KR200250535Y1

KR200250535Y1 - 고조파 및 에너지 절감장치

Info

Publication number: KR200250535Y1
Application number: KR2020010019697U
Authority: KR
Inventors: 강창원; 김범수
Original assignee: 최길수
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2001-10-19

Abstract

본 고안은 단상 교류 전력 시스템의 부하에서 발생한 고조파 성분과 전력손실을 절감시키기 위한 장치에 관한 것으로, 부하에 교류전원을 공급하기 위한 단상 교류 전원과; 상기 단상 교류 전원과 부하 사이에 연결되어 상기 부하에서 발생한 영상 고조파 성분을 저감시키기 위한 L-C 병렬 공진회로와; 상기 단상 교류 전원의 출력단과 L-C 병렬 공진회로 사이에 직렬접속되어 부하측에서 발생한 5차 이상의 고조파 성분의 유입을 저감시킴은 물론 부하측의 전압상승을 방지하도록 고 임피던스값을 가지는 유도성 회로;를 포함함으로서, 부하측에서 발생하는 3차 이상의 고조파 성분을 저감시킴은 물론, 무효 전류 증가에 따른 전력손실을 절감시키고, 부하측 전압상승을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

고조파 및 에너지 절감장치{APPARATUS FOR REDUCING A HARMONIC AND A ENERGY}

본 고안은 고조파 및 에너지 절감장치에 관한 것으로, 특히 단상 교류 전력 시스템의 부하에서 발생한 고조파 성분을 저감시키고 전력손실을 최소화하여 에너지를 저감시키기 위한 장치에 관한 것이다.

최근의 전자 제품의 급속한 사용 증가로 전력라인에 고조파 발생이 증가하고 있다. 전력라인에서의 고조파 발생은 케이블·변압기 과열소손, 변압기·발전기 출력저하, 역률저하, 전력손실 증가, 유도장해, 대지전위 상승 등의 장애를 일으킨다.

유형별 고조파 실측자료를 보면 하기 표 1과 같다.

	차수별 고조파 발생율
	3차		5차	7차	9차	11차	13차
PC본체	85.1	69.5	49.9	29.6	12.8	9.0	126.4
전자식안정기	25.3	16.32	11.76	8.32	1.7	0	35.75
인버터	7.75	54.41	35.5	0	6.32	1.02	87.57

상기 표기 1에 나타난 바와 같이 수용가에 구비된 여러 가지의 전자 제품에서는 많은 양의 고조파가 발생하여 전력라인으로 유입되어 많은 문제가 야기되기 때문에, 이러한 문제를 해결하기 위해 도 1에 도시한 바와 같이 L-C 병렬 공진회로와 분로 커패시터(207) 및 수동 전압 조절기(204)를 사용하여 부하(211)에서 발생한 고조파 성분을 저감시키는 기술(미합중국 특허등록번호(USP) 6009004)이 공개되어 있다.

이러한 선행기술에서는 부하(211)에서 발생한 영상고조파 성분을 L-C 병렬 공진회로(205,206)를 이용하여 저감시키고, 분로 커패시터(207)를 이용하여 5차 이상의 고조파 성분이 전원 계통()으로 유입하는 것을 방지하였으며, 분로 커패서터(207) 사용에 따른 부하(211)측의 전압상승을 막기 위해 전압강하용 트랜스포머(204)를 사용하고 있다.

그러나 상술한 선행기술에서는 분로 커패시터(207) 및 전압 강하용 트랜스포머(204)를 사용하기 때문에 그 만큼 장치의 크기가 커지는 단점이 있으며, L-C 병렬 공진회로만을 이용하기 때문에 부하(211)측에 전압을 상승시켜 전력기기가 파손될 위험이 있다.

또한 상술한 선행기술에서는 분로 커패시터(207)에 의해 진상 역률 요소를발생시키고 기본파 전류의 커패서터(207) 유입 등에 의해 무효 전류가 증가되는 원인을 제공하기 때문에 그 만큼 전력손실이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 전원측으로의 고조파 유입을 억제함으로서 무효 전류 감소에 따른 전력 손실을 절감시킬 수 있는 고조파 및 에너지 절감장치를 제공함에 있으며,

또한 본 고안은 단순한 회로 구성만으로 부하측에서 발생한 고조파 성분을 저감시키고 전력손실을 최소화할 수 있는 고조파 및 에너지 절감장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 단상 고조파 저감장치의 구성 예시도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 고조파 및 에너지 절감장치의 등가회로도.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 고조파 및 에너지 절감장치의 일 구성요소인 L-C 병렬공진회로와 유도성 회로의 결선 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 고조파 및 에너지 절감장치는;

부하에 교류전원을 공급하기 위한 단상 교류 전원과;

상기 단상 교류 전원과 부하 사이에 연결되어 상기 부하에서 발생한 영상 고조파 성분을 저감시키기 위한 L-C 병렬 공진회로와;

상기 단상 교류 전원의 출력단과 L-C 병렬 공진회로 사이에 직렬접속되어 부하측에서 발생한 5차 이상의 고조파 성분의 유입을 저감시킴은 물론 부하측의 전압상승을 방지하도록 고 임피던스값을 가지는 유도성 회로;를 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 고안의 부가적인 특징에 따르면, 상기 L-C 병렬공진회로를 구성하는인덕터와 상기 유도성 회로는 하나의 코아에 권선된 코일의 형태를 가지며, 상기 L-C 병렬공진회로의 커패시터는 상기 코일과 병렬 연결됨을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 고안을 설명함에 있어, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 고조파 및 에너지 절감장치의 등가회로도를 도시한 것이며, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 고조파 및 에너지 절감장치의 일 구성요소인 L-C 병렬공진회로와 유도성 회로(L1)의 결선 예시도를 도시한 것이다.

