KR101447703B1 - Broadband passive harmonic filter Reduced Harmonic of Three-phase six-pulse. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터에 관한 것으로 특히, 리액터는 내철형 구조로 전원보정권선, 부하보정권선, 5조파용 리액터, 7조파용 리액터를 하나의 통합 된 철심에 자속을 같이 사용하도록 일체형으로 구성한 수동형 고조파필터에 관한 것으로서, 부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 커패시터의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 커패시터 전류를 자동 차단하도록 하였으며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하며, 리액터, 커패시터, 방전저항, 부하전류 감시 콘트롤러, 전류센서로 구성된다.
본 발명을 통해 부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 커패시터의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 커패시터 전류를 자동 차단하도록 하며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하는 효과를 제공하게 된다.The present invention relates to a broadband passive harmonic filter that reduces harmonics generated in a three-phase six-pulse rectifier. More particularly, the reactor is an iron-core structure in which a power correction winding, a load compensation winding, a 5-wave reactor, The present invention relates to a passive type harmonic filter that is integrally constructed to use a magnetic flux in an integrated iron core together. The present invention improves harmonic (voltage, current harmonic) and power factor during operation to reduce ineffective and apparent power, The load current monitoring controller automatically cuts off the capacitor current so that the reactive current of the harmonic filter capacitor does not affect the power supply system. It automatically returns when the load current flows, and the reactor, capacitor, discharging resistor, load current monitoring controller, Current sensor.
The present invention improves harmonics (voltage, current harmonics) and power factor during operation to reduce ineffective and apparent power, and when the load current does not flow, the load current monitoring controller causes the reactive current of the harmonic filter capacitor The capacitor current is automatically cut off so as not to affect the load current, and the effect of automatically returning when the load current flows is provided.
Description
본 발명은 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터에 관한 것으로 특히, 리액터는 내철형 구조로 전원보정권선, 부하보정권선, 5조파용 리액터, 7조파용 리액터를 하나의 통합 된 철심에 자속을 같이 사용하도록 일체형으로 구성한 수동형 고조파필터에 관한 것으로서, 부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 커패시터의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 커패시터 전류를 자동 차단하도록 하였으며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하며, 리액터, 커패시터, 방전저항, 부하전류 감시 콘트롤러, 전류센서로 구성된다.
The present invention relates to a broadband passive harmonic filter that reduces harmonics generated in a three-phase six-pulse rectifier. More particularly, the reactor is an iron-core structure in which a power correction winding, a load compensation winding, a 5-wave reactor, The present invention relates to a passive type harmonic filter that is integrally constructed to use a magnetic flux in an integrated iron core together. The present invention improves harmonic (voltage, current harmonic) and power factor during operation to reduce ineffective and apparent power, The load current monitoring controller automatically cuts off the capacitor current so that the reactive current of the harmonic filter capacitor does not affect the power supply system. It automatically returns when the load current flows, and the reactor, capacitor, discharging resistor, load current monitoring controller, Current sensor.
도 1은 종래기술에 따른 인버터 시스템의 회로도이다. 1 is a circuit diagram of an inverter system according to the prior art.
삼상 6펄스 다이오드 정류 방식은 입력전압(V1,V2,V3)이 콘덴서(Cdc) 전압보다 높을 때에만 다이오드를 통해 콘덴서(Cdc)로 전원전류(Is)가 흐르기 때문에 입력전압(V1,V2,V3)의 최대값 부근에서 입력전류(Is)는 도 2와 같이 펄스형으로 전류가 흐르게 된다. In the three-phase 6-pulse diode rectification method, since the power supply current Is flows to the capacitor Cdc through the diode only when the input voltages V1, V2 and V3 are higher than the capacitor Cdc voltage, the input voltages V1, V2 and V3 ), The input current Is flows in a pulse-like manner as shown in Fig.
3상 6펄스 정류기의 고조파는 아래의 식으로 발생하는 차수의 고조파를 알 수 있다.The harmonics of the 3-phase 6-pulse rectifier can be found by the harmonic of the order that occurs in the following equation.
H = nP±1 (H: 고조파발생차수, n: 정수 1,2,3, ..., P: 정류기 펄스 수)H = nP ± 1 (H: harmonic order, n: integer 1, 2, 3, ..., P: number of rectifier pulses)
6펄스 발생하는 고조파 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47,49, ...이며, 고조파 함유량이 많은 차수는 5차수와 7차수 고조파이다.The order of harmonic content is 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, And seventh order harmonics.
입력전류 Is는 기본파 전류에 고조파 전류가 포함된 전류로 고조파 성분이 높을수록 입력 역률이 나빠진다.The input current Is is the current including the harmonic current in the fundamental wave current. The higher the harmonic component, the worse the input power factor becomes.
그리고, 도 3은 도 2의 고조파 전류 FFT를 나타낸 도면으로서, 삼상 전원 계통의 선로 임피던스가 2% 보다 작을 경우에 인버터에서 발생되는 전류고조파 왜형율(ITHD%)은 70% 보다 높다.3 shows the harmonic current FFT of FIG. 2. When the line impedance of the three-phase power supply system is less than 2%, the current harmonic distortion ratio (ITHD%) generated in the inverter is higher than 70%.
기본파의 5배의 차수 고조파가 가장 높으며, 그 다음으로 기본파의 7배수 고조파가 높다.Harmonics of the order of 5 times the fundamental wave are the highest, and then the harmonic of the fundamental wave is 7 times higher.
그리고, 도 4는 고조파 왜형률에 따른 실제전류 증가에 대한 도형이다.4 is a graph showing the actual current increase according to the harmonic distortion factor.
도 4에 따르면, 실제 전류는 기본파 전류에 고조파전류가 합성된 것으로 고조파 전류가 많이 포함될수록 실제 전류는 증가하고 무효전류도 증가한다.According to FIG. 4, the actual current is a combination of the fundamental wave current and the harmonic current, and the more the harmonic current is included, the more the actual current increases and the more the reactive current increases.
그 결과 역률이 저하되고 피상 전력이 증가되어 전력 설비 용량(변압기 용량)이 감소한다.As a result, the power factor is lowered and the apparent power is increased to reduce the power plant capacity (transformer capacity).
도 4의 고조파 전류를 감소시키면 실제 전류가 감소하고 동시에 무효전력이 감소되어 역률 개선 및 에너지 절감 효과가 있게 된다.When the harmonic current of FIG. 4 is reduced, the actual current is reduced and the reactive power is reduced, thereby improving the power factor and reducing the energy.
또한, 도 11은 종래의 기술에 의한 인버터(DCL 적용)에서 발생한 고조파를 측정한 데이터를 나타낸 도면이다. 11 is a diagram showing data obtained by measuring harmonics generated in an inverter (DCL application) according to a conventional technique.
고조파전압왜형율(Vthd%)는 5.03%, 고조파전류왜형율(Ithd%)는 41.3%가 발생하고, 이로 인해 역율(PF)는 0.9, 무효전력 8.3kvar, 피상전력 66.6kVA를 확인할 수 있었다. The harmonic voltage distortion ratio (Vthd%) was 5.03% and the harmonic current distortion factor (Ithd%) was 41.3%. The power factor (PF) was 0.9, the reactive power was 8.3kvar and the apparent power was 66.6kVA.
전류의 경우, 기본파 전류에 고조파 전류가 합성되어 78A로 측정되었다.For current, the harmonic current was synthesized to the fundamental wave current and measured at 78A.
도 13은 종래의 기술에 의한 고조파 필터 미 설치시 측정한 도 11의 전압 전류 파형도이다.FIG. 13 is a voltage-current waveform chart of FIG. 11 measured when a harmonic filter is not installed according to a conventional technique.
전압고조파왜형율(Vthd%) 5.03%로 삼상 전압 파형이 일그러짐이 발생하고, 전류고조파왜형율(Ithd%) 41.3%를 포함한 삼상 전류 파형이다.
It is a three-phase current waveform including a voltage harmonic distortion factor (Vthd%) of 5.03% and a distortion of a three-phase voltage waveform and a current harmonic distortion factor (Ithd%) of 41.3%.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 커패시터의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 커패시터 전류를 자동 차단하도록 하며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하도록 하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior arts, and it is an object of the present invention to provide a method and a system for reducing harmonics (voltage and current harmonics) If not, the load current monitoring controller automatically cuts off the capacitor current so that the reactive current of the harmonic filter capacitor does not affect the power supply system, and automatically returns when the load current flows.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the object of the present invention,
본 발명의 일실시예에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터는, A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in a three-phase six-pulse rectification according to an embodiment of the present invention includes:
3상 교류전력(전원) 계통에 공진을 방지하고 계통전원으로부터 고조파필터로 유입되는 고조파를 감소시키며, 콘덴서와 부하(인버터)를 보호하기 위한 전원보정코일(1)과; A power correction coil 1 for preventing resonance in the three-phase AC power system and reducing harmonics flowing from the system power supply to the harmonic filter, and for protecting the condenser and the load (inverter);
부하(인버터)와 5조파용 필터(5조파용 코일(3), 5조파용 콘덴서(4))의 공진을 방지하고, 부하에서 발생하는 고조파를 먼저 감소시키기 위한 부하보정코일(2)과;A
기본파의 5배 주파수를 제거하기 위한 5조파용 코일권선(3)과;A 5-wave coil winding (3) for removing a 5-fold frequency of the fundamental wave;
기본파의 5배 주파수를 제거하기 위한 콘덴서로서, 전원계통(고조파필터 입력단)의 역률을 일정치 이상 유지하기 위한 5조파용 콘덴서(4)와;A capacitor for removing a 5-fold frequency of the fundamental wave, a 5-
고조파필터 정상 운전 시 5조파용 콘덴서에 전압이 충전되도록 하며, 계통전원 차단 및 전자접촉기 OPEN시, 5조파용 콘덴서에 충전된 전압을 방전시키기 위한 5조파용방전저항(5)과;(5) for discharging the voltage charged in the capacitor for 5th harmonic wave when the harmonic filter is operated in normal operation and the voltage is charged in the capacitor for 5th harmonic wave and when the system power is cut off and the electromagnetic contactor is opened;
부하전류감시컨트롤러로부터 신호를 입력받아 5조파용 콘덴서의 무효전류가 전원계통(고조파필터입력단)으로 흐르는 것을 차단하기 위한 전자접촉기(6)와;An electromagnetic contactor (6) for receiving a signal from the load current monitoring controller and for preventing the reactive current of the capacitor for the fifth harmonic from flowing to the power supply system (harmonic filter input terminal);
부하전류 값을 부하전류감시컨트롤러에 전송하기 위한 계기용변류기(CT, 7)와; A current transformer (CT) 7 for transferring the load current value to the load current monitoring controller;
계기용변류기로부터 신호를 입력받아 부하전류가 흐르지 않을 경우에 접자접촉기(6,12)를 OPEN 시켜 콘덴서 무효전류를 차단시키기 위한 부하전류감시컨트롤러(8);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
And a load current monitoring controller (8) for receiving a signal from the meter current transformer and opening the coplanar contactors (6, 12) when the load current does not flow to shut off the capacitor ineffective current. .
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터는,A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in a three-phase six-pulse rectification according to the present invention having the above-
부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 콘덴서의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 콘덴서 전류를 자동 차단하도록 하며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하는 효과를 제공하게 된다. The load current improves the harmonics (voltage, current harmonics) and the power factor to reduce the ineffective and apparent power when the load is in operation. When the load current does not flow, the reactive current of the harmonic filter capacitor influences the power system by the load current monitoring controller The capacitor current is automatically cut off and the effect of returning automatically when the load current flows is provided.
또한, 비선형부하, 인버터, 터보 블로워, 터보압축기 내장형 적용, 정류기 부하에 적용할 수 있으며, 메인변압기 용량확보 및 소손방지, 계통전원 장비 오작동 방지, 에너지절감을 가능하게 하는 상승 효과를 제공한다.
In addition, it can be applied to nonlinear load, inverter, turbo blower, turbo compressor built-in type, rectifier load, main transformer capacity and burnout prevention, grid power supply equipment malfunction, and energy saving.
도 1은 종래기술에 따른 인버터 시스템의 회로도이며, 도 2는 도 1의 전류파형 Is 를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 고조파 전류 FFT를 나타낸 도면이다.
도 4는 고조파 왜형률에 따른 실제전류 증가에 대한 도형이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소 시키는 광대역 수동형 고조파필터의 고조파 필터에 관한 회로도이다.
도 6은 도 5에서의 리액터 구조를 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 5에 따른 외형도이다.
도 8은 본 발명에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소 시키는 광대역 수동형 고조파필터의 다른 실시예이다.
도 9는 도 8에 따른 다른 리액터 구조를 나타낸 도면이다.
도 10는 도 8에 따른 고조파 필터 외형도이다.
도 11은 종래의 기술에 의한 인버터(DCL 적용)에서 발생한 고조파를 측정한 데이터를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 8에 따른 고조파 필터 적용 시 발생한 고조파를 측정한 데이터이다.
도 13은 종래의 기술에 의한 고조파 필터 미 설치시 측정한 도 11의 전압 전류 파형도이다.
도 14는 본 발명에 따른 고조파 필터 설치시 측정한 도 12의 전압 전류 파형도이다.
도 15는 필터 적용 전 후에 대한 고조파 스펙트럼을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter system according to the related art, FIG. 2 is a diagram showing a current waveform Is in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a harmonic current FFT in FIG.
FIG. 4 is a graph of actual current increase according to the harmonic distortion factor.
5 is a circuit diagram of a harmonic filter of a wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in a three-phase six-pulse rectification according to an embodiment of the present invention.
Fig. 6 is an exemplary view showing the reactor structure in Fig. 5. Fig.
7 is an external view according to Fig.
FIG. 8 is another embodiment of a wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in three-phase six-pulse rectification according to the present invention.
9 is a view showing another reactor structure according to Fig.
10 is an external view of a harmonic filter according to FIG.
11 is a diagram showing data obtained by measuring harmonics generated in an inverter (DCL application) according to a conventional technique.
FIG. 12 is data obtained by measuring harmonics generated when the harmonic filter according to FIG. 8 is applied.
