[학위논문]3상 4선식 배전계통에서 중성선 고조파의 제거를 위한 저가형 능동필터 개발 Development of A Low Cost Active Power Filter to Suppress Neutral Current Harmonics in Three-Phase Four-Wire System원문보기
상업용 빌딩, 주거용 빌딩 및 공장등의 저전압 3상 4선식 배전계통에 사용되는 부하들은 주로 PC, UPS, 정류기기, 조명장치 몇 사무용기기등 거의 비선형(nonlinear) 부하이다. 이들 비선형부하의 사용으로 각 상전류는 비정현파(nonsinusoidal)로 되어 평형부하인 경우에도 3차, 9차, 15차, 21차등의 3조파(triplen harmonics) 중성선 전류가 현저하게 흐르게 되며, 최악의 경우 상전류의 1.73배가 된다. 최근, 산업의 발달로 비선형 부하는 점점 증가하는 추세에 있으며 이로 인한 과도한 중성선 전류는 중성선의 고장, ...
상업용 빌딩, 주거용 빌딩 및 공장등의 저전압 3상 4선식 배전계통에 사용되는 부하들은 주로 PC, UPS, 정류기기, 조명장치 몇 사무용기기등 거의 비선형(nonlinear) 부하이다. 이들 비선형부하의 사용으로 각 상전류는 비정현파(nonsinusoidal)로 되어 평형부하인 경우에도 3차, 9차, 15차, 21차등의 3조파(triplen harmonics) 중성선 전류가 현저하게 흐르게 되며, 최악의 경우 상전류의 1.73배가 된다. 최근, 산업의 발달로 비선형 부하는 점점 증가하는 추세에 있으며 이로 인한 과도한 중성선 전류는 중성선의 고장, 변압기의 과열 및 중성선과 접지사이의 전압강하등 심각한 문제를 야기시키고 있다. 본 논문에서는 3상 4선식 배전계통에서 중성선 고조파전류 저감을 위한 새로운 저가형 능등전력필터를 제안한다. 제안한 방식의 주회로는 중성선에 직렬로 연결되는 단상인 버터와 각상과 중성선 사이에 연결되는 zigzag 변압기로 구성된다. 이 인버터에는 부하가 평형일때는 전류가 흐르지 않고, 부하가 불평형인 경우 이 불평형에 의한 기본파전류의 영상성분만이 흐르게 되며, 또한 인버터는 이러한 기본파전류만 보상하면 되므로 직류측 dc 전압이 작아도 된다. 따라서 평형인 경우에도 인버터 스위치에 중성선 전류가 흐르며 고조파를 인버터의 지령전류로 하는 문헌[4]의 방식과 비교하여 인버터 스위치의 전압 및 전류정격이 현저히 작다. 본 본문에서는 제안한 방식의 기본 동작원리와 제어방식 및 스위칭소자의 정격등을 서술하고 실험을 통하여 본 방식의 타당성을 입증하고자 한다.
상업용 빌딩, 주거용 빌딩 및 공장등의 저전압 3상 4선식 배전계통에 사용되는 부하들은 주로 PC, UPS, 정류기기, 조명장치 몇 사무용기기등 거의 비선형(nonlinear) 부하이다. 이들 비선형부하의 사용으로 각 상전류는 비정현파(nonsinusoidal)로 되어 평형부하인 경우에도 3차, 9차, 15차, 21차등의 3조파(triplen harmonics) 중성선 전류가 현저하게 흐르게 되며, 최악의 경우 상전류의 1.73배가 된다. 최근, 산업의 발달로 비선형 부하는 점점 증가하는 추세에 있으며 이로 인한 과도한 중성선 전류는 중성선의 고장, 변압기의 과열 및 중성선과 접지사이의 전압강하등 심각한 문제를 야기시키고 있다. 본 논문에서는 3상 4선식 배전계통에서 중성선 고조파전류 저감을 위한 새로운 저가형 능등전력필터를 제안한다. 제안한 방식의 주회로는 중성선에 직렬로 연결되는 단상인 버터와 각상과 중성선 사이에 연결되는 zigzag 변압기로 구성된다. 이 인버터에는 부하가 평형일때는 전류가 흐르지 않고, 부하가 불평형인 경우 이 불평형에 의한 기본파전류의 영상성분만이 흐르게 되며, 또한 인버터는 이러한 기본파전류만 보상하면 되므로 직류측 dc 전압이 작아도 된다. 따라서 평형인 경우에도 인버터 스위치에 중성선 전류가 흐르며 고조파를 인버터의 지령전류로 하는 문헌[4]의 방식과 비교하여 인버터 스위치의 전압 및 전류정격이 현저히 작다. 본 본문에서는 제안한 방식의 기본 동작원리와 제어방식 및 스위칭소자의 정격등을 서술하고 실험을 통하여 본 방식의 타당성을 입증하고자 한다.
Three-phase four-wire electrical distribution systems are widely employed in manufacturing plants, commercial and residential buildings. Due to the nonlinear loads connected to the distribution system, the neutral conductor carries excessive harmonic currents even under balanced loading since the tr...
Three-phase four-wire electrical distribution systems are widely employed in manufacturing plants, commercial and residential buildings. Due to the nonlinear loads connected to the distribution system, the neutral conductor carries excessive harmonic currents even under balanced loading since the triplen harmonics in phase currents do not cancel each other. This may result in wiring failure of the neutral conductor and overloading of the distribution transformer. This paper proposes a reduced rating active power filter to suppress neutral current harmonics in three-phase four-wire electrical distribution systems. The proposed scheme employs a single-phase inverter connected in series with the neutral conductor and a -Y transformer connected in parallel with the load. The proposed active filter eliminates neutral current harmonics while it does not affect the fundamental current due to unbalanced loading. The VA rating of the inverter is significantly reduced since only fundamental current due to unbalanced loading could flow through the inverter switch. The experimental results on a prototype validate the proposed control approach.
Three-phase four-wire electrical distribution systems are widely employed in manufacturing plants, commercial and residential buildings. Due to the nonlinear loads connected to the distribution system, the neutral conductor carries excessive harmonic currents even under balanced loading since the triplen harmonics in phase currents do not cancel each other. This may result in wiring failure of the neutral conductor and overloading of the distribution transformer. This paper proposes a reduced rating active power filter to suppress neutral current harmonics in three-phase four-wire electrical distribution systems. The proposed scheme employs a single-phase inverter connected in series with the neutral conductor and a -Y transformer connected in parallel with the load. The proposed active filter eliminates neutral current harmonics while it does not affect the fundamental current due to unbalanced loading. The VA rating of the inverter is significantly reduced since only fundamental current due to unbalanced loading could flow through the inverter switch. The experimental results on a prototype validate the proposed control approach.
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