개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 -...

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工學博士 學位論文 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 A Study on Harmonic Reduction Scheme By the Advanced Auxiliary Voltage Supply 指導敎授 金 成 煥 2015年 2月 韓國海洋大學校 大學院 메카트로닉스工學科 尹 斗 吾

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Page 1: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

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工學博士 學位論文

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A Study on Harmonic Reduction Scheme

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2015年 2月

韓國海洋大學校 大學院

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목 차

1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

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21 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

211 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

212 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

213 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

22 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 12

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223 도 동 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

224 가변 동 (variable speed drives) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15

225 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

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227 (電線 Cable) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

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229 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

2210 차단 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

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3 고 감 책 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

31 3상 3 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

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312 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

32 3상 4 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

321 zero sequence 변 (zig-zag transforme middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

322 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

33 3상 AC DC 동 용 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

331 AC line 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

332 DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

333 AC line 리 amp DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

34 3상 AC DC 동 용 특 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

341 폭 (wide spectrum filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

342 리 (duplex reactors) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

35 동 L-C (passive L-C filters) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

36 상 동 변 (phase shifting transformer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

37 (electronic filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

371 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35

4 본 에 는 고 감 식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

41 본개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

42 AVS(보 원 ) 삽 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

43 AVS 개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

44 AVS 동 원리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

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5 시뮬 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

51 컴퓨 시뮬 다 어그 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

52 시뮬 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 50

52 시뮬 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

6 실험 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

61 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

62 실험 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 85

7 결 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

참고 헌

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S_0001

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그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

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Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

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- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 2: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- i -

목 차

1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

2 고 생과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

21 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

211 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

212 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

213 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

22 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 12

221 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 12

222 변 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

223 도 동 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

224 가변 동 (variable speed drives) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15

225 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

226 원 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

227 (電線 Cable) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

228 계 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

229 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

2210 차단 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

2211 릴 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

2212 커 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20

3 고 감 책 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

31 3상 3 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- ii -

311 상 동(phase shifting) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

312 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

32 3상 4 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

321 zero sequence 변 (zig-zag transforme middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

322 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

33 3상 AC DC 동 용 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

331 AC line 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

332 DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

333 AC line 리 amp DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

34 3상 AC DC 동 용 특 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

341 폭 (wide spectrum filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

342 리 (duplex reactors) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

35 동 L-C (passive L-C filters) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

36 상 동 변 (phase shifting transformer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

37 (electronic filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

371 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35

4 본 에 는 고 감 식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

41 본개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

42 AVS(보 원 ) 삽 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

43 AVS 개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

44 AVS 동 원리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iii -

5 시뮬 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

51 컴퓨 시뮬 다 어그 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

52 시뮬 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 50

52 시뮬 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

6 실험 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

61 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

62 실험 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 85

7 결 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iv -

그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

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Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

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- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 92 -

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(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

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고 97[] 었다

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Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

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고 85[] 었다

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Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

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[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

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- 103 -

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  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 3: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

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- i -

목 차

1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

2 고 생과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

21 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

211 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

212 고 생 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

213 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

22 고 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 12

221 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 12

222 변 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

223 도 동 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

224 가변 동 (variable speed drives) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15

225 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

226 원 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

227 (電線 Cable) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

228 계 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

229 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

2210 차단 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

2211 릴 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

2212 커 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20

3 고 감 책 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

31 3상 3 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- ii -

311 상 동(phase shifting) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

312 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

32 3상 4 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

321 zero sequence 변 (zig-zag transforme middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

322 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

33 3상 AC DC 동 용 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

331 AC line 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

332 DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

333 AC line 리 amp DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

34 3상 AC DC 동 용 특 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

341 폭 (wide spectrum filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

342 리 (duplex reactors) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

35 동 L-C (passive L-C filters) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

36 상 동 변 (phase shifting transformer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

37 (electronic filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

371 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35

4 본 에 는 고 감 식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

41 본개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

42 AVS(보 원 ) 삽 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

43 AVS 개 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

44 AVS 동 원리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iii -

5 시뮬 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

51 컴퓨 시뮬 다 어그 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

52 시뮬 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 50

52 시뮬 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

6 실험 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

61 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

62 실험 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 85

7 결 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iv -

그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

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[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

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- 103 -

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  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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- ii -

311 상 동(phase shifting) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

312 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

32 3상 4 시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

321 zero sequence 변 (zig-zag transforme middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

322 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

33 3상 AC DC 동 용 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

331 AC line 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

332 DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

333 AC line 리 amp DC bus 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

34 3상 AC DC 동 용 특 리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

341 폭 (wide spectrum filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

342 리 (duplex reactors) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

35 동 L-C (passive L-C filters) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

36 상 동 변 (phase shifting transformer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

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371 능동 (active filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35

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42 AVS(보 원 ) 삽 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

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44 AVS 동 원리 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

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5 시뮬 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

51 컴퓨 시뮬 다 어그 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

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52 시뮬 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

6 실험 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

61 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

62 실험 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 85

7 결 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

참고 헌

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S_0001

- iv -

그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
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              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 5: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iii -

5 시뮬 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

51 컴퓨 시뮬 다 어그 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

52 시뮬 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 50

52 시뮬 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

6 실험 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

61 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

62 실험 결과 검 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 85

7 결 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- iv -

그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

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  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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그 림 목 차

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4

Fig2-2 Single phase full wave rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

Fig2-3 Simple single line diagram middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8

Fig2-9 Construction of complex wave middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

Fig2-11 Example of ldquoline notching middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

Fig3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27

Fig3-6 Duplex reactor schematic middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

Fig3-7 Outputs of duplex reactor middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- v -

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme middotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 54

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 100) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 58

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 60

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 50) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 63

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 65

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 30) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 67

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 69

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 8: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vi -

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 71

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 20) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 73

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms

without AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 74

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms

with the square wave - AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 76

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms

with the Advanced AVS (Load Factor 10) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 78

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 80

Fig6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used

for experiment middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 81

Fig6-2 Configuration of the experimental devices middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83

Fig6-3 Configuration of the PWM Inverter middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 84

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

Fig6-5 Simulation voltage and current waveform without AVS

- (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 86

Fig6-6 Simulation voltage and current waveform with the square

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 88

Fig6-7 Simulation voltage and current waveform with the Advanced

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 9: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- vii -

wave - (Load 300W) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 90

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 10: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- viii -

Abstract

Diode rectifiers are very popular in industry However they include

large low-order harmonics in the input current and do not satisfy

harmonic current content restrictions To reduce the harmonics to the

power system several methods have been introduced It is heavy and

expensive solution to use passive filters as the solution for high power

application Another solution for the harmonic filter is utilization of active

filter but is too expensive solution Diode rectifiers with configurations

using switching device have been introduced but are very complicated

The combined 12-pulse diode rectifier with the square wave-auxiliary

supply has been introduced It has the advantages that auxiliary circuit is

simple and inexpensive compared to other strategies

The advanced wave auxiliary voltage supply in this thesis is presented

as a new solution It shows the improved result for reducing THD

compared to the case inserting a single phase square wave auxiliary

voltage supply Especially for the case with a low load factor it shows a

outstanding improvement of THD

Theoretical analysis of the combined 12-pulse diode rectifier with the

advanced auxiliary supply is presented and control methods of the

auxiliary supply is proposed The reduction in the input current harmonics

is verified by simulation using software PSIM and experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 11: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 1 -

1

11 연 경 동

다 드 는 산업 에 다 게 용 고 다 그러나 다 드

는 에 많 차 고 포 고 어 질에

다 질 는 비 시 운 에 뿐 니

에도 끼 다

시 에 는 고

동 (passive filter) 고 지만 동 가

비 가 크게 가 고 시 가격 상승 는 단 다 고

감 다 능동 (active filter)도 비용 지고 체

시 어가 복 질 다는 단 다 그 에 나 다

동 사용 여 고 감 는 여러 식들 었지만 고

에 사용 에는 복 것 다

고 고 감 6- (6-pulse rectifier)

2 12- 가 리 쓰 고 다 상 동 변 (phase

shifting transformer)에 12- (12-pulse rectifier) 는 각 6-

에 생 는 5차 7차 고 가 상쇄 므 고

감 지만 11차 13차 고 는 여 에 남 게 다

12- 에 남는 11차 13차 고 거 다

고 다 다 탭 착 상간 리 (interphase reactor) 사

용 는 능동 상간 리 (active interphase reactor) 갖는 평 연결

다 드 (parallel-connected diode rectifier)도 었고 보

가 착 2차 갖는 상간 리 (interphase reactor) 사용 는

보 갖는 직 연결 3상 다 드 (series-connected double

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 12: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 2 -

three-phase diode rectifiers with auxiliary circuits)뿐 니 직

질 보 (current shaping of the DC current) 는 직 링크(DC link)에

능동 (active switch) 사용 는 등 었 나 들

보 동 매우 복 다는 것 다

12- 에 직 능동 사용 는 Shunt Hybrid

사용 는 용 고 능동 (a square-wave

inverters-based dominant harmonic active filter) 등 었 나

들 능동 용 에 시 가격 비싸진다는 것

에 들 개 12- 커 시

DC 에 보 원 는 었다 식 가 큰

보 원 원 크 는 (square

wave voltage) 충 다는 것 고 능동 같 다 식에 비

가 간단 고 다는 것 다 그러나 12- 고

24- 개 지만 낮 지는 경우

고 격 게 커지는 단 다

12 연 목 과

본 에 는 12- 커 시 DC 에 개 보 원

는 다

11차 13차 고 가 감 는 경 다루었 크

원 상 크 커 시 에 개 보 원

크 가 어떻게 어 어 는지 시 다

본 식 에 고 에 는 역에 보 원

삽 경우보다 고 욱 감 시킬 뿐 니 특

낮 경우에 훨 뛰어난 고 감 과 보 다는 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 13: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 3 -

1 에 는 연 경 동 연 목 에 고

2 에 는 고 곡 생 는 원 과 에 여

3 에 는 고 감시키 여러가지 들과 그 middot단

4 에 는 본 에 는 12- 용 개 보 원

용 고 감 식 도 경

어 식 등 상 다

5 에 는 본 에 고 감 식 평가

여 컴퓨 시뮬 다

6 에 는 실험 여 본 에 고 감 식

능 다

7 에 는 본 결 고 감 식 연 결과

고 평가 다

트웨어 PSIM 용 여 컴퓨 시뮬 통 식

고 실험 통 다

본 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 14: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 4 -

2 고 생과

21 고 생

211 고

시 에 가 에 비 는 가 는

다 는 열 사용 는 열등 등 고

에 는 과 는 Fig2-1과 같다

Fig2-1 Voltage and current waveforms for linear load

에 비 공 과 상 지 는 들

미 그 는 등 컴퓨 가변 동 등 다 비 에

는 는 본질 본 에 본 n 다 주

고 는 n차 고 다 주 에 2 는 3 고

등 리 가 닌 변 경우는 드시 고

포 고 다 다시 말 고 는 본 갖는

말 50차 도 지 말 다 그 상 고주 (high

frequency) Noise 다 계통에 는 고 는

5고 에 37차 고 지 미 고 상 는 주

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 15: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 5 -

는 50차( 3kHz) 지 도 다

212 고 생

비 에 비 가 고 고 가 생

원 에 곡 는 과 간단 통

보 Fig2-2(a)는 R-L 갖는 단상 고 (b)는

에 는 과 원 다

(a)

(b)

Fig2-2 Single phase full wave rectifier

(a) diagram (b) load and supply current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 16: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 6 -

Fig2-3 원 과 간략 게 나타내는 도 다 고

가 원 통과 말미 는 강 는 식(2-1)

middot

(2-1)

Fig2-3 Simple single line diagram

Fig2-4는 비 강 도시 고 다

Fig2-4 Load current and voltage drop waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 17: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 7 -

고 포 가 원 통과 말미 각 에

가 는 단 강 뺀 값

므 Fig2-5 같 곡 다

Fig2-5 Voltage distortion produced by harmonic currents

비 변 여 용 도체 사용 는

들 다 런 들 컴퓨 에 ON-OFF 어가 는 여 에

공 는 Fig2-6과 같다

Fig2-6 Typical waveforms produced by computer-controlled unit

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 18: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 8 -

Fig2-6에 비슷 상 보 는 지 보

Fig2-7과 같 단상 원공 고 보

Fig2-7 Single-phase switched mode power supply

런 태 원공 는 고 평 DC 과 내 시

각 들에 공 여 커 시 사용 다 다 드 는

만 도통시키고 커 시 는 에 지 는 능 다

커 시 충 보다 경우에만 다 드가 통 므 원 에

러나가는 는 어 Fig2-8과 같 다 고 가 포 다

Fig2-8 Harmonic spectrum of currents drawn

by computer switched mode power supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 19: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 9 -

고 과 는 본 주 다 들어 원 주 가

60[Hz] 5차 고 는 300[Hz] 고 7차 고 는 420[Hz]가 다 고

가 본 에 지 (complex wave)가 는 Fig2-9는 본 에

3차 고 가 첨가 도시 고 다

Fig2-9 Construction of complex wave

Fig2-9는 과 동 경우는 고 만

재 지만 상 과 동 지 는 비 경우에는

짝 고 가 공 게 다

213 고

Fig2-10 비 여 비 가 고 가 원

과 사 각 통 는 습 나타내고 다 고

가 시 통과 Ohm 에 강 가 각

고 주 에 생 다 각 강

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 20: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 10 -

값 는 값 각 주 에 어 고 크 에

달 진다

Fig2-10 Voltage distortion induced by distorted current

Fourier 에 든 주 는 본 본 고

sine 나타낼 다 비 시값 식

(2-2)가 다

sin sin sin ⋯sin (2-2)

여 시 직

본 실 2차 고 실

3차 고 실 차 고 실

상각 본 주

식 식 나타내 다 과 같다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 21: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 11 -

infin

infin

sin (2-3)

실 값 식(2-4) 식(2-5)가 다

s

infin

⋯ (2-4)

s

infin

⋯ (2-5)

실 값 나타낸 과 고 다 식들 다

infin

times

times (2-6)

infin

times

times (2-7)

나 간단 고 실용 식 는 다 식들 다

실 식(2-8) 식(2-9) 나타낼 도 다

(2-8)

(2-9)

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 22: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 12 -

본 식(2-10) 다

(2-10)

22 고

나 트 계통내에 고 가 생 그 시

든 에 크고 용 시킨다 에 는 고 가

각 에 어 끼 는 지 고 본다

221

나 트에 사용 는 는 원 가 상 변 3

sim4 에 달 므 고 나 생 훨 크다

고 가 에 철 과 동 가 도상승 뿐

니 가열 크맥동도 다 동 과(skin

effect) 도 는다 과 가 도체

는 경 말 는 본 주 에 는 포가 도체 단

에 고 게 포 므 과는 거 시 지만 고 가

경우 과 도체 단 감 여 가

므 동 는 크게 상승 게 다 비 가 가

감 시키는 것 직 다 고 는 상 역

나타나는 고 는 과열 뿐 니

진동 시킨다 들어 5차 7차 고 는 본 상 용

본 6 가 는 크맥동 킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 23: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 13 -

심각 진동 트 게 다 는 단 에 공

도 계 었는 비 가 게 고 시

강 곡시킨다

근 는 과 주 게 어 식

(electronic governors) 채용 는 는 주

차 ( zero crossover 나 가 통과 는

시 는 ) 사용 다 만 고 나 돌 변 ( line

notching SCR 등 ON-OFF 간 변 ) 동

zero crossover가 다 과 주 어 는 지고 헌

동 다 Fig2-11 line notching 보여주고 다

Fig2-11 Example of line notchingldquo

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 24: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 14 -

222 변

변 실에는 과 는 철심 시키

는 에 변 므 고 미미 지

만 고 가 상당 가 다 변 에 고 가

생 철 동 등 가 여 도 상승시키고 연내

감 시킬 뿐 니 생시킬 도 다 3상 4 식 경우

3 고 는 상쇄 어 도체에 나타나지 지만 비

가 가 3 고 가 도체에 180[Hz] 3차 고

가 크게 상승 여 변 가열시킬 다

223 도 동

도 동 에 고 가 변 에 마찬가지 철 동

가 여 고 철심 등 도 상승시키는

실 특별 300[Hz] 상 주 에 는 과 지 가 어 욱 가

다 고 가 가 가 생 여 가열시킬 뿐 니

어링 원 지 못 게 어 어링 상시킨다 고

는 어링 시킬 도 는 것 가변 동 에

사용 는 연 어링 사용 여 지 다

본 같 는 ( 7 13 19차 등 ) 크 생에 도

움 지만 는 고 ( 5 11 17차 등 )는

므 고 크맥동 커 원 지

못 게 다 폭 동 경우 가 내 에 염

생 도 달 지 지만 고 가 지 가 가

열 어 염 쇄 능 실 므 염 험지역 도

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

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- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

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- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

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(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

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- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

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- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

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Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

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- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 25: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 15 -

224 가변 동 (variable speed drives)

든 가변 동 는 용 도체 사용 여 원

에 고 생시킨다 그러나 들 고

상 거나 도 다 동 격 가

고 나 line notching에 감 다 원 나 고 에 주

사용 는 사 클 컨 (AC to AC converter)는 고 상

게 는다 line notching 에 큰 크 생시키는 동 에

큰 끼 다 단상 리 사용 지 는 2- PWM

동 경우 상승 도체에 과 가 뿐 니

- 지 가시 DC 평 커 시 과열 다

(轉流)용 리 나 격리용 변 (isolation transformer) 사용

지 는 2- 는 6- SCR DC 동 경우 고

나 line notching에 SCR Turn on Turn off 동 원 게 어

나지 다 보통 6- PWM 동 는 AC line 리 나 DC

bus 리 가 지 는다 원에 line notching 첨가 나 경

시 DC bus 상승시 과 차단 가 동 도 다 AC

line 리 나 DC bus 리 가 는 PWM 동 는 경변

나 고 에 비 강 특 나타낸다 가 사용 는

6- AC PWM 는 고 가 5[] 상

동 다 75[kW] 상 6- SCR DC 동 는 보통 (轉流)용 리

나 격리용 변 (isolation Tr)가 동 원사 에 어 line

notching 원 에 미 는 시킨다 것 고 나 line

notching 동 에 가 는 과도 감 시킨다 그러나 가 는 고 나

line notching 크 가 가 경우 SCR Turn on Turn off 동 에 가

생 여 퓨 시키거나 차단 동 시킬 다 상변 변

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 26: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 16 -

사용 여 12 18 24 등 가시키 고 나 line

notching 감 시킬 다

225

고 가 에 미 는 눈에 는 연 빛 강도가 변동

는 ldquo 거림(flicker) 상 다 는 실 변 에 주 민감

다 025[] 도 변동도 간 눈 감지 는 등도 다

flicker 상 도에 주는 는 다 과 같다

1) 등 ( 열등 등 등)

2) 변동 크

3) 주 변동 크

4) 등 득계 ( gain factor 실 변동에 등

변동 비 )

5) 역에 미 는 주 도

공 에 고 첩 열등과 등 flicker 상 러

다 열등 고 용 용보다 트가 고 시 가 짧

변동에 민감 다 등 경우 사용 는 에 flicker

도가 다 식 가 신 고주 식보다 flicker 도가

심 다 변동 등 에도 미 다 각 등내 에

역 개 용 커 시 고 상 용 시

커 시 들 사 에 병 공진 생 여 들 상시킬 다

각 등별 역 개 지 고 그룹별 에 리

는 것 상 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 27: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 17 -

226 원 (UPS uninterruptible power supplies)

컴퓨 통신 비 등 질에 민감 비들 가

말미 UPS가 리 사용 고 고 그 도 100[VA]

[MVA] 지에 다 UPS는 상 가변 동 주 사 다

UPS 시 내 고 가 가변 동 같 평 용 커

시 등 과열시킬 다 고 리

도도 상승 다 크거나 notching 심 경우 SCR

동 시키거나 퓨 도 다

227 (電線 cables)

고 에 에 생 는 실 DC 과 과 근

과(proximity effect) 등에 생 여 열 는 에 지 다

고 가 첨가 실 는 식(2-5) (2-9) 나타낼 다

식(2-9)에 고 가 가 본 만 재 는 경우보다 에

열 실 가 다 도체 는 주 에 다

다 과는 가 가 도체 근처 고 는

질 미 고 근 과는 근 평 도체사 상 도에 는

상 다 도체 크 주 에 달 진다

본 주 에 는 과 근 과 시 지만 주

가 질 과에 실 값 크게 상승 므 열 실

가 다 비 비 여객 경우 4 식 사용

지만 여 3 고 가 재 다 비 도체에

상 가 상쇄 지 고 도체 과열시킬 다

도체 계 런 고 어 고 3 고 시킬

는 책 마 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 28: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 18 -

228 계

들 본 값들 감지 도 계 어

다 런 에 비 나 가 에 차

게 다 계 는 실 값 나타내도 어 다 실 값 고

에 직 원 가 경우 동 열량 내는 값 미

다 경우 실 값 고값 0707 고 평균값 고값

0636 다 실 값 평균값 111 가 다 날 그 계

나 지 계 는 평균값 얻 후 ( 경우 111) 곱

여 실 값 시 다 그러나 고 곡 평균값 실 값

값 상 계가 경우 다 게 므 큰 차

229

나 트에 는 과 내 같 열

다 에 고 가 에 고 는

540sim1200[Hz]사 주 가진 고 가 가 다 많 비 단

상 가진 4 식 경우 도체 내에 3 고 들 재

므 가 다 나 감 도 사용 차폐 나

지 채용 과 어느 도 간격 지 등 식 통 고

가 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 29: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 19 -

2210 차단

열- (thermal-magnetic) 차단 는 실 값

에 용 는 탈식 다 비 에 는 같 보

다 실 값 가 므 과 값 재 지 차단 가

찍 동 다 고값에 여 동 는 식 차단 도 고

가 경우 보다 동 다

2211 릴

- 계식 릴 는 동시키는 낮고 그 원 고

시키는 강 변 거쳐 공 므 고 재에 그다지 민

감 지 다 그러나 고 가 가 릴 동 지연 고

과열 어 단 다 도체 릴 도 고 나

line notching에 트 고 신뢰 감 다

보 릴 는 다 3 별 다 - 계 도체 마 크

- 계 곱에 비 는 크에 동 다

실 값에 결 다 도체 신 고값에 동

다 타 릴 는 가 10sim20[]에 달 지 동상

는 거 없다 마 크 실 값 나 고값 어느 값에

도 동 지만 고 에 보다 민감 도 므 보통 지

사용 여 본 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 20 -

2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

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- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 30: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

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2212 커 시

커 시 리 는 주 가 가 감 므 커 시 는 고

는 역 다 커 시 는 게 과 가 어

다 커 시 는 시 내 결 여 병 공진

다 에 고 가 가 폭 어 비들 상시킬

다 고 커 시 내 체 실 가시키고 도 상승시

키 신뢰도 감 시킨다

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3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

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Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

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321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

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322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

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33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

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331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

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34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

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341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

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342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

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(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

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35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

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러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

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동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

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37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

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Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

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Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

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4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

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41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

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과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

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42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

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과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 31: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 21 -

3 고 감 책

3상 비 비들 고 감 는 여

고 시킴 내 감 시킬 가 다

고 감 는 상 에 AC PWM 동 AC line 리 같

비 비 체 어 공 도 고 에 연결 능동

(active filter) 같 별도 목 도 다 각 별

별도 고 감시킬 도 고 그룹 비 체 고

경감시킬 도 다

31 3상 3 시

용량 비 단상 가 재 든지 용량 비 단상 가 다 계

통에 다 고 시 곡

시 다 시 특 과 규 에 다 가지 식 사용 다

311 상 동(phase shifting)

Fig3-1 개 등 에 공 는 변

보여 다 나 상변동 없고 다 나는 30deg 상 동시

상 동용 변 상 30deg 동시킴 5차 7차 고 가

다 에 생 5차 7차 고 180deg 상차 가지게 다

결과 bus 에는 당 고 가 상쇄 다 5차 7차 고 가

가 큰 고 므 가 크게 감 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 32: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 22 -

Fig3-1 Phase shifting of three-wire nonlinear loads

312 능동 (active filter)

3 나 계통에 능동 고 감시킬

도 다 능동 에 는 차후 겠다

32 3상 4 시

여객 과 같 객실 (hotel load) 지 는 연

가 여 3상 4 식 시 다 많 단상 비 가

연결 어 는 4 시 고 어떻게 감시킬 는지 고

보 3상 4 시 각 상 각각 3 고 는

고 들 에 누 어 과 변 과 는 등

시킬 다 과 감시키 는 다

가지 식 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 33: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 23 -

321 zero sequence 변 (zig-zag transformer)

에 듯 비 에 3 고 ( 3차 9차 고

등)가 도체 과열시킬 다 여객 경우 런 가 5sim8[MW]

도에 도 다 4 시 감 시키는 과 단

나는 zero sequence 변 다 zero sequence 변 는 철심에 여러

가지 감 것 다 어도 상(phase) 상 동 철심지주

(core leg) 에 는 3 고 (zero sequence currents)

에 생 는 상쇄 도 감는다

4 시 에 변 병 연결 가 감 여 도체

는 각 상 귀 므 도체 는 감 고 상 는 균 룬

다 실 zero sequence 변 에 3 고 는 도체에

거 사 지지만 고 (positive negative sequence

currents 5차 7차 11차 13차 등)는 상차 가 120deg 어나므 상쇄

지 고 다

Fig3-2는 3상 4 시 에 zero sequence 변 결 도 보여

주고 다

Fig3-2 Zero sequence transformer on four-wire system

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 34: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 24 -

322 능동 (active filter)

3 고 감 시킬 는 나 능동 다

Fig3-3는 4 시 능동 블 도 나타내고 다

Fig3-3 Block diagram of active filter on four-wire application

능동 는 CTs (current transformers) 사용 여 3상

니 링 다 CT에 신 notch 에 통과시 본 주

거 고 만 남게 다 신 신 변

후 폭 여 에 주 고 상쇄 가 다 상 능동 가

고 상쇄 생시 에 공 다 원

본 만 공 게 것 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 35: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 25 -

33 3상 AC DC 동 용 리

고 진 리 는 철심 주 에 감 용

변 사 다 철심 는 것 감 시키 것

다 리 는 는 단 지만 비 생 는 고 감

시키는 과 가변 동 에 주 사용 다 리 통과

는 가 변 식(3-1)과 같 다

(3-1)

