KR20150006956A - Power quality conditioner - Google Patents

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KR20150006956A KR20130080582A KR20130080582A KR20150006956A KR 20150006956 A KR20150006956 A KR 20150006956A KR 20130080582 A KR20130080582 A KR 20130080582A KR 20130080582 A KR20130080582 A KR 20130080582A KR 20150006956 A KR20150006956 A KR 20150006956A
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명홍재
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for compensating power quality, and more particularly, to an apparatus for compensating power quality, which controls series inverter connection by using a semiconductor rectifying device. According to the present invention, the apparatus for compensating the power quality, which compensates quality of a power supplied from a system to provide the compensated quality to a load, comprises: a detection unit which detects voltage fluctuation of the system; a switch unit which is turned on or off; a voltage compensation unit which is connected to the system according to an operation of the switch part and compensates the voltage fluctuation of the system when the voltage compensation unit is connected to the system; and a control unit which controls the operation of the switch unit according to whether the voltage fluctuation of the system, which is transmitted from the detection unit, is detected and controls an operation of the voltage compensation unit according to the operation of the switch unit.

Description

전력 품질 보상 장치{POWER QUALITY CONDITIONER}[0001] POWER QUALITY CONDITIONER [0002]

본 발명은 전력 품질 보상 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 정류 소자를 이용하여 직렬 인버터 연결을 제어하는 전력 품질 보상 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power quality compensating apparatus, and more particularly, to a power quality compensating apparatus for controlling a series inverter connection using a semiconductor rectifying element.

최근 산업화에 따른 비선형 부하 등의 사용으로 인한 전력 품질 저하가 문제되고 있다. 전력 품질 저하는 고조파전류(Harmonic Current) 유입, 역률(Power Factor) 저하 등의 전류의 문제와 순간정전(Interruption), 순간전압강하(Voltage Sag), 순간전압상승(Voltage Swell) 등의 전압의 문제로 구분될 수 있다.Recently, there has been a problem of deterioration of power quality due to the use of non-linear loads due to industrialization. The power quality deterioration is caused by the problem of current such as harmonic current inflow and power factor reduction and voltage problems such as instant interruption, .

비선형 부하로 인한 고조파 전류의 계통 망 유입은 전원 전압의 왜곡, 발전기나 송배전선 변압기의 용량 증대, 계통 내 다른 전력 장치들의 발열 및 공진 형상을 발생시킴으로써, 절연 파괴, 수명 단축 등의 문제를 야기할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 능동 전력 필터(Active Power Filter)의 연구가 진행되고 있다.The influx of harmonic current into the grid due to nonlinear load causes problems such as distortion of power supply voltage, increase of capacity of generator or transmission line transformer, generation of heat and resonance of other power devices in the grid, . To solve this problem, active power filters are being studied.

한편, 전원 전압의 불평형, 전압 강하, 전압 상승으로 인한 전력 기기의 오동작 또는 고장의 문제를 해결하기 위하여, 동적 전압 보상기(Dynamic Voltage Restorer)의 연구가 진행되고 있다.On the other hand, a dynamic voltage compensator is being studied to solve the problem of malfunction or failure of power equipment due to unbalance of power supply voltage, voltage drop, and voltage increase.

다기능 전력 품질 보상 장치(UPQC, Unified Power Quality Conditioner)는 직렬 인버터(Series Inverter) 및 병렬 인버터(Shunt Inverter)를 포함함으로써, 능동 전력 필터 기능과 동적 전압 보상기 기능을 동시에 수행할 수 있다.The UPQC (Unified Power Quality Conditioner) includes a series inverter and a shunt inverter, so that the active power filter function and the dynamic voltage compensator function can be performed at the same time.

도 1은 일반적인 다기능 전력 품질 보상 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a general multi-function power quality compensation apparatus.

도 1을 참조하면, 다기능 전력 품질 보상 장치는 전압 변동을 보상하는 직렬 인버터(10) 및 고조파 전류를 보상하는 병렬 인버터(20)를 포함한다. 직렬 인버터(10)는 계통(grid)을 의미하는 입력 및 부하(load)를 의미하는 출력과 직렬로 연결되고, 병렬 인버터(20)는 입력 및 출력과 병렬로 연결될 수 있으며, 직렬 인버터(10) 및 병렬 인버터(20) 각각의 일단은 배터리(30)와 연결될 수 있다.Referring to Fig. 1, the multi-function power quality compensating apparatus includes a series inverter 10 for compensating for voltage fluctuation and a parallel inverter 20 for compensating harmonic current. The parallel inverter 20 may be connected in parallel with the input and the output, and the series inverter 10 may be connected in series with the input, which means a grid, And the parallel inverter 20 may be connected to the battery 30 at one end thereof.

다만, 다기능 전력 품질 보상 장치는 직렬 인버터 및 병렬 인버터를 상시 기동하기 때문에, 불필요한 전력 낭비가 발생하는 문제점이 있다.However, since the multifunctional power quality compensating device always starts up the series inverter and the parallel inverter, there is a problem that unnecessary power is wasted.

