KR20100118058A - Active filter device and power converting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력변환기기(電力變換機器)에 설치하는 필터장치(filter 裝置)에 관한 것으로서, 특히 스위칭(switching)에 기인하는 코먼모드 전류(common mode 電流) 및 EMI 노이즈(EMI noise)가 교류계통으로 유출되는 양을 감소시키기 위한 능동필터장치(active filter 裝置) 및 능동필터장치를 입력측에 설치한 전력변환장치(電力變換裝置)에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
전력용 반도체 소자의 특성 향상에 따라 스위칭 주파수(switching 周波數)의 고주파화를 실현시키도록 진행되고 있다. 무정전 전원장치(無停電 電源裝置)나 통신용 전원장치로 대표되는 전력변환장치는, 고속응답이나 저소음에 대한 요구, 필터의 소형화에 대한 요구 등으로부터 PWM 제어를 사용한 고주파 스위칭 방식(高周波 switching 方式)이 널리 사용된다.In accordance with the improvement of the characteristics of the power semiconductor device, it is progressing to realize the high frequency of the switching frequency. Power converters represented by uninterruptible power supplies and communication power supplies have a high frequency switching method using PWM control due to the need for high-speed response, low noise, and miniaturization of filters. Widely used.
스위칭 주파수의 고주파화가 진행됨에 따라 직류 링크부(直流 link部)나 케이블을 통하여 대지(大地)로 흘러가는 고주파 누설전류(高周波 漏泄電流)가 커지고 있다. 이 고주파 누설전류는, 교류계통으로 유입되어 노이즈가 됨으로써, 교류계통에 접속된 다른 장치에 악영향을 미쳐서 사회적인 문제가 되고 있다. 예를 들면 무정전 전원장치에 있어서 특히 직류측에 대용량의 축전지를 플로팅(floating)에 의하여 접속하는 경우에, 이 축전지 및 길이가 길어진 직류 케이블로부터 대지로 큰 고주파 누설전류가 흐르는 경향이 있고, 이 고주파 누설전류가 교류계통에 접속된 다른 교류기기에 악영향을 미치게 한다.As the frequency of the switching frequency increases, the high frequency leakage current flowing to the ground through the DC link portion or the cable increases. This high frequency leakage current flows into the AC system and becomes a noise, which adversely affects other devices connected to the AC system, which is a social problem. For example, in an uninterruptible power supply, especially when a large capacity battery is connected to the direct current by floating, a large high frequency leakage current tends to flow from the battery and a long DC cable to the earth. Leakage current adversely affects other AC equipment connected to the AC system.
교류계통으로 유출되는 고주파 누설전류를 감소시키는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌1에 기재된 능동필터장치가 알려져 있다. 도5는 특허문헌1에 나타나 있는 종래의 노이즈 저감장치 및 전력변환장치의 구성도이다. 도5에 있어서 그라운드(ground)(E0, E1, E2)는 공통의 접지(接地)이지만, 설명을 하기 위하여 각각에 다른 부호를 붙이고 있다.As a method of reducing the high frequency leakage current flowing out into an AC system, for example, the active filter device described in
도5에 있어서 3상교류전원(三相交流電源)(1)과, 전력변환장치(3)와, 부하(負荷)(5)와, 3상교류전원(1) 및 전력변환장치(3)의 사이에 설치된 능동필터장치(7)가 구비되어 있다.In Fig. 5, the three-phase
전류검출기(電流檢出器)인 전류 트랜스포머(電流 transformer)(20)는, 1턴(one turn)의 전원선(電源線)(1a∼1c)과, N턴(turn)의 검출선(檢出線)(20a)이 감겨 있고, 검출선(20a)에 의하여 전력변환장치(3)가 발생시키는 코먼모드 전류(io)를 검출비(檢出比) 1/N(N > 1)로 검출하여 검출전류(io/N)로서 출력한다. 콘덴서(C2)는 콘덴서(C1)의 (N-1)배의 어드미턴스(admittance)를 구비한다.The
트랜지스터(11a, 1lb)로 이루어지는 증폭기(增幅器)(11)의 입력(베이스)과 출력(에미터) 사이에는 검출선(20a)이 접속되고, 콘덴서(C1)에는 검출전류와 동등한 전류(io/N)가 흐른다. 또한 콘덴서(C2)에는 콘덴서(C1)에 흐르는 전류(io/N)의 (N-1)배의 전류((N-1)io/N)가 흐른다. 즉 그라운드(E1)에는 검출전류(io/N)의 N배의 전류(io)가 흐른다.A
검출전류는 전력변환장치(3)에 있어서 코먼모드 전류(io)의 1/N배이기 때문에, 증폭기(11)에 흐르는 전류는 코먼모드 전류(io)와 동일하게 되어, 교류계통으로 유출되는 코먼모드 전류를 소거할 수 있다. 이에 따라 교류계통으로 유출되는 코먼모드 전류를 감소시킬 수 있다.Since the detected current is 1 / N times the common mode current io in the
그러나 도5에 나타나 있는 전력변환장치(3)에서는, 큰 보상전류(補償電流)를 흐르게 하는 경우에 콘덴서(C1, C2)의 단자전압이 높아지는 경우가 있다. 이 단자전압이 증폭기(11)의 전원전압을 넘으면, 증폭기(11)가 포화되어 코먼모드 전류의 감소효과가 얻어지지 않게 된다. 이 문제를 해결하기 위하여 최대보상전류에 의거하여 증폭기(11)의 전원전압을 설계하고 있다.However, in the
도6 및 도7은 종래의 능동필터장치에 있어서 직류전원의 구체적인 구성예이다. 도6에서는, 교류계통에 있어서 3상교류전원(1)의 교류전압을 단순하게 다이오드(D7) 및 콘덴서(C5)에 의하여 정류평활(整流平滑)하여 증폭기(11)의 직류전원(동작전원)을 생성하고 있다. 도7에서는, 교류계통에 있어서 3상교류전원(1)의 교류전압을 다이오드(D7, D8, D9), 콘덴서(C5, C6), 트랜지스터(Q7) 및 저항(13c)에 의하여 1/2전압 정류평활하여 증폭기(11)의 직류전원(동작전원)을 생성하고 있다.