단 변

계단 상승 여 가 고 리 는

상승 가 감 시키는 러 특 가변

동 나 다 비 에 생 는 고 시킨다 AC

line 리 는 리 감 시킨다

가변 동 에는 AC DC리 가 사용 는 주 다 고 감

께 다 AC line 리 는 AC line 에 DC bus 리 는 DC

bus에 사용 다 Fig3-4는 6- AC PWM 가변주 동

블 도 보여주고 다

Fig 3-4 Circuit diagram of standard 6-pulse AC PWM drive

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 36: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 26 -

331 AC line 리

AC line 리 는 DC bus 리 에 비 고 많 사용 다 AC

line 리 는 고 감 시킬 뿐 니 단에 는 돌 억

는 역 도 다 단 리 에 비 는 강 킨다는

다 2sim3[] 티지 리 갖는 리 가 가 사용 고

5[]가 통상 사용 는 다

332 DC bus 리

AC PWM 동 들 AC line 리 강

지 DC bus에 리 삽 도 다 런 동 는 단

지 보 는 뿐 니 DC bus 에

는 돌 상 는 단 별도 마 어 다

333 AC line 리 amp DC bus 리

동 에는 AC line 리 DC bus 리 가 동시에 도

다 는 동 kVA 격에 비 단 용량 거나

원 에 민감 경우에 사용 다 DC bus 리 리 가

경우 AC line 리 리 가시키 고 감 상

지만 DC bus가 4[] 상 AC line 리 고 감 과는 미미

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 37: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 27 -

34 3상 AC DC 동 용 특 리

리 는 어느 도 고 는 과는 지만 고 에

만 도 충 능 가지고 지는 다 보다 나

능 가진 리 가 다

Fig3-5 Wide spectrum filter schematic

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 38: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 28 -

341 폭 (wide spectrum filter)

폭 는 Fig3-5 같 리 커 시 가 께 다 가지

가지고 다

개 리 동 철심에 감겨 다 원 에 는 L1 고

고 가 원 는 것 차단 다 보상

L2는 강 감 시킨다 L2는 폭 고 들

에 거 도 다 L3는 커 시 크 사용 여 시

상승과 감 시킨다 폭 는 균 나

크게 지 고 6- 단 동 나 복 동 에 사용

다 폭 6- 동 AC line 리 에

통 시간 보다 연 고 값 감 여 사다리

상 가진다 AC line 리 나 DC bus 리 에 계없

5sim8[] 지 감 시킬 다 사다리

폭 는 도가 도 동 나 동 가 없는 에 연결 어 는

나 트용 25[MW] 진 트러 트 블

동 등에 사용 다 에도

별도 계변경 없 사용 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 39: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 29 -

342 리 (duplex reactors)

리 는 1930 에 개 어 1980 많 에 사용

고 다 주 진 나 고 내 원

곡 는 것 감 시키 용 었다 리 는 Fig3-6과

같 는 리 었지만 는 결 개 루어

다 1차 리 같 직 연결 고 2차

1차 과 역병 연결 어 다

Fig3-6 Duplex reactor schematic

Fig3-7과 같 1차 곡 (a)에 2차 에 도

(b)가 가 보상 (c)가 산 다

(a) system voltage waveform

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 40: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 30 -

(b) correction voltage

(c) compensated voltage

Fig3-7 Outputs of duplex reactor

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 41: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 31 -

35 동 L-C (passive L-C filters)

동 L-C 는 커 시 는 는 첨가 도

다 동원리는 커 시 사 에 주 변 생 는 공진

상 용 것 다 직 공진시 커 시 리 가 동 게

므 비 값 가 다 -커 시

직 루어진 직 동 비 병 연결 여 고 에

낮 갖도 고 시킬 다

5차 7차 고 감 주 사용 지만 11차 13차도 용 다

Fig3-8 5차 7차 11차 13차 고 감 시키 4개 가지

가진 도시 고 다

Fig3-8 Simplified connection of multi-limbed passive filter

계시 원 도 고 다 냐 직 공진 생 는 주

어느 주 에 병 공진 어날 도 다 병 공

진 생 계통에 (positive feedback) 상 어나

동 다 동 는 원 과

변 에 민감 다 다 원 고 끌어당 도 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 42: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 32 -

러 도 계시 고 어 다 계통과 고 책 시

과 계통내 공진가능 탐색 다 러

에 책 Fig3-9 같 가변 동 용 사용

도 다

Fig3-9 Simplified drive applied filter for variable speed drive

것 원과 사 에 별도 리 (보통 5[] 리 ) 연결시킨

것 다 리 는 가지 능 다 첫째는 동 원

격리시킴 원 고 과 가능 감

시킨다 째는 원 고 트럼 감 시킨다

36 상 동 변 (phase shifting transformer)

300[kW] 상 동 나 고 비 비는 보통 ldquo 상 동rdquo 채

용 여 고 감 시킨다 다 단 고

쪽 단에 생 고 가 다 단에 생 고 상쇄시키도 연결

쪽 변 에 생 고 가 다 변 고 상쇄시키는 상

동 다 동 (multi-pulse drives) 다 들어 나

변 (input converter) 갖는 3상 동 는 6- 동

고 개 가지 12- 3개 가지 18- 동

가 다 상쇄 는 고 는 에 달 진다 12-

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 43: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 33 -

동 경우 11 13 23 25 35 37차 등 고 가 게 고

5 7 17 19차 고 는 상쇄 어 나타나지 는다 18- 는 17

19 35 37 47 49차 등 고 다 12- 시 가

보편 사용 지만 고 에 규 가 보다 다 워지고 어 근에

는 18- 시 도 많 등 고 다 Fig3-10 2차 Y결 과

Δ결 루어진 개 6- 브리지 가진 12- 동시

나타내고 다

Fig3-10 12-pulse AC PWM drive with phase shift transformer

2차 30deg 상차 가지므 DC inter-bridge 리 사용 여

도통각 120deg 보 고 가 균 룬다 5차 7차 고

는 상쇄 다 그러나 만 각 상 크 나 상 달 평 상실

변 1차 에 5차 7차 고 가 크게 가 다 균

변 나 과 에 허용 차 생 도 다 2차

나 균 등 감 시키 변

누 5[] 도 비 가시 다

나 트에 상 동 시 과 동 도 는

각 개별 비 비에 리 고 체

곡 도 감 시키는 것 직 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 44: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 34 -

37 (electronic filter)

371 능동 (active filter)

능동 는 고 감 보상 1990 후 산업 에

리 사용 고 다 동 L-C 는 달리 능동 는 network에 공진

생시킬 우 가 없고 원 변 에도 지 는다 능동

태 병 능동 Fig3-11에 도시 다

Fig3-11 Block diagram of shunt connection active filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 45: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 35 -

Fig3-11에 각 들 계는 식(3-2) 같다

(3-2)

단 원 ( 본 ) 비 능동 (고 )

능동 는 CT 사용 여 비 다 CT 검

신 notch 에 가 여 본 거 고

얻 다 신 어시 에 가 여 IGBT 생시 고

복 폭 후 에 주 다 고 보상

다 능동 는 비 에 그 가 동 고

공 고 에 원 단지 본 만 공 다 능동 는

공 곡 심 경우 커 시 상

동 지 는다 능동 는 균 보상

는 능도 가지고 고 SCR 동 line notching 감 시키 도

다 지만 원 균 에는 매우 민감 다

372 능동- 동 (hybrid active-passive filter)

능동- 동 는 다량 고 거 는 등에 병 능동

다 동 는 능동 그 지 능

동 담 감 시킬 다 동 에 능동 연결

계통에 병 공진 생 가능 특 과 원 변

에 능변 등 동 단 거 다 Fig3-12는 병

동-능동 계통도 보여주고 다 능동 5차 7차 고

거 동 L-C 어 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 46: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 36 -

Fig3-12 Theoretical shunt passive-active hybrid filter

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 47: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 37 -

4 본 에 는 고 감 식

Fig4-1 보 원 갖는 12- diode 보여 다

Fig4-1 Auxiliary-supply assisted 12-pulse diode rectifier

12- 는 개 6- Rec1 Rec2 어 다

Rec1 Δ-Δ결 변 거쳐 원 에 연결 어 고 Rec2는 Δ-Y결

변 통 연결 어 다 3상 30deg

상차 가 재 다 Rec1과 Rec2 크 가 동 게 도 변

비 결 다 DC 개 같 용량 커 시 에

균 게 고 커 시 Rec1과 Rec2 에 연결 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 48: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 38 -

41 본개

Rec1과 Rec2 직 과 가 Fig4-2 (a) (b) 같다고 가

Fig4-2 Hypothetical input current waveforms

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 49: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 39 -

과 는 삼각 고 상 주 는 원 6

고 DC 평균 는 다 경우 각 상

( )는 Fig4-2 (c)sim(e)가 다 주

트럼 Fig4-3과 같다 12- 에 과 에는 5차 7

차 고 재 지만 상 에는 상쇄 어 나타나지 고 11차

13차 고 도 거 포 어 지 다 결과 고 106

[] 도 매우 낮다 그러므 만 DC 가 Fig4-2 (a) (b)

