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리액터에 의한 가변주파수 구동장치의 고조파저감효과 분석
An Analysis on the Effectiveness of Harmonics Reduction for Variable Frequency Drive by Reactors 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.21 no.6 = no.71, 2015년, pp.770 - 777  

김덕기 (현대중공업) ,  윤경국 ((주)씨넷 부설연구소) ,  김희문 (현대중공업)

초록
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본 논문에서는 전동기 구동장치를 선정하여 리액터 용량 및 종류, 부하의 크기에 따라 고조파 왜형률 변화추이를 검토하여 선박 및 해양플랜트에 적용 가능한 최적의 용량선정 근거를 마련하였다. AC라인 리액터와 DC링크 리액터는 가변주파수 구동장치 입력전류의 고조파를 크게 저감시키는 역할을 하며, 동일한 효과를 얻기 위한 DC링크 리액터의 인덕턴스가 AC라인 리액터 인덕턴스의 약 1.7배가 되어야 한다는 것을 시뮬레이션을 통하여 고찰하였다. 소프터웨어 PSIM을 활용하여 각 상황에 따른 전류 고조파 왜형률을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, due to the rapid development of Power Electronics, the usage of Non Linear Load variable frequency drivers (VFDs) is increasing in the electric propulsion vessels and offshore plants. And harmonics which is generated by the variable frequency drives is an important issue should be solved. ...

주제어

#가변주파수 구동장치   #AC라인 리액터   #DC링크 리액터   #고조파   #시뮬레이션  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 또한 부하나 리액터의 리액턴스의 크기가 어떤 영향을 끼칠 수 있는지 여부도 구체적으로 규명된 바가 없다. 본 논문에서는 각 리액터들의 영향 및 효과를 시뮬레이션을 통하여 고찰해 보고자 한다. 먼저 가장 넓게 사용되고 있는 6-펄스 전압원 인버터를 이용한 유도전동기 가변속 구동장치를 선정하였는데 이 장치는 6-펄스 정류기 및 PWM 인버터로 구성되어 있다.
  • 본 논문에서는 대용량 전동기 구동장치를 선정하여 리액터 용량과 부하의 크기에 따라 고조파 왜형률 변화추이를 검토하여 최적의 용량선정 근거를 마련하고자 하였다. 또한, 소프트웨어 PSIM을 활용하여 각 상황에 따른 전류 고조파 왜형률을 분석 하였다.
  • 본 논문에서는 부하의 크기에 따라 각 리액터들의 영향 및 효과를 시뮬레이션을 통하여 고찰해 보았다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.

가설 설정

  • 따라서 전원측 인덕턴스는 0.0033[mH], 저항은 0.01[Ω]로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고조파 저감 방법의 예는? VFD 입력 측에 발생하는 고조파를 감소시키기 위하여 수동 LC필터, 능동필터 및 위상이동 변압기 등과 같이 다양한 고조파 저감 방법이 사용되고 있다(Akagi and Kondo, 2010). 그러나 시스템이 복잡해지고 설치비용 및 부피가 증가한다는 단점이 있다.
AC라인 리액터의 장점은? 일반적으로 직렬 리액터를 적용하지 않는 경우 6-펄스 컨버터에서의 고조파 총 왜형률은 80[%] 이상이지만 3[%] 이상의 인덕턴스를 가진 리액터를 직렬 연결하면 왜형률은 40[%] 이하까지 감소한다. AC라인 리액터는 DC링크 리액터에 비해 효율은 높고 비용과 부피는 낮다는 장점을 가지고 있다.
리액터가 가지는 특성은 무엇이 있는가? 리액터의 효과에 대해 이해하기 위해서 리액터가 가지는 특성에 대해 고찰해 볼 필요가 있다. 인덕터 라고도 하는 리액터는 성층철심 주위에 권선이 감긴 코일로서 전력용 변압기와 유사하다. 철심을 성층하는 것은 와류와 소음을 감소시키기 위한 것이다. 리액터는 구조는 단순하지만 비선형부하로 인해 발생하는 고조파를 감소시키는데 효과적인 방법으로 가 변속 구동장치에 주로 사용된다. 리액터를 통과하는 전류가 변화하면 패러데이의 전자유도법칙에 의해 식(1)과 같은 전압이 유기된다.
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참고문헌 (3)

  1. Akagi, H. and R. Kondo(2010), A Transformerless Hybrid Active Filter Using a Three-Level Pulse Width Modulation (PWM) Converters for Medium-Voltage Motor Drive, IEEE Transactions on Power Elecrtonics, