KR102590803B1

KR102590803B1 - Current Compensation System for Solar Generators

Info

Publication number: KR102590803B1
Application number: KR1020210066514A
Authority: KR
Inventors: 정상영; 김진국
Original assignee: 이엠코어텍 주식회사; 울산과학기술원
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2021-05-24
Publication date: 2023-10-19
Also published as: KR20210066767A; KR20210041362A; KR102258200B1; KR20230147584A

Abstract

본 발명은 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈를 보상하는 태양광 발전기용 전류 보상 시스템에 관한 것이다. 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터, AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부, 전력망 그리드; 및 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선을 포함하고, 능동 EMI 필터는, 적어도 둘 이상의 관통선 상의 제1 전류를 감지하여, 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부, 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부, 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부 및 보상 전류가 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부를 포함한다.The present invention relates to a current compensation system for solar power generators that compensates for noise using an active EMI filter. An inverting system for solar power generation, comprising: a solar inverter that converts DC voltage to AC voltage, an EMI filter unit including an active EMI filter to reduce noise corresponding to the AC voltage, and a power grid grid; and transmitting a second current from the power grid to the solar inverter, and comprising at least two or more through lines penetrating the EMI filter unit, wherein the active EMI filter detects the first current on the at least two through lines, 1 A noise sensing unit that generates an output signal corresponding to the current, an active circuit unit that amplifies the output signal and generates an amplified signal, a compensation unit that generates a compensation current based on the amplification signal, and a compensation current that flows through at least two high current paths each. It includes a transmission unit that provides a flow path.

Description

Current Compensation System for Solar Generators}

본 발명은 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈를 보상하는 태양광 발전기용 전류 보상 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a current compensation system for solar power generators that compensates for noise using an active EMI filter.

일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기자동차와 같은 전기 기기들은 동작하는 동안 노이즈를 방출한다. 가령 전기 기기 내부의 스위칭 동작으로 인해 노이즈가 발생될 수 있다. 이러한 노이즈는 인체에 유해할 뿐만 아니라 연결된 다른 전자 기기의 오동작 또는 고장을 야기한다. In general, electrical devices such as home appliances, industrial electrical products, or electric vehicles emit noise while operating. For example, noise may be generated due to switching operations inside electrical devices. 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. The electromagnetic interference that electronic devices cause to other devices is called EMI (Electromagnetic Interference), and in particular, noise transmitted via wires and board wiring is called 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 전자파 노이즈 저감 장치를 필수적으로 포함한다. In order to ensure that electronic devices operate without causing malfunctions in surrounding components and other devices, the amount of EMI noise emissions from all electronic products is strictly regulated. Therefore, most electronic products necessarily include electromagnetic noise reduction devices such as EMI filters that reduce EMI noise in order to satisfy regulations on noise emissions.

예를 들면, 에어컨과 같은 백색가전, 전기차, 항공, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에서, 전류 보상 장치는 필수적으로 포함된다. 종래의 전류 보상 장치는, 전도성 방출(CE) 노이즈 중 공통 모드(Common Mode, CM) 노이즈를 저감시키기 위해 공통 모드 초크(CM choke)를 이용한다.For example, in white appliances such as air conditioners, electric vehicles, aviation, and energy storage systems (ESS), a current compensation device is essential. A conventional current compensation device uses a common mode choke (CM choke) to reduce common mode (CM) noise among conducted emission (CE) noise.

그러나 공통 모드(CM) 초크는, 고전력/고전류 시스템에서, 자기 포화 현상에 의해 노이즈 저감 성능이 급격히 떨어지게 되는 문제가 있고, 노이즈 저감 성능을 유지하기 위해서, 공통 모드 초크의 사이즈를 키우거나 개수를 늘릴 경우, EMI 필터의 크기와 가격이 매우 증가하는 문제점이 발생하였다.However, common mode (CM) chokes have the problem that noise reduction performance rapidly deteriorates due to magnetic saturation in high power/high current systems, and in order to maintain noise reduction performance, it is necessary to increase the size or number of common mode chokes. In this case, a problem occurred where the size and price of the EMI filter increased significantly.

특히, 태양광 발전용 EMI 필터에서는 전도성 노이즈 저감을 위한 제1 EMI 필터와 서지(surge) 보호를 위한 소자 등을 구비하기 위한 제2 EMI 필터부를 포함하고 있다. 즉, 2개의 EMI 필터 각각에 공통 모드 초크(CM choke)가 포함되는 경우, 태양광 발전기용 전체 셋업의 부피와 면적이 커진다는 문제점이 있어 왔다.In particular, the EMI filter for solar power generation includes a first EMI filter for reducing conductive noise and a second EMI filter unit for providing surge protection. In other words, when each of the two EMI filters includes a common mode choke (CM choke), there has been a problem in that the volume and area of the entire setup for the solar power generator increases.

특히, 태양광 발전용 EMI 필터에서는 전도성 노이즈 저감을 위한 제1 EMI 필터와 서지(surge) 보호를 위한 소자 등을 구비하기 위한 제2 EMI 필터부를 포함하고 있다. 즉, 2개의 EMI 필터 각각에 공통 모드 초크(CM choke)가 포함되는 경우, 태양광 발전기용 전체 셋업의 부피와 면적이 커진다는 문제점이 있어 왔다.은 상술한 필요성에 따른 것으로, 능동 EMI 필터를 이용하여 노이즈 제거 성능을 유지하면서도 전체 부피 및 면적을 감소시킨 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the EMI filter for solar power generation includes a first EMI filter for reducing conductive noise and a second EMI filter unit for providing surge protection. In other words, when each of the two EMI filters includes a common mode choke (CM choke), there has been a problem that the volume and area of the entire setup for solar power generators increase. In accordance with the above-mentioned necessity, an active EMI filter is used. The purpose is to provide an inverting system for solar power generators that reduces overall volume and area while maintaining noise removal performance.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 태양광 인버터; 상기 AC 전압에 대응하는 노이즈를 저감하기 위해 능동 EMI 필터를 포함하는 EMI 필터부; 전력망 그리드; 및 상기 전력망 그리드로부터의 제2 전류를 상기 태양광 인버터에 전달하고, 상기 EMI 필터부를 관통하는 적어도 둘 이상의 관통선;을 포함하고, 상기 능동 EMI 필터는, 상기 적어도 둘 이상의 관통선 상의 상기 제1 전류를 감지하여, 상기 제1 전류에 대응되는 출력 신호를 생성하는 노이즈 센싱부; 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 능동 회로부; 상기 증폭 신호에 기초하여 보상 전류를 생성하는 보상부; 및 상기 보상 전류가 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 전달부;를 포함할 수 있다. An inverting system for solar power generation according to an embodiment of the present invention includes a solar inverter that converts DC voltage into AC voltage; an EMI filter unit including an active EMI filter to reduce noise corresponding to the AC voltage; power grid grid; and at least two or more through lines that transmit a second current from the power grid to the solar inverter and penetrate the EMI filter unit, wherein the active EMI filter includes the first through lines on the at least two or more through lines. a noise sensing unit that senses a current and generates an output signal corresponding to the first current; an active circuit unit that amplifies the output signal to generate an amplified signal; a compensation unit that generates a compensation current based on the amplified signal; and a transmission unit providing a path through which the compensation current flows to each of the at least two large current paths.

또한, 상기 EMI 필터부는, 제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터;를 포함하고, 상기 제1 AC EMI 필터; 및 제2 AC EMI 필터 중 적어도 하나가 상기 능동 EMI 필터를 포함할 수 있다. In addition, the EMI filter unit includes a first AC EMI filter; and a second AC EMI filter; including, the first AC EMI filter; and at least one of the second AC EMI filter may include the active EMI filter.

또한, 상기 태양광 인버터는 DC EMI 필터;를 포함하고, 상기 DC EMI 필터는 상기 능동 EMI 필터를 포함할 수 있다. Additionally, the solar inverter may include a DC EMI filter, and the DC EMI filter may include the active EMI filter.

또한, 상기 능동 EMI 필터의 출력부인 전원 측의 구조와 무관하게 상기 능동 EMI 필터가 동작할 수 있도록, 상기 전원 측의 전력선에 병렬 연결되는 감결합용 Y-커패시터를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a decoupling Y-capacitor connected in parallel to a power line on the power source side so that the active EMI filter can operate regardless of the structure of the power source side, which is the output portion of the active EMI filter.

