KR102071480B1 - Current compensation device - Google Patents

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KR102071480B1
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compensation
amplifying
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KR1020190047518A
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정상영
김진국
박준식
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이엠코어텍 주식회사
울산과학기술원
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Abstract

According to embodiments of the present invention, in a power system of various shapes, the present invention relates to a current compensation device which actively compensates first current inputted with a common mode from one device to minimize an influence with regard to other devices. The current compensation device comprises: at least two high current routes transmitting second current supplied by a second device to a first device; a sensing unit having a through aperture, inserting the at least two high current routes into the through aperture, detecting first current in the at least two high current routes and generating an output signal corresponding to the first current; an amplification unit amplifying the output signal to generate an amplification signal; a compensation unit generating compensation current based on the amplification signal; and a compensation capacitor unit providing the route in which the compensation current flows in each of the at least two high current routes.

Description

전류 보상 장치{CURRENT COMPENSATION DEVICE}Current Compensation Device {CURRENT COMPENSATION DEVICE}

본 발명의 실시예들은 전류 보상 장치에 관한 것으로, 두 장치를 연결하는 둘 이상의 대전류 경로 상에 공통 모드로 입력되는 전류를 능동적으로 보상하는 전류 보상 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a current compensation device, and more particularly, to a current compensation device for actively compensating a current input in a common mode on two or more large current paths connecting two devices.

일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기 자동차와 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. In general, electrical appliances such as home appliances, industrial appliances, and electric vehicles emit noise during operation. For example, noise may be generated due to a switching operation inside the electric device. This noise is not only harmful to the human body but also causes malfunction or failure of other connected electronic devices.

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. Electromagnetic interference caused by electronic devices to other devices is called EMI (Electromagnetic Interference). Among them, noise transmitted through wire and board wiring is referred to as conducted emission (CE) noise.

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 전류 보상 장치를 필수적으로 포함한다. In order to ensure that electronic devices operate without causing damage to peripheral components and other devices, the amount of EMI noise emission is strictly regulated in all electronic products. Therefore, most electronic products essentially include a current compensation device such as an EMI filter to reduce EMI noise in order to satisfy regulations on the amount of noise emission.

예를 들면, 에어컨과 같은 백색 가전, 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.For example, in white appliances such as air conditioners, electric vehicles, aviation, energy storage systems (ESS), and the like, a current compensation device is essentially included. The conventional current compensator uses a common mode choke (CM choke) to reduce the common mode (CM) noise of the conductive emission (CE) noise.

한편, 고전력 제품들이 출시됨에 따라 고전력 시스템용 전류 보상 장치에 대한 니즈(needs)가 증가하고 있는 실정이다. 그런데 고전력/고전류 시스템에서 공통 모드(CM) 초크는, 자기 포화 현상에 의해 노이즈 저감 성능이 급격히 떨어지게 된다. 따라서 고전력/고전류 시스템에서 자기 포화를 방지하며 노이즈 저감 성능을 유지하기 위해서, 종래에는 공통 모드 초크의 사이즈를 키우거나 개수를 늘려야 하는데, 이로 인해 고전력 제품을 위한 전류 보상 장치의 크기와 가격이 매우 증가하는 문제점이 발생하였다.Meanwhile, as high power products are released, needs for current compensation devices for high power systems are increasing. However, in the high power / high current system, the common mode (CM) choke has a sharp decrease in noise reduction performance due to magnetic saturation. Therefore, in order to prevent magnetic saturation and maintain noise reduction performance in high power / high current systems, it is conventionally required to increase or increase the number of common mode chokes, which greatly increases the size and cost of current compensation devices for high power products. The problem occurred.

특히, 고전력/고전류 시스템에서는 전류가 흐르는 경로(또는 권선)를 버스 바(bus bar) 형태의 두꺼운 구리판을 사용한다. 이 경우, 능동적인 노이즈 제거를 위해 권선에 흐르는 전류를 감지하는 센싱부에 권선을 여러 차례 감는 것이 제한적이다. 또한, 두꺼운 구리판을 여러 차례 감는 경우, 센싱부의 크기가 증가하게 되며 전류 보상 장치의 전체적인 크기가 매우 증가한다는 문제가 있다. In particular, high power / high current systems use a thick copper plate in the form of a bus bar as the path (or winding) through which current flows. In this case, it is limited to wind the winding several times in the sensing unit which senses the current flowing in the winding for active noise cancellation. In addition, when winding a thick copper plate several times, there is a problem that the size of the sensing unit is increased and the overall size of the current compensation device is greatly increased.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 공통 모드(CM) 노이즈를 저감시키는 능동형 전류 보상 장치를 제공하고자 한다. The present invention is to improve the above problems, to provide an active current compensation device for reducing the common mode (CM) noise.

또한, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 센싱부의 크기를 감소시키고, 생산성이 증가된 능동형 전류 보상 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to improve the above problems, to reduce the size of the sensing unit, to provide an active current compensation device with increased productivity.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 전류 보상 장치는, 제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로; 관통 개구를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로가 상기 관통 개구에 삽입되고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 감지하여, 상기 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부; 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 증폭부; 상기 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부; 및 상기 보상 전류가 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a current compensation device for actively compensating for a first current input in a common mode to each of at least two or more large current paths connected to a first device is provided by a second device. At least two high current paths for delivering a second current to the first device; A sensing unit having a through opening, wherein the at least two high current paths are inserted into the through opening and sense the first current on the at least two high current paths to generate an output signal corresponding to the first current; An amplifier for amplifying the output signal to generate an amplified signal; A compensator configured to generate a compensation current based on the amplified signal; And a compensation capacitor unit providing a path through which the compensation current flows into each of the at least two high current paths.

또한, 상기 센싱부는 상기 관통 개구를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 상기 제1 전류에 의해 생성된 자속 밀도에 기초하여 상기 출력 신호를 생성하는 코어;를 포함하는 센싱 변압기로 구성될 수 있다.The sensing unit may include a core having the through opening and generating the output signal based on the magnetic flux density generated by the first current on the at least two high current paths. .

또한, 상기 코어는 개폐 가능한 클램프 구조로, 개방 상태에서 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각이 내측에 삽입될 수 있다. In addition, the core has a clamp structure that can be opened and closed, and each of the at least two high current paths may be inserted inward in an open state.

또한, 상기 증폭부는, 양의 신호를 증폭하는 제1 증폭 소자; 음의 신호를 증폭하는 제2 증폭 소자; 및 상기 제1 증폭 소자 및 상기 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는 적어도 하나의 임피던스;를 포함할 수 있다. The amplifying unit may further include: a first amplifying device for amplifying a positive signal; A second amplifying element for amplifying a negative signal; And at least one impedance that adjusts an amplification ratio of the first amplifying device and the second amplifying device.

또한, 상기 제1 증폭 소자 및 상기 제2 증폭 소자 각각은 BJT(bipolar junction transistor)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 임피던스는 상기 제1 증폭 소자 및 상기 제2 증폭 소자의 BJT의 에미터 단자에 연결되는 제1 임피던스(Z1); 및 상기 제1 증폭 소자 및 상기 제2 증폭 소자의 BJT의 베이스 단자에 연결되는 제2 임피던스(Z2);를 포함하고, 상기 제1 임피던스(Z1) 및 제2 임피던스(Z2)는 상기 센싱부 및 보상부의 전류 증폭도를 기초로 상기 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절할 수 있다. In addition, each of the first amplifying device and the second amplifying device includes a bipolar junction transistor (BJT), and the at least one impedance is connected to an emitter terminal of a BJT of the first amplifying device and the second amplifying device. A first impedance Z1; And a second impedance Z2 connected to the base terminals of the BJTs of the first amplifying device and the second amplifying device, wherein the first impedance Z1 and the second impedance Z2 are the sensing unit; An amplification ratio of the first amplifying device and the second amplifying device may be adjusted based on the current amplification degree of the compensator.

또한, 상기 센싱부의 전류 증폭도는 1/F1이고, 상기 보상부의 전류 증폭도는 1/F2인 경우, 상기 제1 임피던스(Z1) 및 상기 제2 임피던스(Z2)는 상기 증폭부의 전류 증폭도가 F1*F2가 되도록 상기 1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절할 수 있다.In addition, when the current amplification degree of the sensing unit is 1 / F1, the current amplification degree of the compensation unit is 1 / F2, the first impedance (Z1) and the second impedance (Z2) is the current amplification degree of the amplification unit F1 * F2 The amplification ratio of the first amplification element and the second amplification element can be adjusted to be.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following detailed description, claims, and drawings.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 고전력 시스템에서도 가격, 면적, 부피, 무게가 크게 증가하지 않는 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. According to various embodiments of the present invention made as described above, even in a high-power system can provide a current compensation device that does not significantly increase the price, area, volume, weight.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치는, CM 초크를 포함하는 수동 보상 장치에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게가 감소될 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the current compensation device may be reduced in price, area, volume, and weight compared to a manual compensation device including a CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치는, CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동형 전류 보상 장치를 제공할 수 있다. In addition, the current compensation device according to various embodiments of the present invention may provide an active current compensation device that can operate independently without parasitic on the CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치는, 전력선으로부터 전기적으로 절연되는 능동 회로단을 가짐으로써, 능동 회로단에 포함된 소자들을 안정적으로 보호할 수 있다. In addition, the current compensation device according to various embodiments of the present invention, by having an active circuit terminal electrically isolated from the power line, it is possible to stably protect the elements included in the active circuit terminal.

특히 본 발명에 따르면, 권선(또는 대전류 경로)을 코어(또는 센싱 변압기)에 감을 필요 없이 단순히 코어에 권선을 통과시킴으로써, 권선이 코어를 통과하는 횟수(또는 턴 수)를 크게 줄일 수 있고 이에 따라 센싱부의 크기를 크게 감소시킬 수 있다. 특히, 3상 4선의 전력 시스템에서는 더욱 획기적으로 센싱부의 크기가 감소할 수 있다.In particular, according to the present invention, by simply passing the winding through the core without having to wind the winding (or large current path) around the core (or sensing transformer), the number of turns (or the number of turns) that the winding passes through the core can be greatly reduced and thus The size of the sensing unit can be greatly reduced. In particular, in a three-phase four-wire power system, the size of the sensing unit may be further reduced.

본 발명에 따르면, 권선이 코어를 통과하는 횟수를 크게 줄임으로써 고전력/고전류 시스템을 이용하는 제품의 생산성을 획기적으로 증가시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to dramatically increase the productivity of a product using a high power / high current system by greatly reducing the number of times the winding passes through the core.

본 발명에 따르면, 전력선 쪽 턴수 및 인덕턴스가 작아지면서 자기 포화의 위험 크게 감소하며, 전력 증가에 따른 코어 사이즈 증가량 역시 크게 감소할 수 있다. According to the present invention, as the number of turns and inductance on the power line decreases, the risk of magnetic saturation is greatly reduced, and the increase in core size due to the increase in power can also be greatly reduced.

