KR20180098919A - 상 불평형 방지를 위한 3상 정류기 - Google Patents

상 불평형 방지를 위한 3상 정류기 Download PDF

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KR20180098919A
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정윤기
윤봉영
임지호
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파워소프트 주식회사
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    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
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Abstract

3상 정류기에 있어서, 교류 전압원에 연결된 3상의 입력단; 상기 입력단으로부터 전달받은 교류 전압원의 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부 후단에 연결되는 직류단 리엑터; 및 상기 직류단 리엑터에 병렬로 연결되는 댐핑회로부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3상 정류기를 통해 상불평형 문제를 방지할 수 있다.

Description

상 불평형 방지를 위한 3상 정류기{Three-phase rectifier for phase unbalance prevention}
본 발명은 3상 정류기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 상 불평형 방지를 위한 3상 정류기에 관한 것이다.
3상 정류기, 특히 3상 다이오드 정류기는 산업용 전력변환 시스템과 교류전원 시스템과의 접점에서 가장 흔히 볼 수 있는 장치이다.
3상 다이오드 정류기는 AC/DC 변환 장치 중 가장 간단한 구조를 가지고 있고, 가격이 싸다는 장점이 있는 반면에 전원에 고조파 전류를 많이 발생시키고, 역률이 나쁘다는 단점이 있다.
직류단 측에 입력측의 역률 향상 및 파고율(Crest Factor)감소, 리플(고조파)을 제거하기 위해 리엑터를 크게 설계할 수 있다. 리엑터를 크게 설계한 경우, 입력 전압이 평형임에도 불구하고 3상 중 한 상으로 전류가 집중되어 3상 불평형이 발생하게 된다. 이러한 불평형은 산업 현장 등 3상의 입력 케이블의 길이가 길수록 더 커져 퓨즈의 오동작과 같은 문제가 발생될 수 있다.
또한, 정류기 출력전압은 3상에서 불평형으로 전력을 유입 받게 되어 직류단의 출력전압에 360Hz가 아닌 120Hz 리플 전압이 발생 되어 실제 정류기를 사용한 전력변환장치 품질에 좋지 않은 영향을 끼친다.
또한, 입력 전류와 직류단 전압에 2차 고조파 성분이 나타나게 되어 시스템의 성능이 저하될 수 있고, 전력에 변화가 존재하게 되어 역률에도 영향을 줄 수 있다.
이러한 입력 전압 불평형은 산업계에서 자주 일어나는 현상으로 이에 의한 문제점을 해결하기 위해서는 불평형 입력 전압이 정류기의 입출력시스템에 미치는 영향을 방지하거나 저감할 수 있는 방안이 필요하다.
여러 방안 중 하나로서 직류단 리엑터의 인덕턴스 값을 감소시켜서 해결하는 방안이 있으나, 전류의 리플, 고조파 등을 개선할 수 없으므로 보다 근본적인 해결책이 요구되었다.
KR 10-1042844 B1 (2011.06.13)
본 발명은 댐핑 회로를 이용하여 상불평형을 방지할 수 있는 3상 정류기를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 3상 정류기는, 교류 전압원과 연결된 3상의 입력단; 상기 3상의 입력단으로부터 전달받은 교류전압원의 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부 후단에 연결되는 직류단 리엑터; 및 상기 직류단 리엑터에 병렬로 연결되는 댐핑회로부;를 포함할 수 있다.
상기 댐핑회로부는 저항과 리엑터로 구성될 수 있다.
상기 저항과 상기 리엑터는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 저항과 상기 리엑터가 직렬로 연결된 댐핑 회로에서 상기 리엑터는 상기 직류단 리엑터의 2배 내지 4배의 값을 가질 수 있다.
상기 댐핑회로부는 저항으로만 구성될 수 있다.
상기 댐핑회로부는 110Hz 내지 130Hz의 주파수 대역을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 상불평형 방지를 위한 3상 정류기는 댐핑 회로를 통해 상 불평형 문제를 해결할 수 있다.
또한, 보다 간단한 댐핑 회로를 통해 소형으로 회로를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 종래의 3상 정류기의 회로도이다.
도 2는 입력 상 불평형을 나타내는 시뮬레이션 회로도이다.
도 3은 본 발명의 케이블의 등가 임피던스를 포함하여 나타낸 종래의 3상 정류기의 회로도이다.
도 4는 직류단의 전압의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 상불평형 방지를 위한 3상 정류기의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 3상 정류기의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 3상 정류기의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 댐핑회로부에 의한 직류단의 전류, 전압 및 출력 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 유지하면서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 3상 정류기를 나타낸 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 3상 정류기는 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115) 및 부하단(120)을 포함할 수 있다.
3상의 입력단(105)은 3상의 교류전원과 연결될 수 있다.
정류부(110)는 입력단과 출력단 사이에 구비되는 3상의 정류용 다이오드로 구성될 수 있다. 3상의 교류전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력단자로 출력할 수 있다.
직류단 리엑터(115)는 고조파 발생 부하장치의 직류회로에 삽입하여 직류파형의 리플을 작게하고, 리엑터에 의한 한류작용으로 전류의 변화를 완만하게 하여 고조파를 저감시킬 수 있다.
부하단(120)은 다양한 부하가 연결될 수 있다.
도 2는 입력 상 불평형을 나타내는 시뮬레이션 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 등가 임피던스를 수치화하여 나타낸 시뮬레이션 회로도로서, L 값이 각각 1m, 500uH, 1n 값으로 각각 다른 값을 갖게 되어 입력 상불평형 문제가 발생되는 것을 확인할 수 있다.
3상 정류기는 3상 다이오드 정류기일 수 있으며, 3상 다이오드 정류기에서 입력 측의 역률 향상 및 고조파 저감을 위해 직류단 리엑터(115)를 크게 설계할 수 있다. 직류단 리엑터(115)를 크게 한경우, 도 2에 도시된 바와 같이 입력 전압이 평형임에도 불구하고, 3상 중 한 상으로 전류가 쏠려 상불평형이 발생할 수 있다. 입력 전압이 불평형인 경우 입력 전류와 직류단 전압에 2차 고조파 성분이 나타나게 되어 시스템의 성능이 저하될 수 있다. 특히, 정류기의 고조파는 그 고조파 전류성분이 크기 때문에 다른 기기에 미치는 영향이 대단히 크다.
도 3은 케이블의 등가 임피던스를 포함하여 나타낸 종래의 3상 정류기 회로도이다.
도 3에 도시되어 있는 정류부(110) 입력단에 리엑터는 케이블의 등가 임피던스 성분으로, 전기제품 구성 시 각 케이블 별로 편차가 존재하게 되며 3상 불평형의 주원인일 수 있다. 특히, 산업현장 등 3상의 입력 케이블의 길이가 길수록 등가 인덕턴스에 의한 3상 불평형의 영향이 더 커져 퓨즈의 오동작과 같은 여러 문제를 발생하게 할 수 있다.
도 4는 3상 평형일 때 직류단 전압과 3상 불평형일 때 직류단 전압의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 4(a)는 3상 불평형시의 직류단 전압의 파형을 나타낸 것으로서, 주기가 일정하지 않고 튀는 모양을 확인할 수 있다. 도 4(b)는 3상 평형시의 직류단 전압의 파형을 나타낸 것으로서, 일정한 주기의 파형 모양을 확인할 수 있다.
도 5는 상 불평형 방지를 위한 3상 정류기를 나타낸 블록도이다.
도 5는 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115), 댐핑회로부(125) 및 부하단(120)을 포함한 3상 정류기를 블록도로 나타내었다.
도 6은 제1실시예에 따른 상 불평형 방지를 위한 3상 정류기를 나타낸 회로도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 3상 정류기는 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115), 댐핑회로부(125) 및 부하단(120)을 포함할 수 있다.
제1실시예에 따른 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115) 및 부하단(120)은 종래의 3상의 정류기와 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
3상 정류기는 3상 다이오드 정류기 일 수 있다.
직류단 리엑터(115)의 양단에 3상 불평형을 방지할 수 있는 댐핑회로부(125)를 병렬로 연결할 수 있다. 댐핑회로부(125)는 저항과 리엑터를 직렬로 연결한 회로일 수 있다.
댐핑회로부(125)의 주파수 대역은 110Hz 내지 130Hz의 주파수 대역을 가질 수 있다.
바람직하게는, 저항과 리엑터가 직렬로 연결되어 구성된 댐핑회로부(125)의 주파수 대역은 115Hz 내지 125Hz일 수 있다. 3상이 모두 평형일 때의 정류되어 나타나는 출력 리플 주파수는 360Hz이고, 상 불평형일 때의 출력 리플 주파수는 360Hz 보다 1/3낮은 120Hz 일 수 있기 때문에, 이를 차단하기 위해 댐핑회로부(125)의 주파수대역은 115Hz 내지 125Hz가 바람직하다.
상기 댐핑회로부(125)의 리엑턴스는 상기 직류단 리엑턴스보다 2배 내지 4배 정도 큰 값을 선정할 수 있다.
바람직하게는, 저항과 리엑터로 구성된 댐핑회로부(125)의 리엑턴스는 직류단 리엑턴스보다 3배의 큰 값을 가질 수 있다. 설명한 바와 같이, 상 불평형일 때의 출력 리플 주파수는 120Hz 이기 때문에 이를 차단하기 위해 댐핑회로부(125)의 리엑턴스는 직류단 리엑턴스보다 3배 정도 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 제2실시예에 따른 상 불형평 방지를 위한 3상 정류기를 나타낸 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 3상 정류기는 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115), 댐핑 회로부(125) 및 부하단(120)을 포함할 수 있다.
제2실시예에 따른 3상의 입력단(105), 정류부(110), 직류단 리엑터(115) 및 부하단(120)은 종래의 3상의 정류기와 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
3상 정류기는 3상 다이오드 정류기일 수 있다.
직류단 리엑터(115)의 양단에 3상 불평형을 방지할 수 있는 댐핑회로부(125)를 병렬로 연결할 수 있다.
댐핑회로부(125)는 저항으로 구성된 회로일 수 있다. 간단한 구성을 위하여 리엑터를 제거하고 저항으로만 구성하여 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이때 저항은 직류단 리엑터(115)의 특성에 따라 선정될 수 있다. 저항으로 구성된 댐핑 회로를 통해 소형으로 간단하게 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 댐핑회로부(125)에 의한 직류단의 전압, 전류 및 출력 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8(a)는 직류단 전압, 전류 및 출력전류 리플을 나타낸 그래프이다.
도 8(b)는 직류단 전압, 전류, 댐핑회로부(125)에 흐르는 전류 및 출력전류 리플을 나타낸 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 8(a)는 직류단과 직류단 리엑터(115)의 흐르는 전류가 일정한 주기와 크기를 갖지 못하고 흔들리는 모습을 확인할 수 있다.
도 8(b)는 댐핑회로부(125)를 연결한 후 직류단 전압 파형이 튀지 않고 일정한 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 직류단의 전류와 출력전류 리플도 도 8(a)에 비해 파형이 튀지 않고 일정한 모양을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 기술적 사상이 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상으로 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수도 있다.
105 : 3상의 입력단
110 : 정류부
115 : 직류단 리엑터
120 : 부하단
125 : 댐핑회로부