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 detailed description, claims and drawings for carrying out the invention below.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 능동 EMI 필터를 통해 가격, 면적, 부피, 무게가 크게 증가하지 않는 태양광 발전용 인버팅 시스템을 제공할 수 있다. 구체적으로, 다양한 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, CM 초크를 포함하는 수동 필터에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게가 감소될 수 있다. According to an embodiment of the present invention as described above, an inverting system for solar power generation that does not significantly increase in price, area, volume, or weight can be provided through an active EMI filter. Specifically, the active EMI filter according to various embodiments can be reduced in price, area, volume, and weight compared to a passive filter including a CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동 EMI 필터를 제공할 수 있다. Additionally, the active EMI filter according to various embodiments of the present invention can provide an active EMI filter that can operate independently without being parasitic on the CM choke.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템은 능동 EMI 필터를 통해, 전력선으로부터 전기적으로 절연되는 능동 회로단을 가짐으로써, 능동 회로단에 포함된 소자들을 안정적으로 보호할 수 있다. In addition, the inverting system for solar power generation according to various embodiments of the present invention has an active circuit stage that is electrically insulated from the power line through an active EMI filter, thereby stably protecting the elements included in the active circuit stage. there is.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 발전용 인버팅 시스템은 능동 EMI 필터를 통해, 외부 과전압으로부터 보호될 수 있다. Additionally, the inverting system for solar power generation according to various embodiments of the present invention can be protected from external overvoltage through an active EMI filter.

이를 통해, 본 발명은, 주변 전기 시스템의 특성에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있으며, 독립된 부품으로써 범용성을 가지며, 독립적인 모듈로써 상용화될 수 있는 능동 EMI 필터 모듈을 제공할 수 있다. Through this, the present invention can provide an active EMI filter module that can operate stably regardless of the characteristics of the surrounding electrical system, has versatility as an independent component, and can be commercialized as an independent module.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 사용될 수 있는 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 6은 또 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 3선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 의한 공통 모드 노이즈 제거 효과를 도시한다.1 is a diagram showing an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining a solar inverter according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining an EMI filter according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a more specific example of an active EMI filter that can be used in an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
Figure 6 shows a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.
7A and 7B are diagrams for explaining an inverting system for a three-phase, three-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
Figures 8a and 8b are diagrams for explaining an inverting system for a three-phase, four-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows the effect of removing common mode noise by an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Various embodiments of the present disclosure are described below in conjunction with the accompanying drawings. Various embodiments of the present disclosure can make various changes and have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present disclosure to specific embodiments, and should be understood to include all changes and/or equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the various embodiments of the present disclosure. In connection with the description of the drawings, similar reference numbers have been used for similar components.

본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In various embodiments of the present disclosure, “including.” Or “to have.” Terms such as are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or It should be understood that the existence or addition possibility of combinations of these is not excluded in advance.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, expressions such as “or” include any and all combinations of words listed together. For example, “A or B” may include A, B, or both A and B.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않으며, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. Expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second” used in various embodiments of the present disclosure may modify various elements of the various embodiments, but do not limit the elements. No. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of the corresponding components, and may be used to distinguish one component from another component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it means that the component may be directly connected or connected to the other component, but It should be understood that other new components may exist between the above different components.

본 개시의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.In embodiments of the present disclosure, terms such as “module”, “unit”, “part”, etc. are terms to refer to components that perform at least one function or operation, and these components are either hardware or software. It may be implemented or may be implemented through a combination of hardware and software. In addition, a plurality of "modules", "units", "parts", etc. are integrated into at least one module or chip, except in cases where each needs to be implemented with individual specific hardware, and is integrated into at least one processor. It can be implemented as:

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in various embodiments of the present disclosure, are not ideal or excessively formal. It is not interpreted as meaning.

이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail using the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.

태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 모듈(100), 태양광 인버터(200) EMI 필터(300) 및 그리드(400)를 포함한다. The inverting system 10 for a solar power generator includes a solar module 100, a solar inverter 200, an EMI filter 300, and a grid 400.

태양광 모듈(100)은 광전효과를 이용하여 태양열을 전압으로 변환하기 위한 구성으로, PV(PhotoVoltaic) 패널 및 PV 셀을 포함할 수 있다. 태양광 모듈(100)은 태양광 발전을 통해 발생되는 DC 전압을 태양광 발전기용 인버터 또는 태양광 인버터(200)의 DC 입력 쪽에 인가할 수 있다. The solar module 100 is configured to convert solar energy into voltage using the photoelectric effect and may include a PV (PhotoVoltaic) panel and a PV cell. The solar module 100 may apply DC voltage generated through solar power generation to the DC input side of the solar generator inverter or the solar inverter 200.

태양광 모듈(100)에서 발전되는 전압은 DC 전압이지만, 대부분의 전력망(그리드, grid)은 AC 전압(예로, 60hz)이기 때문에, 이를 바꿔줄 DAC(DC-to-AC) 인버터가 필요하다. 이에 따라, 태양광 인버터(200)는 태양광 모듈(100)로부터 수신하는 DC 전압을 AC 전압으로 변환할 수 있다. 이에 대하여 도 2를 통해 자세히 설명하기로 한다. The voltage generated by the solar module 100 is DC voltage, but since most power grids (grids) are AC voltage (eg, 60hz), a DAC (DC-to-AC) inverter is needed to change this. Accordingly, the solar inverter 200 can convert the DC voltage received from the solar module 100 into AC voltage. This will be explained in detail with reference to Figure 2.

한편, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 인버터(200)에서 변환된 AC 전압에 대한 전도성 방출(CE) 노이즈를 저감하기 위해 EMI 필터(300)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(300)는 CM 초크에 기생하지 않고 독립적으로 동작할 수 있는 능동 EMI 필터로 구현된 것일 수 있다. Meanwhile, the inverting system 10 for a solar power generator may include an EMI filter 300 to reduce conducted emission (CE) noise for the AC voltage converted by the solar inverter 200. The EMI filter 300 according to an embodiment of the present invention may be implemented as an active EMI filter that can operate independently without being parasitic on the CM choke.

능동 EMI 필터(200)는 수동 필터부의 PCB에, 1 개의 CM 초크 및 4 개의 Y-cap 대신 실장되는 필터일 수 있다. 이에 대하여 도 3을 통해 자세히 설명하기로 한다.The active EMI filter 200 may be a filter mounted on the PCB of the passive filter unit instead of one CM choke and four Y-caps. This will be explained in detail with reference to Figure 3.

EMI 필터(300)에 의해 노이즈가 저감된 AC 전압은 그리드(400)로 전달될 수 있다. 이때, 그리드(400)는 태양광 발전을 통해 발생된 전압을 사용하는 전력망일 수 있으며, 특정 장치에 한정하지 않는다. The AC voltage whose noise has been reduced by the EMI filter 300 may be transmitted to the grid 400. At this time, the grid 400 may be a power grid that uses voltage generated through solar power generation, and is not limited to a specific device.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터를 설명하기 위한 도면이다. Figure 2 is a diagram for explaining a solar inverter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 인버터(200)는 DC EMI 필터(210), DC/DC 컨버터(220) 및 DC/AC 인버터(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the solar inverter 200 according to an embodiment of the present invention may include a DC EMI filter 210, a DC/DC converter 220, and a DC/AC inverter 230.

태양광 모듈(100)과 태양광 인버터(200) 사이에는 케이블이 배치되게 되는데, 케이블의 노이즈가 많을 경우 케이블 노이즈 방사가 일어날 수 있다. 이에 따라 태양광 인버터(200)는 노이즈 방사를 저감시켜주기 위한 DC EMI 필터(210)를 포함할 수 있다.A cable is placed between the solar module 100 and the solar inverter 200, and if there is a lot of noise in the cable, cable noise radiation may occur. Accordingly, the solar inverter 200 may include a DC EMI filter 210 to reduce noise radiation.

본 발명의 일 실시예에 따르면, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 150khz~10Mhz 대역 타겟인 경우, 케이블 노이즈 방사의 주된 원인이 공통 모드(CM) 노이즈이기 때문에, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터가 적용될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the DC EMI filter 210 may be implemented as an active EMI filter. For example, in the case of a 150khz to 10Mhz band target, since the main cause of cable noise radiation is common mode (CM) noise, the DC EMI filter 210 may be an active EMI filter.

한편, 태양광의 입사량은 연중/일중 균일하지 않기 때문에, 태양광 모듈(100)에서 발생되는 DC 전압 또한 일정하지 않다. 이에 따라, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 균일하지 않은 DC 발전 전압을 시스템이 사용할 수 있는 일정한 DC 전압으로 유지하기 위해 DC/DC 컨버터(220)를 포함할 수 있다. Meanwhile, because the incident amount of sunlight is not uniform throughout the year/day, the DC voltage generated from the solar module 100 is also not constant. Accordingly, the inverting system 10 for a solar power generator may include a DC/DC converter 220 to maintain the non-uniform DC power generation voltage to a constant DC voltage that the system can use.

구체적으로, 국내 기준 220V/60hz AC 전압으로 변환하기 위해서는 DAC(DC-to-AC) 인버터의 DC 입력에 약 300V 이상의 DC 전압이 필요하다. 예를 들어, 태양광 모듈(100)에서 발전되는 전압이 300V 전압보다 작은 경우, DC/DC 컨버터(220)를 통해 DC 전압을 승압해줄 수 있다. 일례로, DC/DC 컨버터(220)는 비절연타입 단방향 부스트 컨버터(boost converter)로 구현될 수 있으며, 이를 통해 AD(AC-to-DC) 인버터의 입력에 일정한 300V 이상의 전압을 공급할 수 있다.Specifically, in order to convert to the domestic standard 220V/60hz AC voltage, a DC voltage of approximately 300V or more is required at the DC input of the DAC (DC-to-AC) inverter. For example, if the voltage generated by the solar module 100 is less than 300V, the DC voltage can be boosted through the DC/DC converter 220. For example, the DC/DC converter 220 can be implemented as a non-isolated unidirectional boost converter, through which a constant voltage of 300V or more can be supplied to the input of an AD (AC-to-DC) inverter.