상술한 효과는 예시적으로 나열한 것으로, 이에 의해 본 발명의 효과가 한정되는 것은 아니다.The above effects are listed by way of example, and the effects of the present invention are not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 선 시스템에 사용되는 전류 보상 장치(100A)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(120)가 센싱 변압기(120A)로 구현된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(120)가 대전류 경로가 1회 권취된 센싱 변압기(120A)로 구현된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부(130A)가 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 복수의 수동 소자들로 구현된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭도를 자유롭게 설계할 수 있는 피드백(feedback) 증폭기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 보상 커패시터부(150A)를 통해 흐르는 전류(IL1, IL2)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)가 사용되는 시스템의 구성을 구략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a system including a current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a current compensating apparatus 100A used in a second line system according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams for describing an operation when the sensing unit 120 is implemented as the sensing transformer 120A according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams for explaining that the sensing unit 120 is implemented as a sensing transformer 120A in which a large current path is wound once.
5A and 5B are diagrams for describing that the amplifier 130A according to an embodiment of the present invention is implemented with a bipolar junction transistor (BJT) and a plurality of passive elements.
6A and 6B are diagrams for describing a feedback amplifier capable of freely designing an amplification degree according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for describing currents IL1 and IL2 flowing through the compensation capacitor unit 150A.
8 is a diagram schematically showing the configuration of the current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram schematically showing the configuration of the current compensation device 100C according to another embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically illustrating a configuration of a system in which the current compensation device 100B according to the embodiment shown in FIG. 8 is used.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than a restrictive meaning. In the following examples, the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In the following examples, the terms including or having have meant that there is a feature or component described in the specification and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components. In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and shape of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a system including a current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100)는 제1 장치(300)와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류(I11, I12)를 능동적으로 보상할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100)는 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111, 112), 센싱부(120), 증폭부(130), 보상부(140) 및 보상 커패시터부(150)를 포함할 수 있다.The current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention may include a first current I11 input in a common mode to each of at least two or more large current paths 111 and 112 connected to the first device 300. , I12) can be actively compensated. To this end, the current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention includes at least two high current paths 111 and 112, the sensing unit 120, the amplifier 130, the compensation unit 140, and the compensation capacitor unit ( 150).

둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 전류 보상 장치(100) 내에서 제2 장치(200)에 의해 공급되는 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(300)에 전달하는 경로일 수 있는 데, 예컨대 전력선일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 라이브선(Live line)과 중성선(Neutral line)일 수 있다. 예를 들어, 대전류 경로(111, 112)는 고전압/고전력 시스템(예컨대 전기 자동차)에서는 두꺼운 구리판 등을 통해 구현될 수 있다. The two or more large current paths 111 and 112 may be paths for delivering the second currents I21 and I22 supplied by the second device 200 to the first device 300 in the current compensation device 100. For example, it may be a power line. According to an embodiment, each of the two or more high current paths 111 and 112 may be a live line and a neutral line. For example, the high current paths 111 and 112 may be implemented through thick copper plates or the like in high voltage / high power systems (eg, electric vehicles).

본 명세서에서 제2 장치(200)는 제1 장치(300)에 전원을 전류 및/또는 전압의 형태로 공급하기 위한 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제2 장치(200)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(200)는 저장된 에너지를 공급하는 장치일 수도 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the second device 200 may be various types of devices for supplying power to the first device 300 in the form of current and / or voltage. For example, the second device 200 may be a device for producing and supplying power, or may be a device for supplying power generated by another device (for example, an electric vehicle charging device). Of course, the second device 200 may be a device for supplying stored energy. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서 제1 장치(300)는 전술한 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 사용하는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 가령 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 구동되는 부하일 수 있다. 또한, 제1 장치(300)는 제2 장치(200)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.In the present specification, the first device 300 may be various types of devices using power supplied by the second device 200 described above. For example, the first device 300 may be a load driven using power supplied from the second device 200. In addition, the first device 300 may be a load (eg, an electric vehicle) that stores energy using the power supplied by the second device 200 and is driven using the stored energy. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.

전술한 바와 같이 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 제2 장치(200)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(300)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.As described above, each of the two or more large current paths 111 and 112 may be a path for delivering the power supplied by the second device 200, that is, the second currents I21 and I22 to the first device 300. According to one embodiment, the second currents I21 and I22 may be alternating currents having a frequency in the second frequency band. In this case, the second frequency band may be, for example, a band having a range of 50 Hz to 60 Hz.

또한, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 제1 장치(300)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류(I11, I12)의 적어도 일부가 제2 장치(200)에 전달되는 경로일 수도 있다. 이때 제1 전류(I11, I12)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력 될 수 있다. In addition, each of the two or more large current paths 111 and 112 may be a path through which noise generated in the first device 300, that is, at least a portion of the first currents I11 and I12 is transmitted to the second device 200. In this case, the first currents I11 and I12 may be input in a common mode for each of the two or more large current paths 111 and 112.

제1 전류(I11, I12)는 다양한 원인에 의해 제1 장치(300)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류(I11, I12)는 제1 장치(300)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. The first currents I11 and I12 may be currents unintentionally generated in the first device 300 for various reasons. For example, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by a virtual capacitance between the first device 300 and the surrounding environment.

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. The first currents I11 and I12 may be currents having a frequency of the first frequency band. In this case, the first frequency band may have a higher frequency band than the aforementioned second frequency band, for example, a band having a range of 150 KHz to 30 MHz.

한편, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 경로를 포함할 수도 있고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 세 개의 경로 또는 네 개의 경로를 포함할 수도 있다. 대전류 경로(111, 112)의 수는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)가 사용하는 전원의 종류 및/또는 형태에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the two or more high current paths 111 and 112 may include two paths as shown in FIG. 1, and may include three paths or four paths as shown in FIGS. 8 and 9. . The number of the high current paths 111 and 112 may vary depending on the type and / or type of power used by the first device 300 and / or the second device 200.

한편, 센싱부(120)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하고, 제1 전류(I11, I12)에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 바꾸어 말하면 센싱부(120)는 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. Meanwhile, the sensing unit 120 may detect the first currents I11 and I12 on the two or more large current paths 111 and 112, and generate an output signal corresponding to the first currents I11 and I12. In other words, the sensing unit 120 may refer to a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112.

일 실시예에 따르면, 센싱부(120)는 적어도 둘 이상의 대전류 경로가 삽입되는 관통 개구를 구비할 수 있다. 센싱부(120)는 삽입된 둘 이상의 대전류 경로 상의 제1 전류를 감지하여, 감지된 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the sensing unit 120 may include a through opening into which at least two large current paths are inserted. The sensing unit 120 may detect the first currents on two or more inserted high current paths and generate an output signal corresponding to the detected first current.

일 실시예에서, 센싱부(120)는 관통 개구를 구비하고, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 제1 전류에 의해 생성된 자속 밀도에 기초하여 출력 신호를 생성하는 코어를 포함하는 센싱 변압기로 구현될 수 있다. 이때 코어는 개폐 가능한 클램프 구조로, 개방 상태에서 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각이 내측에 삽입되도록 구현될 수 있다. In one embodiment, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer including a core having a through opening and generating an output signal based on a magnetic flux density generated by a first current on at least two high current paths. have. At this time, the core has a clamp structure that can be opened and closed, and may be implemented such that each of the at least two high current paths is inserted in the open state.

본 발명에서 '클램프(clamp) 구조'는, 코어의 외측 일부분이 개폐 가능하도록 구성된 구조를 의미할 수 있다. 예를 들어, 클램프 구조의 코어 외측 일부분은 개방 상태에서 대전류 경로(111, 112)가 관통 개구에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이후, 개방된 코어의 외측 일부분은 폐쇄되어 삽입된 대전류 경로(111, 112)가 이탈하지 못하도록 할 수 있다. In the present invention, the 'clamp structure' may mean a structure configured to open and close an outer portion of the core. For example, the outer portion of the core of the clamp structure may be configured such that the high current paths 111, 112 are inserted into the through openings in the open state. The outer portion of the open core can then be closed to prevent the inserted high current paths 111 and 112 from escaping.

다만, 전술한 바와 같은 센싱부(120)에 대한 설명은 예시적인 것으로, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 감지하고자 하는 전류가 흐르는 경로(또는 도선)가 '삽입'되는 형태로 경로(또는 도선)와 결합되는 전류 감지 수단은 본 발명의 센싱부(120)로 제한 없이 사용될 수 있다. However, the description of the sensing unit 120 as described above is illustrative, and the spirit of the present invention is not limited thereto. Therefore, the current sensing means coupled with the path (or lead) in a form in which the path (or lead) through which the current to be flowed is 'inserted' may be used without limitation as the sensing unit 120 of the present invention.

일 실시예에 따르면, 센싱부(120)는 후술하는 증폭부(130)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다. According to an embodiment, the sensing unit 120 may be differentially connected to an input terminal of the amplifier 130 to be described later.

증폭부(130)는 센싱부(120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭 신호를 생성할 수 있다. 본 발명에서 증폭부(130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는것을 의미할 수 있다. The amplifier 130 may generate an amplified signal by amplifying the output signal output from the sensing unit 120. In the present invention, 'amplification' by the amplifier 130 may mean adjusting the size and / or phase of the amplification target.

증폭부(130)의 증폭에 의해, 전류 보상 장치(100)는 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하여 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 보상할 수 있다.By amplification of the amplifying unit 130, the current compensation device 100 generates the compensation currents IC1 and IC2 that are the same in magnitude and opposite in phase to the first currents I11 and I12 and thus, the large current paths 111 and 112. ) May compensate for the first currents I11 and I12.

증폭부(130)는 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 일 실시예에에서 증폭부(130)는 OP-AMP를 포함할 수 있다. 다른 실시예에에서 증폭부(130)는 OP-AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예서, 증폭부(130)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함하는 적어도 하나의 증폭 소자 및 수동 소자(예를 들면, 저항, 커패시터 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 증폭부(130)는 npn타입 BJT 및 pnp타입 BJT를 직렬로 연결한 push-pull 증폭기를 포함할 수 있다.The amplifier 130 may be implemented by various means. In one embodiment, the amplifier 130 may include an OP-AMP. In another embodiment, the amplifier 130 may include a plurality of passive elements such as a resistor and a capacitor in addition to the OP-AMP. In another embodiment, the amplifier 130 may include at least one amplification device including a bipolar junction transistor (BJT) and a passive device (eg, a resistor, a capacitor, etc.). For example, the amplifier 130 of the present invention may include a push-pull amplifier in which npn type BJT and pnp type BJT are connected in series.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 증폭부(130)는 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하기 위한 적어도 하나의 임피던스를 포함할 수 있다. 다만 증폭부(130)의 위와 같은 구현 방식은 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(130)로 제한 없이 사용될 수 있다. 증폭부(130)에 대한 상세한 설명은 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 후술한다.According to an embodiment of the present invention, the amplifier 130 may include at least one impedance for adjusting the amplification ratio of the amplifier. However, the implementation manner as described above of the amplifier 130 is not limited to the idea of the present invention, and the means for 'amplification' described in the present invention can be used without limitation to the amplifier 130 of the present invention. Can be. A detailed description of the amplifier 130 will be described later with reference to FIGS. 6A to 6B.

한편, 증폭부(130)는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)와 구분되는 제3 장치(400)로부터 전원을 공급받아, 센싱부가 출력한 출력신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 제3 장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200)와 무관한 전원으로부터 전원을 공급받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 선택적으로 제3 장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200) 중 어느 하나의 장치로부터 전원을 공급받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있고, 예를 들어 제3 장치(400)는 직류 전원을 인가하는 장치일 수 있다. .On the other hand, the amplifier 130 receives power from the third device 400, which is separated from the first device 300 and / or the second device 200, amplifies the output signal output from the sensing unit to amplify the amplification current Can be generated. In this case, the third device 400 may be a device for generating input power of the amplifier 130 by receiving power from a power source independent of the first device 300 and the second device 200. Optionally, the third device 400 may be a device that receives power from one of the first device 300 and the second device 200 and generates input power of the amplifier 130. For example, the third device 400 may be a device that applies DC power. .

보상부(140)는 증폭부(130)에 전기적으로 연결되고, 전술한 증폭부(130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성할 수 있다.The compensator 140 may be electrically connected to the amplifier 130 and generate a compensation current based on the output signal amplified by the amplifier 130 described above.

보상부(140)는 증폭부(130)의 출력단과 증폭부(130)의 기준전위(기준전위 2)를 연결하는 경로와 전기적으로 연결되어 보상 전류를 생성할 수 있다. 보상부(140)는 보상 커패시터부(150) 및 전류 보상 장치(100)의 기준전위(기준전위 1)를 연결하는 경로와 전기적으로 연결될 수 있다. 증폭부(130)의 기준전위(기준전위 2)와 전류 보상 장치(100)의 기준전위(기준전위 1)는 서로 구분되는 전위일 수 있다.The compensator 140 may be electrically connected to a path connecting the output terminal of the amplifier 130 and the reference potential (reference potential 2) of the amplifier 130 to generate a compensation current. The compensation unit 140 may be electrically connected to a path connecting the compensation capacitor unit 150 and the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100. The reference potential (reference potential 2) of the amplifier 130 and the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100 may be potentials distinguished from each other.

보상 커패시터부(150)는 보상부(140)에 의해 생성된 보상 전류가 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.The compensation capacitor unit 150 may provide a path through which the compensation current generated by the compensation unit 140 flows into each of two or more large current paths.

일 실시예에 따르면, 보상 커패시터부(150)는 보상부(140)에 의해 생성된 전류가 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부(150)로 구현될 수 있다. 이때 보상 커패시터부(150)는 전류 보상 장치(100)의 기준전위(기준전위 1)와 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각을 연결하는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the compensation capacitor unit 150 may be implemented as a compensation capacitor unit 150 providing a path through which the current generated by the compensation unit 140 flows into each of the two or more large current paths 111 and 112. have. In this case, the compensation capacitor unit 150 may include at least two compensation capacitors connecting the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100 to each of the two or more large current paths 111 and 112.

상기와 같이 구성된 전류 보상 장치(100)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 상의 특정 조건의 전류를 감지하고 이를 능동적으로 보상할 수 있고, 장치(100)의 소형화에도 불구하고 고전류, 고전압 및/또는 고전력 시스템에 적용될 수 있다.The current compensating device 100 configured as described above can sense and actively compensate current of a specific condition on two or more large current paths 111 and 112, and despite the miniaturization of the device 100, a high current, a high voltage and / or Or in high power systems.

이하에서는 도 2 내지 도 10을 도 1과 함께 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치(100)를 설명한다.Hereinafter, the current compensation device 100 according to various embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 10.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선 시스템에 사용되는 전류 보상 장치(100A)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a view schematically showing the configuration of the current compensation device 100A used in the second line system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)는 제1 장치(300A)와 연결되는 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)를 능동적으로 보상할 수 있다. The current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention actively receives the first currents I11 and I12 input in common mode to each of the two large current paths 111A and 112A connected to the first device 300A. To compensate.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)는 두 개의 대전류 경로(111A, 112A), 센싱 변압기(120A), 증폭부(130A), 보상 변압기(140A) 및 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다.To this end, the current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention includes two large current paths 111A and 112A, a sensing transformer 120A, an amplifier 130A, a compensation transformer 140A, and a compensation capacitor unit 150A. ) May be included.

일 실시예에서, 전술한 센싱부(120)는 센싱 변압기(120A)를 포함할 수 있다. 이때 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111A, 112A) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하기 위한 수단일 수 있다. In one embodiment, the above-described sensing unit 120 may include a sensing transformer 120A. In this case, the sensing transformer 120A may be a means for detecting the first currents I11 and I12 on the high current paths 111A and 112A in an insulated state from the high current paths 111A and 112A.

센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111A, 112A) 상에 배치되는 제1 차 측(121A)에서, 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 제1 자속 밀도에 기초하여 제2 차 측(122A)에 제1 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)은 후술하는 증폭부(130)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다. The sensing transformer 120A has a second secondary side based on the first magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 at the first secondary side 121A disposed on the high current paths 111A and 112A. A first induced current may be generated at 122A). In this case, the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be differentially connected to an input terminal of the amplifier 130 described later.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(120)가 센싱 변압기(120A)로 구현된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3A and 3B are diagrams for describing an operation when the sensing unit 120 is implemented as the sensing transformer 120A according to an embodiment of the present invention.

특히, 도 3a는 센싱 변압기(120A)가 제1 유도 전류(ID1)를 생성하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.In particular, FIG. 3A is a diagram for explaining a principle of generating the first induced current ID1 by the sensing transformer 120A.

설명의 편의를 위하여 센싱 변압기(120A)의 제1 차측(121A)과 제2 차 측(122A)이 도 3a에 도시된 바와 같이 구성됨을 전제로 설명한다. 바꾸어 말하면 센싱 변압기(120A)의 코어(123A)에 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선이 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취되어 있음을 전제로 설명한다.For convenience of description, it will be described on the premise that the first vehicle side 121A and the second vehicle side 122A of the sensing transformer 120A are configured as shown in FIG. 3A. In other words, it will be described on the premise that the high current paths 111A and 112A and the windings of the second secondary side 122A are wound in the core 123A of the sensing transformer 120A in consideration of the direction of generation of magnetic flux and / or magnetic flux density.

대전류 경로(111A)에 제1 전류(I11)가 입력됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B11)가 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 대전류 경로(112A)에 제1 전류(I12)가 입력 됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B12)가 유도될 수 있다. As the first current I11 is input to the high current path 111A, the magnetic flux density B11 may be induced in the core 123A. Similarly, as the first current I12 is input to the large current path 112A, the magnetic flux density B12 may be induced in the core 123A.

유도된 자속 밀도(B11, B12)에 의해 제2 차측(122A) 권선에는 제1 유도 전류(ID1)가 유도될 수 있다.The first induced current ID1 may be induced in the winding of the second secondary side 122A by the induced magnetic flux densities B11 and B12.

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 제1 자속 밀도(B11, B12)가 서로 중첩될 수 있게(또는 서로 보강할 수 있게) 구성되어, 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 제2 차 측(122A)에서 제1 전류(I11, I12)와 대응되는 제1 유도 전류(ID1)를 생성할 수 있다.As such, the sensing transformer 120A is configured such that the first magnetic flux densities B11 and B12 induced by the first currents I11 and I12 may overlap each other (or reinforce each other), so that two or more large current paths may be provided. The first induced current ID1 corresponding to the first currents I11 and I12 may be generated at the second secondary side 122A insulated from the 111A and 112A.

한편, 센싱 변압기(120A)는 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 흐르는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도가 소정의 자속 밀도 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the sensing transformer 120A may be configured such that the second magnetic flux density induced by the second currents I21 and I22 flowing in each of the two or more large current paths 111A and 112A satisfies a predetermined magnetic flux density condition.

도 3b는 제2 전류(I21, I22)에 의해 센싱 변압기(120A)에 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)를 설명하기 위한 도면이다.3B is a diagram for describing second magnetic flux densities B21 and B22 induced by the sensing transformer 120A by the second currents I21 and I22.

도 3a에서와 마찬가지로, 센싱 변압기(120A)의 제1 차측(121A)과 제2 차 측(122A)이 도 3b에 도시된 바와 같이 구성됨을 전제로 설명한다. 바꾸어 말하면 센싱 변압기(120A)의 코어(123A)에 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선이 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취되어 있음을 전제로 설명한다.As in FIG. 3A, the first vehicle side 121A and the second vehicle side 122A of the sensing transformer 120A are configured as shown in FIG. 3B. In other words, the description is based on the premise that two or more large current paths 111A and 112A and the windings of the second secondary side 122A are wound in the core 123A of the sensing transformer 120A in consideration of the direction of generation of magnetic flux and / or magnetic flux density. do.

대전류 경로(111A)에 제2 전류(I21)가 입력됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B21)가 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 대전류 경로(112A)에 제2 전류(I22)가 입력(또는 출력) 됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B22)가 유도될 수 있다. As the second current I21 is input to the high current path 111A, the magnetic flux density B21 may be induced in the core 123A. Similarly, as the second current I22 is input (or output) to the large current path 112A, the magnetic flux density B22 may be induced in the core 123A.

센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)(둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 흐르는)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)가 소정의 자속 밀도 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 자속 밀도 조건은 도 3b에 도시된 바와 같이 서로 상쇄되는 조건일 수 있다.The sensing transformer 120A is configured such that the second magnetic flux densities B21 and B22 induced by the second currents I21 and I22 (flowing in each of two or more large current paths 111A and 112A) satisfy a predetermined magnetic flux density condition. Can be configured. In this case, the predetermined magnetic flux density condition may be a condition that cancels each other as shown in FIG. 3B.

바꾸어 말하면, 센싱 변압기(120A)는 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 흐르는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 유도 전류(ID2)가 소정의 제2 유도 전류 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제2 유도 전류 조건은 제2 유도 전류(ID2)의 크기가 소정의 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.In other words, in the sensing transformer 120A, the second induced current ID2 induced by the second currents I21 and I22 flowing in each of the two or more large current paths 111A and 112A satisfies the predetermined second induced current condition. It can be configured to. In this case, the predetermined second induced current condition may be a condition in which the magnitude of the second induced current ID2 is less than a predetermined threshold size.