본 발명은 반도체 정류 소자를 이용하여 계통 및 부하 사이의 직렬 인버터 연결 여부를 제어하는 전력 품질 보상 장치를 제공한다.The present invention provides a power quality compensation apparatus for controlling whether or not a serial inverter is connected between a system and a load using a semiconductor rectifying device.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치는 계통에서 공급되는 전력의 품질을 보상하여 부하로 제공하는 전력 품질 보상 장치에 있어서, 상기 계통의 전압 변동을 감지하는 감지부, 온 또는 오프로 동작하는 스위치부, 상기 스위치부의 동작에 따라 상기 계통과 연결되고, 상기 계통과 연결되면 상기 계통의 전압 변동을 보상하는 전압 보상부 및 상기 감지부로부터 전송된 상기 계통의 전압 변동 감지 여부에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하고, 상기 스위치부의 동작에 따라 상기 전압 보상부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.The apparatus for compensating power quality according to an embodiment of the present invention compensates for the quality of power supplied from a system and provides the load to a load. The apparatus includes a sensing unit for sensing a voltage variation of the system, A voltage compensating unit connected to the system in response to the operation of the switch unit and compensating for a voltage variation of the system when the switch is connected to the system, And a control unit for controlling the operation of the voltage compensating unit according to the operation of the switch unit.

본 발명에 따르면, 동적 전압의 보상이 필요한 경우에 한하여 직렬 인버터를 연결함으로써, 보다 효율적인 전력 품질 보상을 수행할 수 있다.According to the present invention, more efficient power quality compensation can be performed by connecting the series inverter only when the dynamic voltage compensation is required.

도 1은 일반적인 다기능 전력 품질 보상 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 블록 다이어그램(block diagram)이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 직렬 인버터 구동 방식을 설명하기 위한 3상 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 정류 소자가 포함된 전력 품질 보상 장치의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 정류 소자가 포함된 전력 품질 보상 장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram of a general multi-function power quality compensation apparatus.
2 is a block diagram of a power quality compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a three-phase circuit diagram for explaining a series inverter drive method of the power quality compensation apparatus according to the embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a power quality compensating apparatus including a semiconductor rectifying device according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a power quality compensating apparatus including a semiconductor rectifying device according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a power quality compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 블록 다이어그램(block diagram)이다.2 is a block diagram of a power quality compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치(100)는 감지부(110), 제어부(130), 스위치부(150), 전압 보상부(170), 전류 보상부(190)를 포함한다.2, a power quality compensating apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a sensing unit 110, a controller 130, a switch unit 150, a voltage compensating unit 170, a current compensating unit 190 ).

감지부(110)는 계통(10)의 순간전압강하 또는 순간전압상승을 감지한다. 예컨대, 전압 보상부(170)가 비활성화된 경우, 감지부(110)는 계통(10)의 순간전압강하 또는 순간전압상승을 감지할 수 있다. 반면에, 전압 보상부(170)가 활성화된 경우, 감지부(110)는 계통(10)으로부터 정격전압이 공급되는지 여부를 감지할 수 있다.The sensing unit 110 senses the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise of the system 10. For example, when the voltage compensating unit 170 is inactivated, the sensing unit 110 may sense the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise of the system 10. [ On the other hand, when the voltage compensating unit 170 is activated, the sensing unit 110 can sense whether or not the rated voltage is supplied from the system 10.

제어부(130)는 전력 품질 보상 장치(100)에 포함된 감지부(110), 스위치부(150), 전압 보상부(170) 등의 동작을 전반적으로 제어한다.The control unit 130 controls the operation of the sensing unit 110, the switch unit 150, the voltage compensating unit 170 and the like included in the power quality compensating apparatus 100 as a whole.

제어부(130)는 감지부(110)의 순간전압강하 또는 순간전압상승 감지 여부에 따라 스위치부(150)의 동작을 제어한다.The control unit 130 controls the operation of the switch unit 150 according to whether the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise of the sensing unit 110 is detected.

예컨대, 제어부(130)는 감지부(110)에서 순간전압강하 또는 순간전압상승이 감지되지 않는 경우, 스위치부(150)가 온(ON)으로 동작하도록 제어할 수 있다. 반면에, 감지부(110)에서 순간전압강하 또는 순간전압상승이 감지되는 경우, 스위치부(150)가 오프(OFF)로 동작하도록 제어하고, 전압 보상부(170)가 강하 또는 상승된 전압 변동을 보상하도록 제어할 수 있다. For example, when the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise is not detected at the sensing unit 110, the controller 130 may control the switch unit 150 to be turned on. On the other hand, when the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise is sensed by the sensing unit 110, the switch unit 150 is controlled to be OFF, and when the voltage compensating unit 170 detects the voltage drop Can be compensated for.

스위치부(150)는 제어부(130)로부터 전송된 제어 신호에 따라, 온 또는 오프로 동작할 수 있다. 스위치부(150)는 계통(10) 및 부하(20)와, 전압 보상부(170)의, 직렬 연결 여부를 결정할 수 있다.The switch unit 150 may operate on or off according to the control signal transmitted from the control unit 130. [ The switch unit 150 can determine whether the system 10, the load 20, and the voltage compensating unit 170 are connected in series.

전압 보상부(170)는, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생한 경우에 한하여 계통(10) 및 부하(20)와 직렬 연결되어, 강하 또는 상승된 전압 변동을 보상한다. 예컨대, 전압 보상부(170)는 스위치부(150)가 오프된 경우에 한하여, 제어부(130)로부터 전송된 제어 신호에 따라, 강하된 전압 또는 상승된 전압을 보상할 수 있다.The voltage compensating unit 170 is connected in series with the system 10 and the load 20 only when an instantaneous voltage drop or an instantaneous voltage rise occurs to compensate for the voltage drop which is lowered or increased. For example, the voltage compensating unit 170 can compensate the lowered voltage or the increased voltage according to the control signal transmitted from the control unit 130 only when the switch unit 150 is off.