태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 상술한 바와 같이, DC 전압을 AC 전압으로 변환하기 위한 전력변환 회로로 DC/AC 인버터(230)를 포함할 수 있다. DC/AC 인버터(230)는 DC 전압을 220V/60hz으로 변환하여 AC 전력망(그리드; 400)으로 공급할 수 있다. 일례로, DC/AC 인버터(230)는 T-type 인버터 회로로 구현될 수 있으며, 고조파 규격을 맞추기 위해 고조파를 충분히 저감하기 위한 리액터(reactor)를 포함할 수 있다.As described above, the inverting system 10 for a solar power generator may include a DC/AC inverter 230 as a power conversion circuit for converting DC voltage to AC voltage. The DC/AC inverter 230 can convert DC voltage to 220V/60hz and supply it to the AC power grid (grid; 400). For example, the DC/AC inverter 230 may be implemented as a T-type inverter circuit and may include a reactor to sufficiently reduce harmonics to meet harmonic standards.

DC/AC 인버터(230)에서 변환된 AC 전압은 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)을 통해 EMI 필터(300)로 전달될 수 있다. 한편, 도 2에서는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)이 각각 하나의 DC선과 N상선으로 구현되는 것을 도시하였으나, 이는 일예에 불과하다. 태양광 패널(100)이 복수 개로 병렬 설치되면, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 태양광 전류에 대응하여 다양한 수의 DC선을 포함하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)은 R상, S상, T상의 3개의 전력선 및 굵은 N상선의 3상 4선의 관통선을 포함하여 구현될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며 3상 3선의 관통선을 포함하여 구현될 수 있다. The AC voltage converted by the DC/AC inverter 230 may be transmitted to the EMI filter 300 through the first through line 21 and the second through line 22. Meanwhile, in FIG. 2, it is shown that the first through line 21 and the second through line 22 are each implemented as a DC line and an N-phase line, but this is only an example. When a plurality of solar panels 100 are installed in parallel, the inverting system 10 for a solar power generator can be implemented to include a varying number of DC lines in response to solar current. According to one embodiment, the inverting system 10 for a solar generator may be implemented including three power lines of the R phase, S phase, and T phase and a three-phase four-wire through line of the thick N-phase line, but is not limited to this. It can be implemented by including a three-phase, three-wire through line.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다. Figure 3 is a diagram for explaining an EMI filter according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 EMI 필터(300)는 제1 AC EMI 필터(310) 및 제2 AC EMI 필터(320)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 AC EMI 필터(310)는 전도성 노이즈 저감을 위한 EMI 필터일 수 있다. 일례로, 제1 AC EMI 필터(310)는 필터뿐만 아니라 전류 센서 및 릴레이(relay)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the EMI filter 300 of the present invention may include a first AC EMI filter 310 and a second AC EMI filter 320. At this time, the first AC EMI filter 310 may be an EMI filter for reducing conductive noise. For example, the first AC EMI filter 310 may include a current sensor and a relay as well as a filter.

나아가, 제2 AC EMI 필터(320) 역시 전도성 노이즈 저감을 위한 EMI 필터일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 AC EMI 필터(320)는 서지(surge) 보호 소자를 포함할 수 있다. Furthermore, the second AC EMI filter 320 may also be an EMI filter for reducing conductive noise. The second AC EMI filter 320 according to an embodiment of the present invention may include a surge protection element.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)는 각각 CM 초크 대신 능동 EMI 필터를 통해 구현될 수 있다. 종래의 태양광 발전기용 EMI 필터는 수동 소자를 포함하기 때문에 크기 및 부피가 크게 증가하기 때문에, 2개의 필터부분으로 구현하였다. 다만, 본 발명에 따르면 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)를 능동 소자를 이용하여 크기 및 부피를 감소시킬 수 있고, 이에 따라서 제1 AC EMI 필터(310) 및/또는 제2 AC EMI 필터(320)를 하나의 EMI 필터로 구현할 수 있다. The first AC EMI filter 310 and/or the second AC EMI filter 320 according to an embodiment of the present invention may each be implemented through an active EMI filter instead of a CM choke. Conventional EMI filters for solar power generators include passive elements, which greatly increases their size and volume, so they were implemented with two filter parts. However, according to the present invention, the size and volume of the first AC EMI filter 310 and/or the second AC EMI filter 320 can be reduced by using an active element, and accordingly, the first AC EMI filter 310 And/or the second AC EMI filter 320 can be implemented as one EMI filter.

태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)에 사용될 수 있는 본 발명의 능동 EMI 필터는 도 4 내지 도 6을 통해 자세히 설명하기로 한다. The active EMI filter of the present invention that can be used in the inverting system 10 for a solar power generator will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 사용될 수 있는 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.Figure 4 shows a more specific example of an active EMI filter that can be used in an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따르면, 태양광 인버터(200)로부터 전력을 송신하는 전력선이 능동 EMI 필터를 관통하도록 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)으로 설계될 수 있다. According to one embodiment, a power line transmitting power from the solar inverter 200 may be designed with a first through line 21 and a second through line 22 to penetrate the active EMI filter.

전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는, 노이즈 센싱부(11), 능동 회로부(12), 보상부(13) 및 전달부(14)를 포함할 수 있다.As described above, the active EMI filter according to one embodiment may include a noise sensing unit 11, an active circuit unit 12, a compensation unit 13, and a transmission unit 14.

전술한 바와 같이 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각은 그리드(400)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류를 태양광 인버터(200)에 전달하는 경로일 수 있다. As described above, each of the two or more power lines or through lines 21 and 22 may be a path for transmitting power supplied by the grid 400, that is, the second current, to the solar inverter 200.

일 실시예에 따르면, 제2 전류는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 이때 제2 주파수 대역은 가령 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.According to one embodiment, the second current may be an alternating current having a frequency in the second frequency band. At this time, the second frequency band may be, for example, a band ranging from 50Hz to 60Hz.

또한, 둘 이상의 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각은 태양광 인버터(200)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류의 적어도 일부가 그리드(400)에 전달되는 경로일 수도 있다. 이때 제1 전류는 둘 이상의 전력선 또는 관통선(21, 22) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력 될 수 있다.In addition, each of the two or more power lines or through lines 21 and 22 may be a path through which at least a portion of the noise generated in the solar inverter 200, that is, the first current, is transmitted to the grid 400. At this time, the first current may be input in common mode to each of two or more power lines or through lines 21 and 22.

제1 전류는 다양한 원인에 의해 태양광 인버터(200)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류는 태양광 인버터(200)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. The first current may be a current unintentionally generated in the solar inverter 200 due to various causes. For example, the first current may be a noise current generated by virtual capacitance between the solar inverter 200 and the surrounding environment.

제1 전류는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 이때 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있는데, 예컨대 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역일 수 있다.The first current may be a current having a frequency in the first frequency band. At this time, the first frequency band may be a higher frequency band than the above-described second frequency band, for example, it may be a band ranging from 150 KHz to 30 MHz.

노이즈 센싱부(11)는 관통선(21, 22)에 전기적으로 연결되어 제1 전류를 감지하고, 감지 결과에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 바꾸어 말하면 노이즈 센싱부(11)는 관통선(21, 22) 상에서 제1 전류를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 노이즈 센싱부(11)는 센싱 변압기(110)를 포함할 수 있다. The noise sensing unit 11 may be electrically connected to the through lines 21 and 22 to sense the first current and generate an output signal corresponding to the detection result. In other words, the noise sensing unit 11 may mean a means for detecting the first current on the through lines 21 and 22. According to one embodiment, the noise sensing unit 11 may include a sensing transformer 110.

센싱 변압기(110)는 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 각각 전기적으로 연결된 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)과, 상기 제1,2 기준 권선(1101)(1102)과 동일한 코어에 형성된 센싱 권선(1100)을 포함할 수 있다.The sensing transformer 110 includes a first reference winding 1101 and a second reference winding 1102 electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22, which are power lines, respectively, and the first and second reference windings 1102 and It may include a sensing winding 1100 formed on the same core as the reference windings 1101 and 1102.

상기 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)은 전력선에 연결된 1차 권선이 될 수 있고, 센싱 권선(1100)은 2차 권선이 될 수 있다. The first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 may be primary windings connected to a power line, and the sensing winding 1100 may be a secondary winding.

상기 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)은 각각 코어에 감겨 있는 권선의 형태가 될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 기준 권선(1101) 또는 제2 기준 권선(1102) 중 적어도 하나는 코어를 통과하는 구조일 수 있다. The first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 may each be in the form of a winding wound around a core, but are not necessarily limited thereto, and may be the first reference winding 1101 or the second reference winding. At least one of (1102) may be a structure that passes through the core.

센싱 권선(1100)은 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)이 감겨 있는 및/또는 통과하는 코어에 적어도 1회 이상 권취된 구조일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 센싱 권선(1100)은 상기 코어를 관통하는 구조로 형성될 수 있다.The sensing winding 1100 may be wound at least once around a core around which the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102 pass and/or pass. However, it is not necessarily limited to this, and the sensing winding 1100 may be formed in a structure that penetrates the core.

이러한 센싱 권선(1100)은 1차 권선과 전기적으로 절연되며, 제2 장치(3)로부터 발생된 노이즈 전류가 감지되고, 노이즈 전류로부터 일정 비율로 변환된 전류가 유도될 수 있다.This sensing winding 1100 is electrically insulated from the primary winding, the noise current generated from the second device 3 is sensed, and a current converted from the noise current at a certain rate can be induced.

상기 1차 권선과 2차 권선은 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취될 수 있다.The primary and secondary windings may be wound taking into account the generation direction of magnetic flux and/or magnetic flux density.

예컨대 제1 기준 권선(1101)에 노이즈인 제1 전류가 입력 됨에 따라 코어에는 제1 자속 밀도가 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 기준 권선(1102)에 노이즈인 제1 전류가 입력 됨에 따라 코어에는 제2 자속 밀도가 유도될 수 있다. For example, as the first current, which is noise, is input to the first reference winding 1101, a first magnetic flux density may be induced in the core. Similarly, as the first current, which is noise, is input to the second reference winding 1102, a second magnetic flux density may be induced in the core.

유도된 제1,2 자속 밀도에 의해 제2 차측인 센싱 권선(1100)에는 제1 유도 전류가 유도될 수 있다.A first induced current may be induced in the sensing winding 1100, which is the secondary side, by the induced first and second magnetic flux densities.

이때 센싱 변압기는 제1 전류에 의해 유도되는 제1 자속 밀도와 제2 자속 밀도가 서로 중첩될 수 있게(또는 서로 보강할 수 있게) 구성되어, 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 절연된 제2 차 측, 즉, 센싱 권선(1100)에서 제1 전류와 대응되는 제1 유도 전류를 생성할 수 있다.At this time, the sensing transformer is configured so that the first magnetic flux density and the second magnetic flux density induced by the first current can overlap (or reinforce each other), and the first through line 21 and the second through line ( 22) and the insulated secondary side, that is, the sensing winding 1100, may generate a first induced current corresponding to the first current.

한편, 제1 기준 권선(1101), 제2 기준 권선(1102) 및 센싱 권선(1100)이 코어에 권취되는 수는, 능동 EMI 필터가 사용되는 시스템의 요구 조건에 따라 적절히 결정될 수 있다. Meanwhile, the number of the first reference winding 1101, the second reference winding 1102, and the sensing winding 1100 wound around the core can be appropriately determined according to the requirements of the system in which the active EMI filter is used.

*예를 들어, 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)인 1차 권선과 센싱 권선(1100)인 2차 권선의 권선비가 1:Nsen일 수 있다. 또한, 센싱 변압기의 1차 권선의 셀프 인덕턴스가 Lsen이라고 하면, 2차 권선은, Nsen2·Lsen의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 센싱 변압기(120)의 1차 권선과 2차 권선은, ksen의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다.*For example, the turns ratio of the primary winding, which is the first and second reference windings 1101 and 1102, and the secondary winding, which is the sensing winding 1100, may be 1:Nsen. Additionally, if the self-inductance of the primary winding of the sensing transformer is Lsen, the secondary winding may have a self-inductance of Nsen2·Lsen. The primary and secondary windings of the sensing transformer 120 may be coupled with a coupling coefficient of ksen.

한편, 전술한 센싱 변압기(110)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 흐르는 통상 전류인 제2 전류에 의해 유도되는 자속 밀도가 소정의 자속 밀도 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the above-described sensing transformer 110 is configured so that the magnetic flux density induced by the second current, which is a normal current flowing through each of the first through line 21 and the second through line 22, satisfies a predetermined magnetic flux density condition. It can be.

즉, 제1 기준 권선(1101) 및 제2 기준 권선(1102)에 흐르는 제2 전류에 의해 코어에는 제3 자속 밀도 및 제4 자속 밀도가 각각 유도될 수 있다. 이 때, 제3 자속 밀도와 제4 자속 밀도는 서로 상쇄되는 조건일 수 있다.That is, a third magnetic flux density and a fourth magnetic flux density may be induced in the core by the second current flowing through the first reference winding 1101 and the second reference winding 1102, respectively. At this time, the third magnetic flux density and the fourth magnetic flux density may cancel each other out.

바꾸어 말하면, 센싱 변압기(110)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 흐르는 통상 전류인 제2 전류에 의해 2차측인 센싱 권선(1100)에 유도되는 제2 유도 전류를 소정의 임계 크기 미만이 되도록 할 수 있고, 이에 따라 센싱 변압기는 제2 전류에 의해 유도되는 자속 밀도들이 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 전술한 제1 전류만이 감지되도록 할 수 있다.In other words, the sensing transformer 110 is a second induced current induced in the sensing winding 1100 on the secondary side by the second current, which is a normal current flowing through each of the first through line 21 and the second through line 22. can be set to be less than a predetermined critical size, and accordingly, the sensing transformer can be configured so that the magnetic flux densities induced by the second current cancel each other out, so that only the above-described first current can be sensed.

센싱 변압기(110)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 노이즈 전류인 제1 전류에 의해 유도되는 제1,2 자속 밀도의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 통상 전류인 제2 전류에 의해 유도되는 제3,4 자속 밀도의 크기보다 크도록 구성될 수 있다. The sensing transformer 110 determines that the magnitudes of the first and second magnetic flux densities induced by the first current, which is the noise current in the first frequency band (for example, a band ranging from 150 KHz to 30 MHz), are in the second frequency band (for example, For example, it may be configured to be larger than the size of the third and fourth magnetic flux densities induced by the second current, which is a normal current in the range of 50Hz to 60Hz.

본 발명에서 A 구성요소가 B 하도록 구성된다는 것은, A 구성요소의 디자인 파라미터가 B 하기에 적절하도록 설정되는 것을 의미할 수 있다. 가령 센싱 변압기가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 크도록 구성된다는 것은, 센싱 변압기의 크기, 코어의 직경, 권취 수, 인덕턴스의 크기, 및 상호 인덕턴스의 크기와 같은 파라미터가 특정 주파수 대역의 전류에 의해 유도되는 자속의 크기가 강하게 되도록 적절하게 설정된 것을 의미할 수 있다.In the present invention, component A being configured to do B may mean that the design parameters of component A are set to be appropriate for B. For example, the fact that the sensing transformer is configured to have a large magnetic flux induced by the current in a specific frequency band means that parameters such as the size of the sensing transformer, the diameter of the core, the number of turns, the size of the inductance, and the size of the mutual inductance are determined at a specific frequency. This may mean that the magnitude of the magnetic flux induced by the current in the band is appropriately set to be strong.

센싱 변압기(110)의 제2차 측인 센싱 권선(1100)은 제1 유도 전류를 능동 회로부(12)에 공급하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 능동 회로부(12)의 입력단과 능동 회로부(12)의 기준전위를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다.The sensing winding 1100, which is the secondary side of the sensing transformer 110, is connected to the input terminal of the active circuit 12 and the active circuit 12, as shown in FIG. 2, in order to supply the first induced current to the active circuit 12. ) can be placed on a path connecting the reference potential.

일 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 센싱 변압기에 의해 생성된 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성하기 위한 수단일 수 있다.According to one embodiment, the active circuit unit 12 may be a means for generating an amplified current by amplifying the first induced current generated by the sensing transformer.

일 실시예에 따르면, 상기 센싱 권선(1100)은 능동 회로부(12)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다.According to one embodiment, the sensing winding 1100 may be differentially connected to the input terminal of the active circuit unit 12.

본 발명에서 능동 회로부(12)에 의한 증폭은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 가령 능동 회로부(12)는 제1 유도 전류의 위상을 180도 변경하고, 크기를 k배(k>=1)만큼 증가시켜 증폭 전류를 생성할 수 있다.In the present invention, amplification by the active circuit unit 12 may mean adjusting the size and/or phase of the amplification target. For example, the active circuit unit 12 may change the phase of the first induced current by 180 degrees and increase the size by k times (k>=1) to generate an amplified current.

능동 회로부(12)는 전술한 센싱 변압기(110)의 변압 비율 및 후술하는 보상 변압기(131)의 변압 비율을 고려하여 증폭 전류를 생성하도록 설계될 수 있다. 가령 센싱 변압기(110)가, 노이즈 전류인 제1 전류에 대해, 크기가 1/F1 배인 제1 유도 전류로 변환하고, 보상 변압기(131)가 증폭 전류에 대해, 크기가 1/F2 배가 되도록 보상 전류로 변환하는 경우, 능동 회로부(12)는 제1 유도 전류의 크기의 F1xF2배인 증폭 전류를 생성할 수 있다. The active circuit unit 12 may be designed to generate an amplified current in consideration of the transformation ratio of the above-described sensing transformer 110 and the transformation ratio of the compensation transformer 131 described later. For example, the sensing transformer 110 converts the first current, which is a noise current, into a first induced current whose size is 1/F1 times, and the compensation transformer 131 compensates the amplification current so that its size is 1/F2 times the size. When converted to current, the active circuit unit 12 can generate an amplified current that is F1xF2 times the size of the first induced current.

이때 능동 회로부(12)는 증폭 전류의 위상이 제1 유도 전류의 위상과 반대가 되도록 증폭 전류를 생성할 수 있다.At this time, the active circuit unit 12 may generate an amplification current such that the phase of the amplification current is opposite to the phase of the first induced current.

능동 회로부(12)는 다양한 수단으로 구현될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 능동 회로부(12)는 OP AMP(121)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 OP AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및/또는 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 증폭을 위한 수단은 본 발명의 능동 회로부(12)로 제한 없이 사용될 수 있다.The active circuit unit 12 may be implemented by various means, and according to one embodiment, the active circuit unit 12 may include an OP AMP (121). According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a plurality of passive devices such as resistors and capacitors in addition to the OP AMP. According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a Bipolar Junction Transistor (BJT) and/or a plurality of passive devices such as resistors and capacitors. However, it is not necessarily limited to this, and the means for amplification described in the present invention can be used without limitation as the active circuit unit 12 of the present invention.

능동 회로부(12)는 별도의 전원 장치(미도시)로부터 전원을 공급받아 제1 유도 전류를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 이때 전원 장치는 태양광 인버팅 시스템(10)과 무관하게 전원으로부터 전원을 공급 받아 능동 회로부(12)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 또한, 전원 장치는 태양광 인버팅 시스템(10)으로부터 전원을 공급 받아 능동 회로부(12)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.The active circuit unit 12 may receive power from a separate power device (not shown) and amplify the first induced current to generate an amplified current. At this time, the power supply device may be a device that receives power from a power source regardless of the solar inverting system 10 and generates input power to the active circuit unit 12. Additionally, the power supply device may be a device that receives power from the solar inverting system 10 and generates input power to the active circuit unit 12.

상기 보상부(13)는 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 신호를 생성할 수 있다. The compensator 13 may generate a compensation signal based on the amplified output signal.

일 실시예에 따르면, 상기 보상부(13)는 보상 변압기(131)를 포함할 수 있다. 이 때 보상 변압기(131)는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 절연된 및/또는 독립된(isolated) 상태에서 증폭 전류에 기초하여 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 측에 또는 제2차 측(1312)에 보상 전류를 생성하기 위한 수단일 수 있다.According to one embodiment, the compensation unit 13 may include a compensation transformer 131. At this time, the compensation transformer 131 is insulated and/or isolated from the first through line 21 and the second through line 22 based on the amplification current. It may be a means for generating a compensation current on the through line 22 side or on the secondary side 1312.

보다 구체적으로, 보상 변압기(131)는 능동 회로부(12)의 출력단과 차동으로 연결되는 제1차 측(1311)에서, 능동 회로부(12)가 생성한 증폭 전류에 의해 유도되는 제3 자속 밀도에 기초하여 제2차 측(1312)에 보상 전류를 생성할 수 있다. 이 때 제2차 측(1312)은 후술하는 전달부(14)와 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)로 접지될 수 있다.More specifically, the compensation transformer 131 is connected to the third magnetic flux density induced by the amplification current generated by the active circuit unit 12 on the primary side 1311 differentially connected to the output terminal of the active circuit unit 12. Based on this, a compensation current can be generated in the secondary side 1312. At this time, the secondary side 1312 may be grounded to the reference potential (reference potential 1) of the transmission unit 14 and the active EMI filter, which will be described later.

상기 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)은 전달부(14)를 개재한 상태로 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 능동 회로부(12)는 전력선으로부터 절연될 수 있고, 이에 따라 능동 회로부(12)를 보호할 수 있다.The secondary side 1312 of the compensation transformer 131 is electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22, which are power lines, with the transmission unit 14 interposed therebetween. Accordingly, the active circuit portion 12 can be insulated from the power line, thereby protecting the active circuit portion 12.

한편, 다른 일 실시예에 따르면, 상기 보상 변압기(131)의 제1 차측(1311), 능동 회로부(12) 및 센싱 권선(1100)은 능동 EMI 필터의 나머지 구성요소들과 구분되는 기준전위(기준전위 2)로 접지될 수 있다. 즉, 전술한 능동 회로부(12)의 기준전위(기준전위 2)와 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)는 서로 구분되는 전위일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기준전위 1과 기준전위 2는 서로 동일한 전위가 될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment, the first secondary side 1311 of the compensation transformer 131, the active circuit unit 12, and the sensing winding 1100 have a reference potential (reference voltage) that is distinguished from the remaining components of the active EMI filter. It can be grounded at potential 2). That is, the reference potential of the above-described active circuit unit 12 (reference potential 2) and the reference potential of the active EMI filter (reference potential 1) may be different potentials. However, it is not necessarily limited to this, and reference potential 1 and reference potential 2 may be the same potential.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위를 사용하고, 별도의 전원을 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 능동 EMI 필터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As such, according to one embodiment of the present invention, a different reference potential is used for the component that generates the compensation current from the remaining components, and a separate power source is used, so that the component that generates the compensation current operates in an insulated state. This can improve the reliability of the active EMI filter.

전술한 바와 같이, 보상 변압기(131)는, 능동 회로부(12)에 의해 증폭되어 보상 변압기(131)의 제1차측(1311)에 흐르는 전류를 일정 비율로 변환하여 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)에 유도시킬 수 있다. As described above, the compensation transformer 131 converts the current amplified by the active circuit unit 12 and flowing in the primary side 1311 of the compensation transformer 131 at a certain rate to the second side of the compensation transformer 131. It can be guided to the primary side (1312).

예를 들어, 보상 변압기(131)에서, 제1차측(1311)과 제2차측(1312)의 권선비가 1:Ninj일 수 있다. 또한, 보상 변압기(131)의 제1차측(1311)의 셀프 인덕턴스가 Linj이라고 하면, 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)은, Ninj2·Linj의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 보상 변압기(131)의 제1차 측과 제2차측은, kinj의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다. 보상 변압기(131)를 통해 변환된 전류는, 보상 커패시터부(141)를 통해 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)에 보상 전류(Icomp)로서 주입될 수 있다.For example, in the compensation transformer 131, the turns ratio of the primary side 1311 and the secondary side 1312 may be 1:Ninj. Additionally, if the self-inductance of the primary side 1311 of the compensation transformer 131 is Linj, the secondary side 1312 of the compensation transformer 131 may have a self-inductance of Ninj2·Linj. The primary side and the secondary side of the compensation transformer 131 may be combined with a coupling coefficient of kinj. The current converted through the compensation transformer 131 may be injected as a compensation current Icomp into the first through line 21 and the second through line 22, which are power lines, through the compensation capacitor unit 141.

전달부(14)는 보상 변압기(131)에 의해 생성된 전류가 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각으로 흐르는 경로를 제공하는 수단일 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 상기 전달부(14)는 보상 커패시터부(141)를 포함할 수 있다.The transmission unit 14 may be a means for providing a path through which the current generated by the compensation transformer 131 flows to each of the first through line 21 and the second through line 22, according to one embodiment. , the transmission unit 14 may include a compensation capacitor unit 141.

보상 커패시터부(141)는 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1)와 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각을 연결하는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 각 보상 커패시터는 Y-커패시터(Y-capacitor, Y-cap)를 포함할 수 있다. 각 보상 커패시터의 일단은 보상 변압기(131)의 제2차측(1312)과 연결되는 노드를 공유하며, 타단은 각각 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 연결되는 노드를 가질 수 있다.The compensation capacitor unit 141 may include at least two compensation capacitors connecting the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter and each of the first through line 21 and the second through line 22. Each compensation capacitor may include a Y-capacitor (Y-cap). One end of each compensation capacitor shares a node connected to the secondary side 1312 of the compensation transformer 131, and the other end has a node connected to the first through line 21 and the second through line 22, respectively. You can.

보상 커패시터부(141)는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 통해 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 사이에 흐르는 전류가 소정의 제1 전류 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제1 전류 조건은 전류의 크기가 소정의 제1 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.The compensation capacitor unit 141 may be configured so that a current flowing between the first through line 21 and the second through line 22 through at least two or more compensation capacitors satisfies a predetermined first current condition. At this time, the predetermined first current condition may be a condition in which the size of the current is less than the predetermined first threshold size.