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)가 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 제1 전류(I11, I12)만이 감지되도록 할 수 있다.As such, the sensing transformer 120A may be configured such that the second magnetic flux densities B21 and B22 induced by the second currents I21 and I22 cancel each other out so that only the first currents I11 and I12 are detected. Can be.

센싱 변압기(120A)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 제1 자속 밀도(B11, B12)의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)의 크기보다 크도록 구성될 수 있다. The sensing transformer 120A has a second magnitude of the first magnetic flux density B11 or B12 induced by the first currents I11 and I12 in the first frequency band (for example, a band having a range of 150 KHz to 30 MHz). It may be configured to be larger than the magnitude of the second magnetic flux density (B21, B22) induced by the second current (I21, I22) of the frequency band (for example, the band having a range of 50Hz to 60Hz).

본 발명에서 A 구성요소가 B 하도록 '구성'되는 것은, A 구성요소의 디자인 파라미터가 B 하기에 적절하도록 설정되는 것을 의미할 수 있다. 가령 센싱 변압기(120A)가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 크도록 구성되는 것은, 센싱 변압기(120A)의 크기, 코어의 직경, 권취 수, 인덕턴스의 크기 상호 인덕턴스의 크기와 같은 파라미터가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 강하도록 적절하게 설정된 것을 의미할 수 있다.In the present invention, the 'component' of the 'A' component may mean that the design parameters of the 'A' component are set to be suitable for 'B'. For example, the sensing transformer 120A is configured such that the magnitude of the magnetic flux induced by the current in a specific frequency band is large, such as the size of the sensing transformer 120A, the diameter of the core, the number of windings, the size of the inductance, and the size of the mutual inductance. It may mean that the parameter is properly set such that the magnitude of the magnetic flux induced by the current in the specific frequency band is strong.

센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)은 증폭부(130A)에 제1 유도 전류를 공급하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 증폭부(130A)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다. 또한 증폭부(130A)의 구성에 따라, 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)은 증폭부(130A)의 입력단과 증폭부(130A)의 기준전위(기준전위 2)를 연결하는 경로상에 배치될 수도 있다.The second secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be differentially connected to the input terminal of the amplifier 130A as shown in FIG. 2 to supply a first induced current to the amplifier 130A. Can be. In addition, according to the configuration of the amplifier 130A, the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A connects the input terminal of the amplifier 130A and the reference potential (reference potential 2) of the amplifier 130A. It may be disposed on.

한편, 위에서 바와 같이 센싱부(120)가 센싱 변압기(120A)로 구현되는 것은 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 대전류 경로(111A, 112A) 상에서 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)만을 감지할 수 있는 수단은 센싱부(120)로 제한 없이 사용될 수 있다.Meanwhile, as described above, the sensing unit 120 is implemented as the sensing transformer 120A, but the spirit of the present invention is not limited thereto. Therefore, the means for detecting only the first currents I11 and I12 input in the common mode on the large current paths 111A and 112A may be used without limitation by the sensing unit 120.

다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선이 코어(123A)에 권취되는 수는 전류 보상 장치(100A)가 사용되는 시스템의 요구 조건에 따라 적절하게 결정될 수 있다.However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto. That is, the number of windings of the high current paths 111A, 112A and the second secondary side 122A to the core 123A may be appropriately determined according to the requirements of the system in which the current compensation device 100A is used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱 변압기(120A)는 관통 개구를 구비하고, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 제1 전류에 의해 생성된 자속 밀도에 기초하여 출력 신호를 생성하는 코어를 포함할 수 있다. 이때 코어는 개폐 가능한 클램프 구조로, 개방 상태에서 적어도 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각이 내측에 삽입될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the sensing transformer 120A may include a core having a through opening and generating an output signal based on the magnetic flux density generated by the first current on at least two or more high current paths. . At this time, the core has a clamp structure that can be opened and closed, and each of at least two or more large current paths 111A and 112A may be inserted in the open state.

도 4a 및 도 4b는 개폐 가능한 클램프 구조의 코어(123A)를 포함하는 센싱 변압기(120A)를 설명하기 위한 도면이다. 4A and 4B illustrate a sensing transformer 120A including a core 123A of an openable clamp structure.

도 4a를 참조하면, 센싱부(120)는 클램프 구조의 코어(123A)를 포함하는 센싱 변압기(120A)로 구현될 수 있다. 센싱 변압기(120A)의 개구에는 도시된 바와 같이 대전류 경로(111A, 112A)가 삽입될 수 있다. Referring to FIG. 4A, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer 120A including a core 123A of a clamp structure. As illustrated, the large current paths 111A and 112A may be inserted into the opening of the sensing transformer 120A.

이하에서는 센싱 변압기(120A)의 코어(123A)에 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선이 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 삽입(또는 권취)되어 있음을 전제로 설명한다. Hereinafter, it is assumed that the high current paths 111A and 112A and the windings of the second secondary side 122A are inserted (or wound) in the core 123A of the sensing transformer 120A in consideration of the direction of generation of magnetic flux and / or magnetic flux density. Explain.

대전류 경로(111A)에 제1 전류(I11)가 입력됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B11)가 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 대전류 경로(112A)에 제1 전류(I12)가 입력됨에 따라 코어(123A)에는 자속 밀도(B12)가 유도될 수 있다. 유도된 자속 밀도(B11, B12)에 의해 제2 차측(122A) 권선에는 제1 유도 전류(ID1)가 유도될 수 있다.As the first current I11 is input to the high current path 111A, the magnetic flux density B11 may be induced in the core 123A. Similarly, as the first current I12 is input to the large current path 112A, the magnetic flux density B12 may be induced in the core 123A. The first induced current ID1 may be induced in the winding of the second secondary side 122A by the induced magnetic flux densities B11 and B12.

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 제1 자속 밀도(B11, B12)가 서로 중첩될 수 있게(또는 서로 보강할 수 있게) 구성되어, 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 제2 차 측(122A)에서 제1 전류(I11, I12)와 대응되는 제1 유도 전류(ID1)를 생성할 수 있다.As such, the sensing transformer 120A is configured such that the first magnetic flux densities B11 and B12 induced by the first currents I11 and I12 may overlap each other (or reinforce each other), so that two or more large current paths may be provided. The first induced current ID1 corresponding to the first currents I11 and I12 may be generated at the second secondary side 122A insulated from the 111A and 112A.

한편, 센싱 변압기(120A)는 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 흐르는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도가 소정의 자속 밀도 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the sensing transformer 120A may be configured such that the second magnetic flux density induced by the second currents I21 and I22 flowing in each of the two or more large current paths 111A and 112A satisfies a predetermined magnetic flux density condition.

도 4b는 본 발명의 센싱 변압기(120A)의 제1 차측(121A)에 대전류 경로(111A, 112A)가 1회 권취된 경우, 제2 전류(I21, I22)에 의해 센싱 변압기(120A)에 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4B shows a case where the large current paths 111A and 112A are wound once on the first secondary side 121A of the sensing transformer 120A of the present invention, and induced to the sensing transformer 120A by the second currents I21 and I22. It is a figure for demonstrating 2nd magnetic flux density B21 and B22 which become.

도 4b를 참조하면, 센싱부(120)는 클램프 구조의 코어(123A)를 포함하는 센싱 변압기(120A)로 구현될 수 있다. 도 4a에서와 마찬가지로, 센싱 변압기(120A)의 개구에는 도시된 바와 같이 대전류 경로(111A, 112A)가 삽입될 수 있다. Referring to FIG. 4B, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer 120A including a core 123A having a clamp structure. As in FIG. 4A, the large current paths 111A and 112A may be inserted into the opening of the sensing transformer 120A as shown.

도 3b와 마찬가지로 센싱 변압기(120A)는 둘 이상의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 흐르는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 유도 전류(ID2)가 소정의 제2 유도 전류 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제2 유도 전류 조건은 제2 유도 전류(ID2)의 크기가 소정의 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.As in FIG. 3B, the sensing transformer 120A is configured such that the second induction current ID2 induced by the second currents I21 and I22 flowing in each of the two or more large current paths 111A and 112A is applied to a predetermined second induction current condition. It can be configured to satisfy. In this case, the predetermined second induced current condition may be a condition in which the magnitude of the second induced current ID2 is less than a predetermined threshold size.

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 제2 자속 밀도(B21, B22)가 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 제1 전류(I11, I12)만이 감지되도록 할 수 있다.As such, the sensing transformer 120A may be configured such that the second magnetic flux densities B21 and B22 induced by the second currents I21 and I22 cancel each other out so that only the first currents I11 and I12 are detected. Can be.

다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선 모두 코어(123A)에 삽입될 수 있다. 이러한 경우 대전류 경로(111A, 112A) 및 제2 차측(122A) 권선이 단지 코어(123A)의 개구를 통과하는 형태로 센싱 변압기(120A)가 구성될 수 있다. The sensing transformer 120A according to an embodiment of the present invention may be inserted into the core 123A in both the large current paths 111A and 112A and the windings of the second secondary side 122A. In this case, the sensing transformer 120A may be configured such that the high current paths 111A and 112A and the second secondary side 122A windings only pass through the opening of the core 123A.

도 4a 및 도 4b에 개시된 본 발명의 실시예에 따르면, 코어(123A)는 대전류 경로(111A, 112A)를 중앙 개구에 통과 또는 삽입하기 위해 일 부분이 개폐 가능한 클램프(clamp) 구조일 수 있다. According to the embodiment of the present invention disclosed in FIGS. 4A and 4B, the core 123A may be a clamp structure in which a portion of the core 123A may be opened or closed to pass or insert the large current paths 111A and 112A into the central opening.

본 발명의 클램프 형 코어(123A)는 개방된 상태에서 중앙 관통 개구에 대전류 경로(111A, 112A)가 통과하여 지나갈 수 있도록 구성될 수 있고, 대전류 경로(111A, 112A)가 삽입된 이후 코어(123A)의 개방된 부분을 패쇄될 수 있다. 다만 이는 일 예에 불과하고, 코어(123A)는 대전류 경로(111A, 112A)가 관통 개구에 삽입 될 수 있는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 코어(123A)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 원형 외에, 사각형의 형태로 구현될 수 있다. The clamped core 123A of the present invention may be configured to allow the large current paths 111A and 112A to pass through the center through opening in the open state, and the core 123A after the large current paths 111A and 112A are inserted. The open part of) may be closed. However, this is only an example, and the core 123A may be implemented in various shapes in which the high current paths 111A and 112A may be inserted into the through openings. For example, the core 123A may be implemented in the form of a quadrangle, in addition to a circle as shown in FIGS. 4A and 4B.

이와 같이 본 발명은 코어(123A)에 대전류 경로(111A, 112A)가 단순히 삽입(또는 단순히 통과) 하도록 구성되어, 코어(123A)에 대전류 경로(111A, 112A)를 수번 권취하는 센싱부(120)와 비교했을 때 그 크기를 획기적으로 감소시킬 수 있다. As described above, the present invention is configured such that the large current paths 111A and 112A are simply inserted into (or simply passed through) the core 123A, and thus the sensing unit 120 winding the large current paths 111A and 112A into the core 123A several times. Compared to, the size can be significantly reduced.

특히, 고전력/고전류 시스템에서는 대전류 경로(111A, 112A)로써, 두꺼운 구리 도선과 같이 가공이 용이하기 않은 소재를 사용하기 때문에, 대전류 경로(111A, 112A)가 코어(123A)에 단순히 삽입되도록 함으로써, 고전력/고전류 시스템을 이용하는 제품의 생산성 및 조립성을 향상시킬 수 있다.In particular, in the high power / high current system, since the high current paths 111A and 112A use materials that are not easily processed, such as thick copper conductors, the high current paths 111A and 112A are simply inserted into the core 123A. Improve productivity and assembly of products using high power / high current systems.

증폭부(130A)는 전술한 센싱부(120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭된 출력 신호를 생성할 수 있다. The amplifier 130A may generate an amplified output signal by amplifying the output signal output by the sensing unit 120 described above.

일 실시예에서, 증폭부(130)는 센싱 변압기(120A)에 의해 생성된 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부(130A)로 구현될 수 있다.In one embodiment, the amplifier 130 may be implemented as an amplifier 130A to amplify the first induced current generated by the sensing transformer 120A to generate an amplified current.

본 발명에서 증폭부(130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 가령 증폭부(130A)는 제1 유도 전류의 위상을 180도 변경하고, 크기를 K배(K>=1) 만큼 증가시켜 증폭 전류를 생성할 수 있다.In the present invention, 'amplification' by the amplifier 130 may mean adjusting the size and / or phase of the amplification target. For example, the amplifier 130A may change the phase of the first induced current by 180 degrees and increase the magnitude by K times (K> = 1) to generate an amplified current.

이와 같은 증폭부(130A)의 증폭에 의해, 전류 보상 장치(100A)는 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하여 대전류 경로(111A, 112A) 상의 제1 전류(I11, I12)를 보상할 수 있다.By the amplification of the amplifying unit 130A, the current compensating device 100A generates the compensating currents IC1 and IC2 that are the same in magnitude and opposite in phase to the first currents I11 and I12 to generate a large current path 111A. , First currents I11 and I12 on 112A may be compensated.

증폭부(130A)는 전술한 센싱 변압기(120A)의 변압 비율 및 후술하는 보상부 (140) 의 변압 비율을 고려하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 즉, 증폭부(130A)는 센싱부(120)에 포함된 센싱 변압기(120A)의 변압비에 따른 전류 증폭도와 보상부(140)에 포함된 보상 변압기(140A)의 변압비에 따른 전류 증폭도를 기초로 증폭도를 설정할 수 있다.The amplifier 130A may generate an amplification current in consideration of the transformer ratio of the sensing transformer 120A and the transformer ratio of the compensator 140 described later. That is, the amplifier 130A may calculate the current amplification according to the transformer ratio of the sensing transformer 120A included in the sensing unit 120 and the current amplification degree according to the transformer ratio of the compensation transformer 140A included in the compensation unit 140. The amplification degree can be set as a basis.

구체적으로 센싱 변압기(120A)가 크기가 1인 제1 전류(I11, I12)를 크기가 1/F1인 제1 유도 전류로 변환하고, 보상부(140)가 크기가 1인 증폭 전류를 크기가 1/F2인 보상 전류로 변환하는 보상 변압기(140A)로 구현되는 경우, 증폭부(130A)는 센싱 변압기(120A)의 전류 증폭도와 보상 변압기(140A)의 전류 증폭도를 고려하여 제1 유도 전류의 F1xF2배인 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 증폭부(130A)는 증폭 전류의 위상이 제1 유도 전류의 위상과 반대가 되도록 증폭 전류를 생성할 수 있다.Specifically, the sensing transformer 120A converts the first currents I11 and I12 having the magnitude 1 into the first induced current having the magnitude 1 / F1, and the compensator 140 converts the amplification current having the magnitude 1 to the size. When implemented as a compensation transformer 140A that converts to a compensation current of 1 / F2, the amplifier 130A may consider the current amplification degree of the sensing transformer 120A and the current amplification degree of the compensation transformer 140A. Amplification currents of F1xF2 times can be generated. In this case, the amplifier 130A may generate an amplifying current such that the phase of the amplifying current is opposite to that of the first induced current.

증폭부(130A)는 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 가령 증폭부(130A)는 OP-AMP를 포함할 수 있다. 선택적으로 상기 증폭부(130A)는 OP-AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 또한 증폭부(130A)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 선택적으로 상기 증폭부(130A)는 BJT 외에 복수의 수동 소자 및 추가적인 임피던스를 포함할 수 있다. 다만 증폭부(130A)의 위와 같은 구현 방식은 예시적인것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(130A)로 제한 없이 사용될 수 있다.The amplifier 130A may be implemented by various means. For example, the amplifier 130A may include an OP-AMP. Optionally, the amplifier 130A may include a plurality of passive elements such as a resistor and a capacitor in addition to the OP-AMP. In addition, the amplifier 130A may include a bipolar junction transistor (BJT). Optionally, the amplifier 130A may include a plurality of passive elements and additional impedances in addition to the BJT. However, the above-described implementation of the amplification unit 130A is illustrative, and the spirit of the present invention is not limited thereto. Means for 'amplification' described in the present invention may be used without limitation as the amplifying unit 130A of the present invention. Can be.

도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부(130A)가 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 복수의 수동 소자들로 구현된 것을 설명하기 위한 도면이다. 5A and 5B are diagrams for describing an amplifier 130A according to an embodiment of the present invention, which is implemented by a bipolar junction transistor (BJT) and a plurality of passive elements.

도 5a를 참조하면, 증폭부(130A)는 양의 신호를 증폭하는 제1 증폭 소자 및 음의 신호를 증폭하는 제2 증폭 소자를 포함할 수 있다. 가령, 증폭부(130A)는 npn타입 BJT, pnp타입 BJT를 포함하는 증폭 소자를 활용한 push-pull 증폭기로 구현될 수 있다. Referring to FIG. 5A, the amplifier 130A may include a first amplifier for amplifying a positive signal and a second amplifier for amplifying a negative signal. For example, the amplifier 130A may be implemented as a push-pull amplifier using an amplification device including an npn type BJT and a pnp type BJT.

구체적으로, 노이즈로 인한 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, npn타입 BJT를 포함하는 증폭 소자가 동작할 수 있다. 이때 동작 전류는 npn타입 BJT 경로를 통해 흐를 수 있다. 노이즈로 인한 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, pnp타입 BJT를 포함하는 증폭 소자가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 pnp타입 BJT 경로를 통해 흐를 수 있다.Specifically, in the case of a positive swing in which the voltage due to noise is greater than zero, an amplifying device including the npn type BJT may operate. At this time, the operating current may flow through the npn type BJT path. In the case of a negative swing with a voltage less than zero due to noise, an amplifying device including a pnp type BJT may operate. At this time, the operating current may flow through the pnp type BJT path.

증폭부(130A)의 push-pull 증폭기는 npn타입 BJT, pnp타입 BJT, BJT 각각의 에미터(Emitter) 단의 커패시터(Ce), BJT 각각의 베이스(Base) 단의 커패시터(Cb), BJT 각각의 콜렉터(Collector) 단의 저항(Rnpn, Rpnp), 두 개의 BJT의 에미터 단의 저항(Re), 두 개의 BJT의 베이스 단의 저항(Rbb)을 포함할 수 있다. The push-pull amplifier of the amplifier 130A includes the capacitor C e of the emitter stage of each of the npn type BJT, the pnp type BJT, and the BJT, the capacitor C b of the base stage of each of the BJT, It may include the resistance (R npn , R pnp ) of the collector (Collector) stage of each of the BJT, the resistance (R e ) of the emitter stage of the two BJT, the resistance (R bb ) of the base stage of the two BJT.

두 개의 BJT 각각의 에미터(Emitter) 단의 커패시터(Ce)의 제1 단은 센싱 변압기(120A)의 제2 차측(122A)과 연결되고, 제2 단은 BJT 각각의 에미터(Emitter) 단에 연결된 것일 수 있다. The first stage of the capacitor C e of the emitter stages of each of the two BJTs is connected to the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A, and the second stage is the emitter of each of the BJTs. It may be connected to the stage.

BJT 각각의 콜렉터(Collector) 단의 저항(Rnpn, Rpnp), 두 개의 BJT의 에미터 단의 저항(Re), 두 개의 BJT의 베이스 단의 저항(Rbb)은 각각 BJT의 DC 동작점을 설계하기 위한 구성일 수 있다. The resistances of the collector stages (R npn , R pnp ) of each BJT, the resistances of the emitter stages (R e ) of two BJTs, and the resistances (R bb ) of the base stages of two BJTs, respectively, are DC operation It may be a configuration for designing a point.

증폭부(130A)의 push-pull 증폭기는 추가적으로 CDC를 더 포함할 수 있으며, CDC는 제3 장치(400)로부터의 VDC 전압을 위한 감결합(decoupling) 커패시터일 수 있으며, npn타입 BJT, pnp타입 BJT의 콜렉터(Collector)와 연결되어 AC 신호만을 선택적으로 결합(coupling)시킬 수 있다. The push-pull amplifier of the amplifier 130A may further include a further C DC , C DC may be a decoupling capacitor for the V DC voltage from the third device 400, npn type BJT It is connected to the collector of pnp type BJT, so that only AC signal can be selectively coupled.

본 발명의 일 실시예에 따르면, push-pull 증폭기는 증폭 신호 또는 증폭 전류를 증폭 소자에 포함된 BJT의 베이스(base)로 다시 입력하는 피드백(feedback) 시스템으로 구현될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the push-pull amplifier may be implemented as a feedback system for inputting an amplified signal or amplified current back to the base of the BJT included in the amplifying device.

구체적으로 증폭부(130A)가 생성한 증폭 전류는 제3 자속 밀도에 기초하여 보상 전류를 제2 차 측(142A)에 유도한 후, 보상 변압기(140A)의 제1 차측(141A)을 지나 다시 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)으로 입력될 수 있다. 즉, 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)으로 증폭 전류가 피드백됨에 따라 push-pull 증폭기는 능동 EMI 필터 동작을 위한 일정한 전류 이득을 안정적으로 얻을 수 있다.Specifically, the amplification current generated by the amplifier 130A induces a compensation current to the second secondary side 142A based on the third magnetic flux density, and then passes again through the first secondary side 141A of the compensation transformer 140A. It may be input to the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A. That is, as the amplification current is fed back to the secondary side 122A of the sensing transformer 120A, the push-pull amplifier can stably obtain a constant current gain for the active EMI filter operation.

도 5b는 도 5a의 증폭기를 단순화한 도면이다. 5B is a simplified diagram of the amplifier of FIG. 5A.

도 5b를 참조하면, 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)에 생성된 유도 전류 Ii는 증폭부(130A)에 입력되는 제1 유도 전류 또는 제1 유도 전류를 포함하는 출력 신호일 수 있다. 또한, IOBJT 는 보상 변압기(140A)의 제1 차측(141A)을 지나는 IOBJT는 증폭부(130A)에서 출력된 증폭 전류 또는 증폭 신호일 수 있다. Referring to FIG. 5B, the induced current I i generated at the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be an output signal including the first induced current or the first induced current input to the amplifier 130A. have. In addition, I OBJT may pass through the first secondary side 141A of the compensation transformer 140A and I OBJT may be an amplified current or an amplified signal output from the amplifier 130A.

β는 BJT 소자 자체가 가지는 전류 이득으로, Ii를 IOBJT의 함수로 나타내면 수학식 1과 같다. β is a current gain of the BJT element itself, and when I i is expressed as a function of I OBJT , Equation 1 is obtained.

Figure 112019041948785-pat00001
Figure 112019041948785-pat00001

따라서, 증폭부(130A)의 증폭도 Ai,amp는 수학식 2과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the amplification degree A i, amp of the amplifying unit 130A can be expressed as Equation 2.

Figure 112019041948785-pat00002
Figure 112019041948785-pat00002

BJT의 전류이득 β는 1보다 매우 큰 값을 가지므로(β>>1), Ai,amp는 -1로 근사될 수 있다. Since the current gain β of BJT has a value much larger than 1 (β >> 1), A i, amp can be approximated to −1.

따라서, 전류 보상 장치(100A)는 NsenNinj = 1을 만족하도록 설계됨으로써, 보상 전류로 노이즈 전류를 상쇄할 수 있다. 이때, NSEN는 센싱 변압기(120A)의 권취 수 비율 또는 변압비일 수 있고, NINJ는 보상 변압기(140A)에서 권취 수 비율 또는 변압비 일 수 있다. Therefore, the current compensation device 100A is designed to satisfy N sen N inj = 1, thereby canceling the noise current with the compensation current. In this case, N SEN may be a winding number ratio or transformer ratio of the sensing transformer 120A, and N INJ may be a winding number ratio or transformer ratio of the compensation transformer 140A.

본 실시예의 증폭기는 출력 전류를 다시 입력으로 귀환시켜 피드백 시스템을 형성함으로써, 보다 안정적인 전류 이득을 얻을 수 있다The amplifier of this embodiment returns the output current back to the input to form a feedback system, whereby more stable current gain can be obtained.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증폭부(130A)를 설명하기 위한 도면이다. 6A and 6B are diagrams for describing an amplifier 130A according to another embodiment of the present invention.

도 5a와 대비하여 도 6a를 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증폭부(130A)는, 전술한 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자 외에, 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는 적어도 하나의 임피던스(Z1, Z2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6A, in contrast to FIG. 5A, the amplifying unit 130A according to another embodiment of the present invention, in addition to the above-described first and second amplifying elements, an amplification ratio of the first and second amplifying elements. It may include at least one impedance (Z1, Z2) to adjust the.

예를 들어 증폭부(130A) 는 npn타입 BJT, pnp타입 BJT, BJT 각각의 에미터(Emitter) 단의 커패시터(Ce), BJT 각각의 베이스(Base) 단의 커패시터(Cb), BJT 각각의 콜렉터(Collector) 단의 저항(Rnpn, Rpnp), 두 개의 BJT의 에미터 단의 저항(Re), 두 개의 BJT의 베이스 단의 저항(Rbb)을 포함할 수 있다. 두 개의 BJT 각각의 에미터(Emitter) 단의 커패시터(Ce)의 제1 단은 센싱 변압기(120A)의 제2 차측(122A)과 연결되고, 제2 단은 BJT 각각의 에미터(Emitter) 단에 연결된 것일 수 있다. BJT 각각의 콜렉터(Collector) 단의 저항(Rnpn, Rpnp), 두 개의 BJT의 에미터 단의 저항(Re), 두 개의 BJT의 베이스 단의 저항(Rbb)은 각각 BJT의 DC 동작점을 설계하기 위한 구성일 수 있다. For example, the amplifier 130A may be a capacitor C e of the emitter stage of each of the npn type BJT, the pnp type BJT, and the BJT, a capacitor C b of each of the base stages of the BJT, and BJT, respectively. It may include the resistance of the collector (R npn , R pnp ) of the collector, the resistance (R e ) of the emitter stage of the two BJT, the resistance (R bb ) of the base stage of the two BJT. The first stage of the capacitor C e of the emitter stages of each of the two BJTs is connected to the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A, and the second stage is the emitter of each of the BJTs. It may be connected to the stage. The resistances of the collector stages (R npn , R pnp ) of each BJT, the resistances of the emitter stages of two BJTs (R e ), and the resistances (Rbb) of the base stages of two BJTs, respectively, are DC operating points It may be a configuration for designing.

도 5a에서 설명한 증폭부(130A)와 대비하여 살펴보면, 도 6a의 증폭기는 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는 적어도 하나의 임피던스(Z1, Z2)를 포함할 수 있다. 제1 임피던스(Z1)와 제2 임피던스(Z2)는 각각 저항(R) 소자, 커패시터(C) 소자 또는 인덕터(L) 소자를 하나 또는 그 이상을 복합적으로 사용하여 구현된 것일 수 있다. As compared with the amplifier 130A described with reference to FIG. 5A, the amplifier of FIG. 6A may include at least one impedance Z1 and Z2 for adjusting the amplification ratios of the first and second amplifiers. The first impedance Z1 and the second impedance Z2 may be implemented by using one or more of a resistor (R), a capacitor (C), or an inductor (L).

예를 들면, 제1 임피던스(Z1)와 제2 임피던스(Z2)는 각각 RC 직렬 또는 RLC 직렬로 구현될 수 있으며, 주파수에 따른 전류 보상의 위상 및 크기를 더 정교하게 보상하도록 설계될 수 있다. For example, the first impedance Z1 and the second impedance Z2 may be implemented in RC series or RLC series, respectively, and may be designed to more precisely compensate for the phase and magnitude of current compensation according to frequency.

제1 임피던스(Z1)의 제1 단은 보상 변압기(140A)의 제1 차측(141A)에 연결된 것일 수 있고, 제2 단은 두 개의 BJT 각각의 에미터(Emitter) 단과 연결될 수 있다. 또한, 제2 임피던스의 제1 단은 보상 변압기(140A)의 제1 차측(141A)에 연결된 것일 수 있고, 제2 단은 BJT 각각의 베이스(Base) 단의 커패시터(Cb)에 연결된 것일 수 있다. The first end of the first impedance Z1 may be connected to the first difference side 141A of the compensation transformer 140A, and the second end may be connected to an emitter end of each of the two BJTs. In addition, the first stage of the second impedance may be connected to the first secondary side 141A of the compensation transformer 140A, and the second stage may be connected to the capacitor C b of each base stage of each BJT. have.

본 발명의 다른 실시예에 따른 증폭부(130A)의 증폭도(Aiamp)는 전술한 적어도 하나의 임피던스(Z1, Z2) 값에 따라 조절될 수 있다. 가령, 제1 임피던스(Z1)는 R1이고, 제2 임피던스(Z2)는 (n-1)R1인 경우, 증폭도(Aiamp)는 -n(n>1)로 설계가 가능할 수 있다. 이 때, n의 설계값은 소자의 특성 오차를 고려하여 튜닝이 가능하다.Amplification degree (A iamp ) of the amplifier 130A according to another embodiment of the present invention may be adjusted according to the above-described at least one impedance (Z1, Z2) value. For example, when the first impedance Z1 is R 1 and the second impedance Z2 is (n-1) R 1 , the amplification degree A iamp may be designed as -n (n> 1). . At this time, the design value of n can be tuned in consideration of the characteristic error of the device.

도 6b는 도 6a의 증폭기를 단순화한 도면이다. 6B is a simplified diagram of the amplifier of FIG. 6A.

도 6b를 참조하면, 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)에 생성된 제1 유도 전류 Ii는 증폭부(130A)에 입력되는 입력 전류일 수 있다. 또한, IOBJT 는 보상 변압기(140A)의 제1 차측(141A)을 지나는 증폭 전류 IOBJT는 증폭부(130A)에서 출력된 출력 전류일 수 있다.Referring to FIG. 6B, the first induced current I i generated at the second secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be an input current input to the amplifier 130A. In addition, I OBJT may be an amplification current I OBJT passing through the first side 141A of the compensation transformer 140A may be an output current output from the amplifier 130A.

증폭부(130A)의 증폭도 Ai,amp는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Amplification degree A i, amp of the amplifier 130A can be expressed as shown in Equation 3.

Figure 112019041948785-pat00003
Figure 112019041948785-pat00003

(β>>1, Z2 >> rπ/β, Z1 = R1, Z2 = (n-1) Z-1)(β >> 1, Z2 >> rπ / β, Z1 = R 1, Z2 = (n-1) Z-1)

수학식 3과 같이, 본 발명의 증폭기는 전류 증폭도(Ai,amp) = -n (n>1)로 설계가 가능할 수 있다. 위의 예시에 따르면, 증폭도(Ai,amp)를 Nsen*Ninj 으로 설계할 수 있고, 오차를 고려하여 위의 Z1, Z2를 설정함으로써 전류 증폭도의 정밀한 튜닝이 가능할 수 있다. As shown in Equation 3, the amplifier of the present invention can be designed with a current amplification degree Ai, amp = -n (n> 1). According to the above example, the amplification degree (Ai, amp) can be designed as Nsen * Ninj, and by setting the Z1 and Z2 in consideration of the error, it is possible to precisely tune the current amplification degree.

특히 전류 보상 장치가 도 4a 내지 도 4b에서 설명한 클램프 구조의 센싱부(120A)를 포함하는 경우 제1 전류의 센싱 이득이 크지 않으므로, 적어도 하나의 임피던스(Z1, Z2)를 적절히 조절함으로써 센싱부(120A)에 의한 이득의 저하를 보완할 수 있다.In particular, when the current compensation device includes the sensing unit 120A of the clamp structure described with reference to FIGS. 4A to 4B, since the sensing gain of the first current is not large, the sensing unit may be properly adjusted by adjusting at least one impedance Z1 and Z2. The fall of the gain by 120A) can be compensated.

한편 증폭부(130A)는 전술한 바와 같이 제3 장치(400A)로부터 전원을 공급받아 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다.Meanwhile, as described above, the amplifier 130A may receive power from the third device 400A and amplify the first induced current to generate an amplified current.

보상부(140)는 전술한 증폭부(130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성할 수 있다.The compensation unit 140 may generate a compensation current based on the output signal amplified by the amplification unit 130 described above.

일 실시예에서, 보상부(140)는 보상 변압기(140A)를 포함할 수 있다. 이때 보상 변압기(140A)는 전술한 대전류 경로(111A, 112A)와 절연된 상태에서, 증폭 전류에 기초하여 대전류 경로(111A, 112A) 측에(또는 후술하는 제2 차 측(142A)에) 보상 전류를 생성하기 위한 수단일 수 있다.In one embodiment, the compensator 140 may include a compensation transformer 140A. At this time, the compensation transformer 140A is insulated from the high current paths 111A and 112A described above, and compensates the high current paths 111A and 112A side (or the second secondary side 142A to be described later) based on the amplified current. It may be a means for generating a current.

보다 구체적으로, 보상 변압기(140A)는 증폭부(130A)의 출력단과 차동으로 연결되는 제1 차 측(141A)에서, 증폭부(130A)가 생성한 증폭 전류에 의해 유도되는 제3 자속 밀도에 기초하여 제2 차 측(142A)에 보상 전류를 생성할 수 있다. 이때 제2 차 측(142A)은 후술하는 보상 커패시터부(150A)와 전류 보상 장치의 기준전위(기준전위 1)를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다.More specifically, the compensation transformer 140A is connected to the third magnetic flux density induced by the amplification current generated by the amplifier 130A at the first side 141A which is differentially connected to the output terminal of the amplifier 130A. Compensation current may be generated on the second secondary side 142A based on this. In this case, the second secondary side 142A may be disposed on a path connecting the compensation capacitor unit 150A to be described later and the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device.

한편, 보상 변압기(140A)의 제1 차 측(141A), 증폭부(130A) 및 센싱 변압기(120A)의 제2 차 측(122A)은 전류 보상 장치(100A)의 나머지 구성요소들과 구분되는 기준전위(기준전위 2)와 연결될 수 있다. Meanwhile, the primary side 141A of the compensation transformer 140A, the amplifier 130A, and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A are separated from the remaining components of the current compensation device 100A. It can be connected to the reference potential (reference potential 2).

이와 같이 본 발명은 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위를 사용하고, 별도의 전원을 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 전류 보상 장치(100A)의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention uses a reference potential different from the rest of the components for the component generating the compensation current, and by using a separate power source, the component generating the compensation current can operate in an insulated state, thereby The reliability of the current compensation device 100A can be improved.

일 실시예에서, 보상 커패시터부(150)는 전술한 바와 같이 보상 변압기(140A)에 의해 생성된 전류가 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부(150A)로 구현될 수 있다. In one embodiment, the compensation capacitor section 150 is a compensation capacitor section 150A which provides a path through which the current generated by the compensation transformer 140A flows into each of the two large current paths 111A and 112A, as described above. Can be implemented.

도 7은 보상 커패시터부(150A)를 통해 흐르는 전류(IL1, IL2)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for describing currents IL1 and IL2 flowing through the compensation capacitor unit 150A.

보상 커패시터부(150A)는 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 사이에 흐르는 전류(IL1)가 소정의 제1 전류 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제1 전류 조건은 전류(IL1)의 크기가 소정의 제1 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.The compensation capacitor unit 150A may be configured such that the current IL1 flowing between the two large current paths 111A and 112A through the compensation capacitor satisfies a first predetermined current condition. In this case, the predetermined first current condition may be a condition in which the magnitude of the current IL1 is less than the predetermined first threshold magnitude.

또한, 보상 커패시터부(150A)는 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각과 전류 보상 장치(100A)의 기준전위(기준전위 1) 사이에 흐르는 전류(Il2)가 소정의 제2 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제2 전류 조건은 전류(IL2)의 크기가 소정의 제2 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.In addition, the compensation capacitor unit 150A includes a second predetermined current Il2 flowing between each of the two large current paths 111A and 112A and the reference potential (reference potential 1) of the current compensation device 100A through the compensation capacitor. It can be configured to satisfy the condition. In this case, the predetermined second current condition may be a condition in which the magnitude of the current IL2 is less than the predetermined second threshold magnitude.

보상 커패시터부(150A)를 따라 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각으로 흐르는 보상 전류는 대전류 경로(111A, 112A) 상의 제1 전류(I11, I22)를 상쇄시켜, 제1 전류(I11, I22)가 제2 장치(200A)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이때 제1 전류(I11, I22)와 보상 전류는 동일한 크기에 위상이 서로 반대인 전류일 수 있다.Compensation current flowing along each of the two large current paths 111A and 112A along the compensation capacitor unit 150A cancels the first currents I11 and I22 on the large current paths 111A and 112A, thereby providing the first currents I11 and I22. ) May be prevented from being transferred to the second device 200A. In this case, the first currents I11 and I22 and the compensation current may be currents having the same magnitude and opposite phases.

이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)는 제1 장치(300A)와 연결되는 두 개의 대전류 경로(111A, 112A) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)를 능동적으로 보상하여, 제2 장치(200A)의 오동작이나 파손을 방지할 수 있다.Accordingly, the current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention receives the first currents I11 and I12 input in the common mode to each of the two large current paths 111A and 112A connected to the first device 300A. By actively compensating, malfunction or damage of the second device 200A can be prevented.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.8 is a diagram schematically showing the configuration of the current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 7 will be omitted.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 제1 장치(300B)와 연결되는 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13)를 능동적으로 보상할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the current compensation device 100B may include first currents I11, I12, and I13 input in a common mode to each of the large current paths 111B, 112B, and 113B connected to the first device 300B. ) Can be actively compensated.

이를 위해 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B), 센싱 변압기(120B), 증폭부(130B), 보상 변압기(140B), 보상 커패시터부(150B)를 포함할 수 있다.To this end, the current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention includes three large current paths 111B, 112B, and 113B, a sensing transformer 120B, an amplifier 130B, a compensation transformer 140B, and a compensation capacitor. It may include a portion 150B.

도 2 내지 도 7에서 설명한 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)와 대비하여 살펴보면, 도 8에 도시된 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120B) 및 보상 커패시터부(150B)의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 전류 보상 장치(100B)에 대해 설명한다. As compared with the current compensator 100A according to the embodiments described with reference to FIGS. 2 to 7, the current compensator 100B according to the embodiment illustrated in FIG. 8 includes three large current paths 111B, 112B, and 113B. In this case, there is a difference between the sensing transformer 120B and the compensation capacitor unit 150B. Therefore, hereinafter, the current compensation device 100B will be described based on the above-described differences.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 대전류 경로(111B)는 R상, 상기 제2 대전류 경로(112B)는 S상, 상기 제3 대전류 경로(113B)는 T상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13)는 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.The current compensating apparatus 100B according to another embodiment of the present invention may include a first large current path 111B, a second large current path 112B, and a third large current path 113B. In example embodiments, the first large current path 111B may be an R phase, the second large current path 112B may be an S phase, and the third large current path 113B may be a T phase. The first currents I11, I12, and I13 may be input to each of the first large current path 111B, the second large current path 112B, and the third large current path 113B in a common mode.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센싱 변압기(120B)의 제1 차 측(121B)은 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B) 각각에 배치되어 제1 유도 전류를 생성할 수 있다. 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 상의 제1 전류(I11, I12, I13)에 의해 센싱 변압기(120B)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13)에 의해 제1 유도 전류가 생성되는 과정은 도 3a 에서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The first primary side 121B of the sensing transformer 120B according to another embodiment of the present invention is disposed in each of the first large current path 111B, the second large current path 112B, and the third large current path 113B. The first induced current may be generated. The magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120B by the first currents I11, I12, and I13 on the three large current paths 111B, 112B, and 113B may be reinforced with each other. Since the process of generating the first induced current by the first currents I11, I12, and I13 has been described with reference to FIG. 3A, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 8과 같이 전류 보상 장치(100B)가 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B)를 포함하는 경우, 도 4a 및 4b와 같은 클램프 형 센싱부를 사용하면 종래의 센싱 변압기를 사용할 때에 비하여 센싱부 크기 및 전류 보상 장치(100B) 크기의 감소 효과를 극대화할 수 있다. On the other hand, when the current compensation device 100B includes three large current paths 111B, 112B, and 113B as shown in FIG. 8, the clamp type sensing unit as shown in FIGS. 4A and 4B may be used as compared to the conventional sensing transformer. The reduction effect of the negative size and the size of the current compensation device 100B can be maximized.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 보상 커패시터부(150B)는 보상 변압기에 의해 생성된 보상 전류(IC1, IC2, IC3)가 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.On the other hand, the compensation capacitor unit 150B according to another embodiment of the present invention is the compensation current (IC1, IC2, IC3) generated by the compensation transformer is the first large current path 111B, the second large current path 112B and Paths flowing through each of the third large current paths 113B may be provided.

이와 같은 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 3상 3선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13)를 상쇄시키기 위해(또는 차단하기 위해)사용될 수 있다.The current compensating apparatus 100B according to this embodiment may be used to cancel (or block) the first currents I11, I12, and I13 moving from the load of the three-phase three-wire power system to the power source.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.9 is a diagram schematically showing the configuration of the current compensation device 100C according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 8 will be omitted.

실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)는 제1 장치(300C)와 연결되는 대전류 경로(111C, 112C, 113C, 114C) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 능동적으로 보상할 수 있다. The current compensating apparatus 100C according to the embodiment may include first currents I11, I12, I13, and I14 input in a common mode to each of the large current paths 111C, 112C, 113C, and 114C connected to the first device 300C. Can be actively compensated.

이를 위해 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)는 네 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C, 114C), 센싱 변압기(120C), 증폭부(130C), 보상 변압기(140C), 보상 커패시터부(150C)를 포함할 수 있다.To this end, the current compensation device 100C according to the embodiment includes four large current paths 111C, 112C, 113C, and 114C, a sensing transformer 120C, an amplifier 130C, a compensation transformer 140C, and a compensation capacitor unit 150C. ) May be included.

도 2 내지 도 7에서 설명한 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A) 및 도 5에서 설명한 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)와 대비하여 살펴보면, 도 9에 도시된 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)는 네 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C, 114C)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120C) 및 보상 커패시터부(150C)부 상의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 전류 보상 장치(100C)에 대해 설명한다. In contrast with the current compensation device 100A according to the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 7 and the current compensation device 100B according to the embodiment described with reference to FIG. 5, the current compensation device according to the embodiment shown in FIG. 9 ( 100C includes four large current paths 111C, 112C, 113C, and 114C, and accordingly, there is a difference on the sensing transformer 120C and the compensation capacitor unit 150C. Therefore, hereinafter, the current compensation device 100C will be described based on the above-described differences.

먼저, 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C), 제3 대전류 경로(113C) 및 제4 대전류 경로(114C)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 대전류 경로(111C)는 R상, 상기 제2 대전류 경로(112C)는 S상, 상기 제3 대전류 경로(113C는 T상, 상기 제4 대전류 경로(114C)는 N상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13, I14)는 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C), 제3 대전류 경로(113C) 및 제4 대전류 경로(114C) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.First, the current compensating apparatus 100C according to the embodiment may include a first large current path 111C, a second large current path 112C, a third large current path 113C, and a fourth large current path 114C, which are distinguished from each other. Can be. According to one embodiment, the first large current path 111C is an R phase, the second large current path 112C is an S phase, the third large current path 113C is a T phase, and the fourth large current path 114C is The first currents I11, I12, I13, and I14 may be the first large current path 111C, the second large current path 112C, the third large current path 113C, and the fourth large current path 114C. ) May be input to each in common mode.

실시예에 따른 센싱 변압기(120C)의 제1 차 측(121C)은 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C), 제3 대전류 경로(113C) 및 제4 대전류 경로(114C) 각각에 배치되어 제1 유도 전류를 생성할 수 있다. 네 개의 대전류 경로(111C, 112C, 113C, 114C) 상의 제1 전류(I11, I12, I13, I14)에 의해 센싱 변압기(120C)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13, I14)에 의해 제1 유도 전류가 생성되는 과정은 도 4a 에서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The first primary side 121C of the sensing transformer 120C according to the embodiment may include a first large current path 111C, a second large current path 112C, a third large current path 113C, and a fourth large current path 114C, respectively. May be disposed in to generate a first induced current. The magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120C by the first currents I11, I12, I13, and I14 on the four large current paths 111C, 112C, 113C, and 114C may be reinforced with each other. Since the process of generating the first induced current by the first currents I11, I12, I13, and I14 has been described with reference to FIG. 4A, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 실시예에 따른 보상 커패시터부(150C)는 보상 변압기에 의해 생성된 보상 전류(IC1, IC2, IC3, IC4)가 제1 대전류 경로(111C), 제2 대전류 경로(112C), 제3 대전류 경로(113C) 및 제4 대전류 경로(114C) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.In the compensation capacitor unit 150C according to the embodiment, the compensation currents IC1, IC2, IC3, and IC4 generated by the compensation transformer may include the first large current path 111C, the second large current path 112C, and the third large current. A path flowing through each of the path 113C and the fourth large current path 114C may be provided.

이와 같은 실시예에 따른 전류 보상 장치(100C)는 3상 4선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 상쇄시키기 위해(또는 차단하기 위해)사용될 수 있다.The current compensating apparatus 100C according to this embodiment may be used to cancel (or block) the first currents I11, I12, I13, and I14 moving from the load of the three-phase four-wire power system to the power source. have.

이 경우에도, 도 4a 및 4b와 같은 클램프 형 센싱부를 사용하면 종래의 센싱 변압기를 사용할 때에 비하여 센싱부 크기 및 전류 보상 장치(100C) 크기의 감소 효과를 더 극대화할 수 있다. Even in this case, the use of a clamp-type sensing unit as shown in FIGS. 4A and 4B can further maximize the effect of reducing the size of the sensing unit and the size of the current compensating device 100C as compared to using a conventional sensing transformer.

도 10은 도 8에 도시된 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)가 사용되는 시스템의 구성을 구략적으로 도시한 도면이다.10 is a diagram schematically illustrating a configuration of a system in which the current compensation device 100B according to the embodiment shown in FIG. 8 is used.

실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 제2 장치(200B)와 제1 장치(300B)를 연결하는 대전류 경로 상에서 하나 이상의 다른 보상 장치(500)와 사용될 수 있다.The current compensation device 100B according to the embodiment may be used with one or more other compensation devices 500 on a large current path connecting the second device 200B and the first device 300B.

가령 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 보상하는 보상 장치 1(510)과 함께 사용될 수 있다. 이때 보상 장치 1(510)은 보상 장치(100B)와 유사하게 능동 소자로 구현될 수도 있고, 수동 소자로만 구현될 수도 있다.For example, the current compensation device 100B according to the embodiment may be used together with the compensation device 1 510 that compensates for the first current input in the common mode. In this case, the compensation device 1 510 may be implemented as an active device or a passive device similarly to the compensation device 100B.

또한, 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 차동 모드(Differential Mode)로 입력되는 제3 전류를 보상하는 보상 장치 2(520)과 함께 사용될 수도 있다. 이때 보상 장치 2(520) 또한 능동 소자로 구현될 수도 있고, 수동 소자로만 구현될 수도 있다.In addition, the current compensation device 100B according to the embodiment may be used together with the compensation device 2 520 that compensates for the third current input in the differential mode. In this case, the compensation device 2 520 may also be implemented as an active element or may be implemented only as a passive element.

또한, 실시예에 따른 전류 보상 장치(100B)는 전압을 보상하는 보상 장치 n(530)과 함께 사용될 수도 있다. 이때 보상 장치 n(530) 또한 능동 소자로 구현될 수도 있고, 수동 소자로만 구현될 수도 있다.In addition, the current compensation device 100B according to the embodiment may be used together with the compensation device n 530 that compensates for the voltage. In this case, the compensation device n 530 may also be implemented as an active element or may be implemented only as a passive element.

한편도 10에서 설명하는 보상 장치(500)의 종류나 수량, 배치 순서는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 시스템의 설계에 따라 다양한 수량과 종류의 보상 장치가 시스템에 더 포함될 수 있다. 또한, 선택적으로 도 10에 도시된 실시예는 본 명세서의 다른 모든 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, the type, quantity, and arrangement order of the compensation device 500 described in FIG. 10 are exemplary, and the spirit of the present invention is not limited thereto. Accordingly, various quantities and types of compensation devices may be further included in the system according to the design of the system. Also, of course, the embodiment shown in FIG. 10 may be equally applicable to all other embodiments of the present specification.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Particular implementations described in the present invention are embodiments and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative of the functional connection and / or physical or circuit connections as an example, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It can be represented as a connection, or circuit connections. In addition, unless specifically mentioned, such as "essential", "important" may not be a necessary component for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the ranges equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims are included in the scope of the spirit of the present invention. I will say.

100: 전류 보상 장치
111, 112: 대전류 경로
120: 센싱부
130: 증폭부
140: 보상부
150: 보상 커패시터부
200: 제2 장치
300: 제1 장치100: current compensation device
111, 112: high current path
120: sensing unit
130: amplification unit
140: compensation unit
150: compensation capacitor
200: second device
300: first device

Claims (6)

제1 장치와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드(Common Mode)로 입력되는 제1 전류를 능동적으로 보상하는 전류 보상 장치에 있어서,
제2 장치에 의해 공급되는 제2 전류를 상기 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로;
관통 개구를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로가 상기 관통 개구에 삽입되고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 상의 상기 제1 전류를 감지하여, 상기 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센싱부;
상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 증폭부;
상기 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부; 및
상기 보상 전류가 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 보상 커패시터부;를 포함하고,
상기 센싱부는 상기 관통 개구를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로상의 상기 제1 전류에 의해 생성된 자속 밀도에 기초하여 상기 출력 신호를 생성하는 코어;를 포함하는 센싱 변압기로 구성되고,
상기 코어는 각각의 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로가 각각 1회씩 권취되어 내측에 통과되고,
상기 증폭부는,
양의 신호를 증폭하고, BJT(bipolar junction transistor)를 포함하는 제1 증폭 소자;
음의 신호를 증폭하고, BJT(bipolar junction transistor)를 포함하는 제2 증폭 소자; 및
상기 제1 증폭 소자 및 상기 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는 제1 임피던스(Z1); 및 제2 임피던스(Z2);를 포함하고,
상기 제1 임피던스는 상기 보상부에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 증폭 소자의 BJT 및 상기 제2 증폭 소자의 BJT의 에미터 단자에 제2 단이 연결되고,
상기 제2 임피던스는 상기 보상부에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 증폭 소자의 BJT 및 상기 제2 증폭 소자의 BJT의 베이스 단자에 제2 단이 연결되고,
상기 제1 임피던스(Z1) 및 제2 임피던스(Z2)는 상기 센싱부 및 보상부의 전류 증폭도를 기초로 상기 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는, 전류 보상 장치. A current compensation device for actively compensating for a first current input in a common mode to each of at least two high current paths connected to a first device,
At least two high current paths for delivering a second current supplied by a second device to the first device;
A sensing unit having a through opening, wherein the at least two high current paths are inserted into the through opening and sense the first current on the at least two high current paths to generate an output signal corresponding to the first current;
An amplifier for amplifying the output signal to generate an amplified signal;
A compensator configured to generate a compensation current based on the amplified signal; And
A compensation capacitor unit providing a path through which the compensation current flows into each of the at least two high current paths;
And the sensing unit includes a core having the through opening and generating the output signal based on the magnetic flux density generated by the first current on the at least two high current paths.
The core is passed through each of the at least two high current path is wound once each,
The amplification unit,
A first amplifying device for amplifying a positive signal and including a bipolar junction transistor (BJT);
A second amplifying device for amplifying a negative signal and including a bipolar junction transistor (BJT); And
A first impedance Z1 for adjusting an amplification ratio of the first amplifying element and the second amplifying element; And a second impedance Z2;
A first end of the first impedance is connected to the compensating unit, and a second end of the first amplifying element is connected to an emitter terminal of the BJT and the BJT of the second amplifying element,
A first end of the second impedance is connected to the compensator, a second end of the BJT of the first amplifying device and a base terminal of the BJT of the second amplifying device;
The first impedance Z1 and the second impedance Z2 adjust an amplification ratio of the first amplifying element and the second amplifying element based on the current amplification degrees of the sensing unit and the compensating unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 센싱부의 전류 증폭도는 1/F1이고, 상기 보상부의 전류 증폭도는 1/F2인 경우, 상기 제1 임피던스(Z1) 및 상기 제2 임피던스(Z2)는 상기 증폭부의 전류 증폭도가 F1*F2가 되도록 상기 제1 증폭 소자 및 제2 증폭 소자의 증폭 비율을 조절하는, 전류 보상 장치.The method of claim 1,
When the current amplification degree of the sensing unit is 1 / F1 and the current amplification degree of the compensating unit is 1 / F2, the first impedance Z1 and the second impedance Z2 are such that the current amplification degree of the amplifier is F1 * F2. And amplifying ratios of the first amplifying element and the second amplifying element.
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