6 and 7 show specific configuration examples of the DC power supply in the conventional active filter device. In Fig. 6, in the AC system, the AC voltage of the three-phase
그러나 도6, 도7에 나타나 있는 구성에 있어서는, 증폭기(11)를 구성하는 트랜지스터(11a, 1lb)에 직류전원(Vc)(콘덴서(C5)의 단자전압)의 대략 반 정도의 전압이 항상 인가되어, 트랜지스터(11a, 1lb)의 발열(發熱)이 커지게 되는 결점이 있었다. 또한 트랜지스터(11a, 1lb)의 손실은, 증폭기(11)의 전원전압(및 보상전류)에 비례한다. 코먼모드 전류를 보상(소거)하기 위한 보상전류가 작은 경우이더라도 증폭기에 큰 손실을 발생시키게 되어, 시스템 전체의 효율이 나빠지게 된다.However, in the configuration shown in Figs. 6 and 7, the voltage of approximately half of the DC power supply Vc (terminal voltage of the capacitor C5) is always applied to the
본 발명은, 보상전류가 작을 때에 증폭기의 손실을 감소시킬 수 있는 능동필터장치 및 전력변환장치를 제공하는 것이다.
The present invention provides an active filter device and a power conversion device that can reduce the loss of an amplifier when the compensation current is small.
제1발명은, 3개의 전원선(電源線) 중 1개의 전원선을 접지상(接地相)으로 하는 3상교류전원(三相交流電源)과 상기 3상교류전원으로부터 공급된 교류전력을 소정의 교류전력 또는 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하고 또한 케이싱(casing)에 접지단자를 구비하는 전력변환장치(電力變換裝置)의 사이에 설치되고, 상기 전원선에 흐르는 코먼모드 전류(common mode 電流)에 의한 노이즈(noise)를 감소시키는 능동필터장치(active filter 裝置)로서, 상기 전원선으로부터 전력을 얻어서 임의의 직류출력전압으로 가변시켜서 출력하는 가변직류전원(可變直流電源)과, 상기 전원선과 검출선(檢出線)이 접속되고, 상기 검출선에 의하여 상기 코먼모드 전류를 검출하여, 코먼모드 전류 검출신호를 출력하는 전류검출수단(電流檢出手段)과, 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 전원전압으로 하고, 상기 코먼모드 전류 검출신호를 증폭도(增幅度) 1로 증폭하여, 제1콘덴서를 통하여 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 전류를 흐르게 하는 증폭기(增幅器)와, 상기 증폭기의 출력진폭을 검출하는 전압검출수단(電壓檢出手段)을 구비하고, 상기 전압검출수단에 의하여 검출된 출력진폭 검출신호에 의거하여 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the invention, a three-phase alternating current power source having one of the three power supply lines as a ground phase and an AC power supplied from the three-phase alternating current power source are determined. A common mode current flowing through the power supply line, which is provided between a power converter which converts into an AC power or a DC power and supplies it to a load and has a ground terminal in a casing. An active filter device for reducing noise caused by a power supply, comprising: a variable direct current power supply which obtains electric power from the power supply line, varies the output to an arbitrary DC output voltage, and outputs the same; A current detection means connected to a line and a detection line, detecting the common mode current by the detection line, and outputting a common mode current detection signal. And a DC output voltage of the variable DC power supply as the power supply voltage, and amplify the common mode current detection signal to an amplification degree of 1, and between the power supply line on the ground and ground through the first capacitor. An amplifier for allowing current to flow, and a voltage detecting means for detecting an output amplitude of the amplifier, wherein the variable direct current is based on an output amplitude detection signal detected by the voltage detecting means. It is characterized by varying the DC output voltage of the power supply.
제2발명은, 3개의 전원선 중 1개의 전원선을 접지상으로 하는 3상교류전원과 상기 3상교류전원으로부터 공급된 교류전력을 소정의 교류전력 또는 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하고 또한 케이싱에 접지단자를 구비하는 전력변환장치의 사이에 설치되고, 상기 전원선에 흐르는 코먼모드 전류에 의한 노이즈를 감소시키는 능동필터장치로서, 상기 전원선으로부터 전력을 얻어서 임의의 직류출력전압으로 가변시켜서 출력하는 가변직류전원과, 상기 전원선과 검출선이 접속되고, 상기 검출선에 의하여 상기 코먼모드 전류를 1/N(N > 1)의 검출비로 검출하여, 코먼모드 전류 검출신호를 출력하는 전류검출수단과, 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 전원전압으로 하고, 상기 코먼모드 전류 검출신호를 증폭도 1로 증폭하여, 제1콘덴서를 통하여 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 흐르게 하는 증폭기와, 상기 제1콘덴서의 (N-1)배의 어드미턴스(admittance)를 구비하고, 상기 증폭기와 대략 동일한 전위의 단자로부터 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 흐르는 제2콘덴서와, 상기 증폭기의 출력진폭을 검출하는 전압검출수단을 구비하고, 상기 전압검출수단에 의하여 검출된 출력진폭 검출신호에 의거하여 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다..According to a second aspect of the invention, a three-phase alternating current power source having one of the three power supply lines as the ground phase and the AC power supplied from the three-phase alternating current power source are converted into predetermined AC power or DC power and supplied to the load. An active filter device provided between a power converter including a ground terminal in a casing and reducing noise caused by a common mode current flowing through the power supply line. A variable DC power source to be output, the power supply line and a detection line are connected, and the detection line detects the common mode current at a detection ratio of 1 / N (N> 1), and outputs a common mode current detection signal. Means and a DC output voltage of the variable DC power supply as a power supply voltage, and the common mode current detection signal is An amplifier having an amplification degree of 1 and flowing between a power supply line on the ground and ground through a first capacitor, and an admittance of (N-1) times of the first capacitor; A second capacitor flowing between the power supply line on the ground and the ground from a terminal having the same potential, and a voltage detecting means for detecting an output amplitude of the amplifier, and based on an output amplitude detection signal detected by the voltage detecting means. It characterized in that the DC output voltage of the variable DC power supply is variable.
제3발명은, 3상교류전원으로부터 공급된 교류전력을 소정의 교류전력 또는 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 전력변환장치에 있어서, 제1발명 또는 제2발명의 능동필터장치를 입력측에 설치한 것을 특징으로 한다.
The third invention is a power conversion device for converting AC power supplied from a three-phase AC power supply into a predetermined AC power or DC power and supplying it to a load, wherein an active filter device of the first or second invention is installed on the input side. It is characterized by one.
본 발명에 의하면, 전압검출수단은 증폭기의 출력진폭을 검출하고, 전압검출수단에 의하여 검출된 출력진폭 검출신호에 의거하여 가변직류전원의 직류출력전압을 가변시키기 때문에, 보상전류가 작을 때에는 증폭기의 전원전압이 작아지게 되어 증폭기의 손실을 감소시킬 수 있다.
According to the present invention, the voltage detecting means detects the output amplitude of the amplifier and varies the DC output voltage of the variable DC power supply based on the output amplitude detection signal detected by the voltage detecting means. The power supply voltage can be reduced to reduce the loss of the amplifier.
도1은 실시예1에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다.
도2는 실시예1에 있어서 능동필터장치의 콘덴서(C3) 양단전압에 따라 가변직류전원의 직류출력전압이 변환되는 모양을 나타내는 도면이다.
도3은 실시예2에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다.
도4는 실시예3에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다.
도5는 종래에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치에 대한 예1의 구성도이다.
도6은 종래에 있어서 능동필터장치의 직류전원에 대한 구체적인 구성예1이다.
도7은 종래에 있어서 능동필터장치의 직류전원에 대한 구체적인 구성예2이다.1 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the DC output voltage of the variable DC power supply is converted in accordance with the voltage across the capacitor C3 of the active filter device in Example 1. FIG.
3 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in Embodiment 2. FIG.
4 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in
5 is a configuration diagram of Example 1 of an active filter device and a power converter in the related art.
Fig. 6 is a specific structural example 1 of the DC power supply of the active filter device in the related art.
7 is a specific structural example 2 of the DC power supply of the active filter device in the related art.