같 상 가진다 고 특 24- 사 질 것 다

Fig4-3 Frequency spectra of hypothetical input current

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 50: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 40 -

42 AVS(보 원 ) 삽

Fig4-2 같 상 얻 여 Fig4-1과 같 단상 보 원

(AVS auxiliary voltage supply) DC bus 에 삽 다 AVS

가 사용 도 지만 본 에 는 삼각

용 다 보 원 평균 크 는 주 에

가능 고 다 드가 통 는 간 극 도 시킨다

AVS는 원주 6 에 당 는 주 다

43 AVS 개

Fig4-3 12- 다 드 에 AVS 지 경우

도시 고 다

Fig4-4 Voltage and current waveforms without AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 51: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 41 -

과 가 다 게 보 지만 같 (6nplusmn1)차 고 가지고

다 과 짝 고 상 같고 상 다

고 상 에 나타나지 는다 것 12-

가 큰 다 그러나 짝 고 여 재 고 Fig4-4

다 가지 견 다

1) 여 곡 어 다

2) 상 상 상보다 진다

본 에 는 러 들 결 AVS 다 통

여 고 감 역 상승 본다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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S_0001

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control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 52: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 42 -

44 AVS 동 원리

Fig4-5에 Rec1 고 커 시 DC 다

Fig4-5 Detailed circuit of rectifier Rec1

3상 평 식(4-1)과 같 경우 Fig4-6(a)는 3상

고 (b)는 상 (c)는 본 에 는 보 원

나타내고 다

sin

sin (4-1)

sin

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 53: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 43 -

Fig4-6 Waveforms of rectifiers with auxiliary voltage supply

(a) 3-phase voltages (b) DC currents and

(c) auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
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Page 54: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 44 -

Fig4-5 Fig4-6에 고 deg에 D5 D1

(轉流)가 어나고 다고 가 에는 가 D5 D6 통

고 었다 차 가 감 시키고 가시킬 것

다 (轉流)가 료 는 시간 것 나타내고

복각(commutation overlap angle) 다 복 간 상

상 보다 만큼 진다 만 보 원 삽

는 거 다 보 원 는 Fig4-6(c) 같 평균크 가

삼각 고 주 는 원 주 6 다

deg시 D5에 D1 가 생 는 시 deg직 지

deg deg 지 상 고 보

441 ∘ ∘ 경우

간 동 C상 값 고 B상 값 에

D5 D6 통 다 Fig4-5 간 식 식(4-2)

같 다

(4-2)

( ) Fig4-6(b) 같 시간에 거 감 다

Fig4-2(a)에 볼 는 같 deg 간

deg시 (zero) 지 직 감 는 것 상 다 에

당 는 30deg는 에 상당 는 시간 고 므 30deg동

평균변 식(4-3) 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 55: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 45 -

(4-3)

여 DC 다

식(4-3) 식(4-2) 변에 용 식(4-4) 얻 다

(4-4)

Fig4-2(a) 같 직 상 변 시키

는 식(4-3) 평균변 과 간변 도 어 는

식(4-2) 식(4-4)에 식(4-5) 만 는 매 간 가

(4-5)

보 원 어 비 간략 ≃

같 크 가 도 다

그러나 경우 어계통 단 지지만 어 건 만 다고 볼

는 없다

본 에 는 보다 어 식 고 보고 다

상상태에 식(4-5) 커 시 값 간

에 비 여 상 변 가 다 Fig4-6(a)에 커 시 에

가 는 는 deg 시 상 크 ( times ) 가

고 deg 시 상 크 15( ) 가 낮다 그러므

값( ) 나타나는 deg 시 에 보 원 가

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 56: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 46 -

가 고 deg 에 가 낮 다

deg 시 변 가 가 rarr 감 는 극 원 는

변 얻 가 가 므 보 원 가

간 값 ( at

deg) 는 것 타당 다고 다

에 ∘sim∘ 간 평균 식(4-4)에 가 어

므 간 직 시키 ∘에 는 다

다 식과 같 보 원 다

∘ (4-6)

∘ (4-7)

단 ( )는 가 평균값 크 고 deg시

값 다

Fig4-7 보 원 가 도시 고 다

Fig4-7 Waveforms of the proposed auxiliary voltage supply

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 57: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 47 -

442 ∘ ∘ 경우

deg시 에 D5 D1 (轉流)가 어난다 간 동

( )는 D1과 D6 통 므 식 식(4-8)과 같다

(4-8)

deg시 에 deg시 에 지 가 어

므 보 원에 가 식(4-9)가 다

(4-9)

식(4-5) 식(4-9)에 각각 나타낸 ∘시 ∘시

크 는 같지 것 다

다시 말 (at 0deg) ne (at 30deg)

다 Rec1만 고 경우 보 원 가 비

는 것 직 다 그러나 Fig4-1과 Fig4-6(b)에 는 같

보 원 는 Rec1과 Rec2에 동시에 용 어 각각 용

다 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직 상 감

시킨 Rec2에 가 어 같 상 가시 다

마찬가지 ∘ ∘ 간동 Rec1에 가 어 직

가시킨 Rec2에 가 어 같 상 감 시 다

그러므 ∘ ∘에 는 ∘ ∘ 경우 같 크

가 어 가 Fig4-7에 볼 듯 다 과 같

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 58: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 48 -

∘ (4-10)

∘ (4-11)

식(4-4)에 듯 보 원 평균 크 는

에 비 다

보 원 사용 (轉流)가 간 끝나 에

사 에 시간지연 생 지 므 에 계없 역 1 지

Rec1 변 는 Δ-Δ Rec2 변 는 Δ-Y 므 Rec2에 가 는

3상 AC Rec1 보다 30deg 다 Rec2 변 1차 는

상 2차 차 가 다 Fig4-2(d) 같

다 결과 AVS 용 상 고 (THD)

감 시킬 고 역 도 개 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 59: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 49 -

5 시뮬 검

51 컴퓨 시뮬 다 어그

본 에 고 감 식 여 컴퓨 시

뮬 다 12- diode 6[MW] 간

22[kV] 주 는 60[Hz] 가 변 리 는 25[] dc

커 시 들 용량 12[mF] 간주 다 Fig5-1 트웨어 PSIM

시뮬 다 어그 보여주고 다

Fig5-1 Simulation diagram using PSIM for the proposed scheme

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 60: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 50 -

52 시뮬 결과

521 100[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-2는 보 원 사용 지 경우 원 상 각

각 상 보여주고 다

각 는 상 다 뿐 동 크 상 나타내고 다

그러나 상 동용 변 Δ-Δ Δ-Y 변 채용 각

는 상 30deg 상 므 다 상 가짐 볼 다 지

만 각 고 동 다 (f)는 상 나타

내고 고 고 (THD) 91[] 다

(a) source phase voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 51 -

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 62: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 52 -

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-2 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 100[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-3 보 원 용 경우 보 원 각

각 원 상 도시 고

다 가 Fig5-2에 비 삼각 에 가 게 어

고 상 도 개 었 볼 다 경우 상

고 36[] 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 63: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 53 -

(a) square wave - AVS

(b) output current from rectifier1

(c) output current from rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 64: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 54 -

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier2

(f) input phase current

Fig5-3 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 100[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 65: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 55 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-4는 본 에 는 개 보 원 용 경우 보

원 각 각

상 나타내고 다 가 Fig5-3에 비 보

다 삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었

볼 다 경우 상 고 27[] 었다

(a) advanced AVS

(b) output current from rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 66: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 56 -

(c) output current from rectifier2

(d) input current to rectifier1

(e) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 67: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 57 -

(f) input phase current

Fig5-4 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 100[])

522 50[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-5는 50[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 도시 고 다 100[]시 보다

각 곡 어 고 연 간 나타날 짐

보 고 다 상 도 찌그러지고 리 가 볼

다 경우 상 고 116[] 도 나타내었

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 68: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 58 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-5 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 50[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 69: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 59 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-6 50[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

가 Fig5-5에 비 날 게 어 볼 다 상

도 리 크게 어 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

116[]에 59[] 폭 감 었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 60 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-6 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 50[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-7 50[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 가 Fig5-6에 비 보다

삼각 에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 71: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 61 -

59[]에 45[] 감 었다

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 72: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 62 -

(d) input phase current

Fig5-7 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 50[])

523 30[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-8는 30[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감

각 는 연 간 나타나고 곡 심 짐 볼

다 상 도 리 어 고 147[] 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 73: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 63 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 74: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 64 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-9는 30[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

는 간 어 볼 다 Fig5-8에 비 상

도 리 어 다 개 었 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

147[]에 101[] 감 었지만 그 과가 100[] 50

[] 상태에 비 크게 어짐 다 다시 말

보 원 경우 에 고 감 과가 크지 볼 다

(a) square wave - AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 75: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 65 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

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[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 76: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 66 -

3)개 보 원 용 경우

Fig5-10 30[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 (12)주 동 에

비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼 다

가 Fig5-9에 비 연 간도 짧고 보다 날 워 삼각

에 가 게 어 고 상 도 욱 개 었 볼

다 보 원 사용 경우에 비 상 고

101[]에 64[] 감 었다 본 에 식

보 원 에 비 에 탁월 고 감 특 가지

고 다

(a) advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 77: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 67 -

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

(d) input phase current

Fig5-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 30[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 78: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 68 -

524 20[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-11 20[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 가 욱

감 각 연 간 고 심 게

찌그러짐 볼 다 상 도 리 크 폭 어 고

197[] 상승 다

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 79: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 69 -

(c) input phase current

Fig5-11 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 20[])

2) 보 원 용 경우

Fig5-12는 20[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 감 었고 각

상 가 간 었지만 그 차 가 눈에 게 크게 개

지는 볼 다

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

197[]에 163[] 감 었지만 그 과는 미미 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 80: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 70 -

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier2

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 81: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 71 -

(d) input phase current

Fig5-12 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 20[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-13 20[]상태에 본 에 는 개 보 원

용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 마찬가지 보 원 (12)

주 동 에 비 크 가 변 뿐 니 도 공 볼

다 가 Fig5-12에 비 연 간도 짧고 보다 날 게

어 고 상 도 욱 개 었 볼 다

상 고 보 원 사용 경우에 비

163[]에 77[] 크게 감 것 볼 식 특

얼마나 탁월 지 보여 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 82: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 72 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 83: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 73 -

(d) input phase current

Fig5-13 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load Factor 20[])

525 10[]

1)보 원 사용 지 경우

Fig5-14는 10[] 상태에 보 원 사용 지 경우 각

상 보여주고 다 감 각

연 간 고 곡 심각 볼

다 상 도 리 크 폭 크게 어 는 거리가

나타내고 다 상 고 346[] 지 상승

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 84: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 74 -

(a) input current to rectifier1

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig5-14 Simulation voltage and current waveforms without AVS

(Load Factor 10[])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 85: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 75 -

2) 보 원 용 경우

Fig5-15는 10[] 상태에 보 원 용 경우 보

원 각 상 도시 고 다

보 원 에 비 여 크게 감 었고

상 는 보 원 사용 지 거 차 가 없

경우 보 원 사용 지 에 비 상 고

346[]에 324[] 고 감 과는 거 없었다

(a) square wave - AVS

(b) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 86: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 76 -

(c) input current to rectifier2

(d) input phase current

Fig5-15 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load Factor 10[])

3)개 보 원 용 경우

Fig5-16 10[]상태에 본 에 는 개 보

원 용 경우 보 원 각 상

나타내고 다 보 원 보다 변 고

다 상 고 보 원 사용 경

우에 비 324[]에 102[] 크게 감 었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 87: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 77 -

(a) advanced AVS

(b) input current to rectifier1

(c) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 88: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 78 -

(d) input phase current

Fig5-16 Simulation voltage and current waveforms with

the Advanced AVS (Load Factor 10[])

53 시뮬 결과 검

Fig5-17 12- 다 드 에 보 원 사용 지 경

우 보 원 용 경우 본 에 는 개 보

원 용 경우 에 상 고

나타낸 것 다

100[] 상태에 고 각각 91[] 36[]

27[] 각각 고 60[] 70[] 감 시 보 원

개 보 원 고 감 과 보 다

50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보 다

49[] 본 에 식 61[] 고

감 능 나타내었다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 89: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 79 -

30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[] 었다

보 원 고 감 과가 31[] 어진

본 에 식 57[] 고 감 시 다

20[]시 THD는 각각 197[] 163[] 77[] 고 감

17[] 61[] 었다 어 식에 비 본 에

식 탁월 고 감 과 보 다

10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[] 102

[] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감 과가 거 없

지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주고 다

어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는 고

감 보 지만 본 에 식 에 걸쳐 57~71

[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

( 100[]) 근에 운 는 경우 보

원 용 여도 지만 에 고 에 지 폭

운 용 에 는 본 에 식 훨

뛰어난 고 감 책 것 고 사료 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 80 -

Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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Fig5-17 Comparison of THD by changing the rate of load

(a) without AVS (b) the square wave - AVS

(c) the Advanced AVS

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 91: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 81 -

6 실험 검

61 실험

611 실험 시

본 에 는 12- 에 고 감 체 실험

시 Fig6-1에 도시 다 시 체 삼

상 시 과 AVS용 PWM 나누어진다

Fig 6-1 Configuration of auxiliary voltage supply used for experiment

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 92: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 82 -

612 AVS용 PWM 어

PWM 는 MICROCHIP사 dsPIC30F6010A 사용 여 다

dsPIC30F6010A는 DSP 듈 내 16비트 마 크 컨트 러

30 MIPS 동 고 4개 sample amp hold 듈 내 10비트 AD

컨 등 내 고 다

검 연 사용 다 는 LEM사 LAH

25-NP 사용 다 원 원 사용 고 므 단

에 여 후 OP Amp TL082 용 여

dsPIC30F6010A AD 0 ~ 5[V] 변 다

직 검 연 검 LEM 사 LV 25-P 사용

다 검 역시 므 단 에 고

같 식 dsPIC30F6010A AD 에 연결 다

PWM 에 생 는 는 IGBT 과 시에

생 는 PWM 에 직 검 시 원

신 에 가 어 신 곡시키므 AD 에

가 거나 그 에 링 는 가 다

같 들 가 거나 링 그 에 지

연 다 본 에 PWM 경우는 IGBT  간과

간 여 AD 샘 링 실시 여 가 나 그

없 거 는 식 사용 다

보 원 PWM

어 에는 3상 브리지 평 용 가 다

보 원 공 원 는 IGBT 듈 사용 여 다

IGBT 듈 FAIRCHILD 사 FSAM30SH60A 는 Smart Power Module

사용 다 듈 600[V] 30[A] IGBT 6개 어 고 IGBT

gate driver가 내 어 bootstrap 능 gate driver단 원

간편 게 다 가 IGBT 듈 도 니 링 능과 과

에 IGBT 듈 상 지 fault signal 생 능들 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

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7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

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질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

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므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 93: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 83 -

dsPIC30F6010A에 는 4개 PWM 신 는 HCPL-4503에 여

연 어 다

613 실험

Fig6-2는 실험에 사용 실험 사진 보 것 다

Fig6-3 보 원 용 PWM Fig6-4는 삼상트

듈 보여주고 다

Fig 6-2 Configuration of the experimental devices

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

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7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

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특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

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질 상 지 는 고 감 책 다

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변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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167

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참고 헌

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S_0001

- 100 -

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based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

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reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

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ndash1193 SepOct 1997

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[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 94: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 84 -

Fig 6-3 Configuration of the PWM Inverter for AVS

(a) (b)

Fig 6-4 Configuration of the Transformers and Rectifiers

(a) Three phases transformers (b) Three phases rectifiers

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 85 -

62 실험결과 검

실험 는 300[W] 500[W] 에 각각 보 원 사용 지

경우 보 원 개 보 원 용 경우

고 특 본다

621 300[W] 경우

1) Fig6-5는 300[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고

고 174[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 86 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-5 Experiment voltage and current waveforms without AVS

- (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

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746Jun 2005

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power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

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based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

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reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

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reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

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twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

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reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 97: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 87 -

2) Fig6-6는 300[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 161[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

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7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

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no 12 pp 2128ndash2141 Dec 2005

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current modulated interface with 3-phase utility systems to minimize

line current harmonicsrdquo in Proc IEEE PELS PESC 1992 pp 162ndash

167

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참고 헌

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S_0001

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[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

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966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

[13] S Choi CWon and G Kim ldquoA new three-phase harmonic-free

rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

Trans Ind Appl vol 41 no 2 pp 627ndash633 MarApr 2005

[14] M Rashid Power Electronics Handbook New York Academic 2001

[15] B K Bose Power Electronics and ac Drives Englewood Cliffs NJ

Prentice-Hall 1986

[16] R W Erickson and D Maksimovic Fundamentals of Power

Electronics Norwell MA Kluwer 2001

[17] S Miyairi S Iida and K Nakata ldquoNew method for reducing

harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

SepOct 1986

[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 98: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 88 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-6 Experiment voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

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in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

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[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

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2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 99: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 89 -

3) Fig6-7는 300[W] 가 가 상태 에 개 보 원 사

용 경우 각 원 상 보여주고

고 138[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 90 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-7 Experiment voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 300[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

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4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

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므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

[2] ASiebert A Troedson and S Ebner ldquoAC to dc power conversion

now and in the futurerdquo IEEE Trans Ind Appl vol IA-38 no 4

pp934ndash940 JulAug 2002

[3] D E Rice ldquoA detailed analysis of six-pulse converter harmonic

currentsrdquoIEEE Trans Ind Appl vol 30 no 2 pp 294ndash304

MarApr1994

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in Electrical Power Systems IEEE Std 519-1992 1992

[5] D A Paice Power Electronic Converter Harmonic Multipulse

Methods for Clean Power New York IEEE Press 1996

[6] J R Rodriguez et al ldquoLarge current rectifiers state of the art and

future trendsrdquo IEEE Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 738ndash

746Jun 2005

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multipulse connection of asymmetrically loaded rectifiersrdquo IEEE

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no 12 pp 2128ndash2141 Dec 2005

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current modulated interface with 3-phase utility systems to minimize

line current harmonicsrdquo in Proc IEEE PELS PESC 1992 pp 162ndash

167

[10] S Kim P N Enjeti and P Packebush ldquoA new approach to improve

power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

[13] S Choi CWon and G Kim ldquoA new three-phase harmonic-free

rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

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Electronics Norwell MA Kluwer 2001

[17] S Miyairi S Iida and K Nakata ldquoNew method for reducing

harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

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[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 101: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 91 -

622 500[W] 경우

1) Fig6-8는 500[W] 가 가 상태 에 보 원 사용 지

경우 각 원 상 보여주고 고

112[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

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reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

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harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

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reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

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NovDec 1996

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output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

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- 101 -

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of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

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ndash1293

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with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

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[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

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[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

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[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 92 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-8 Simulation voltage and current waveforms without AVS

- (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 93 -

2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

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고 다

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고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

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본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

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실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

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질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

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식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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2) Fig6-9는 500[W] 가 가 상태 에 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 97[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

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고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

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4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

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본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

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S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

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므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

[2] ASiebert A Troedson and S Ebner ldquoAC to dc power conversion

now and in the futurerdquo IEEE Trans Ind Appl vol IA-38 no 4

pp934ndash940 JulAug 2002

[3] D E Rice ldquoA detailed analysis of six-pulse converter harmonic

currentsrdquoIEEE Trans Ind Appl vol 30 no 2 pp 294ndash304

MarApr1994

[4] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control

in Electrical Power Systems IEEE Std 519-1992 1992

[5] D A Paice Power Electronic Converter Harmonic Multipulse

Methods for Clean Power New York IEEE Press 1996

[6] J R Rodriguez et al ldquoLarge current rectifiers state of the art and

future trendsrdquo IEEE Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 738ndash

746Jun 2005

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multipulse connection of asymmetrically loaded rectifiersrdquo IEEE

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current modulated interface with 3-phase utility systems to minimize

line current harmonicsrdquo in Proc IEEE PELS PESC 1992 pp 162ndash

167

[10] S Kim P N Enjeti and P Packebush ldquoA new approach to improve

power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

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rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

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harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

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[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 104: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 94 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-9 Simulation voltage and current waveforms with the

square wave - AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

사용 경우 각 원 상 보여주고

고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 96 -

(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

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now and in the futurerdquo IEEE Trans Ind Appl vol IA-38 no 4

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multipulse connection of asymmetrically loaded rectifiersrdquo IEEE

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power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

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rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

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harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

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reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

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output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

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S_0001

- 101 -

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of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 105: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 95 -

3) Fig6-10는 500[W] 가 가 상태 에 개 보 원

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고 85[] 었다

(a) input current to rectifier1

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S_0001

- 96 -

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(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 98 -

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본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

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질 상 지 는 고 감 책 다

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과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

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[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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(b) input current to rectifier2

(c) input phase current

Fig6-10 Simulation voltage and current waveforms with the

Advanced AVS (Load 500[W])

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

어진 본 에 식 57[] 고 감 시

4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

[2] ASiebert A Troedson and S Ebner ldquoAC to dc power conversion

now and in the futurerdquo IEEE Trans Ind Appl vol IA-38 no 4

pp934ndash940 JulAug 2002

[3] D E Rice ldquoA detailed analysis of six-pulse converter harmonic

currentsrdquoIEEE Trans Ind Appl vol 30 no 2 pp 294ndash304

MarApr1994

[4] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control

in Electrical Power Systems IEEE Std 519-1992 1992

[5] D A Paice Power Electronic Converter Harmonic Multipulse

Methods for Clean Power New York IEEE Press 1996

[6] J R Rodriguez et al ldquoLarge current rectifiers state of the art and

future trendsrdquo IEEE Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 738ndash

746Jun 2005

[7] C Rech and J R Pinheiro ldquoLine current harmonics reduction in

multipulse connection of asymmetrically loaded rectifiersrdquo IEEE

Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 640ndash652 Jun 2005

[8] H Akagi ldquoActive harmonic filtersrdquo Proceedings of the IEEE vol 93

no 12 pp 2128ndash2141 Dec 2005

[9] M Rastogi R Naik and N Mohan ldquoOptimization of a novel dc link

current modulated interface with 3-phase utility systems to minimize

line current harmonicsrdquo in Proc IEEE PELS PESC 1992 pp 162ndash

167

[10] S Kim P N Enjeti and P Packebush ldquoA new approach to improve

power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

[13] S Choi CWon and G Kim ldquoA new three-phase harmonic-free

rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

Trans Ind Appl vol 41 no 2 pp 627ndash633 MarApr 2005

[14] M Rashid Power Electronics Handbook New York Academic 2001

[15] B K Bose Power Electronics and ac Drives Englewood Cliffs NJ

Prentice-Hall 1986

[16] R W Erickson and D Maksimovic Fundamentals of Power

Electronics Norwell MA Kluwer 2001

[17] S Miyairi S Iida and K Nakata ldquoNew method for reducing

harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

SepOct 1986

[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

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사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

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째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 107: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 97 -

7 결

본 에 는 근 산업 에 폭 게 사용 고 는 12- 다 드

고 감 책 보 원 단 보

DC 에 개 보 원 삽 는 것 다

에 경과 어 고리 도 고 컴퓨

시뮬 통 다 과 같 결 얻 었다

1) 100[] 상태에 보 원 사용 지 경우

보 원 개 보 원 용 경우 상

고 각각 91[] 36[] 27[] 각각 고

60[] 70[] 감 시 고 감 과

보 다

2) 50[] 상태에 는 각각 116[] 59[] 45[] THD 보

다 49[] 본 에 식

61[] 고 감 능 나타내었다

3) 30[] 에 는 고 147[] 101[] 64[]

었다 보 원 고 감 과가 31[]

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4) 20[]시 THD는 197[] 163[] 77[] 었고 고

감 각각 17[] 61[] 었다 어 식에 비

본 에 식 탁월 고 감 과 보 다

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S_0001

- 98 -

5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

102 [] 었다 식 THD 6[] 도만 감 시 감

과가 거 없지만 식 71[] 는 운 감 능 보여주

고 다

6) 어 식 에 6~60[] 엄청난 편차 갖는

고 감 보 지만 본 에 식 에 걸

쳐 57~71[] 는 고 뛰어난 고 감 나타내었다

7) ( 100[]) 근에 운 는 경우

어느 것 나 보 원 용 여도 지만 에

고 에 지 폭 운 용 에 는

본 에 식 훨 뛰어난 고 감 책 것 고

사료 다

실험 고 감 다 지만 본 에

식 었다

특 근 많 채용 고 는 진 진 는 격 변동

동 고 진 동 에 비 용량 므 내

질 상 지 는 고 감 책 다

에 비 변 용량 훨 크게 계 다

변 용량에 실 60[] 운 는 것

므 본 에 식 보다 용 책 것 고 생각 다

식 욱 보 여 용량 에 실 용시키는 것 후

과 남겨 다

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

23 no 3 pp1270-1277 May 2008

[2] ASiebert A Troedson and S Ebner ldquoAC to dc power conversion

now and in the futurerdquo IEEE Trans Ind Appl vol IA-38 no 4

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[3] D E Rice ldquoA detailed analysis of six-pulse converter harmonic

currentsrdquoIEEE Trans Ind Appl vol 30 no 2 pp 294ndash304

MarApr1994

[4] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control

in Electrical Power Systems IEEE Std 519-1992 1992

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Methods for Clean Power New York IEEE Press 1996

[6] J R Rodriguez et al ldquoLarge current rectifiers state of the art and

future trendsrdquo IEEE Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 738ndash

746Jun 2005

[7] C Rech and J R Pinheiro ldquoLine current harmonics reduction in

multipulse connection of asymmetrically loaded rectifiersrdquo IEEE

Trans Ind Electron vol 52 no 3 pp 640ndash652 Jun 2005

[8] H Akagi ldquoActive harmonic filtersrdquo Proceedings of the IEEE vol 93

no 12 pp 2128ndash2141 Dec 2005

[9] M Rastogi R Naik and N Mohan ldquoOptimization of a novel dc link

current modulated interface with 3-phase utility systems to minimize

line current harmonicsrdquo in Proc IEEE PELS PESC 1992 pp 162ndash

167

[10] S Kim P N Enjeti and P Packebush ldquoA new approach to improve

power factor and harmonics in a three-phase diode rectifier type

utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

[13] S Choi CWon and G Kim ldquoA new three-phase harmonic-free

rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

Trans Ind Appl vol 41 no 2 pp 627ndash633 MarApr 2005

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[15] B K Bose Power Electronics and ac Drives Englewood Cliffs NJ

Prentice-Hall 1986

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Electronics Norwell MA Kluwer 2001

[17] S Miyairi S Iida and K Nakata ldquoNew method for reducing

harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

SepOct 1986

[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

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of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 108: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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5) 10[] 상태에 는 고 각각 346[] 324[]

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INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 99 -

[1] Shoji Fukuda Masaaki Ohta and Yoshitaka Iwaji ldquoAn

Auxiliary-Supply-Assisted Harmonic Reduction Scheme for

12-Pulse Diode Rectifiersrdquo IEEE Trans on power electronics vol

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[10] S Kim P N Enjeti and P Packebush ldquoA new approach to improve

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utility interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 30 no 5 pp 157ndash

1564 SepOct 1994

참고 헌

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

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[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

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[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

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[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

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님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 109: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

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참고 헌

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with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

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A1998

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S_0001

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[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 110: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 100 -

[11] L Freitas M Simoes C Canesin and L Freitas ldquoProgramable PFC

based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power

applicationrdquoIEEE Trans Power Electron vol 21 no 4 pp 959ndash

966 Jul2006

[12] F Al Haddad and R Parimelalagan ldquoA New modulation techniquefor

reducing the input current harmonics of a three-phase diode rectifier

with capacitive loadrdquo IEEE Trans Ind Appl vol 33 no 5 pp1185

ndash1193 SepOct 1997

[13] S Choi CWon and G Kim ldquoA new three-phase harmonic-free

rectification scheme based on zero-sequence current injectionrdquo IEEE

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[15] B K Bose Power Electronics and ac Drives Englewood Cliffs NJ

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Electronics Norwell MA Kluwer 2001

[17] S Miyairi S Iida and K Nakata ldquoNew method for reducing

harmonics improved in input and output of rectifier with interphase

transformerrdquoIEEE Trans Ind Appl vol IA-22 no 5 pp 790ndash797

SepOct 1986

[18] S Choi P Enjeti H Lee and I Pitel ldquoA new active interphase

reactor for 12-pulse rectifiers provides clean power utility

interfacerdquo IEEE Trans Ind Appl vol 32 no 6 pp 1304ndash1311

NovDec 1996

[19] S Masukawa and S Iida ldquoA method for reducing harmonics in

output voltages of a double-connected inverterrdquo IEEE Trans Power

Electron vol 9 no 5 pp 543ndash550 Sep 1994

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 101 -

[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 111: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[20] Y Nishida and M Nakaoka ldquoA new harmonic reducing diode rectifier

of capacitor input Type for industrial high-voltage and high-power

applicationsrdquo in Proc 33rd IEEE IAS Annu Meeting 1998 pp 1286

ndash1293

[21] MVillablanca J Nadal and M Bravo ldquoA12-pulse ac-dc rectifier

with high-quality inputoutput waveformsrdquo IEEE Trans Power

Electron vol22 no 5 pp 1875ndash1881 Sep 2007

[22] H Fujita and H Akagi ldquoAn approach to harmonic-free ACDC power

conversion for large industrial loads The integration of a series

active filter with a double-series diode rectifierrdquo in Proc IEEE IAS

Annu Meeting 1996 pp1040ndash1047

[23] W Tangtheerajaroonwong T Hatada KWada and H Akagi ldquoDesign

and performance of a transformerless shunt hybrid filter integrated

into a three-phase diode rectifierrdquo IEEE Trans Power Electron

vol 22 no5 pp 1882ndash1889 Sep 2007

[24] P Cheng S Bhattacharya and D Divan ldquoLine harmonics reduction

in high-power systems using square-wave inverters-based dominant

harmonic active filterrdquo IEEE Trans Power Electron vol 14 no 2

pp265ndash272 Mar 1999

[25] T Okuyama ldquoDiode rectifier circuitrdquo Japan Patent 10-80143

A1998

[26] Y Iwaji and T Okuyama ldquoPower conversion systemrdquo Japan Patent

10-295080 A 1998

[27] S Fukuda and M Ohta ldquoAn auxiliary-supply-assisted

twelve-pulsediode rectifier with reduced input current harmonicsrdquo in

Proc IEEEIAS Annu Meeting 2004 vol 1 pp 445ndash452

[28] S Fukuda and I Hiei ldquoTwelve-pulse thyristor rectifiers with

reduced input current harmonicsrdquo in Proc IEEJ IPEC Niigata Japan

2005 pp 990ndash994

[29] Data sheets of ABB HiPak IGBT Module 5SND 0800M170100

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 102 -

[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 112: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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[30] Y H Liu N RWatson and J Arrillaga ldquoA new concept for the

control of the harmonic content of voltage source convertersrdquo in

Proc IEEE PEDSrsquo03 2003 pp 793ndash798

[31] 경 2010 차보상 직 크 어 용 도 동

리 도 어에 연 사 산

[32] 복 2013 보 원 에 12- 고 감에

연 사 산

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- 103 -

감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌
Page 113: 개선된 보조전원장치에 의한 고조파저감에 관한 연구 - KMOUrepository.kmou.ac.kr/bitstream/2014.oak/8583/1/... · 2019-12-16 · The advanced wave auxiliary voltage

INSIDabcdef_MS_0001MS_0001INSIDabcdef_MS_0001M

S_0001

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감사

사 과 마 리가 는 시 에 지난 시간들 돌 보니 신에게는

움만 그리고 도 주신 들에게는 감사 만 남는 것 같습니다

직 계 고 는 것들 게 리

움 큽니다 누 가 사과 마 고 나 지식 가득 차는 것

니 내가 얼마큼 지 게 는 게 결 고 언 것

말 지 것 같습니다 그 욱 겸 채찍질 것

결심 게 니다

님 감사 니다 님께는 지식도 웠지만 참

습 보고 그 격에 많 감동 습니다 생들 다 챙 시

그들 미 지도 진심 걱 시는 습 언 가 가 드린 lsquo 생들

가 는 재 시냐rsquo는 질 에 lsquo 말 재미 다rsquo 고 답 신 것

말 큰 감동 습니다 과 과 과 과 통틀어 열 지도

주시는 습 보고 가지 못 마다 늘 끄럽고 죄 습니다

경 사님 감사 니다 새워 신 처럼 도 주신 것 말 감

사 드립니다 사과 통 얻 것 다 보다 사님과 같 경

만 사 들 닌가 는 생각 듭니다

근 님 님 진 님 리 여 감사 드립니다

가 들에게는 사 다고 고 니다 내 신원 천 에 는 첫

째 들 훈 째 들 빠가 사 다 지 어 니

님 사 니다 지 삼 욱 사 책 지는 가 겠습

니다

갚 없는 주신 나님께 든 드립니다

  • 제 1 장 서 론
  • 제 2 장 고조파의 발생과 영향
    • 21 고조파의 발생
      • 211 고조파의 정의
      • 212 고조파의 발생
      • 213 고조파의 해석
        • 22 고조파의 영향
          • 221 발전장치
          • 222 변압기
          • 223 유도전동기
          • 224 가변속 구동장치(variable speed drives)
          • 225 조명장치
          • 226 무정전 전원장치
          • 227 전선(電線 Cable)
          • 228 계측장치
          • 229 전화기
          • 2210 회로차단기
              • 2211 릴레이
              • 2212 커패시터
              • 제 3 장 고조파 완화 및 저감 대책
                • 31 3상 3선 배선시스템
                  • 311 위상이동(phase shifting)
                  • 312 능동필터(active filter)
                    • 32 3상 4선 배선시스템
                      • 321 zero sequence 변압기(zig-zag transforme
                      • 322 능동필터(active filter)
                        • 33 3상 AC 및 DC 구동장치용 표준 리액터
                          • 331 AC line 리액터
                          • 332 DC bus 리액터
                          • 333 AC line 리액터 amp DC bus 리액터
                            • 34 3상 AC 및 DC 구동장치용 특수 리액터
                              • 341 광폭필터(wide spectrum filter)
                              • 342 이중리액터(duplex reactors)
                                • 35 수동 L-C필터(passive L-C filters)
                                • 36 위상이동 변압기(phase shifting transformer)
                                • 37 전자필터(electronic filter)
                                  • 371 능동필터(active filter)
                                  • 372 능동-수동필터(hybrid active-passive filter)
                                      • 제 4 장 본 논문에서 제안하는 고조파 저감방식
                                        • 41 기본개념
                                        • 42 AVS(보조 전원장치)의 삽입
                                        • 43 AVS의 개요
                                        • 44 AVS의 동작원리 및 해석
                                          • 제 5 장 시뮬레이션 및 검토
                                            • 51 컴퓨터 시뮬레이션 다이어그램
                                            • 52 시뮬레이션 결과
                                            • 52 시뮬레이션 결과 검토
                                              • 제 6 장 실험 및 검토
                                                • 61 실험장치의 구성
                                                • 62 실험 결과 검토
                                                  • 제 7 장 결 론
                                                  • 참고문헌