우선 도 2를 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 고조파 및 에너지 절감장치는 크게 단상 교류 전원(300), 유도성 회로(L1), L-C 병렬 공진회로를 포함한다.

단상 교류 전원(300)은 부하에 소정 레벨의 교류전원을 공급하는 역할을 수행하며, 상기 단상 교류 전원(300)과 부하(400) 사이에는 L-C병렬 공진회로가 연결되어 상기 부하(400)에서 발생한 영상 고조파 성분을 저감시킨다.

유도성 회로(L1)는 상기 단상 교류 전원(300)의 출력단과 L-C 병렬 공진회로 사이에 직렬접속되어 부하(400)측에서 발생한 5차 이상의 고조파 성분의 유입을 저감시킴은 물론 부하(400)측의 전압상승을 방지하도록 고 임피던스값을 가진다.

이러한 경우 상기 L-C 병렬공진회로를 구성하는 인덕터(L)와 상기 유도성 회로(L1)는 도 3에 도시한 바와 같이 하나의 코아(500)에 권선된 코일이며, 상기 L-C병렬공진회로의 커패시터(C)는 상기 코일과 병렬 연결되는 구성을 갖는다.

이하 상술한 구성을 가지는 고조파 및 에너지 절감장치의 동작을 설명하면,

우선 단상 교류 전원(300)에 의해 부하(400)에 교류전원이 공급되면 부하(400)에서는 예를 들어 구비된 SMPS에서의 스위칭제어에 따라 고조파 성분이 발생된다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 기본파를 포함하여 3차, 5차, 7차,..이상의 고조파 성분들이 부하에서 발생되면 이를 전력라인을 통해 전원 계통으로 유입된다.

이러한 경우 전력라인을 통해 유입되는 고조파 성분중 제3 고조파 성분은 커패시터 C와 리액터 L의 병렬공진에 의해 저감된다.

한편 5차 이상의 고조파 성분은 단상 교류 전원(300)과 직렬접속되어 고 임피던스를 가지는 유도성 회로(L1)에 의해 저감되기 때문에 부하(400)측에서 발생된 고조파 성분 모두가 단상 교류 전원(300)으로 유입되지 않게 되는 것이다.

또한 단상 교류 전원(300)과 직렬접속되어 있는 유도성 회로(L1)는 고 임피던스를 가지기 때문에 전원(300)측에서 공급되는 전원의 일부가 전압강하되어 부하(400)측 전압상승을 방지하게 되는 것이다.

따라서 본 고안은 부하(400)에서 발생한 영상 고조파 성분은 L-C 병렬공진회로를 이용하여 저감시키고, 그 외의 고조파 성분에 대해서는 유도성 회로(L1)를 이용하여 전원 계통으로의 유입을 차단함은 물론, 고 임피던스값을 가지는 유도성 회로(L1)에 의해 부하(400)측의 전압상승을 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 고 임피던스를 가지는 유도성 회로의 사용만으로도 부하에서 발생하는 고조파 성분을 제거함과 아울러 부하측 전압상승을 억제할 수 있기 때문에, 일반적인 단상 고조파 저감장치의 회로 구성을 단순화시킴으로서 경박단소한 제품을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 고안은 전원측으로의 고조파 유입을 억제함으로서 무효 전류 감소에 따른 전력 손실을 저감시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고 본 고안은 부하측의 전압 파형이 사다리꼴 파형으로 피크치 평균전압을 증가시킴으로써 가변부하에 효과적인 전력 공급효과를 줄 수 있기 때문에 에너지 절감 장치로 사용할 수 있다.

한편 본 고안은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 실용신안등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

고조파 및 에너지 절감장치에 있어서,

부하에 교류전원을 공급하기 위한 단상 교류 전원과;

상기 단상 교류 전원과 부하 사이에 연결되어 상기 부하에서 발생한 영상 고조파 성분을 저감시키기 위한 L-C 병렬 공진회로와;

상기 단상 교류 전원의 출력단과 L-C 병렬 공진회로 사이에 직렬접속되어 부하측에서 발생한 5차 이상의 고조파 성분의 유입을 저감시킴은 물론 부하측의 전압상승을 방지하도록 고 임피던스값을 가지는 유도성 회로;를 포함함을 특징으로 하는 고조파 및 에너지 절감장치.
청구항 1에 있어서, 상기 L-C 병렬공진회로를 구성하는 인덕터와 상기 유도성 회로는 하나의 코아에 권선된 코일이며, 상기 L-C 병렬공진회로의 커패시터는 상기 코일과 병렬 연결됨을 특징으로 하는 고조파 및 에너지 절감장치.