이하, 본 발명에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the active filter device and the power converter in the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(실시예1)Example 1
도1은 실시예1에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다. 도1에 있어서 3상교류전원(三相交流電源)(1)과, 전력변환장치(電力變換裝置)(3)와, 부하(負荷)(5)와, 3상교류전원(1) 및 전력변환장치(3)의 사이에 설치된 능동필터장치(active filter device)(7-1)가 구비되어 있다.1 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in
3상교류전원(1)에는, R상용의 전원선(電源線)(1a)과 S상용의 전원선(1b)과 T상용의 전원선(1c)이 접속되어 있고, S상용의 전원선(1b)은 접지상(接地相)의 전원선으로서 접지되어 있다. 전력변환장치(3)의 케이싱(casing)(프레임(frame))(3a)은 접지단자(接地端子)(E)에 접속되어 접지되어 있다. 전력변환장치(3)와 케이싱(3a)의 사이에는 여러 곳에 대지간용량(對地間容量)을 구비하지만, 이것 등을 모두 합하여 전력변환장치(3)에 있어서 콘덴서(C0)의 음극과 접지단자(E) 사이의 대지간용량(4)으로 나타내기로 한다.The three-phase
R상용, S상용, T상용 전원선(1a∼1c)은, 능동필터장치(7-1)에 있어서 단자(R1, S1, T1)의 각각에 접속되어 있다. 능동필터장치(7-1)는, 전류 트랜스포머(電流 transformer)(10)(전류검출수단(電流檢出手段))와, NPN 트랜지스터(11a)와 PNP 트랜지스터(1lb)로 이루어지는 증폭기(增幅器)(11)와, 저주파 분리콘덴서(低周波 分離 condensor)(C1)(제1콘덴서)와, 다이오드(D7), 콘덴서(C5), 비절연(非絶緣)의 가변직류전원(可變直流電源)(30), 다이오드(D8), 콘덴서(C3), 저항(R1, R2)을 구비하고 있다.The R-phase, S-phase, and T-phase
비절연의 가변직류전원(30)은 입력단자, 출력단자, 공통단자 및 출력전압 조정단자를 구비하고, 직류입력전압을 입력단자와 공통단자 사이에 입력하여, 출력전압 조정단자에 입력되는 신호에 따르는 직류출력전압을 출력단자와 공통단자 사이에서 출력한다. 이 가변직류전원(30)은 예를 들면 초퍼형 컨버터(chopper type converter) 등으로 구성된다.The non-isolated variable
전류 트랜스포머(10)는, 토로이덜 코어(toroidal core)에 주전원선(主電源線)인 R상용, S상용, T상용 전원선(1a∼1c)이 각각 1T(one turn) 감겨짐(관통됨)과 아울러, 검출선(檢出線)(10a)이 1T 감겨 있다.The
다이오드(D7)의 애노드는 R상용의 전원선(1a)에 접속되어 있고, 다이오드(D7)의 캐소드는 가변직류전원(30)의 입력단자와 콘덴서(C5)의 일단(一端)에 접속되어 있다. 콘덴서(C5)의 타단(他端)은, 접지상의 전원선(1b)과 트랜지스터(1lb)의 컬렉터와 가변직류전원(30)의 공통단자에 접속되어 있다. 콘덴서(C5)의 양단은 가변직류전원(30)의 입력단자와 공통단자의 사이에 접속되어 있다. 가변직류전원(30)은 콘덴서(C5)의 직류전압이 직류입력전압으로서 인가된다.The anode of the diode D7 is connected to the
트랜지스터(11a)의 컬렉터는 가변직류전원(30)의 출력단자에 접속되어 있고, 트랜지스터(11a)의 베이스는 트랜지스터(1lb)의 베이스와 검출선(10a)의 일단과 저주파 분리콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있고, 저주파 분리콘덴서(C1)의 타단은 접지단자(E)에 접속되어 있다.The collector of the
트랜지스터(11a)의 에미터는 트랜지스터(1lb)의 에미터와 검출선(10a)의 타단과 다이오드(D8)의 애노드에 접속되어 있고, 다이오드(D8)의 캐소드는 콘덴서(C3)의 일단과 저항(R1)의 일단에 접속되어 있다. 저항(R1)의 타단은 저항(R2)을 사이에 두고 콘덴서(C3)의 타단과 트랜지스터(1lb)의 컬렉터에 접속되어 있다.The emitter of the
저항(R1)과 저항(R2)의 접속점은 가변직류전원(30)의 출력조정단자에 접속되어 있다. 다이오드(D8), 콘덴서(C3), 저항(R1, R2)으로 이루어지는 전압검출수단(電壓檢出手段)은, 저항(R1)과 저항(R2)의 접속점 전압을 증폭기(11)의 출력진폭으로서 검출하고, 검출된 출력진폭 검출신호에 따라 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)을 가변시킨다.The connection point of the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the output adjustment terminal of the variable
또한 전류 트랜스포머(10)를 접속한 전원선(1a, lb, 1c)에는, 각각 대응하여 초크코일(choke coil)(L1, L2, L3)이 직렬로 접속되어 있다. 전력변환장치(3)는, 초크코일(L1, L2, L3)과, 6개의 다이오드(D1∼D6)와, 6개의 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)로 이루어지는 스위칭 소자(switching 素子)(Q1∼Q6)와, 콘덴서(C0)를 구비한다. 스위칭 소자(Q1)와 스위칭 소자(Q2)의 직렬회로 양단과, 스위칭 소자(Q3)와 스위칭 소자(Q4)의 직렬회로 양단과, 스위칭 소자(Q5)와 스위칭 소자(Q6)의 직렬회로 양단은, 콘덴서(C0)의 양단 및 부하(5)에 접속되어 있다.In addition, choke coils L1, L2, L3 are connected in series to the
스위칭 소자(Q1∼Q6)의 컬렉터-에미터 사이에는, 각각 대응하여 다이오드(D1∼D6)가 접속되어 있다. 다이오드(D1)와 다이오드(D2)의 접속점에는 초크코일(L1)이 접속되어 있고, 다이오드(D3)와 다이오드(D4)의 접속점에는 초크코일(L2)이 접속되어 있고, 다이오드(D5)와 다이오드(D6)의 접속점에는 초크코일(L3)이 접속되어 있다. 스위칭 소자(Q1∼Q6)에 있어서 각각의 게이트 단자는 도면에 나타나 있지 않은 제어회로에 접속되고, 이 제어회로에 의하여 스위칭 소자(Q1∼Q6)의 온/오프가 제어되어, 전력변환장치(3)는 3상교류전원(1)으로부터 공급된 교류전력을 소정의 직류전력으로 변환하여 부하(5)에 공급하는 컨버터(converter)(교류직류변환장치)로서 동작한다.The diodes D1 to D6 are respectively connected between the collector and emitter of the switching elements Q1 to Q6. The choke coil L1 is connected to the connection point of the diode D1 and the diode D2. The choke coil L2 is connected to the connection point of the diode D3 and the diode D4. The diode D5 and the diode are connected. The choke coil L3 is connected to the connection point of (D6). In the switching elements Q1 to Q6, each gate terminal is connected to a control circuit not shown in the figure, and the on / off of the switching elements Q1 to Q6 is controlled by this control circuit, and the power converter 3 ) Operates as a converter (AC converter) for converting the AC power supplied from the three-phase
또 전력변환장치로서는, 3상교류전원(1)으로부터 공급된 교류전력을 소정의 교류전력으로 변환하여 부하(5)에 공급하는 인버터(inverter)를 사용하여도 좋다.As the power converter, an inverter that converts the AC power supplied from the three-phase
다음에 도1을 참조하면서 실시예1에 있어서 능동필터장치의 동작을 설명한다. 우선 전류 트랜스포머(10)에 있어서 1T의 전원선(1a∼1c)에 코먼모드 전류(common mode 電流)(i0)가 흐르면, 1T의 검출선(10a)에도 코먼모드 전류와 동일한 전류(i0)가 흐른다.Next, the operation of the active filter device in the first embodiment will be described with reference to FIG. First, when the common mode current i0 flows through the 1T
증폭기(11)는, 검출선(10a)에 흐르는 i0을 증폭도(增幅度) 1로 증폭하여, 저주파 분리콘덴서(C1)를 통하여 그라운드(E1)로 흐르게 한다. 이 때에 트랜지스터(11a, 1lb)에 있어서 에미터의 출력을 다이오드(D8) 및 콘덴서(C3)에 의하여 정류평활(整流平滑)하여, 저항(R1)과 저항(R2)의 접속점 전압을 증폭기(11)의 출력진폭으로서 검출하고, 검출된 출력진폭 검출신호에 따라 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)을 가변시킨다. 따라서 코먼모드 전류를 소거하기 위한 보상전류(補償電流)가 작을 때에는, 증폭기(11)의 전원전압이 작아지게 되어 증폭기(11)의 손실을 감소시킬 수 있다.The
도2에, 실시예1에 있어서 능동필터장치의 콘덴서(C3)(저항(R1)과 저항(R2)의 접속점 전압에 대응)의 양단전압에 따라 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)이 가변되는 모양을 나타내었다. 도2에 나타나 있는 바와 같이 콘덴서(C3)의 전압에 비례하여 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)이 직선적으로 변화되고 있다.2, the direct current output voltage Vr of the variable
(실시예2)Example 2
도3은 실시예2에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다. 도3에 나타나 있는 실시예2의 능동필터장치(7-2)는, 도1에 나타나 있는 실시예1의 능동필터장치(7-1)에 있어서, 전류 트랜스포머(20)에 N턴(N > 1로서 예를 들면 10턴)의 검출선(20a)이 감겨 있다.3 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in Embodiment 2. FIG. In the active filter device 7-2 of the second embodiment shown in FIG. 3, in the active filter device 7-1 of the first embodiment shown in FIG. As 1, the
트랜지스터(11a, 1lb)의 에미터와 접지단자(E)의 사이에 저주파 분리콘덴서(C2)가 접속되어 있다. 저주파 분리콘덴서(C2)는, 저주파 분리콘덴서(C1)에 있어서 어드미턴스(admittance)의 9배의 어드미턴스를 구비한다. 즉 저주파 분리콘덴서(C2)는 저주파 분리콘덴서(C1) 용량의 9배의 용량값을 갖는다.The low frequency separation capacitor C2 is connected between the emitters of the
이렇게 구성된 실시예2의 능동필터장치에 의하면, 우선 전류 트랜스포머(20)에 있어서 1T의 전원선(1a∼1c)에 코먼모드 전류(i0)가 흐르면, 10T의 검출선(20a)에는 코먼모드 전류의 10분의 1의 전류(i1 = i0/10)가 흐른다.According to the active filter device of Example 2 configured as described above, in the
증폭기(11)는, 저주파 분리콘덴서(C1)에 흐르는 전류(i1)를 전류(i0/10)와 동일하게 되도록 전압을 제어하는 앰프부(amp 部)(V1)와, 앰프부(V1)의 전압과 동일한 전압을 구비하고 저주파 분리콘덴서(C1)의 9배의 용량을 갖는 저주파 분리콘덴서(C2)에 전류(i2 = 9i1 = 9i0/10)를 흐르게 하기 위한 앰프부(V2)를 구비하는 것과 등가(等價)이다.The
즉 앰프부(V1)는, 검출선(20a)에 의하여 검출한 코먼모드 전류의 10분의 1의 전류(i0/10)를 증폭도 1로 증폭하여, 저주파 분리콘덴서(C1)를 통하여 그라운드(E1)로 흐르게 한다. 또한 앰프부(V2)는, 저주파 분리콘덴서(C1)에 흐르는 전류(i1 = i0/10)의 9배의 전류(i2 = 9i1 = 9i0/10)를 저주파 분리콘덴서(C2)를 통하여 그라운드(E1)로 흐르게 한다.That is, the amplifier unit V1 amplifies the tenth current i0 / 10 of the common mode current detected by the
따라서 그라운드(E1)에는 코먼모드 전류(i0)와 동일한 값의 전류(i0)가 흐르기 때문에, 교류계통으로 유출되는 코먼모드 전류를 감소시킬 수 있다. 이 때문에 발생하는 노이즈를 감소시켜서 저렴화 또한 소형화를 도모할 수 있다.Therefore, since the current i0 having the same value as the common mode current i0 flows to the ground E1, the common mode current flowing out into the AC system can be reduced. For this reason, the noise generated can be reduced and the cost can be reduced and the size can be reduced.
또한 트랜지스터(11a, 1lb)에 있어서 에미터의 출력을 다이오드(D8) 및 콘덴서(C3)에 의하여 정류평활하여, 저항(R1)과 저항(R2)의 접속점 전압을 증폭기(11)의 출력진폭으로서 검출하고, 검출된 출력진폭 검출신호에 따라 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)을 가변시킨다. 따라서 코먼모드 전류를 소거하기 위한 보상전류가 작을 때에는, 증폭기(11)의 전원전압이 작아지게 되어, 정상 시의 증폭기(11)의 손실을 감소시킬 수 있다.In addition, the output of the emitter is rectified and smoothed by the diode D8 and the capacitor C3 in the
(실시예3)Example 3
도4는 실시예3에 있어서 능동필터장치 및 전력변환장치의 구성도이다. 도4에 나타나 있는 실시예3의 능동필터장치(7-3)는, 도3에 나타나 있는 실시예2의 능동필터장치(7-2)에 있어서 콘덴서(C1, C2)를 대신하여 저항(R3, R4), 콘덴서(C4)를 설치한 것이고, 저항(R3, R4)을 직렬로 접속하여 트랜지스터(11a, 1lb)의 베이스와 에미터 사이에 접속하고, 저항(R3, R4)의 접속점과 접지단자(E)의 사이에 콘덴서(C4)를 접속하고 있다.4 is a configuration diagram of an active filter device and a power converter in
저항(R4)은, 저항(R3)에 있어서 어드미턴스(저항값의 역수)의 9배의 어드미턴스를 구비한다. 즉 저항(R4)은 저항(R3)의 1/9배의 저항값을 갖는다.The resistor R4 has an admittance of 9 times the admittance (the inverse of the resistance value) in the resistor R3. That is, the resistor R4 has a
이렇게 구성된 실시예3의 능동필터장치에 의하면, 우선 전류 트랜스포머(20)에 있어서 1T의 전원선(1a∼1c)에 코먼모드 전류(i0)가 흐르면, 10T의 검출선(20a)에는 코먼모드 전류의 10분의 1의 전류(i1 = i0/10)가 흐른다.According to the active filter device of the third embodiment configured as described above, first, when the common mode current i0 flows through the
증폭기(11)는, 저항(R3)에 흐르는 전류(i1)를 전류(i0/10)와 동일하게 되도록 전압을 제어하는 앰프부(V1)와, 앰프부(V1)의 전압과 동일한 전압을 구비하고 저항(R3)의 1/9배의 저항값을 갖는 저항(R4)에 전류(i2 = 9i1 = 9i0/10)를 흐르게 하기 위한 앰프부(V2)를 구비하는 것과 등가이다.The
즉 앰프부(V1)는, 검출선(20a)에 의하여 검출한 코먼모드 전류의 10분의 1의 전류(i0/10)를 증폭도 1로 증폭하여, 저항(R3)과 콘덴서(C4)를 통하여 그라운드(E1)로 흐르게 한다. 또한 앰프부(V2)는, 저항(R3)에 흐르는 전류(i1 = i0/10)의 9배의 전류(i2 = 9i1 = 9i0/10)를 저항(R4)과 콘덴서(C4)를 통하여 그라운드(E1)로 흐르게 한다.That is, the amplifier unit V1 amplifies the current i0 / 10 of the common mode current detected by the
따라서 그라운드(E1)에는 코먼모드 전류(i0)와 동일한 값의 전류(i0)가 흐르기 때문에, 교류계통으로 유출되는 코먼모드 전류를 감소시킬 수 있다. 이 때문에 발생하는 노이즈를 감소시켜서 저렴화 또한 소형화를 도모할 수 있다.Therefore, since the current i0 having the same value as the common mode current i0 flows to the ground E1, the common mode current flowing out into the AC system can be reduced. For this reason, the noise generated can be reduced and the cost can be reduced and the size can be reduced.
또한 트랜지스터(11a, 1lb)에 있어서 에미터의 출력을 다이오드(D8) 및 콘덴서(C3)에 의하여 정류평활하여, 저항(R1)과 저항(R2)의 접속점 전압을 증폭기(11)의 출력진폭으로서 검출하고, 검출된 출력진폭 검출신호에 따라 가변직류전원(30)의 직류출력전압(Vr)을 가변시킨다. 따라서 코먼모드 전류를 소거하기 위한 보상전류가 작을 때에는, 증폭기(11)의 전원전압이 작아지게 되어 증폭기(11)의 손실을 감소시킬 수 있다.In addition, the output of the emitter is rectified and smoothed by the diode D8 and the capacitor C3 in the
또 본 발명은 실시예1 내지 실시예3의 능동필터장치에 한정되는 것은 아니다. 실시예2에 있어서 콘덴서(C1)에 직렬로 저항(R3)을 접속하고, 콘덴서(C2)에 직렬로 저항(R4)을 접속하도록 구성하여도 좋다.
Note that the present invention is not limited to the active filter devices of the first to third embodiments. In Embodiment 2, the resistor R3 may be connected in series with the capacitor C1, and the resistor R4 may be connected in series with the capacitor C2.
본 발명은, 무정전 전원장치나 통신용 전원장치로 대표되는 전력변환장치에 이용할 수 있다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a power converter represented by an uninterruptible power supply device or a communication power supply device.
1 : 3상교류전원
1a : R상용 전원선
1b : S상용 전원선 1c : T상용 전원선
3 : 전력변환장치 4 : 대지간용량
5 : 부하
7, 7a, 7b, 7-1, 7-2, 7-3 : 능동필터장치
10, 20 : 전류 트랜스포머 10a, 20a : 검출선
30 : 가변직류전원 11a, 1lb : 트랜지스터
R1, R2, R3, R4 : 저항 C1, C2 : 저주파 분리콘덴서
C0, C3, C4, C5, C6 : 콘덴서 Q1∼Q6 : 스위칭 소자
D1∼D8 : 다이오드 L1∼L3 : 초크코일1: 3 phase AC power
1a: R phase power line
1b: S
3: power converter 4: ground-to-ground capacity
5: load
7, 7a, 7b, 7-1, 7-2, 7-3: active filter device
10, 20:
30: variable
R1, R2, R3, R4: Resistor C1, C2: Low Frequency Separation Capacitor
C0, C3, C4, C5, C6: capacitors Q1 to Q6: switching elements
D1 to D8: Diodes L1 to L3: Choke Coils
Claims (4)
상기 전원선으로부터 전력을 얻어서 임의의 직류출력전압으로 가변시켜서 출력하는 가변직류전원(可變直流電源)과,
상기 전원선과 검출선(檢出線)이 접속되고, 상기 검출선에 의하여 상기 코먼모드 전류를 검출하여, 코먼모드 전류 검출신호를 출력하는 전류검출수단(電流檢出手段)과,
상기 가변직류전원의 직류출력전압을 전원전압으로 하고, 상기 코먼모드 전류 검출신호를 증폭도(增幅度) 1로 증폭하여, 제1콘덴서를 통하여 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 전류를 흐르게 하는 증폭기(增幅器)와,
상기 증폭기의 출력진폭을 검출하는 전압검출수단(電壓檢出手段)을
구비하고,
상기 전압검출수단에 의하여 검출된 출력진폭 검출신호에 의거하여 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 능동필터장치.
The three-phase alternating current power source having one of the three power supply lines as the ground phase and the alternating current power supplied from the three-phase alternating current power supply are predetermined AC power or direct current. Noise generated by a common mode current flowing through the power supply line, which is provided between a power converter which converts power into a power supply to a load and has a ground terminal in a casing. As an active filter device to reduce noise,
A variable direct current power source which obtains electric power from the said power supply line, changes it to an arbitrary DC output voltage, and outputs it;
A current detecting means connected to the power supply line and a detection line, detecting the common mode current by the detection line, and outputting a common mode current detection signal;
A DC output voltage of the variable DC power supply is used as a power supply voltage, and the common mode current detection signal is amplified by an amplification degree of 1 so that a current flows between the power supply line on the ground and ground through the first capacitor. An amplifier,
Voltage detecting means for detecting the output amplitude of the amplifier;
Equipped,
And the DC output voltage of the variable DC power supply is varied based on an output amplitude detection signal detected by the voltage detection means.
상기 전원선으로부터 전력을 얻어서 임의의 직류출력전압으로 가변시켜서 출력하는 가변직류전원과,
상기 전원선과 검출선이 접속되고, 상기 검출선에 의하여 상기 코먼모드 전류를 1/N(N > 1)의 검출비로 검출하여, 코먼모드 전류 검출신호를 출력하는 전류검출수단과,
상기 가변직류전원의 직류출력전압을 전원전압으로 하고, 상기 코먼모드 전류 검출신호를 증폭도 1로 증폭하여, 제1콘덴서를 통하여 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 흐르게 하는 증폭기와,
상기 제1콘덴서의 (N-1)배의 어드미턴스(admittance)를 구비하고, 상기 증폭기와 대략 동일한 전위의 단자로부터 상기 접지상의 전원선과 접지의 사이에 흐르는 제2콘덴서와,
상기 증폭기의 출력진폭을 검출하는 전압검출수단을
구비하고,
상기 전압검출수단에 의하여 검출된 출력진폭 검출신호에 의거하여 상기 가변직류전원의 직류출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 능동필터장치.
The three-phase AC power supply having one of the three power wires as the ground and the AC power supplied from the three-phase AC power are converted into predetermined AC power or DC power to supply the load, and the ground terminal is provided to the casing. An active filter device provided between power conversion devices provided therein and reducing noise caused by common mode current flowing in the power supply line.
A variable DC power supply which obtains electric power from the power supply line and varies the DC output voltage to an arbitrary DC output voltage;
A current detection means connected to the power supply line and a detection line, detecting the common mode current at a detection ratio of 1 / N (N> 1) by the detection line, and outputting a common mode current detection signal;
An amplifier for amplifying the common mode current detection signal with an amplification degree of 1 by setting the DC output voltage of the variable DC power supply to a power supply voltage, and allowing a first capacitor to flow between the power supply line on the ground and ground;
A second capacitor having an admittance of (N-1) times the first capacitor and flowing between a power supply line on the ground and a ground from a terminal having a potential approximately equal to that of the amplifier;
A voltage detecting means for detecting an output amplitude of the amplifier
Equipped,
And the DC output voltage of the variable DC power supply is varied based on the output amplitude detection signal detected by the voltage detection means.
상기 제1콘덴서를 대신하여 제1저항을 접속하고, 상기 제2콘덴서를 대신하여 제2저항을 접속하고, 상기 제2저항은, 상기 제1저항의 (N-1)배의 어드미턴스를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동필터장치.
The method of claim 2,
A first resistor is connected in place of the first capacitor, a second resistor is connected in place of the second capacitor, and the second resistor has an admittance of (N-1) times the first resistance. An active filter device, characterized in that.
A power conversion device for converting AC power supplied from a three-phase AC power supply into a predetermined AC power or DC power and supplying it to a load, wherein the active filter device according to any one of claims 1 to 3 is provided on the input side. Power converter characterized in that.
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