또한, 보상 커패시터부(141)는 적어도 둘 이상의 보상 커패시터를 통해 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각과 능동 EMI 필터의 기준전위(기준전위 1) 사이에 흐르는 전류가 소정의 제2 조건을 만족하도록 구성될 수 있다. 이때 소정의 제2 조건은 전류의 크기가 소정의 제2 임계 크기 미만인 조건일 수 있다.In addition, the compensation capacitor unit 141 is configured so that the current flowing between each of the first through line 21 and the second through line 22 and the reference potential (reference potential 1) of the active EMI filter through at least two or more compensation capacitors is predetermined. It can be configured to satisfy the second condition. At this time, the predetermined second condition may be a condition in which the size of the current is less than the predetermined second threshold size.

도 4와 같이, CSCC 구조인 능동 EMI 필터가 안정적인 성능을 유지하기 위해서는, 능동 EMI 필터의 출력 측(즉, 전원 측)의 임피던스가, 노이즈 소스 측의 임피던스(Z_n) 보다 충분히 작아야 할 수 있다.As shown in FIG. 4, in order for the active EMI filter with the CSCC structure to maintain stable performance, the impedance on the output side (i.e., power side) of the active EMI filter may be sufficiently smaller than the impedance (Z _n ) on the noise source side. .

하지만, 노이즈 소스 측의 임피던스(Z_n) 및 출력 측의 임피던스(Z_line)는, 전력 시스템과 필터의 주변 상황에 따라 임의로 달라질 수 있다. 예를 들어, 가전 제품의 경우 능동 EMI 필터(100)의 출력 측에는 콘센트나 벽이 위치할 수 있고, 이들의 임피던스(Z_line)는 임의의(random) 값을 가질 수 있다. 따라서, 주변 상황에 의한 불확정성을 없애고, 어떤 상황에서든 독립적으로 동작할 수 있도록, 능동 EMI 필터에 감결합 Y-커패시터(15)를 병렬 연결할 수 있다.However, the impedance (Z _n ) on the noise source side and the impedance (Z _line ) on the output side may vary arbitrarily depending on the surrounding conditions of the power system and filter. For example, in the case of home appliances, an outlet or a wall may be located on the output side of the active EMI filter 100, and their impedance (Z _line ) may have a random value. Therefore, the decoupling Y-capacitor 15 can be connected in parallel to the active EMI filter to eliminate uncertainty due to surrounding conditions and to operate independently in any situation.

감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스(Z_Y)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스 Z_Y는, 수학식 1을 만족할 수 있다. The impedance (Z _Y ) of the decoupling Y-capacitor 15 may be designed to have a sufficiently small value in the frequency band targeted for noise reduction. For example, the impedance Z _Y of the decoupling Y-capacitor 15 may satisfy Equation 1.

수학식 1을 참조하면, 능동 EMI 필터에서 전원 측으로 바라본 임피던스 는, 감결합 Y-커패시터(15)로 인해 거의 일정한 값을 가질 수 있다. 예를 들어 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스 Z_Y는, 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 Y-커패시터(15)의 임피던스(Z_Y)가 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역에서 충분히 작은 값을 가짐으로써, 능동 EMI 필터(100)가 출력 측 임피던스(Z_line)에 상관없이 정상적으로 동작할 수 있다. Referring to Equation 1, the impedance seen from the active EMI filter to the power source is can have an almost constant value due to the decoupling Y-capacitor 15. For example, the impedance Z _Y of the decoupling Y-capacitor 15 may be designed to have a value smaller than a specified value. Since the impedance (Z _Y ) of the decoupling Y-capacitor 15 has a sufficiently small value in the frequency band targeted for noise reduction, the active EMI filter 100 operates normally regardless of the output side impedance (Z _line ). can do.

따라서, 능동 EMI 필터는, 어떤 시스템에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 능동 EMI 필터에 감결합 Y-커패시터(15)를 병렬 연결함으로써 능동 EMI 필터 모듈을 제공할 수 있음은 물론이다. Therefore, the active EMI filter can be used as an independent module in any system. However, the present invention is not limited to this. For example, of course, an active EMI filter module can be provided by connecting the decoupling Y-capacitor 15 in parallel to the active EMI filter.

보상 커패시터부(141)를 따라 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각으로 흐르는 보상 전류는 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 상의 제1 전류를 상쇄시켜, 제1 전류가 전술한 제2 장치(2)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이때 제1 전류와 보상 전류는 동일한 크기에 위상이 서로 반대인 전류일 수 있다.The compensation current flowing to each of the first through line 21 and the second through line 22 along the compensation capacitor unit 141 cancels out the first current on the first through line 21 and the second through line 22. Thus, it is possible to prevent the first current from being transmitted to the above-described second device 2. At this time, the first current and the compensation current may be currents of the same magnitude and opposite phases.

이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 태양광 인버터(200)와 연결되는 적어도 둘 이상의 대전류 경로인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22) 각각에 공통 모드로 입력되는 노이즈 전류인 제1 전류를 능동적으로 보상하여, 태양광 인버터(200)로 방출되는 노이즈 전류를 억제한다. 이를 통해 그리드(400) 및/또는 태양광 인버터(200)와 연결되는 다른 장치들의 오동작이나 파손을 방지할 수 있다.As a result, the active EMI filter according to an embodiment of the present invention is input in common mode to each of the first through line 21 and the second through line 22, which are at least two high current paths connected to the solar inverter 200. The first current, which is a noise current, is actively compensated to suppress the noise current emitted from the solar inverter 200. Through this, malfunction or damage to other devices connected to the grid 400 and/or solar inverter 200 can be prevented.

상기와 같은 구조의 능동 EMI 필터는 기판 상에 구현될 수 있는 데, 전자파 노이즈를 감지하도록 구비된 노이즈 센싱부(11)를 포함하는 제1 소자 그룹과, 전자파 노이즈에 대한 보상 신호를 생성하도록 구비된 보상부(13)를 포함하는 제2 소자 그룹이 서로 다른 기판에 각각 장착되도록 구비될 수 있다.The active EMI filter having the above structure can be implemented on a substrate, and includes a first element group including a noise sensing unit 11 provided to detect electromagnetic noise, and a first element group to generate a compensation signal for electromagnetic noise. The second element group including the compensation unit 13 may be mounted on different substrates.

도 5는 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.Figure 5 shows a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.

도 5에 도시된 실시예는, 전술한 도 4에 도시된 실시예와 달리, 태양광 인버터(200) 측으로 나가는 노이즈 전류를 감지하여 그리드(400) 측에서 전류로 보상하는, 피드백(Feedback) 타입의 CSCC 능동 EMI 필터를 나타낸다. 도 5에 도시된 노이즈 센싱부(11), 능동 회로부(12), 보상부(13) 및 전달부(14)는 각각 전술한 도 4에 도시된 소자들과 동일한 기능을 수행할 수 있다. The embodiment shown in FIG. 5, unlike the embodiment shown in FIG. 4 described above, is a feedback type in which noise current flowing to the solar inverter 200 is detected and compensated with current on the grid 400 side. CSCC represents an active EMI filter. The noise sensing unit 11, active circuit unit 12, compensation unit 13, and transmission unit 14 shown in FIG. 5 may each perform the same function as the elements shown in FIG. 4 described above.

도 6은 또 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 보다 구체적인 예를 도시한 것이다.Figure 6 shows a more specific example of an active EMI filter according to another embodiment.

도 6을 참조하면, 상기 다른 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 노이즈 센싱부(11)가 센싱 커패시터부(112)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 센싱 커패시터부(112)를 이용하여 노이즈 전압을 감지하고, 전달부(14)의 보상 커패시터부(141)를 이용하여 전류로 보상하는 전압-센싱 전류-보상(Voltage-sense Current-Compensation, VSCC) 능동 EMI 필터를 나타낸다. 이러한 실시예에 따른 능동 EMI 필터와 같은 VSCC 구조에서는, 피드포워드(feedforward)와 피드백(feedback)이 동작 원리상 구분되지 않을 수 있다. 즉 도 6에 도시된 능동 EMI 필터에서, 입/출력부의 구분이 없을 수 있다. 또한, 실시예에 따른 능동 EMI 필터도, 보상 변압기(131) 및 센싱 변압기(113)를 이용함으로써 독립된(isolated) 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, in the active EMI filter according to another embodiment, the noise sensing unit 11 may include a sensing capacitor unit 112. The active EMI filter according to the embodiment shown in FIG. 6 detects noise voltage using the sensing capacitor unit 112 and compensates with current using the compensation capacitor unit 141 of the transmission unit 14. Voltage-sensing Indicates a current-compensation (Voltage-sense Current-Compensation, VSCC) active EMI filter. In a VSCC structure such as an active EMI filter according to this embodiment, feedforward and feedback may not be distinguished in terms of operating principle. That is, in the active EMI filter shown in FIG. 6, there may be no distinction between input and output units. Additionally, the active EMI filter according to the embodiment may have an isolated structure by using the compensation transformer 131 and the sensing transformer 113.