Claims (6)

  1. 3상 정류기에 있어서,
    교류 전압원과 연결된 3상의 입력단;
    상기 3상의 입력단으로부터 전달받은 교류전압원의 전압을 정류하는 정류부;
    상기 정류부 후단에 연결되는 직류단 리엑터; 및
    상기 직류단 리엑터에 병렬로 연결되는 댐핑회로부;
    를 포함하는 3상 정류기
  2. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑회로부는 저항과 리엑터로 구성되는 것을 특징으로 하는 3상 정류기
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저항과 상기 리엑터는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 정류기
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저항과 상기 리엑터가 직렬로 연결된 댐핑 회로에서 상기 리엑터는 상기 직류단 리엑터의 2배 내지 4배의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 3상 정류기
  5. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑회로부는 저항으로만 구성되는 것을 특징으로 하는 3상 정류기
  6. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑회로부는 110Hz 내지 130Hz의 주파수 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 3상 정류기

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101042844B1 (ko) 2009-04-22 2011-06-17 서울대학교산학협력단 입력 전류 고조파를 저감시키기 위한 3상 정류 시스템 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101042844B1 (ko) 2009-04-22 2011-06-17 서울대학교산학협력단 입력 전류 고조파를 저감시키기 위한 3상 정류 시스템 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110138243A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 中南民族大学 适用于不平衡电网中的三相整流电路及其控制方法
CN110138243B (zh) * 2019-05-30 2020-06-09 中南民族大学 适用于不平衡电网中的三相整流电路及其控制方法

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