전압 보상부(170)는 전압 보상을 위하여, 배터리(30)와 연결될 수 있다.The voltage compensating unit 170 may be connected to the battery 30 for voltage compensation.

전류 보상부(190)는 제어부(130)의 제어에 따라 계통(10)으로부터 유입되는 고조파 전류를 보상하는 능동 전력 필터의 기능, 부하(20)의 무효 전력을 보상하는 정지형 무효 전력 보상기(STATCOM, Static Compensator)의 기능, 계통(10)의 고장 발생 시 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible Power Supply)의 기능을 할 수 있다.The current compensating unit 190 includes a function of an active power filter that compensates harmonic current flowing from the system 10 under the control of the controller 130 and a function of a static reactive power compensator STATCOM, Static Compensator) function and a function of Uninterruptible Power Supply (UPS) when system 10 fails.

전류 보상부(190)는 선택적으로 능동 전력 필터 또는 정지형 무효 전력 보상기 기능을 수행할 수 있고, 계통(10)이 고장난 경우에 한하여 무정전 전원 장치 기능을 수행할 수 있다.The current compensating unit 190 may selectively perform an active power filter or a static reactive power compensator function and perform the uninterruptible power supply function only when the system 10 fails.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 직렬 인버터 구동 방식을 설명하기 위한 3상 회로도이다.3 is a three-phase circuit diagram for explaining a series inverter drive method of the power quality compensation apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 실질적인 전력 공급을 위하여 3상 전원을 제공하는 계통(10) 및 3상으로 형성된 부하(20)가 연결될 수 있다. 이때, 부하(20)는 R상, S상, T상의 3상 중 어느 한 상과 중성선(N, neutral) 사이의 상전압 크기에 해당하는 전력을 계통(10)으로부터 공급받을 수 있다. 예를 들어, 상전압 크기는 380V인 것이 일반적이다.Referring to FIG. 3, a system 10 providing a three-phase power source and a load 20 formed in three phases may be connected for substantial power supply. At this time, the load 20 can receive power corresponding to the phase voltage magnitude between any one of the R phase, the S phase, and the T phase, and the neutral line N from the system 10. For example, the phase voltage magnitude is typically 380V.

다만, 계통(10)은 상황에 따라 순간적으로 강하 또는 상승된 전압을 제공할 수 있다. 이때, 부하(20)가 항상 일정한 전압을 제공받을 수 있도록, 계통(10) 및 부하(20) 사이에 전력 품질 보상 장치(100)가 연결될 수 있다.However, the system 10 may provide an instantaneous drop or elevated voltage depending on the situation. At this time, the power quality compensation apparatus 100 may be connected between the system 10 and the load 20 so that the load 20 is always supplied with a constant voltage.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치(100)에 포함된 전압 보상부(170)는 직렬 인버터부(171), 직렬 인버터부(171) 및 스위치부(150)와 직렬 연결된 3상 인덕터, 직렬 인버터부(171) 및 스위치부(150)와 병렬 연결된 3상 캐패시터를 포함할 수 있다.The voltage compensating unit 170 included in the power quality compensating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes a series inverter unit 171, a series inverter unit 171, a three-phase inductor connected in series with the switch unit 150, And a three-phase capacitor connected in parallel with the series inverter unit 171 and the switch unit 150. [

전압 보상부(170)는 스위치부(150)를 통해, 결합 변압기부(140, Matching Transformer)와 직렬 연결된다.The voltage compensating unit 170 is connected in series with the coupling transformer 140 through the switch unit 150. [

전압 보상부(170)는 제어부(130)의 제어에 따라 스위치부(150)가 오프가 되면, 배터리(30) 전압을 이용하여 순간적으로 강하 또는 상승된 전압을 보상할 수 있다.The voltage compensating unit 170 can compensate for the instantaneous drop or the increased voltage by using the voltage of the battery 30 when the switch unit 150 is turned off under the control of the controller 130. [

스위치부(150)는 제어부(130)의 제어에 따라, 정상적인 경우에는 온으로 동작하고, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생한 경우에 한하여 오프로 동작할 수 있다. 예컨대, 스위치부(150)는 사이리스터(thyristor)와 같은 반도체 정류 소자(SCR, Silicon Controlled Rectifier) 2개를 반대 방향으로 병렬 연결한 형태일 수 있다.Under the control of the control unit 130, the switch unit 150 operates normally in an ON state and may operate in an OFF state only when an instantaneous voltage drop or an instantaneous voltage rise occurs. For example, the switch unit 150 may be formed by connecting two silicon controlled rectifiers (SCRs) such as a thyristor in parallel in the opposite direction.

제어부(130)는 정상적인 경우 예컨대, 계통(10)으로부터 제공되는 상전압의 크기가 380V로 유지될 때에는 스위치부(150)를 온으로 동작시킨다.When the magnitude of the phase voltage provided from the system 10 is maintained at 380 V, the control unit 130 turns on the switch unit 150, for example.