FIG. 13 is a voltage-current waveform chart of FIG. 11 measured when a harmonic filter is not installed according to a conventional technique.
FIG. 14 is a voltage current waveform diagram of FIG. 12 measured when a harmonic filter according to the present invention is installed.
Fig. 15 is a graph showing a harmonic spectrum before and after applying the filter.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 경우에는 비선형부하, 인버터, 터보 블로워, 터보압축기 내장형 적용, 정류기 부하에 적용할 수 있으며, 메인변압기 용량확보 및 소손방지, 계통전원 장비 오작동 방지, 에너지절감을 가능하게 하는 것이다. The present invention can be applied to a nonlinear load, an inverter, a turbo blower, a turbocompressor built-in type application, and a rectifier load, thereby securing a main transformer capacity and preventing burnout, preventing malfunction of the grid power supply equipment, and saving energy.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터의 고조파 필터에 관한 회로도이다.5 is a circuit diagram of a harmonic filter of a wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in a three-phase six-pulse rectification according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 전원보정코일(1)과, 부하보정코일(2)과, 5조파용 코일권선(3)과, 5조파용 콘덴서(4)와, 5조파용방전저항(5)과, 전자접촉기(6, 12)와, 계기용변류기(CT, 7)와, 부하전류감시컨트롤러(8)와, 7조파용 코일권선(9)과, 7조파용 콘덴서(10)와, 7조파용방전저항(11), 전자접촉기(12)가 도시되어 있다.5, the power
상기 전원보정코일(1)은 3상 교류전력(전원) 계통에 공진을 방지하고 계통전원으로부터 고조파필터로 유입되는 고조파를 감소시키며, 콘덴서와 부하(인버터)를 보호하는 기능을 수행하게 된다.The
그리고, 부하보정코일(2)은 부하(인버터)와 5조파용 필터(5조파용 코일(3), 5조파용 콘덴서(4))의 공진을 방지하고, 부하에서 발생하는 고조파를 먼저 감소시키기 위한 기능을 수행하게 되는 것이다. The
그리고, 상기 5조파용 코일권선(3)은 3상에 맞게 구성되며, 기본파의 5배 주파수를 제거하게 되며, 상기 5조파용 콘덴서(4)는 기본파의 5배 주파수를 제거하기 위한 콘덴서로서, 전원계통(고조파필터 입력단)의 역률을 일정치 이상 유지하기 위하여 도면과 같이 구성하게 된다.The fifth harmonic coil winding 3 is configured to match three phases and removes fivefold frequency of the fundamental wave. The fifth
그리고, 5조파용방전저항(5)은 고조파필터 정상 운전 시, 5조파용 콘덴서에 전압이 충전되도록 구성하며, 계통전원 차단 및 전자접촉기 OPEN시, 5조파용 콘덴서에 충전된 전압을 방전시키도록 도면과 같이 구성하게 된다.The discharge resistor (5) for the fifth harmonic wave is configured such that the voltage is charged in the capacitor for the fifth harmonic wave during the normal operation of the harmonic filter, and the voltage charged in the fifth harmonic capacitor is discharged when the system power is cut off and the electromagnetic contactor is opened. As shown in FIG.
특히, 상기 전자접촉기(6)는 부하전류감시컨트롤러로부터 신호를 입력받아 5조파용 콘덴서의 무효전류가 전원계통(고조파필터입력단)으로 흐르는 것을 차단하기 위하여 구성되며, 상기 계기용변류기(CT, 7)는 부하전류 값을 부하전류감시컨트롤러에 전송하는 기능을 수행하게 된다.In particular, the
그리고, 상기 부하전류감시컨트롤러(8)는 계기용변류기로부터 신호를 입력받아 부하전류가 흐르지 않을 경우에 접자접촉기(6,12)를 OPEN 시켜 콘덴서 무효전류를 차단시키게 되는 것이다.When the load current does not flow, the load
한편, 기본파의 7배 주파수를 제거하기 위하여, 7조파용 코일권선(9)과, 7조파용 콘덴서(10)와, 7조파용방전저항(11)과, 전자접촉기(12)를 구성하게 된다.On the other hand, the seventh harmonic coil winding 9, the seventh
상기 7조파용 코일권선(9)은 기본파의 7배 주파수를 제거하게 되며, 상기 7조파용 콘덴서(10)는 기본파의 7배 주파수를 제거하기 위한 콘덴서로서, 전원계통(고조파필터 입력단)의 역률을 일정치 이상 유지하도록 구성하게 된다.The 7th harmonic coil winding 9 removes 7 times the frequency of the fundamental wave. The 7th
그리고, 상기 7조파용방전저항(11)은 고조파필터 정상 운전 시 7조파용 콘덴서에 전압이 충전되도록 하며, 계통전원 차단 및 전자접촉기 OPEN시, 7조파용 콘덴서에 충전된 전압을 방전시키도록 도면과 같이 구성되며, 상기 전자접촉기(12)는 부하전류감시컨트롤러로부터 신호를 입력받아 7조파용 콘덴서의 무효전류가 전원계통(고조파필터입력단)으로 흐르는 것을 차단하도록 구성하게 되는 것이다.The seventh
도 6은 도 5에서의 리액터 구조를 나타낸 예시도이다.Fig. 6 is an exemplary view showing the reactor structure in Fig. 5. Fig.
도 6에 도시한 바와 같이, 도면부호 1은 L1 전원보정코일, 도면부호 2는 L1 부하보정코일, 도면부호 3-1, 3-2, 3-3, 3-4는 철심 요크, 도면부호 3-5는 철심 레그 도면부호 4는 L5 5조파용 권선코일, 도면부호 5는 L7 7조파용 권선코일, 도면부호 6은 전원입력단자(L1,L2,L3), 도면부호 7은 전원출력단자(L1', L2', L3'), 도면부호 8은 L5 5조파용 코일 출력단자(X1,Y1,Z1), 도면부호 9는 L7 7조파용 코일 출력단자(X2,Y2,Z2), 도면부호 10은 자속을 도시한 것이다.6,
상기 L1 전원보정코일은 전원입력단자를 시작점으로 하여 철심 레그에 목표 인덕턴스 값을 권선 후, L1 부하보정코일을 추가 권선하여 전원출력단자로 구성되며, L1전원보정코일과 L1 부하보정코일 사이 중간 탭을 갖는다. The L1 power compensation coil is constituted by a power output terminal by further winding an L1 load compensation coil after winding a target inductance value to an iron core leg with a power input terminal as a starting point, and a middle tap between the L1 power compensation coil and the L1 load compensation coil Respectively.
중간 탭에서 권선 코일을 연장하여 철심 레그에 L5 5조파용 권선코일을 권선하고 L7 7조파용 권선코일을 권선한다.The winding coil is extended from the middle tap to wind the L5 5-phase winding coil to the iron core leg and the L7 7-phase winding coil to be wound.
L5 5조파용 코일 출력단자는 5조파용 콘덴서가 연결되는 출력단자이며, L7 7조파용 코일 출력단자는 7조파용 콘덴서가 연결되는 출력단자이다.The L5 5-phase coil output terminal is the output terminal to which the 5-wave capacitor is connected, and the L7 7-phase coil output terminal is the output terminal to which the 7-wave capacitor is connected.
도면부호 3-1인 철심 요크는 L1 코일 권선 전류에 의해 발생하는 자속이 쇄교하며, 도면부호 3-2 철심요크는 L1 과 L5 코일 권선 전류에 의해 발생한 자속이 쇄교하며, 도면부호 3-3 철심요크는 L5 과 L7 코일 권선 전류에 의해 발생한 자속이 쇄교하며, 도면부호 3-4 철심요크는 L7코일 권선 전류에 의해 발생한 자속이 쇄교한다. The iron core yoke 3-1 has a magnetic flux generated by the L1 coil winding current, and the magnetic flux generated by the L1 and L5 coil winding currents is linked with the 3-2 iron core yoke. The magnetic flux generated by L5 and L7 coil winding currents is linked by the yoke, and the magnetic flux generated by the L7 coil winding current is linked by the 3-4 iron core yokes.
도 7은 도 5에 따른 외형도이며, 도 7에는 철심코아(1), L1 전원부하보정코일(2), 5조파용 코일권선(3), 5조파용 콘덴서(4), 방전저항(5), 전자접촉기(6), 계기용변류기(CT, 7), 부하전류감시컨트롤러(8), 7조파용 코일권선(9), 7조파용 콘덴서(10), 방전저항(11), 전자접촉기(MC, 12)가 도시되어 있다. Fig. 7 is an external view according to Fig. 5, and Fig. 7 shows an embodiment in which the
도 8은 본 발명에 따른 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터의 다른 실시예이다.FIG. 8 is another embodiment of a wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in three-phase six-pulse rectification according to the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 다른 실시예에 따른 구성은 L1 전원보정코일(1), L1 부하보정코일(2), 5조파용 코일권선(3), 5조파용 콘덴서(4), 방전저항(5), 전자접촉기(6), 계기용변류기(CT, 7), 부하전류감시컨트롤러(8)가 도시되어 있다. 8, the configuration according to another embodiment includes an L1
상기의 구성은 5조파용만으로 구성된 것이다.The above configuration is composed of only the 5th harmonic wave.
도 9는 도 8에 따른 다른 리액터 구조를 나타낸 도면이며, 도면부호 1은 L1 전원보정코일, 도면부호 2는 L1 부하보정코일, 도면부호 3-1, 3-2, 3-3은 철심 요크, 도면부호 3-4는 철심 레그, 도면부호 4는 L5 5조파용 권선코일 도면부호 5는 전원입력단자(L1,L2,L3), 도면부호 6은 전원출력단자(L1', L2', L3'), 도면부호 7은 L5 5조파용 출력단자(X,Y,Z)를 나타낸 것이다.Fig. 9 is a view showing another reactor structure according to Fig. 8, in which
상기 L1 전원보정코일은 전원입력단자를 시작점으로 하여 철심 레그에 목표 인덕턴스 값을 권선 후 L1 부하고정코일을 추가 권선하여 전원출력단자로 구성되며, L1전원보정코일과 L1 부하보정코일 사이 중간 탭을 갖는다. The L1 power compensation coil is constituted of a power output terminal by additionally winding a L1 load fixing coil after winding the target inductance value to the iron core leg with the power input terminal as a starting point and a middle tap between the L1 power compensation coil and the L1 load compensation coil .
상기 중간 탭에서 권선 코일을 연장하여 철심 레그에 L5 5조파용 권선코일을 권선한다.And the winding coils are extended from the middle tap to wind the L5 five-wave winding coils to the iron core legs.
L5 5조파용 코일 출력단자는 5조파용 콘덴서가 연결 되는 출력단자이며, 도면부호 3-1인 철심 요크는 L1 코일 권선 전류에 의해 발생하는 자속이 쇄교하며, 도면부호 3-2인 철심요크는 L1 과 L5 코일 권선 전류에 의해 발생한 자속이 쇄교하며, 도면부호 3-3인 철심요크는 L5코일 권선 전류에 의해 발생한 자속이 쇄교한다. The output terminal of the L5 5-phase coil is an output terminal to which a capacitor for 5-wave frequency is connected. The iron core yoke 3-1 is connected to the magnetic flux generated by the L1 coil current and the iron core yoke 3-2 is L1 And the magnetic flux generated by the L5 coil winding current are linked. In the iron core yoke, denoted by reference numeral 3-3, the magnetic flux generated by the L5 coil winding current is bridged.
도 10는 도 8에 따른 고조파 필터 외형도이며, 철심코아(1), L1 전원부하보정코일(2), 5조파용 코일권선(3), 5조파용 콘덴서(4), 방전저항(5), 전자접촉기(6), 계기용변류기(CT, 7), 부하전류감시컨트롤러(8)가 도시되어 있다. Fig. 10 is an external view of the harmonic filter according to Fig. 8, and shows the harmonic filter according to the first embodiment of the present invention. A
도 12는 도 8에 따른 고조파 필터 적용 시 발생한 고조파를 측정한 데이터이다.FIG. 12 is data obtained by measuring harmonics generated when the harmonic filter according to FIG. 8 is applied.
즉, 고조파전압왜형율(Vthd%)는 1%, 고조파전류왜형율(Ithd%)는 3.6%로 감소하였고, 이로 인해 역율(PF)는 0.99증가, 무효전력 -1.1kvar, 피상전력 61.2kVA 감소하였다.In other words, the harmonic voltage distortion ratio (Vthd%) and the harmonic current distortion ratio (Ithd%) were reduced to 1% and 3.6%, respectively, and the power factor (PF) increased by 0.99, the reactive power decreased by -1.1 kvar and the apparent power decreased by 61.2 kVA Respectively.
고조파전류왜형율(Ithd%)이 3.6%로 감소함으로 인해 전류는 71A로 감소하였다.As the harmonic current distortion ratio (Ithd%) decreased to 3.6%, the current decreased to 71A.
결과적으로, 고조파를 제거함으로써 전류가 감소하고 역율이 개선되었으며, 무효전력 및 피상전력을 감소시켜 전기에너지 절감의 효과를 얻을 수 있었다.As a result, by eliminating the harmonics, the current was reduced and the power factor was improved, and the reactive power and the apparent power were reduced, and the electric energy saving effect was obtained.
도 14는 본 발명에 따른 고조파 필터 설치시 측정한 도 12의 전압 전류 파형도이다. FIG. 14 is a voltage current waveform diagram of FIG. 12 measured when a harmonic filter according to the present invention is installed.
즉, 전압고조파왜형율(Vthd%) 1%로 도 13의 전압 일그러짐이 정형파로 개선 되었고, 전류고조파왜형율(Ithd%) 3.6%로 감소하여 삼상의 전류가 정현파에 가깝게 표시되었다.That is, the voltage distortion at the voltage harmonic distortion ratio (Vthd%) of 1% was improved by the square wave, and the current harmonic distortion ratio (Ithd%) was reduced to 3.6%, and the current of the three phases was expressed close to the sinusoidal wave.
도 15는 필터 적용 전 후에 대한 고조파 스펙트럼을 나타낸 도면이다.Fig. 15 is a graph showing a harmonic spectrum before and after applying the filter.
도 15의 적색은 도 8에 따른 고조파 필터 적용 시 감소한 고조파 차수의 크기를 나타낸 것이며, 회색은 필터 적용 전 인버터에서 발생하는 고조파 크기를 나타낸 것이다.The red color in FIG. 15 represents the magnitude of the harmonic order that is reduced when the harmonic filter according to FIG. 8 is applied, and the gray represents the harmonic magnitude that occurs in the inverter before the filter application.
도 15에 나타난 바와 같이, 도 8의 필터 적용 후 각 차수 별로 고조파가 감소한 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 15, it can be seen that the harmonics are decreased for each order after the filter of FIG. 8 is applied.
결론적으로 상기와 같이 구성하게 된다면, 부하가 운전시 고조파(전압, 전류 고조파) 및 역율을 개선하여 무효 및 피상 전력을 감소시키며, 부하전류가 흐르지 않을 경우에 부하전류 감시 콘트롤러에 의해 고조파 필터 커패시터의 무효전류가 전원 계통에 영향을 주지 않도록 커패시터 전류를 자동 차단하도록 하며, 부하 전류가 흐를 때 자동으로 복귀하는 효과를 제공하게 된다.In conclusion, if the above configuration is adopted, the load improves the harmonic (voltage, current harmonic) and power factor during operation to reduce the ineffective and apparent power. In the case where the load current does not flow, the load current monitoring controller controls the harmonic filter capacitor The capacitor current is automatically cut off so that the reactive current does not affect the power supply system, and the effect of automatically returning when the load current flows is provided.
이를 통해 비선형부하, 인버터, 터보 블로워, 터보압축기 내장형 적용, 정류기 부하에 적용할 수 있으며, 메인변압기 용량확보 및 소손방지, 계통전원 장비 오작동 방지, 에너지절감을 가능하게 할 수 있다.This makes it possible to apply to nonlinear load, inverter, turbo blower, turbo compressor built-in type, rectifier load, ensuring main transformer capacity and fire prevention, preventing malfunction of grid power equipment, and saving energy.
특히, 본 발명의 고조파 필터는 터보 블로워에 포함하여 구성할 수 있으며, 필요에 따라 터보 압축기에 포함하여 구성할 수도 있으며, 진공 블로워에 포함하여 구성할 수도 있을 것이다.In particular, the harmonic filter of the present invention can be included in a turbo blower, and can be included in a turbo compressor if necessary, or can be included in a vacuum blower.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
1 : 전원보정코일
2 : 부하보정코일
3 : 5조파용 코일권선
4 : 5조파용 콘덴서
5 : 5조파용방전저항
6 : 전자접촉기
7 : 계기용변류기
8 : 부하전류감시컨트롤러
9 : 7조파용 코일권선
10 : 7조파용 콘덴서
11 : 7조파용방전저항
12 : 전자접촉기1: power correction coil
2: Load compensation coil
3: 5-wave coil winding
4: 5 wave condenser
5: 5 discharge resistance
6: Magnetic contactor
7: Current transformer
8: Load current monitoring controller
9: 7 wave coil winding
10: 7 wave condenser
11: 7 Discharge Resistance for Dissipation
12: Magnetic contactor
Claims (5)
3상 교류전력 계통에 공진을 방지하고 계통전원으로부터 고조파필터로 유입되는 고조파를 감소시키며, 콘덴서와 부하를 보호하기 위한 전원보정코일(1)과;
상기 전원보정코일(1)의 후단에 직렬로 연결되며, 부하와 5조파용 필터의 공진을 방지하고, 부하에서 발생하는 고조파를 먼저 감소시키기 위한 부하보정코일(2)과;
상기 전원보정코일(1)과 상기 부하보정코일(2) 사이에서 병렬로 분기하여 연결되고, 기본파의 5배 주파수를 제거하기 위한 5조파용 코일권선(3)과;
상기 5조파용 코일권선(3)에 직렬로 연결되고, 부하전류감시컨트롤러로부터 신호를 입력받아 5조파용 콘덴서의 무효전류가 전원계통으로 흐르는 것을 차단하기 위한 전자접촉기(6)와;
상기 전자접촉기(6)와 델타로 연결되고, 기본파의 5배 주파수를 제거하기 위한 콘덴서로서, 전원계통의 역률을 일정치 이상 유지하기 위한 5조파용 콘덴서(4)와;
상기 5조파용 콘덴서(4)와 병렬로 연결되고, 고조파필터 정상 운전 시 5조파용 콘덴서에 전압이 충전되며, 계통전원 차단 및 전자접촉기 OPEN시, 5조파용 콘덴서에 충전된 전압을 방전시키기 위한 5조파용방전저항(5)과;
상기 부하보정코일(2)에서 연장된 전선이 통과하며, 부하전류 값을 부하전류감시컨트롤러에 전송하기 위한 계기용변류기(7)와;
상기 계기용변류기로부터 신호를 입력받아 부하전류가 흐르지 않을 경우에 접자접촉기(6,12)를 OPEN 시켜 콘덴서 무효전류를 차단시키기 위한 부하전류감시컨트롤러(8);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터.1. A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in a three-phase six-pulse rectifier,
A power correction coil (1) for preventing resonance in a three-phase AC power system and for reducing harmonics flowing into the harmonic filter from the system power supply and for protecting the condenser and the load;
A load correction coil (2) connected in series to the rear end of the power correction coil (1) for preventing resonance of the load and the fifth harmonic filter, and first reducing the harmonics generated in the load;
A fifth harmonic coil winding (3) connected in parallel between the power correction coil (1) and the load correction coil (2) and connected to remove the fifth harmonic frequency of the fundamental wave;
An electromagnetic contactor 6 connected in series to the fifth harmonic coil winding 3 for receiving a signal from the load current monitoring controller and blocking the reactive current of the fifth harmonic capacitor from flowing into the power supply system;
A capacitor for eliminating a frequency five times higher than the fundamental frequency, connected to the electromagnetic contactor 6 by a delta, comprising: a fifth harmonic capacitor 4 for maintaining the power factor of the power supply system at a predetermined value;
The capacitor is connected in parallel to the fifth harmonic capacitor (4), and a voltage is charged in the fifth harmonic capacitor during the normal operation of the harmonic filter. When the system power is cut off and the electromagnetic contactor is opened, A fifth harmonic discharge resistor (5);
A meter current transformer (7) for passing a wire extending from the load correction coil (2) and for transmitting a load current value to the load current monitoring controller;
And a load current monitoring controller (8) for receiving a signal from the meter current transformer and opening the contact coils (6, 12) when the load current does not flow to cut off the capacitor null current. A wideband passive harmonic filter that reduces harmonics generated from 3 - phase 6 - pulse rectification.
상기 전원보정코일(1)과 상기 부하보정코일(2) 사이에서 병렬로 분기하여 연결되고, 기본파의 7배 주파수를 제거하기 위한 7조파용 코일권선(9)과;
상기 7조파용 코일권선(9)에 직렬로 연결되고, 부하전류감시컨트롤러로부터 신호를 입력받아 7조파용 콘덴서의 무효전류가 전원계통으로 흐르는 것을 차단하기 위한 전자접촉기(12);와
상기 전자접촉기(12)와 델타로 연결되고, 기본파의 7배 주파수를 제거하기 위한 콘덴서로서, 전원계통의 역률을 일정치 이상 유지하기 위한 7조파용 콘덴서(10)와;
상기 7조파용 콘덴서(10)와 병렬로 연결되고, 고조파필터 정상 운전 시 7조파용 콘덴서에 전압이 충전되며, 계통전원 차단 및 전자접촉기 OPEN시, 7조파용 콘덴서에 충전된 전압을 방전시키기 위한 7조파용방전저항(11);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터.The method according to claim 1,
A seventh harmonic coil winding (9) branched in parallel between the power correction coil (1) and the load correcting coil (2) to remove a frequency sevenfold of the fundamental wave;
An electromagnetic contactor (12) connected in series to the 7-wave coil winding (9) for receiving a signal from the load current monitoring controller to shut off the reactive current of the 7th harmonic capacitor from flowing into the power supply system
A capacitor 7 for connecting the electromagnetic contactor 12 with a delta and for removing a frequency sevenfold of the fundamental wave, the capacitor 7 for maintaining the power factor of the power supply system at a predetermined value or more;
The capacitor is connected in parallel to the 7th harmonic capacitor (10), and a voltage is charged in the 7th harmonic capacitor during the normal operation of the harmonic filter. When the system power is cut off and the electromagnetic contactor is opened, And a seventh-harmonic discharge resistor (11) for reducing harmonics generated in the three-phase six-pulse rectification.
상기 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터는,
터보 블로워에 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터.
The method according to claim 1,
A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in the three-phase six-
Wherein the harmonic filter is configured to be included in a turbo blower.
상기 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터는,
터보 압축기에 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터.
The method according to claim 1,
A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in the three-phase six-
Wherein the harmonics are included in a turbo compressor, and the harmonics generated in the three-phase 6-pulse rectification are reduced.
상기 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터는,
진공 블로워에 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 3상 6펄스 정류에서 발생하는 고조파를 감소시키는 광대역 수동형 고조파필터.
The method according to claim 1,
A wideband passive harmonic filter for reducing harmonics generated in the three-phase six-
Wherein the harmonic wave generated by the three-phase six-pulse rectification is reduced.
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