센싱 커패시터부(112)는, 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)으로 입력되는 노이즈 전압을 감지할 수 있다. 센싱 커패시터부(112)는, 두 개의 센싱 커패시터를 포함할 수 있는 데, 각 센싱 커패시터는 Y-cap을 포함할 수 있다. 상기 두 개의 센싱 커패시터 각각의 일 단은, 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 전기적으로 연결될 수 있고, 타단은 센싱 변압기(113)의 1차측과 연결되는 노드를 공유할 수 있다. 센싱 변압기(113)의 1차측은, 센싱 커패시터부(112)를 거쳐 전력선인 제1 관통선(21) 및 제2 관통선(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.The sensing capacitor unit 112 can sense noise voltage input to the first through line 21 and the second through line 22, which are power lines. The sensing capacitor unit 112 may include two sensing capacitors, and each sensing capacitor may include a Y-cap. One end of each of the two sensing capacitors may be electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22, and the other end may share a node connected to the primary side of the sensing transformer 113. You can. The primary side of the sensing transformer 113 may be electrically connected to the first through line 21 and the second through line 22, which are power lines, through the sensing capacitor unit 112.

센싱 변압기(113)는, 전력선에 흐르는 노이즈를 센싱하기 위해, 전력선 측과 연결된 1차측 및 능동 회로부(12)와 연결된 2차측을 포함할 수 있다. 센싱 변압기(113)의 2차측은 능동 회로부(12)의 입력단과 차동(Differential)으로 연결될 수 있다.The sensing transformer 113 may include a primary side connected to the power line and a secondary side connected to the active circuit unit 12 in order to sense noise flowing in the power line. The secondary side of the sensing transformer 113 may be differentially connected to the input terminal of the active circuit unit 12.

도 6에 도시된 실시예에 따른 능동 EMI 필터에 포함된 센싱 변압기(113), 능동 회로부(12), 보상 변압기(131), 및 보상 커패시터부(141)는 각각 전술한 실시예들의 센싱 변압기, 능동 회로부(121), 보상 변압기(131), 보상 커패시터부(141) 및 감결합 Y-커패시터(15)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. The sensing transformer 113, the active circuit unit 12, the compensation transformer 131, and the compensation capacitor unit 141 included in the active EMI filter according to the embodiment shown in FIG. 6 are the sensing transformers of the above-described embodiments, respectively. Operations corresponding to the active circuit unit 121, compensation transformer 131, compensation capacitor unit 141, and decoupling Y-capacitor 15 can be performed.

비록 도면에 도시하지는 않았지만, 이상 설명한 실시예들에서, 상기 능동 회로부(12)는 보상 변압기(131)와의 사이에 하이패스 필터(미도시)를 더 포함해, 노이즈 저감의 대상이 되는 주파수 대역 이하의 저주파에서 능동 회로부(12)가 동작하는 것을 차단할 수 있다. Although not shown in the drawing, in the above-described embodiments, the active circuit unit 12 further includes a high-pass filter (not shown) between the compensation transformer 131 and lower than the frequency band targeted for noise reduction. It is possible to block the active circuit unit 12 from operating at low frequencies.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 3선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 7A and 7B are diagrams for explaining an inverting system for a three-phase, three-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.

도 7a를 참조하면, 태양광 모듈(100)은 2개의 DC 선과 1개의 N상선을 통해 태양광 인버터(200)로 DC 전압을 입력할 수 있다. 태양광 인버터(200)는 변환된 AC 전압을 제1 관통선(21), 제2 관통선(22) 및 제3 관통선(23)을 통해 EMI 필터(300) 및 그리드(400)로 전달할 수 있다. 이때, 제1 관통선(21)은 R상, 제2 관통선(22)은 S상, 제3 관통선(23)은 N상의 전력선일 수 있다. Referring to FIG. 7A, the solar module 100 can input DC voltage to the solar inverter 200 through two DC lines and one N-phase line. The solar inverter 200 can transmit the converted AC voltage to the EMI filter 300 and the grid 400 through the first through line 21, the second through line 22, and the third through line 23. there is. At this time, the first through line 21 may be an R-phase power line, the second through line 22 may be an S-phase power line, and the third through line 23 may be an N-phase power line.

도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예를 바탕으로 이를 3상 3선 구조로 나타낸 것이나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.The embodiment shown in FIGS. 7A and 7B is based on the embodiment shown in FIG. 1 and is shown in a three-phase, three-wire structure, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 The same can be applied to examples.

도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선 태양광 발전기용 인버팅 시스템을 설명하기 위한 도면이다. Figures 8a and 8b are diagrams for explaining an inverting system for a three-phase, four-wire solar power generator according to an embodiment of the present invention.

도 8a 및 8b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예 및 도 7a, 7b에 도시된 3상 3선 실시예와 달리 3상 4선 구조의 태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)이다. 태양광 발전기의 경우, 태양광 모듈(100)에서 발전되는 전류가 크기 때문에, DC 선 3개와, 굵은 N상 선으로 DC 입력을 전달할 수 있다. The embodiment shown in FIGS. 8A and 8B is an inverting system 10 for a solar generator with a three-phase, four-wire structure, unlike the embodiment shown in FIG. 1 and the three-phase, three-wire embodiment shown in FIGS. 7A and 7B. . In the case of a solar power generator, since the current generated by the solar module 100 is large, DC input can be transmitted through three DC lines and a thick N-phase line.

도 8a를 참조하면, 태양광 모듈(100)은 3개의 DC 선과 1개의 N상선을 통해 태양광 인버터(200)로 DC 전압을 입력할 수 있다. 태양광 인버터(200)는 변환된 AC 전압을 제1 관통선(21), 제2 관통선(22) 및 제3 관통선(23)을 통해 EMI 필터(300) 및 그리드(400)로 전달할 수 있다. 이때, 제1 관통선(21)은 R상, 제2 관통선(22)은 S상, 제3 관통선(23)은 T상 및 제4 관통선(24)은 N상의 전력선일 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 둘 이상의 관통선의 수량은 사용되는 발전 시스템의 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Referring to FIG. 8A, the solar module 100 can input DC voltage to the solar inverter 200 through three DC lines and one N-phase line. The solar inverter 200 can transmit the converted AC voltage to the EMI filter 300 and the grid 400 through the first through line 21, the second through line 22, and the third through line 23. there is. At this time, the first through line 21 may be an R-phase power line, the second through line 22 may be an S-phase power line, the third through line 23 may be a T-phase power line, and the fourth through line 24 may be an N-phase power line. As such, in the present invention, the quantity of two or more through lines can be set in various ways depending on the configuration of the power generation system used.

노이즈 센싱부(11)는 노이즈를 센싱할 수 있는 센싱 변압기(110)를 포함할 수 있는 데, 상기 센싱 변압기는, 제1 관통선(21) 내지 제4 관통선(24)에 각각 연결된 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)과, 상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)과 동일한 코어에 형성된 센싱 권선(1100)을 포함할 수 있다.The noise sensing unit 11 may include a sensing transformer 110 capable of sensing noise, wherein the sensing transformer is connected to the first through line 21 to the fourth through line 24, respectively. It may include reference windings 1101 to 4th reference windings 1104 and a sensing winding 1100 formed on the same core as the first reference windings 1101 to 4th reference windings 1104.

상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)은 전력선에 연결된 1차 권선이 될 수 있고, 센싱 권선(1100)은 2차 권선이 될 수 있다. The first to fourth reference windings 1101 to 1104 may be primary windings connected to a power line, and the sensing winding 1100 may be a secondary winding.

상기 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)은 각각 코어에 감겨 있는 권선의 형태가 될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 기준 권선(1101), 제2 기준 권선(1102), 제3 기준 권선(1103) 또는 제4 기준 권선(1104) 중 적어도 하나는 코어를 통과하는 구조일 수 있다. The first reference winding 1101 to the fourth reference winding 1104 may each be in the form of a winding wound around a core, but are not necessarily limited thereto, and the first reference winding 1101 and the second reference winding At least one of 1102, the third reference winding 1103, or the fourth reference winding 1104 may have a structure that passes through the core.

센싱 권선(1100)은 제1 기준 권선(1101) 내지 제4 기준 권선(1104)이 감겨 있는 및/또는 통과하는 코어에 적어도 1회 이상 권취된 구조이거나 코어를 1회 관통하는 구조일 수 있다.The sensing winding 1100 may be wound at least once around a core around which the first to fourth reference windings 1101 to 1104 are wound and/or pass, or may have a structure that passes through the core once.

센싱 권선(1100)은 전술한 실시예들과 동일하게 전력선과는 절연(isolated)되며, 제2 장치(3)로부터 발생되는 노이즈 전류를 감지할 수 있다. 1차 권선과 2차 권선은 자속 및/또는 자속 밀도의 생성 방향을 고려하여 권취될 수 있다.The sensing winding 1100 is isolated from the power line, as in the above-described embodiments, and can sense noise current generated from the second device 3. The primary and secondary windings may be wound taking into account the direction of generation of magnetic flux and/or magnetic flux density.

센싱 권선(1100)은 유도 전류를 능동 회로부(12)로 공급하고, 능동 회로부(12)는 이를 증폭하여 증폭 전류를 생성한다. 능동 회로부(12)는 전술한 센싱 변압기의 변압 비율 및 후술하는 보상 변압기(131)의 변압 비율을 고려하여 증폭 전류를 생성할 수 있도록 설계될 수 있다. 능동 회로부(12)는 다양한 수단으로 구현될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 능동 회로부(12)는 OP AMP(121)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 OP AMP 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 능동 회로부(12)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 및/또는 저항과 커패시터 등 복수의 수동 장치들을 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 설명하는 증폭을 위한 수단은 본 발명의 능동 회로부(12)로 제한 없이 사용될 수 있다. The sensing winding 1100 supplies the induced current to the active circuit unit 12, and the active circuit unit 12 amplifies it to generate an amplified current. The active circuit unit 12 may be designed to generate an amplified current in consideration of the transformation ratio of the above-described sensing transformer and the transformation ratio of the compensation transformer 131 described later. The active circuit unit 12 may be implemented by various means, and according to one embodiment, the active circuit unit 12 may include an OP AMP (121). According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a plurality of passive devices such as resistors and capacitors in addition to the OP AMP. According to another embodiment, the active circuit unit 12 may include a Bipolar Junction Transistor (BJT) and/or a plurality of passive devices such as resistors and capacitors. However, it is not necessarily limited to this, and the means for amplification described in the present invention can be used without limitation as the active circuit unit 12 of the present invention.

상기 증폭 전류는, 보상부(13) 및 전달부(14)를 통해 제1 관통선(21), 제2 관통선(22), 제3 관통선(23) 및/또는 제4 관통선(24)으로 흘러, 노이즈를 보상할 수 있다.The amplified current is transmitted through the compensator 13 and the transfer unit 14 to the first through line 21, the second through line 22, the third through line 23, and/or the fourth through line 24. ), noise can be compensated for.

상기 보상부(13)는, 보상 변압기(131)를 포함할 수 있고, 전달부(14)는 보상 캐패시터부(141)를 포함할 수 있는 데, 구체적인 구성 및 기능은 전술된 실시예들과 동일하게 적용할 수 있다. 보상 커패시터부(141)의 각 커패시터들의 일단은 보상 변압기(131)에 연결되고 타단은 제1 관통선(21) 내지 제4 관통선(24)에 각각 연결된다.The compensation unit 13 may include a compensation transformer 131, and the transmission unit 14 may include a compensation capacitor unit 141, and the specific configuration and function are the same as the above-described embodiments. It can be applied easily. One end of each capacitor of the compensation capacitor unit 141 is connected to the compensation transformer 131, and the other end is connected to the first through line 21 to the fourth through line 24, respectively.

도 8b에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예를 바탕으로 이를 3상 4선 구조로 나타낸 것이나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8b에 도시된 실시예는 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.The embodiment shown in FIG. 8B is based on the embodiment shown in FIG. 1 and is shown in a three-phase, four-wire structure. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the embodiment shown in FIG. 8B is similar to the embodiment shown in FIG. 4 to FIG. The same can be applied to the embodiment shown in 6.

도 4 내지 도 8b와 같이, 종래의 태양광 발전기 시스템의 CM 초크단 위치에 능동 EMI 필터를 적용하는 경우, 면적, 부피 및 무게가 크게 감소한다는 효과가 있다. 예를 들어 면적은 약 75% 절감, 부피는 84% 절감이 가능할 수 있다.4 to 8B, when an active EMI filter is applied to the CM choke stage of a conventional solar power generator system, the area, volume, and weight are significantly reduced. For example, it may be possible to reduce area by about 75% and volume by 84%.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4 내지 도 8b에서는 DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 150khz~10Mhz 대역 타겟인 경우, 케이블 노이즈 방사의 주된 원인이 공통 모드(CM) 노이즈이기 때문에, DC EMI 필터(210)는 능동 EMI 필터가 적용될 수 있다. Meanwhile, in FIGS. 4 to 8B according to an embodiment of the present invention, the DC EMI filter 210 may be implemented as an active EMI filter. For example, in the case of a 150khz to 10Mhz band target, since the main cause of cable noise radiation is common mode (CM) noise, the DC EMI filter 210 may be an active EMI filter.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 의한 공통 모드 노이즈 제거 효과를 도시한다. Figure 9 shows the effect of removing common mode noise by an inverting system for a solar power generator according to an embodiment of the present invention.

구체적으로 도 9는 34kW 태양광 발전기용 인버팅 시스템에 능동 EMI 필터를 적용한 후 능동 EMI 필터(AEF; Active EMI Filter)를 온/오프하는 경우 노이즈 저감 효과를 도시한다. Specifically, Figure 9 shows the noise reduction effect when turning on/off the active EMI filter (AEF) after applying the active EMI filter to the inverting system for a 34kW solar generator.

태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)에서 발생하는 노이즈(bare noise)는 전체 주파수 영역에 걸쳐 70dBuV 이상을 나타낸다. The noise (bare noise) generated from the inverting system 10 for solar power generators is more than 70 dBuV over the entire frequency range.

태양광 발전기용 인버팅 시스템(10)의 DC EMI 필터(210) 등 본 발명의 능동 EMI 필터가 적용된 필터를 제외한 필터의 경우(AEF off), 전체 노이즈는 전체 주파수 영역에서 70dBuV를 전반적으로 하회하나, 저감 성능도 노이즈 한계선을 넘는 부분이 존재한다. In the case of filters excluding filters to which the active EMI filter of the present invention is applied, such as the DC EMI filter 210 of the inverting system 10 for solar power generators (AEF off), the total noise is generally less than 70dBuV in the entire frequency range. , there are some areas where the reduction performance exceeds the noise limit.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터를 적용한 EMI 필터(300)를 온(on)하는 경우, 노이즈는 노이즈 한계선 아래까지 저감된 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 CM 초크단 위치에 능동EMI 필터를 적용하는 경우, 면적, 부피 및 무게가 크게 감소하면서도, 저감 성능도 유지 또는 향상시킬 수 있다는 효과가 있다. On the other hand, when the EMI filter 300 using the active EMI filter according to an embodiment of the present invention is turned on, it can be confirmed that the noise is reduced to below the noise limit line. In other words, when an active EMI filter is applied to the CM choke stage according to the present invention, the area, volume, and weight are greatly reduced, while the reduction performance can be maintained or improved.

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.The specific implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For the sake of brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connections or connection members of lines between components shown in the drawings exemplify functional connections and/or physical or circuit connections, and in actual devices, various functional connections or physical connections may be replaced or added. Can be represented as connections, or circuit connections. Additionally, if there is no specific mention such as “essential,” “important,” etc., it 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 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 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 the scope of the patent claims described below as well as all scopes equivalent to or equivalently changed from the scope of the claims are within the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to

10: 태양광 발전용 인버팅 시스템
100: 태양광 모듈
200: 태양광 인버터
300: EMI 필터
400: 그리드10: Inverting system for solar power generation
100: solar module
200: solar inverter
300: EMI filter
400: grid

Claims

In the inverting system for solar power generation,
A solar inverter that converts DC voltage to AC voltage;
an EMI filter unit including an active EMI filter to reduce noise corresponding to the AC voltage;
power grid grid; and
Contains at least two through lines that transmit the second current from the power grid to the solar inverter and penetrate the EMI filter unit,
The active EMI filter is,
a sensing transformer disposed on the solar inverter, detecting first currents on the at least two through lines, and generating an output signal corresponding to the first currents;
an active circuit unit that amplifies the output signal to generate an amplified signal;
a compensation transformer differentially connected to the output terminal of the active circuit unit and including a primary side that receives the amplified signal and a secondary side that generates a compensation current based on the amplified signal;
a transmission unit providing a path through which the compensation current flows to each of the at least two through lines; and
A decoupling Y-capacitor disposed on the power grid side of the power source and provided to adjust the impedance of the output side of the active EMI filter;
Including,
The decoupling Y-capacitor includes a capacitor whose one end is grounded to a reference potential and whose opposite end is connected to the through line.

According to paragraph 1,
A solar module that converts solar power into DC voltage using the photoelectric effect and applies the DC voltage to the solar inverter;
An inverting system for solar power generation, further comprising:

According to paragraph 2,
The solar module applies the DC voltage to the solar inverter through two DC lines and one N-phase line, and the solar inverter transmits the converted AC voltage to the EMI filter through three through lines. , inverting system for solar power generation.

According to paragraph 2,
The solar module applies the DC voltage to the solar inverter through three DC lines and one N-phase line, and the solar inverter transmits the converted AC voltage to the EMI filter through four through lines. , inverting system for solar power generation.

According to paragraph 1,
a sensing capacitor unit connected between the through line and the sensing transformer to sense a noise voltage input on the through line;
An inverting system for solar power generation, further comprising: