별도의 전원을 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 능동 EMI 필터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 보상 변압기(131)는, 능동 회로부(12)에 의해 증폭되어 보상 변압기(131)의 제1차측(1311)에 흐르는 전류를 일정 비율로 변환하여 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)에 유도시킬 수 있다.
예를 들어, 보상 변압기(131)에서, 제1차측(1311)과 제2차측(1312)의 권선비가 1:Ninj일 수 있다. 또한, 보상 변압기(131)의 제1차측(1311)의 셀프 인덕턴스가 Linj이라고 하면, 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)은, Ninj2·Linj의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 보상 변압기(131)의 제1차 측과 제2차측은, kinj의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다. 보상 변압기(131)를 통해 변환된 전류는, 보상 커패시터부(141)를 통해 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 보상 전류(Icomp)로서 주입될 수 있다.
전달부(14)는 보상 변압기(131)에 의해 생성된 전류가 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 수단일 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 상기 전달부(14)는 보상 커패시터부(141)를 포함할 수 있다.
보상 커패시터부(141)는 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)와 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각을 연결하는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 각 보상 커패시터는 Y-커패시터(Y-capacitor, Y-cap)를 포함할 수 있다. 각 보상 커패시터의 일단은 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)과 연결되는 노드를 공유하며, 타단은 각각 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 연결되는 노드를 가질 수 있다.
보상 커패시터부(141)는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 통해 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 사이에 흐르는 전류가 소정의 제1 전류 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제1 전류 조건은 전류의 크기가 소정의 제1 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.
또한, 보상 커패시터부(141)는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 통해 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각과 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1) 사이에 흐르는 전류가 소정의 제2 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제2 조건은 전류의 크기가 소정의 제2 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.
도 4와 같이, CSCC 구조인 능동 EMI 필터가 안정적인 성능을 유지하기 위해서는, 능동 EMI 필터의 출력 측(즉, 전원 측)의 임피던스가, 노이즈 소스 측의 임피던스(Zn) 보다 충분히 작아야 할 수 있다.
하지만, 노이즈 소스 측의 임피던스(Zn) 및 출력 측의 임피던스(Zline)는, 전력 시스템과 필터의 주변 상황에 따라 임의로 달라질 수 있다. 예를 들어, 가전 제품의 경우 능동 EMI 필터(100)의 출력 측에는 콘센트나 벽이 위치할 수 있고, 이들의 임피던스(Zline)는 임의의(random) 값을 가질 수 있다. 따라서, 주변 상황에 의한 불확정성을 없애고, 어떤 상황에서든 독립적으로 동작할 수 있도록, 능동 EMI 필터에 감결합 Y-커패시터(15)를 병렬 연결할 수 있다.
감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스 ZY는, 수학식 1을 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2020013652-appb-M000001
수학식 1을 참조하면, 능동 EMI 필터에서 전원 측으로 바라본 임피던스
Figure PCTKR2020013652-appb-I000001
는, 감결합 Y-커패시터(15)로 인해 거의 일정한 값을 가질 수 있다. 예를 들어 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스 ZY는, 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스(ZY)가 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가짐으로써, 능동 EMI 필터(100)가 출력 측 임피던스(Zline)에 상관없이 정상적으로 동작할 수 있다.
따라서, 능동 EMI 필터는, 어떤 시스템에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 능동 EMI 필터에 감결합 Y-커패시터(15)를 병렬 연결함으로써 능동 EMI 필터 모듈을 제공할 수 있음은 물론이다.
보상 커패시터부(141)를 따라 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각으로 흐르는 보상 전류는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 상의 제1 전류를 상쇄시켜, 제1 전류가 전술한 제2 장치(2)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이때 제1 전류와 보상 전류는 동일한 크기에 위상이 서로 반대인 전류일 수 있다.
이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 태양광 인버터(200)와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 공통 모드로 입력되는 노이즈 전류인 제1 전류를 능동적으로 보상하여, 태양광 인버터(200)로 방출되는 노이즈 전류를 억제한다. 이를 통해 그리드(400) 및/또는 태양광 인버터(200)와 연결되는 다른 장치들의 오동작이나 파손을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구조의 능동 EMI 필터는 기판 상에 구현될 수 있는 데, 전자파 노이즈를 감지하도록 구비된 노이즈 센싱부(11)를 포함하는 제1 소자 그룹과, 전자파 노이즈에 대한 보상 신호를 생성하도록 구비된 보상부(13)를 포함하는 제2 소자 그룹이 서로 다른 기판에 각각 장착되도록 구비될 수 있다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 실시예는, 전술한 도 4에 도시된 실시예와 달리, 태양광 인버터(200) 측으로 나가는 노이즈 전류를 감지하여 그리드(400) 측에서 전류로 보상하는, 피드백(Feedback) 타입의 CSCC 능동 EMI 필터를 나타낸다. 도 5에 도시된 노이즈 센싱부(11), 능동 회로부(12), 보상부(13) 및 전달부(14)는 각각 전술한 도 4에 도시된 소자들과 동일한 기능을 수행할 수 있다.
도 6은 또 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 상기 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 노이즈 센싱부(11)가 센싱 커패시터부(112)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 센싱 커패시터부(112)를 이용하여 노이즈 전압을 감지하고, 전달부(14)의 보상 커패시터부(141)를 이용하여 전류로 보상하는 전압-센싱 전류-보상(Voltage-sense Current-Compensation, VSCC) 능동 EMI 필터를 나타낸다. 이러한 실시예에 따른 능동 EMI 필터와 같은 VSCC 구조에서는, 피드포워드(feedforward)와 피드백(feedback)이 동작 원리상 구분되지 않을 수 있다. 즉 도 6에 도시된 능동 EMI 필터에서, 입/출력부의 구분이 없을 수 있다. 또한, 실시예에 따른 능동 EMI 필터도, 보상 변압기(131) 및 센싱 변압기(113)를 이용함으로써 독립된(isolated) 구조를 가질 수 있다.
센싱 커패시터부(112)는, 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)으로 입력되는 노이즈 전압을 감지할 수 있다. 센싱 커패시터부(112)는, 두 개의 센싱 커패시터를 포함할 수 있는 데, 각 센싱 커패시터는 Y-cap을 포함할 수 있다. 상기 두 개의 센싱 커패시터 각각의 일 단은, 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 전기적으로 연결될 수 있고, 타단은 센싱 변압기(113)의 1차측과 연결되는 노드를 공유할 수 있다. 센싱 변압기(113)의 1차측은, 센싱 커패시터부(112)를 거쳐 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
센싱 변압기(113)는, 전력선에 흐르는 노이즈를 센싱하기 위해, 전력선 측과 연결된 1차측 및 능동 회로부(12)와 연결된 2차측을 포함할 수 있다. 센싱 변압기(113)의 2차측은 능동 회로부(12)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 능동 EMI 필터에 포함된 센싱 변압기(113), 능동 회로부(12), 보상 변압기(131), 및 보상 커패시터부(141)는 각각 전술한 실시예들의 센싱 변압기, 능동 회로부(121), 보상 변압기(131), 보상 커패시터부(141) 및 감결합 Y-커패시터(15)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
비록 도면에 도시하지는 않았지만, 이상 설명한 실시예들에서, 상기 능동 회로부(12)는 보상 변압기(131)와의 사이에 하이패스 필터(미도시)를 더 포함해, 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역 이하의 저주파에서 능동 회로부(12)가 동작하는 것을 차단할 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 3선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 태양광 모듈(100)은 2개의 DC 선과 1개의 N상선을 통해 태양광 인버터(200)로 DC 전압을 입력할 수 있다. 태양광 인버터(200)는 변환된 AC 전압을 제1 관통선(21), 제2 관통선(22) 및 제3 관통선(23)을 통해 EMI 필터(300) 및 그리드(400)로 전달할 수 있다. 이때, 제1 관통선(21)은 R상, 제2 관통선(22)은 S상, 제3 관통선(23)은 N상의 전력선일 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예를 바탕으로 이를 3상 3선 구조로 나타낸 것이나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 8b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예 및 도 7a, 7b에 도시된 3상 3선 실시예와 달리 3상 4선 구조의 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)이다. 태양광 발전기의 경우, 태양광 모듈(100)에서 발전되는 전류가 크기 때문에, DC 선 3개와, 굵은 N상 선으로 DC 입력을 전달할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 태양광 모듈(100)은 3개의 DC 선과 1개의 N상선을 통해 태양광 인버터(200)로 DC 전압을 입력할 수 있다. 태양광 인버터(200)는 변환된 AC 전압을 제1 관통선(21), 제2 관통선(22) 및 제3 관통선(23)을 통해 EMI 필터(300) 및 그리드(400)로 전달할 수 있다. 이때, 제1 관통선(21)은 R상, 제2 관통선(22)은 S상, 제3 관통선(23)은 T상 및 제4 관통선(24)은 N상의 전력선일 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 둘 이상의 관통선의 수량은 사용되는 발전 시스템의 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
노이즈 센싱부(11)는 노이즈를 센싱할 수 있는 센싱 변압기(110)를 포함할 수 있는 데, 상기 센싱 변압기는, 제1 관통선(21) 내지 제4 관통선(24)에 각각 연결된 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)과, 상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)과 동일한 코어에 형성된 센싱 권선(1100)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)은 전력선에 연결된 1차 권선이 될 수 있고, 센싱 권선(1100)은 2차 권선이 될 수 있다.
상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)은 각각 코어에 감겨 있는 권선의 형태가 될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 기준 권선(1101), 제2 기준 권선(1102), 제3 기준 권선(1103) 또는 제4 기준 권선(1104) 중 적어도 하나는 코어를 통과하는 구조일 수 있다.
센싱 권선(1100)은 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)이 감겨 있는 및/또는 통과하는 코어에 적어도 1회 이상 권취된 구조이거나 코어를 1회 관통하는 구조일 수 있다.
센싱 권선(1100)은 전술한 실시예들과 동일하게 전력선과는 절연(isolated)되며, 제2 장치(3)로부터 발생되는 노이즈 전류를 감지할 수 있다. 1차 권선과 2차 권선은 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취될 수 있다.
센싱 권선(1100)은 유도 전류를 능동 회로부(12)로 공급하고, 능동 회로부(12)는 이를 증폭하여 증폭 전류를 생성한다. 능동 회로부(12)는 전술한 센싱 변압기의 변압 비율 및 후술하는 보상 변압기(131)의 변압 비율을 고려하여 증폭 전류를 생성할 수 있도록 설계될 수 있다. 능동 회로부(12)는 다양한 수단으로 구현될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 능동 회로부(12)는 OP AMP(121)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 OP AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및/또는 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 증폭을 위한 수단은 본 발명의 능동 회로부(12)로 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 증폭 전류는, 보상부(13) 및 전달부(14)를 통해 제1 관통선(21), 제2 관통선(22), 제3 관통선(23) 및/또는 제4 관통선(24)으로 흘러, 노이즈를 보상할 수 있다.
상기 보상부(13)는, 보상 변압기(131)를 포함할 수 있고, 전달부(14)는 보상 캐패시터부(141)를 포함할 수 있는 데, 구체적인 구성 및 기능은 전술된 실시예들과 동일하게 적용할 수 있다. 보상 커패시터부(141)의 각 커패시터들의 일단은 보상 변압기(131)에 연결되고 타단은 제1 관통선(21) 내지 제4 관통선(24)에 각각 연결된다.
도 8b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예를 바탕으로 이를 3상 4선 구조로 나타낸 것이나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8b에 도시된 실시예는 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4 내지 도 8b와 같이, 종래의 태양광 발전기 시스템의 CM 초크단 위치에 능동 EMI 필터를 적용하는 경우, 면적, 부피 및 무게가 크게 감소한다는 효과가 있다. 예를 들어 면적은 약 75% 절감, 부피는 84% 절감이 가능할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4 내지 도 8b에서는 DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 150khz~10Mhz 대역 타겟인 경우, 케이블 노이즈 방사의 주된 원인이 공통 모드(CM) 노이즈이기 때문에, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터가 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 의한 공통 모드 노이즈 제거 효과를 도시한다.
구체적으로 도 9는 34kW 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 능동 EMI 필터를 적용한 후 능동 EMI 필터(AEF; Active EMI Filter)를 온/오프하는 경우 노이즈 저감 효과를 도시한다.
태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)에서 발생하는 노이즈(bare noise)는 전체 주파수 영역에 걸쳐 70dBuV 이상을 나타낸다.
태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)의 DC EMI 필터(210) 등 본 발명의 능동 EMI 필터가 적용된 필터를 제외한 필터의 경우(AEF off), 전체 노이즈는 전체 주파수 영역에서 70dBuV를 전반적으로 하회하나, 저감 성능도 노이즈 한계선을 넘는 부분이 존재한다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터를 적용한 EMI 필터(300)를 온(on)하는 경우, 노이즈는 노이즈 한계선 아래까지 저감된 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 CM 초크단 위치에 능동EMI 필터를 적용하는 경우, 면적, 부피 및 무게가 크게 감소하면서도, 저감 성능도 유지 또는 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예예 따른 품질 검사 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 품질 검사 시스템은 품질 검사 장치 또는 파라미터 측정 장치(10010, 이하 파라미터 측정 장치) 및 피측정 장치(10020)를 포함할 수 있다.
이때, 파라미터 측정 장치(10010)는 테스트 파라미터, 즉 전달 함수, 반사 특성, 및 위상 특성(이하에서는 "S 파라미터")을 획득하기 위한 구성이다. S파라미터는 당 기술분야에서 주지된 기술이며, 네트워크 분석기로부터의 테스트 신호의 응답에 따른 테스트 중인 디바이스의 주파수 응답(전압 및 위상)을 관찰함으로써 결정된다.
특히 본 발명의 파라미터 측정 장치(10010)는 다채널 DUT(Device Under Test) 또는 피측정 장치(10020)와 한번의 연결만으로 자동으로 S 파라미터를 측정할 수 있다.
DUT(Device Under Test) 또는 피측정 장치(10020)는 S-파라미터(또는 산란계수)의 피측정의 대상이 되는 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면 피측정 장치(10020)는 EMI 필터(특히, 능동 EMI 필터)일 수 있다. 이때, 능동 EMI 필터는 공통 모드(CM) 노이즈를 저감시키는 능동형 전류 보상 장치일 수 있다.
구체적으로 능동 EMI 필터는 제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 전류 보상 장치일 수 있다. 능동 EMI 필터는 제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 제1 전류를 감지하여, 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부, 출력 신호를 증폭하여 증폭된 출력 신호를 생성하는 증폭부, 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부 및 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부를 포함하는 전류 보상 장치일 수 있다. 이에 대하여 구체적인 내용은 도 11을 통해 설명하기로 한다.
도 11은 피측정 장치로써 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
제2 장치(10002)는 제1 장치(10003)에 전원을 전류 및/또는 전압의 형태로 공급하기 위한 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제2 장치(10002)는 전원을 생산하여 공급하는 장치일 수도 있고, 다른 장치에 의해 생성된 전원을 공급하는 장치(예컨대 전기 자동차 충전 장치)일 수도 있다. 물론 제2 장치(10002)는 저장된 에너지를 공급하는 장치일 수도 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 제1 장치(10003)는 전술한 제2 장치(10002)가 공급하는 전원을 사용하는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제1 장치(10003)는 제2 장치(10002)가 공급하는 전원을 이용하여 구동되는 부하일 수 있다. 또한, 제1 장치(10003)는 제2 장치(10002)가 공급하는 전원을 이용하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 부하(예컨대 전기 자동차)일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 각각은 제2 장치(10002)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(10003)에 전달하는 경로일 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 제2 전류(I21, I22)는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 이때 제2 주파수 대역은 가령 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.
또한, 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 각각은 제1 장치(10003)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류(I11, I12)의 적어도 일부가 제2 장치(10002)에 전달되는 경로일 수도 있다. 이때 제1 전류(I11, I12)는 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력 될 수 있다.
제1 전류(I11, I12)는 다양한 원인에 의해 제1 장치(10003)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류(I11, I12)는 제1 장치(10003)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다.
제1 전류(I11, I12)는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 이때 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 가질 수 있는 데, 예컨대 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.
한편, 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112)는 도 11에 도시된 바와 같이 두 개의 경로를 포함할 수도 있고, 세 개의 경로 또는 네 개의 경로를 포함할 수도 있다. 대전류 경로(10111, 10112)의 수는 제1 장치(10003) 및/또는 제2 장치(10002)가 사용하는 전원의 종류 및/또는 형태에 따라 달라질 수 있다.
한편, 센싱부(10120)는 대전류 경로(10111, 10112)에 전기적으로 연결되어 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하고, 제1 전류(I11, I12)에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 바꾸어 말하면 센싱부(10120)는 대전류 경로(10111, 10112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하는 수단을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱부(10120)는 센싱 변압기로 구현될 수 있다. 이때 센싱 변압기는 대전류 경로(10111, 10112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(10111, 10112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하기 위한 수단일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱부(10120)는 증폭부(10130)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다. 증폭부(10130)는 센싱부(10120)에 전기적으로 연결되어, 센싱부(10120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭된 출력 신호를 생성할 수 있다. 본 발명에서 증폭부(10130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는것을 의미할 수 있다.
증폭부(10130)의 증폭에 의해, 전류 보상 장치(10100)는 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하여 대전류 경로(10111, 10112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 보상할 수 있다.
증폭부(10130)는 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 일 실시예에에서 증폭부(10130)는 OP-AMP를 포함할 수 있다. 다른 실시예에에서 증폭부(10130)는 OP-AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예서, 증폭부(10130)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예서, 증폭부(10130)는 BJT 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 다만 증폭부(10130)의 위와 같은 구현 방식은 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(10130)로 제한 없이 사용될 수 있다.
증폭부(10130)는 제1 장치(10003) 및/또는 제2 장치(10002)와 구분되는 제3 장치(10004)로부터 전원을 공급받아, 센싱부가 출력한 출력신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 제3 장치(10004)는 제1 장치(10003) 및 제2 장치(10002)와 무관한 전원으로부터 전원을 공급받아 증폭부(10130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 선택적으로 제3 장치(10004)는 제1 장치(10003) 및 제2 장치(10002) 중 어느 하나의 장치로부터 전원을 공급 받아 증폭부(10130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.
보상부(10140)는 증폭부(10130)에 전기적으로 연결되고, 전술한 증폭부(10130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성할 수 있다.
보상부(10140)는 증폭부(10130)의 출력단과 증폭부(10130)의 기준전위(기준전위 2)를 연결하는 경로와 전기적으로 연결되어 보상 전류를 생성할 수 있다. 보상부(10140)는 보상 커패시터부(10150) 및 전류 보상 장치(10100)의 기준전위(기준전위 1)를 연결하는 경로와 전기적으로 연결될 수 있다. 증폭부(10130)의 기준전위(기준전위 2)와 전류 보상 장치(10100)의 기준전위(기준전위 1)는 서로 구분되는 전위일 수 있다.
보상 커패시터부(10150)는 보상부(10140)에 의해 생성된 보상 전류가 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보상 커패시터부(10150)는 보상부(10140)에 의해 생성된 전류가 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부(10150)로 구현될 수 있다. 이때 보상 커패시터부(10150)는 능동 EMI 필터(10001)의 기준전위(기준전위 1)와 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 각각을 연결하는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 능동 EMI 필터(10001)는 둘 이상의 대전류 경로(10111, 10112) 상의 특정 조건의 전류를 감지하고 이를 능동적으로 보상할 수 있고, 능동 EMI 필터(10001)의 소형화에도 불구하고 고전류, 고전압 및/또는 고전력 시스템에 적용될 수 있다.
한편, 상술한 능동 EMI 필터는 피측정 장치(10020)의 일 예에 불과하며, 주파수를 이용하는 신호를 처리하는 다양한 아날로그 회로(또는 RF)를 포함하는 모든 종류의 장치를 의미할 수 있다.
피측정 장치(10020)는 2개의 터미널(포트)뿐만 아니라 3개 이상의 터미널로 형성되는 경우가 있다. 피측정 장치(10020)의 S-파라미터를 측정하기 위해, 2개의 포트를 갖는 파라미터 측정 장치(10010)는 3개 이상의 터미널에 대하여 교차로 2개씩 조합하여 측정할 수 있다. 이에 대하여는 추후에 자세히 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 측정 장치의 구성요소를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 파라미터 측정 장치(10010)는 신호 생성부(10100), 포트(10200), 스위치부(10300) 및 프로세서(10400)를 포함할 수 있다. 이때, 포트(10200)는 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)를 포함할 수 있고, 스위치부(10300)는 제1 스위치(SW1) 내지 제n 스위치(SWn)를 포함할 수 있다.
신호 생성부(10100)는 프로세서(10400)로부터의 제어 신호에 응답하여 주파수가 소정 범위내에서 선형적으로 가변되는 테스트 신호를 생성하기 위한 구성이다.
포트(10200)는 스위치부(10300)를 통해 피측정 장치(10020)의 터미널(또는 DUT 포트)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이 포트(10200)는 2개의 입력-출력 포트(테스트 포트 P1, P2)를 포함할 수 있다. 포트(10200)는 프로세서(10400)의 제어신호에 따라 선택된 스위치를 통해서 피측정 장치(10020)에 연결될 수 있고, 신호 생성부(10100)에서 생성한 테스트 신호를 피측정 장치(10020)에 공급할 수 있다.
스위치부(10300)는 제1 스위치(SW1) 내지 제n 스위치(SWn)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1) 내지 제n 스위치(SWn) 각각은 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)를 선택적으로 결정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 스위치(SW1) 내지 제n 스위치(SWn) 각각은 EPX36MA8과 같은 SPDT(Single Pole Double Throw) 형태의 스위치일 수 있고, TS5A3359DCUT과 같은 0SP3T(Single Pole 3 Throw) 형태의 스위치일 수 있으나, 이는 일예에 불과하고, 다양한 선택적 스위치를 통해 구현될 수 있다.
제1 스위치(SW1) 내지 제n 스위치(SWn) 각각은 외부 신호 경로 또는 각 터미널에 대응하는 내부 저항기로 회로를 접속시키는 스위칭 회로를 포함할 수 있다. 스위치 내의 각 내부 저항기는 통상 50Ω인 측정 장치(10010)의 정규화된 특성 임피던스로 설정될 수 있다.
프로세서(10400)는 파라미터 측정 장치(10010)를 전반적으로 제어하기 위한 제어부일 수 있다. 특히, 프로세서(10400)는 메모리(미도시)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 파라미터 측정 장치(10010)의 전반적인 동작을 제어한다.
구체적으로, 프로세서(10400)는 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 2개의 터미널을 선택하기 위해 스위치부(10300)를 제어할 수 있다.
프로세서(10400)는 선택된 2개의 스위치를 통해 피측정 장치(10020)로 공급할 테스트 신호를 생성하도록 신호 생성부(10100)를 제어할 수 있다. 프로세서(10400)는 신호 생성부(10100)가 생성한 테스트 신호를 피측정 장치(10020)로 공급하도록 포트(10200)를 제어할 수 있다. 구체적으로 프로세서(10400)는 상기 2개의 스위치를 각각 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 교차로 연결하도록 상기 복수의 스위치를 제어하고, 상기 2개의 스위치 중 어느 하나를 통해 상기 피측정 장치(10020)에 테스트 신호를 입력하도록 상기 제1 포트(P1)를 제어하고, 상기 포트를 통해 획득된 반사 신호 및 응답 신호를 기초로 S 파라미터를 측정할 수 있다.
프로세서(10400)는 테스트 중인 피측정 장치(10020)에 스위프(sweep) 주파수 신호(테스트 신호)를 전송하도록 입력 포트를 제어하고, 테스트 중인 피측정 장치(10020)의 응답 출력 신호를 수신하도록 출력 포트를 제어할 수 있다. 이때, 입력 포트 및 출력 포트는 포트(10200) 중 스위프(sweep) 방향에 따라 변경 될 수 있다.
구체적으로 상기 프로세서(10400)는 상기 2개의 스위치 중 어느 하나를 통해 상기 피측정 장치(10020)에 테스트 신호를 입력하도록 상기 제2 포트(P2)를 제어하고, 상기 포트(10200)를 통해 획득된 반사 신호 및 응답 신호를 기초로 S 파라미터를 측정할 수 있다.
즉, 프로세서(10400)는 포트(10200)에 입력된 테스트 신호에 대응하는 피측정 장치(10020)의 반사 또는 응답 신호를 측정하고, 이를 기초로 피측정 장치(10020)에 대한 S 파라미터를 획득할 수 있다. 구체적으로, 주파수 변환된 입력 신호 및 기준 신호는 AD 컨버터(미도시)에 의해 디지털 신호로 각각 변환될 수 있고, 디지털 신호는 디지털 신호 처리기(DSP, 65)에 의해 처리되어, 프로세서(10400)는 테스트 중인 피측정 장치(10020)의 S 파라미터를 결정할 수 있다. 프로세서(10400)는 획득한 S 파라미터를 기초로 Z 파라미터를 추출할 수 있고, 이후 회로 파라미터를 계산할 수 있다.
프로세서(10400)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스를 포함할 수 있다. 여기서, 롬은 시스템 부팅을 위한 명령어 세트가 저장되는 구성이고, CPU는 롬에 저장된 명령어에 따라 파라미터 측정 장치(10100)의 메모리에 저장된 운영체제를 램에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, CPU는 메모리(미도시)에 저장된 각종 애플리케이션을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. 이상에서는 프로세서(10400)가 하나의 CPU만을 포함하는 것으로 설명하였지만, 구현 시에는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC 등)으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 프로세서(10400)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(10400)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 S 파라미터를 측정하기 위한 스위치 선택 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
파라미터 측정 장치(10010)는 스위치(10300) 중 포트(10200)와 연결하기 위한 두 개의 스위치를 선택할 수 있다. 이때, 스위치(10300)는 피측정 장치(10020)의 포트 또는 터미널의 수에 대응되는 수와 동일할 수 있다. 예를 들면, 피측정 장치(10020)의 터미널의 수가 4개이라면, 스위치부(10300)는 SW1 내지 SW4의 스위치를 포함할 수 있고, 피측정 장치(10020)의 터미널의 수가 n개이라면, 스위치부(10300)는 SW1 내지 SWn의 스위치를 포함할 수 있다.
한편, 파라미터 측정 장치(10010)는 SW1 내지 SWn의 스위치 중 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)에 각각 연결하기 위한 두 개의 스위치 SWi 및 SWj를 선택할 수 있다. 파라미터 측정 장치(10010)는 포트(10200)에 연결하기 위한 스위치 넘버(i,j)를 각각 i=1, j=2로 설정할 수 있다(S400).
파라미터 측정 장치(10010)는 선택된 SWi 및 SWj(예를 들어, SW1 및 SW2)를 포트(10200)와 연결할 수 있다(S410). 예를 들어, 파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SWi)를 입력 포트(P1)에 연결할 수 있고, 제2 스위치(SWj)를 출력 포트(P2)에 연결할 수 있다.
파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SWi)가 연결된 입력 포트(P1)를 통해 테스트 신호를 인가할 수 있고(S420), 제2 스위치(SWj)가 연결된 출력 포트(P2)를 통해 획득된 응답 출력 신호를 기초로 피측정 장치(10020)의 S 파라미터를 측정할 수 있다(S430).
한편, 파라미터 측정 장치(10010)는 제2 스위치(SWj)에 대응되는 터미널이 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 측정되지 않은 최종 터미널인지 여부(j=n)를 확인할 수 있다(S440).
제2 스위치(SWj)에 대응되는 터미널이 최종 터미널이 아닌 경우(S440-N), 파라미터 측정 장치(10010)는 제2 스위치(SWj)에 대응되는 피측정 장치(10020)의 터미널 번호를 증가(j = j+1)시킬 수 있다(S450). 이후, 파라미터 측정 장치(10010)는 선택된 SWi 및 SWj(예를 들어, SW1 및 SW3)를 포트(10200)와 연결할 수 있고(S410), 제2 스위치(SWj)에 대응되는 터미널이 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 측정되지 않은 최종 터미널(j=n)이 될 때까지 S 파라미터 측정을 반복한다.
한편, 파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SWi)에 대응되는 터미널이 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 측정되지 않은 최종 터미널인지 여부(i=n)를 확인할 수 있다(S460).
제1 스위치(SWi)에 대응되는 터미널이 최종 터미널이 아닌 경우(S460-N), 파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SWi)에 대응되는 피측정 장치(10020)의 터미널 번호를 증가(i = i+1)시킬 수 있고, 제2 스위치(SWj)에 대응되는 피측정 장치(10020)의 터미널 번호를 변경(j = i+1)할 수 있다(S470). 이후, 파라미터 측정 장치(10010)는 선택된 SWi 및 SWj(예를 들어, SW2 및 SW3)를 포트(10200)와 연결할 수 있고(S410), 제2 스위치(SWj)에 대응되는 터미널이 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 측정되지 않은 최종 터미널(j=n)이 될 때까지 S 파라미터 측정을 반복할 수 있다.
파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SWi)에 대응되는 터미널이 피측정 장치(10020)의 복수의 터미널 중 측정되지 않은 최종 터미널(i=n)이 될 때까지 S 파라미터 측정을 반복할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 측정 장치의 스위치 동작 방법 및 파라미터 측정 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 피측정 장치(10020)가 총 6개의 DUT 포트 또는 터미널(T1 내지 T6)을 포함하는 실시예를 도시한다. 스위치부(10300)의 각각의 스위치(SW1 내지 SW6)는 각각 피측정 장치(10020)의 터미널(T1 내지 T6)에 대응되는 것일 수 있다.
도 14 내지 도 16의 스위치부(10300)의 각각의 스위치(SW1 내지 SW6)는 SP3T(Single Pole 3 Throw) 또는 SPTT(Single Pole Triple Throw) 형식의 스위치로 구현된 것이다. 구체적으로, 각각의 스위치(SW1 내지 SW6)는 제1 포트(P1), 제2 포트(P2) 및 각 터미널에 대응하는 정규화된 임피던스를 포함하는 내부 저항기에 선택적으로 연결 가능한 SP3T 스위치일 수 있다.
파라미터 측정 장치(10010)는 각각의 스위치(SW1 내지 SW6) 중 포트(10200)와 연결하기 위한 2개의 스위치를 선택할 수 있다. 도 14에서는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 포트(10200)와 연결하기 위한 2개의 스위치로 선택된 것을 도시한다.
도 14의 실시예에서 SW1 및 SW2를 제외한 나머지 SW3 내지 SW6는 정규화된 임피던스를 포함하는 내부 저항기에 연결될 수 있다. 제1 스위치(SW1)와 연결된 제1 포트(P1)로부터 테스트 신호를 입력받은 피측정 장치(10020)는 테스트 신호에 대응하는 반사 신호 및 제2 포트(P2)로 출력되는 응답 신호를 기초로 S 파라미터(S11, S21)를 측정할 수 있다.
파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SW1)를 유지한 채 제2 스위치를 SW2 부터 SW6까지 변경하며 S 파라미터를 측정할 수 있다. 도 15는 파라미터 측정 장치(10010)가 제2 스위치를 SW6까지 변경한 것을 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW6)를 제외한 나머지 스위치 SW2 내지 SW5는 정규화된 임피던스를 포함하는 내부 저항기에 연결된다.
도 16을 참조하면, 파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치를 SW1으로 유지한 채 제2 스위치를 SW2에서 SW6까지 변경하며 S 파라미터를 측정한 후, 제1 스위치를 SW1에서 SW2로 변경한 것을 도시한다.
파라미터 측정 장치(10010)는 제1 스위치(SW2) 및 제2 스위치(SW3)를 포트(10200)에 연결하여 S 파라미터를 측정한 후, 제1 스위치(SW2)를 유지한 채 제2 스위치를 SW4 내지 SW6로 변경하며 S 파라미터를 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파라미터 측정 장치(10010)는 포트(10200)를 스위치부(10300)에 연결한 후 자동으로 피측정 장치(10020)에 대한 S 파라미터를 순차적으로 측정할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 파라미터 측정 장치(10010)는 복수의 터미널을 포함하는 피측정 장치(10020)에 대한 S 파라미터 측정에 있어서, 파라미터 측정 장치(10010)의 포트와 DUT 포트(또는 DUT 터미널) 간 연결을 여러 번 변경할 필요가 없다는 점에서 시간 및 케이블 손상을 절감할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 전자 장치에 설치 가능한 어플리케이션 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 전자 장치에 대한 소프트웨어 업그레이드, 또는 하드웨어 업그레이드 만으로도 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시예들은 전자 장치에 구비된 임베디드 서버, 또는 전자장치의 외부 서버를 통해 수행되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상에서 설명된 다양한 실시예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체(computer readable recording medium)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일부 경우에 있어 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 프로세서 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 동작을 수행할 수 있다.
한편, 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시 예들에 따른 장치를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어 하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적 기록매체(non-transitory computer readable recording medium)의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다. 이때 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 있을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서,
    DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터;
    상기 AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부;
    전력망 그리드; 및
    상기 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, 상기 EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선;을 포함하고,
    상기 능동 EMI 필터는,
    상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 감지하여, 상기 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부;
    상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부;
    상기 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부; 및
    상기 보상 전류가 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부;를 포함하는 태양광 발전용 인버팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EMI 필터부는,
    제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터;를 포함하고,
    상기 제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터 중 적어도 하나가 상기 능동 EMI 필터를 포함하는 태양광 발전용 인버팅 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 인버터는 DC EMI 필터;를 포함하고,
    상기 DC EMI 필터는 상기 능동 EMI 필터를 포함하는 태양광 발전용 인버팅 시스템.
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