온으로 동작하는 스위치부(150)는, 계통(10)으로부터 부하(20)를 향하여 흐르는 전류가 전압 보상부(170)로 흐르지 않도록 동작할 수 있다. 예컨대, 스위치부(150)가 온으로 동작할 때, 계통(10)으로부터 공급된 전류는 2개의 반도체 정류 소자를 차례대로 통과하여 부하(20) 방향으로 흐를 수 있다.The switch unit 150 that operates in the ON state can operate such that the current flowing from the system 10 to the load 20 does not flow to the voltage compensating unit 170. [ For example, when the switch unit 150 is turned on, the current supplied from the system 10 can flow in the direction of the load 20 through the two semiconductor rectifying elements one after another.

반면에, 제어부(130)는 순간전압강하가 발생한 경우 예컨대, 계통(10)으로부터 제공되는 상전압의 크기가 350V로 감지될 때에는 스위치부(150)를 오프로 동작시킨다.On the other hand, when an instantaneous voltage drop occurs, the control unit 130 turns off the switch unit 150, for example, when the magnitude of the phase voltage provided from the system 10 is detected as 350V.

오프로 동작하는 스위치부(150)는, 계통(10)으로부터 부하(20)를 향하여 흐르는 전류가 전압 보상부(170)로 흐르도록 동작할 수 있다. 예컨대, 스위치부(150)가 오프로 동작할 때, 계통(10)으로부터 공급된 전류는 2개의 반도체 정류 소자를 통과하지 않고, 그대로 직렬 인버터부(171)로 흐를 수 있다.The switch unit 150 that operates in the off state can operate so that a current flowing from the system 10 toward the load 20 flows to the voltage compensating unit 170. [ For example, when the switch unit 150 is turned off, the current supplied from the system 10 can flow to the series inverter unit 171 without passing through the two semiconductor rectifying elements.

직렬 인버터부(171)는 계통(10)으로부터 제공되는 상전압의 크기가 350V인 경우, 배터리(30)를 이용하여 결합 변압기부(140) 양단에 +30V의 보상 전압을 제공할 수 있다.The series inverter unit 171 can provide a + 30V compensation voltage across the coupling transformer unit 140 using the battery 30 when the phase voltage provided from the system 10 is 350V.

또는, 제어부(130)는 순간전압상승이 발생한 경우 예컨대, 계통(10)으로부터 제공되는 상전압의 크기가 410V로 감지될 때, 스위치부(150)를 오프로 동작시킨다.Alternatively, when an instantaneous voltage rise occurs, the control unit 130 turns off the switch unit 150 when the magnitude of the phase voltage provided from the system 10 is detected as 410 V, for example.

직렬 인버터부(171)는 계통(10)으로부터 제공되는 상전압의 크기가 410V인 경우, 배터리(30)를 이용하여 결합 변압기부(140) 양단에 -30V의 보상 전압을 제공할 수 있다.The series inverter unit 171 can provide a compensation voltage of -30 V across the coupling transformer unit 140 using the battery 30 when the phase voltage provided from the system 10 is 410 V. [

이와 같이, 직렬 인버터부(171)가 순간전압강하 또는 순간전압상승에 따른 전압 변동을 보상함으로써, 부하(20)는 항상 일정한 전압을 공급받을 수 있다.Thus, the load 20 can always be supplied with a constant voltage by compensating for the voltage fluctuation caused by the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise by the series inverter unit 171. [

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 정류 소자가 포함된 전력 품질 보상 장치의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a power quality compensating apparatus including a semiconductor rectifying device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 계통(10)과 부하(20)는 계통 차단기(11, circuit breaker), 계통부하간 전자접촉기(40, magnetic contector), 부하 차단기(21), 배터리(30), 배터리 차단기(31) 및 제어부(130), 계통 감지부(111), 부하 감지부(113), 계통부하간 스위치부(120), 직렬 인버터 결합 변압기부(140), 직렬 인버터 스위치부(150), 직렬 인버터부(171), 병렬 인버터부(191), 병렬 인버터 결합 변압기부(193), 병렬 인버터 전자접촉기(195)와 같은 전류 보상부(190)를 포함하는 전력 품질 보상 장치(100)를 통해 연결된다. 이하, 도 4 및 도 5에 나타난 회로 구성 요소는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치(100)의 동작 설명에 필요한 요소를 나타낸 것으로, 이에 한정되지 않는다.Referring to Figure 4, the system 10 and the load 20 include a circuit breaker 11, a magnetic contector 40, a load breaker 21, a battery 30, The load sensing unit 113, the system load switch unit 120, the series inverter coupling transformer unit 140, the series inverter switch unit 150, the series inverter switch unit 150, The power quality compensating apparatus 100 including the inverter unit 171, the parallel inverter unit 191, the parallel inverter inverter unit 193 and the parallel inverter electromagnetic contactor 195, do. Hereinafter, the circuit components shown in FIGS. 4 and 5 show elements necessary for explaining the operation of the power quality compensating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

계통 차단기(11), 부하 차단기(21) 및 배터리 차단기(31) 각각의 일단은 계통(10), 부하(20), 배터리(30)와 연결되고, 계통 차단기(11), 부하 차단기(21) 및 배터리 차단기(31) 각각의 타단은 전력 품질 보상 장치(100)에 연결될 수 있다.One end of each of the system breaker 11, the load breaker 21 and the battery breaker 31 is connected to the system 10, the load 20 and the battery 30 and is connected to the system breaker 11, the load breaker 21, And the battery breaker 31 may be connected to the power quality compensation device 100. [

보다 상세하게는, 계통 차단기(11)의 일단은 계통(10)에 연결되고, 타단은 직렬 인버터 결합 변압기부(140)에 연결된다. 계통 차단기(11)는 계통(10) 이상에 따른 부하(20) 고장을 방지하기 위해 과전류 트립 기능을 수행하여, 부하(20) 등과 계통(10)의 연결을 차단할 수 있다.More specifically, one end of the system breaker 11 is connected to the system 10 and the other end is connected to the series inverter-coupled transformer unit 140. The system breaker 11 may perform an overcurrent trip function to prevent the load 20 from malfunctioning due to abnormalities of the system 10. The system breaker 11 may cut off the connection between the load 20 and the system 10,

한편, 계통 감지부(111)는 일단이 계통 차단기(11)에 연결되고, 타단이 직렬 인버터 결합 변압기부(140)에 연결되어, 계통(10)으로부터 공급되는 전압 또는 전류의 이상 여부를 감지할 수 있다. 계통 감지부(111)는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 전압 또는 전류의 이상이 감지되면, 제어부(130)에 이상 신호를 전송할 수 있다.The system detecting unit 111 is connected at one end to the system breaker 11 and at the other end to the series inverter coupling transformer unit 140 to detect whether the voltage or current supplied from the system 10 is abnormal . The system sensing unit 111 may include at least one sensor and may transmit an abnormal signal to the control unit 130 when an abnormality in voltage or current is detected.

직렬 인버터 결합 변압기부(140)는 계통(10)과 부하(20) 사이에 직렬로 삽입된 형태로 연결될 수 있다.The series inverter coupling transformer unit 140 may be connected in series between the system 10 and the load 20.

직렬 인버터 스위치부(150)의 일단은 직렬 인버터 결합 변압기부(140)에 연결되고, 타단은 직렬 인버터부(171)에 연결된다. 앞서 설명한 바와 같이, 직렬 인버터 스위치부(150)는 제어부(130)의 제어에 따라 온 또는 오프로 동작할 수 있다. 직렬 인버터 스위치부(150)는 게이트단을 통해 제어부(130)로부터 전송된 제어 신호를 수신할 수 있다.One end of the series inverter switch unit 150 is connected to the series inverter coupling transformer unit 140 and the other end is connected to the series inverter unit 171. As described above, the serial inverter switch unit 150 can be operated on or off under the control of the controller 130. [ The serial inverter switch unit 150 may receive the control signal transmitted from the controller 130 through the gate terminal.

직렬 인버터부(171)는 일단이 직렬 인버터 스위치부(150)에 연결되고, 타단이 배터리(30)에 연결된다. 직렬 인버터부(171)는 제어부(130)의 제어에 따른 직렬 인버터 스위치부(150)의 동작에 따라, 배터리(30)로부터 공급받은 전압을 직렬 인버터 결합 변압기부(140)에 제공할 수 있다.One end of the series inverter unit 171 is connected to the series inverter switch unit 150, and the other end thereof is connected to the battery 30. The series inverter unit 171 can supply the voltage supplied from the battery 30 to the series inverter coupling transformer unit 140 according to the operation of the series inverter switch unit 150 under the control of the controller 130. [

전류 보상부(190)는 병렬 인버터부(191), 병렬 인버터 결합 변압기부(193) 및 병렬 인버터 전자접촉기(195)가 직렬 연결된 형태로, 전류 보상부(190)의 일단은 배터리(30)에 연결되고, 타단은 계통(10) 및 부하(20) 사이에 병렬 연결된다.The current compensating unit 190 includes a parallel inverter unit 191, a parallel inverter inverter transformer unit 193 and a parallel inverter electromagnetic contactor 195 connected in series. One end of the current compensator 190 is connected to the battery 30 And the other end is connected in parallel between the system (10) and the load (20).

보다 상세하게는 병렬 인버터 결합 변압기부(193)는, 병렬 인버터 전자접촉기(195)를 통하여, 일단이 직렬 인버터 결합 변압기부(140)와 부하(20) 사이에 병렬로 연결되고, 타단이 병렬 인버터부(191)에 연결될 수 있다.More specifically, the parallel inverter inverter transformer unit 193 is connected in parallel between the series inverter inverter transformer unit 140 and the load 20 via one end of the parallel inverter electromagnetic contactor 195, (191).

병렬 인버터부(191)는 제어부(130)의 제어에 따라 상시 동작할 수 있다. 병렬 인버터부(191)는 계통(10)으로부터 제공되는 전압 대비 전류의 위상을 보상하여, 계통(10)의 고장을 방지할 수 있다. 또는 병렬 인버터부(191)는 부하(20)의 무효 전력을 보상할 수도 있다. 이때, 제어부(130)는 위상 보상 기능 또는 무효 전력 보상 기능 중 하나가 동작하도록 병렬 인버터부(191)를 제어할 수 있다.The parallel inverter unit 191 can be operated at all times under the control of the controller 130. The parallel inverter unit 191 compensates for the phase of the current with respect to the voltage supplied from the system 10, thereby preventing the system 10 from failing. Or the parallel inverter unit 191 may compensate the reactive power of the load 20. [ At this time, the controller 130 may control the parallel inverter unit 191 to operate either the phase compensation function or the reactive power compensation function.

또한, 계통(10)과 부하(20)의 연결이 차단(shut down)된 경우, 제어부(130)는 병렬 인버터부(191)를 이용하여, 배터리(30)로부터 부하(20)로, 전력을 임시로 공급할 수 있다. 이와 같이 부하(20)가 계통(10)으로부터 전력을 공급받을 수 없는 경우, 병렬 인버터부(191)는 무정전 전원 장치로서 동작할 수 있다.When the connection between the system 10 and the load 20 is shut down, the control unit 130 uses the parallel inverter unit 191 to supply power from the battery 30 to the load 20 It can be supplied temporarily. In this way, when the load 20 can not receive power from the system 10, the parallel inverter unit 191 can operate as an uninterruptible power supply.

계통부하간 스위치부(120)는 계통(10)과 부하(20) 사이에 직렬 연결되고, 온 또는 오프 동작에 따라 계통(10)과 부하(20) 사이를 연결 또는 차단한다. 계통부하간 스위치부(120)는 미리 정해진 조건이 만족하는 경우 예컨대, 계통(10)이 셧 다운(shut down)되는 경우에, 온 또는 오프로 동작할 수 있다. 제어부(130)는 계통(10)이 셧 다운된 경우, 계통부하간 스위치부(120)이 온으로 동작하도록 제어하여, 계통(10)으로부터의 전력 공급을 차단하고, 배터리(30)로부터의 전력 공급을 개시할 수 있다.The system load switch unit 120 is connected in series between the system 10 and the load 20 and connects or disconnects the system 10 and the load 20 according to an on or off operation. The system load switch unit 120 can operate on or off when a predetermined condition is satisfied, for example, when the system 10 is shut down. The control unit 130 controls the inter-system load switch unit 120 to operate on when the system 10 is shut down so as to shut off the power supply from the system 10, The supply can be started.

계통부하간 스위치부(120)는 반도체 정류 소자(SCR)로 구성될 수 있다. 반도체 정류 소자(SCR)로 구성된 계통부하간 스위치부(120)는 속도가 빠르고 동작 효율이 좋다.The switch between the system loads 120 may be constituted by a semiconductor rectifying element (SCR). The inter-system load switch unit 120 composed of the semiconductor rectification element (SCR) has high speed and high operation efficiency.

부하 감지부(113)는 일단이 부하 차단기(21)에 연결되고, 타단이 계통부하간 스위치부(120)에 연결되어, 부하(20)로 제공되는 전압 또는 전류의 이상 여부를 감지할 수 있다. 부하 감지부(113)는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 전압 또는 전류의 이상이 감지되면, 제어부(130)에 이상 신호를 전송할 수 있다.The load sensing unit 113 may be connected at one end to the load breaker 21 and at the other end to the inter-system load switch unit 120 to detect whether the voltage or current supplied to the load 20 is abnormal . The load sensing unit 113 may include one or more sensors, and may transmit an abnormal signal to the controller 130 when an abnormality in voltage or current is detected.

부하 차단기(21)의 일단은 부하(20)에 연결되고, 타단은 계통부하간 스위치부(120)에 연결된다. 부하 차단기(21)는 부하(20) 고장에 따른 계통(10) 이상을 방지하기 위하여 과전류 트립 기능을 수행하여, 계통(10) 등과 부하(20)의 연결을 차단할 수 있다.One end of the load breaker 21 is connected to the load 20, and the other end is connected to the inter-system load switch part 120. The load circuit breaker 21 may perform an overcurrent trip function to prevent the system 10 from being disconnected from the load 20 in order to prevent the system 10 from malfunctioning due to the failure of the load 20. [

또한, 배터리 차단기(31)는 일단이 배터리(30)에 연결되고, 타단이 직렬 인버터(171) 및 병렬 인버터(191) 각각과 연결되어, 배터리(30)에 의한 전력 품질 보상 장치(100) 고장을 방지하기 위하여, 전력 품질 보상 장치(100)와 배터리(30)의 연결을 차단할 수 있다. 예컨대, 정격 전압이 100V인 전력 품질 보상 장치(100)에 150V 크기의 전압을 공급하는 배터리(30)가 연결되는 경우, 배터리 차단기(31)는 전력 품질 보상 장치(100)와 배터리(30)의 연결을 차단할 수 있다.One end of the battery breaker 31 is connected to the battery 30 and the other end is connected to each of the series inverter 171 and the parallel inverter 191 so that the power quality compensating apparatus 100 fails due to the battery 30 The connection between the power quality compensation apparatus 100 and the battery 30 may be cut off. For example, when a battery 30 supplying a voltage of 150 V is connected to the power quality compensating apparatus 100 having a rated voltage of 100 V, the battery circuit breaker 31 disconnects the power quality compensating apparatus 100 from the battery 30 You can block the connection.

계통부하간 전자접촉기(40)는 계통(10) 및 부하(20)와 전력 품질 보상 장치(100)의 연결 여부를 결정한다. 또한, 계통부하간 전자접촉기(40)는 사용자 입력에 따라 온 또는 오프로 동작할 수 있다. 예컨대, 전력 품질 보상 장치(100)가 고장난 경우, 전력 품질 보상 장치(100)가 수리되는 동안에 부하(20)가 전력 품질 보상 장치(100) 없이 계통(10)으로부터 전력을 공급받을 수 있도록, 사용자 입력에 따라 계통부하간 전자접촉기(40)가 온으로 동작할 수 있다.The system load-to-system electromagnetic contactor 40 determines whether the system 10 and the load 20 are connected to the power quality compensation apparatus 100. Further, the system load-on-magnetic contactor 40 can operate on or off according to user input. For example, in the event of a failure of the power quality compensating apparatus 100, the user 20 may be able to receive power from the system 10 without the power quality compensating apparatus 100 while the power quality compensating apparatus 100 is being repaired, Depending on the input, the electromagnetic contactor 40 between the system loads can operate on.

도 4에 도시된 계통(10), 직렬 인버터 결합 변압기부(140), 계통부하간 스위치부(120), 병렬 인버터부(191), 배터리(30) 및 부하(20)를 잇는 점선은, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생하지 않는 정상적인 경우의 전력 품질 보상 장치(100) 동작을 나타낸 것이다.The dotted line connecting the system 10, the series inverter coupling transformer unit 140, the system load switch unit 120, the parallel inverter unit 191, the battery 30 and the load 20 shown in Fig. The operation of the power quality compensating apparatus 100 in a normal case in which a voltage drop or an instantaneous voltage rise does not occur.

정상적인 경우에 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치(100)는 병렬 인버터(191)를 통하여 전압 대비 전류의 위상을 보상할 수 있다. 이때, 전력 품질 보상 장치(100)는 직렬 인버터 스위치부(150)가 온으로 동작하도록 제어함으로써, 직렬 인버터부(171)의 동작을 방지할 수 있다.In the normal case, the power quality compensating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can compensate the phase of the current to voltage ratio through the parallel inverter 191. At this time, the power quality compensating apparatus 100 can prevent the operation of the serial inverter unit 171 by controlling the series inverter switch unit 150 to operate on.

이와 같이, 정상적인 경우, 직렬 인버터부(171)가 동작하지 않도록 제어함으로써, 전력 품질 보상 장치(100)에서 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 이어서, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생한 경우의 전력 품질 보상 장치(100) 동작에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.In this manner, in the normal case, the energy consumed in the power quality compensating apparatus 100 can be reduced by controlling the series inverter unit 171 not to operate. Next, the operation of the power quality compensating apparatus 100 when an instantaneous voltage drop or an instantaneous voltage rise occurs will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 정류 소자가 포함된 전력 품질 보상 장치의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a power quality compensating apparatus including a semiconductor rectifying device according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 계통(10), 직렬 인버터 결합 변압기부(140), 계통부하간 스위치부(120), 병렬 인버터부(191), 직렬 인버터부(171), 배터리(30) 및 부하(20)를 잇는 점선은, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생한 경우의 전력 품질 보상 장치(100) 동작을 나타낸 것이다.The system 10 shown in FIG. 5, the series inverter coupling transformer unit 140, the system load switch unit 120, the parallel inverter unit 191, the serial inverter unit 171, the battery 30, and the load 20 ) Represents the operation of the power quality compensating apparatus 100 when an instantaneous voltage drop or an instantaneous voltage rise occurs.

도 5를 참조하면, 순간전압강하 또는 순간전압상승이 발생한 경우에 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치(100)는 병렬 인버터(191)를 통하여 전압 대비 전류의 위상을 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 직렬 인버터(191)를 통하여 전압 변동을 보상할 수 있다. 이때, 전력 품질 보상 장치(100)는 직렬 인버터 스위치부(150)가 오프로 동작하도록 제어함으로써, 직렬 인버터부(171)의 동작을 개시할 수 있다.5, when the instantaneous voltage drop or the instantaneous voltage rise occurs, the power quality compensating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can compensate the phase of the current to voltage ratio through the parallel inverter 191 In addition, the voltage fluctuation can be compensated through the series inverter 191. At this time, the power quality compensating apparatus 100 can start the operation of the serial inverter unit 171 by controlling the series inverter switch unit 150 to operate in the OFF state.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of driving a power quality compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제어부(130)는 계통(10)과 부하(20) 사이에 연결된 전력 품질 보상 장치(100)의 스위치부(150)가 온으로 동작하도록 제어한다(S101).Referring to FIG. 6, the controller 130 controls the switch unit 150 of the power quality compensating apparatus 100 connected between the system 10 and the load 20 to operate on (S101).

이후, 제어부(130)는 감지부(110)를 통해 계통(10)에서 공급되는 전력의 순간전압강하는 감지한 경우(S103), 전력 품질 보상 장치(100)의 스위치부(150)가 오프로 동작하도록 제어한다(S105). 도면에 도시되지 않았으나, 제어부(130)는 계통(10)에서 공급되는 전력의 순간전압상승이 감지되는 경우에도, 계통(10)에서 공급되는 전력의 순간전압강하가 감지되는 경우와 마찬가지로 동작한다.When the controller 130 senses the instantaneous voltage drop of the power supplied from the system 10 through the sensing unit 110 in step S103 and the switch unit 150 of the power quality compensating apparatus 100 is turned off (S105). Although not shown in the drawing, the controller 130 operates in the same manner as when the instantaneous voltage drop of the power supplied from the system 10 is sensed even when the instantaneous voltage increase of the power supplied from the system 10 is detected.

스위치부(150)가 오프로 동작하면, 계통(10) 및 부하(20) 사이에 직렬 연결된 직렬 인버터가 동작한다(S107). 직렬 인버터는 전압 보상부(170)에 포함된 구성으로, 배터리(30)로부터 전력을 공급받고, 공급된 전력으로 변경된 전압을 보상할 수 있다.When the switch unit 150 is turned off, a series inverter connected in series between the system 10 and the load 20 operates (S107). The series inverter is included in the voltage compensating unit 170 and can receive power from the battery 30 and compensate for the voltage changed by the supplied power.

이어서, 제어부(130)는 감지부(110)를 통해 계통(10)에서 공급되는 전력으로부터 정격전압이 감지되는 경우(S109), 전력 품질 보상 장치(100)의 스위치부(150)가 온으로 동작하도록 제어한다(S101). 따라서, 제어부(130)는 전압강하 또는 전압상승이 발생한 순간에만 직렬 인버터를 연결하여 변동된 전압을 보상함으로써, 전력 품질을 보다 효율적으로 보상할 수 있다.When the rated voltage is sensed from the power supplied from the system 10 through the sensing unit 110 in operation S109, the controller 130 turns on the switch unit 150 of the power quality compensating apparatus 100 (S101). Therefore, the controller 130 can compensate the fluctuated voltage by connecting the series inverter only when the voltage drop or the voltage rise occurs, thereby more effectively compensating the power quality.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

10: 계통
20: 부하
100: 전력 품질 보상 장치
110: 감지부
130: 제어부
150: 스위치부
170: 전압 보상부
30: 배터리10: System
20: Load
100: Power quality compensation device
110:
130:
150:
170:
30: Battery

Claims (7)

계통에서 공급되는 전력의 품질을 보상하여 부하로 제공하는 전력 품질 보상 장치에 있어서,
상기 계통의 전압 변동을 감지하는 감지부;
온 또는 오프로 동작하는 스위치부;
상기 스위치부의 동작에 따라 상기 계통과 연결되고, 상기 계통과 연결되면 상기 계통의 전압 변동을 보상하는 전압 보상부; 및
상기 감지부로부터 전송된 상기 계통의 전압 변동 감지 여부에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하고, 상기 스위치부의 동작에 따라 상기 전압 보상부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는
전력 품질 보상 장치.1. A power quality compensation apparatus for compensating for a quality of power supplied from a system and providing the same to a load,
A sensing unit for sensing a voltage variation of the system;
A switch unit operated on or off;
A voltage compensating unit connected to the system according to an operation of the switch unit and compensating for a voltage variation of the system when the system is connected to the system; And
And a control unit for controlling the operation of the switch unit according to whether or not the voltage variation of the system is detected by the sensing unit and controlling the operation of the voltage compensating unit according to the operation of the switch unit
Power quality compensation device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 감지부에서 상기 계통의 전압 변동이 감지되지 않으면, 상기 스위치부를 온으로 동작시켜 상기 전압 보상부가 상기 계통과 연결되지 않도록 제어하고, 상기 감지부에서 상기 계통의 전압 변동이 감지되면 상기 스위치부를 오프로 동작시켜 상기 전압 보상부가 상기 계통과 연결되도록 제어하는
전력 품질 보상 장치.The method according to claim 1,
The control unit
Wherein the control unit controls the switch unit to be turned on so that the voltage compensating unit is not connected to the system if the voltage variation of the system is not detected by the sensing unit, and when the voltage variation of the system is sensed by the sensing unit, And controls the voltage compensating unit to be connected to the system
Power quality compensation device. 제1항에 있어서,
상기 스위치부는
서로 반대 방향으로 병렬 연결된 복수의 사이리스터(thyristor)를 포함하는
전력 품질 보상 장치.The method according to claim 1,
The switch unit
And a plurality of thyristors connected in parallel to each other in the opposite direction
Power quality compensation device. 제1항에 있어서,
상기 전압 보상부는
상기 계통 및 상기 부하 사이에 직렬로 연결된 직렬 인버터를 포함하는
전력 품질 보상 장치.The method according to claim 1,
The voltage compensating unit
And a series inverter connected in series between the system and the load
Power quality compensation device. 제1항에 있어서,
상기 전압 보상부는 외부 배터리를 이용하여 상기 계통의 전압 변동을 보상하고, 상기 전압 변동이 순간전압강하인 경우에는 상기 외부 배터리로부터 상기 계통에 양의 전압을 보상하고, 상기 전압 변동이 순간전압상승인 경우에는 상기 외부 배터리로부터 상기 계통에 음의 전압을 보상하는
전력 품질 보상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the voltage compensating unit compensates the voltage fluctuation of the system using an external battery and compensates the positive voltage to the system from the external battery when the voltage fluctuation is an instantaneous voltage drop, The negative voltage to the system is compensated from the external battery
Power quality compensation device. 제1항에 있어서,
상기 계통으로부터 전송된 전력의 전압 대비 전류 위상을 보상하여, 상기 부하에 전송하며, 상기 계통 및 상기 부하 사이에 병렬로 연결된 병렬 인버터를 포함하는 전류 보상부를 더 포함하는
전력 품질 보상 장치.The method according to claim 1,
And a current compensator including a parallel inverter connected between the system and the load, the parallel inverter compensating for a current phase relative to the voltage of the power transmitted from the system and transmitting the compensated current to the load
Power quality compensation device. 제6항에 있어서,
상기 전류 보상부는 상기 계통이 고장난 경우, 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply)로 동작하는
전력 품질 보상 장치.

The method according to claim 6,
When the system is out of order, the current compensating unit operates as an uninterruptible power supply
Power quality compensation device.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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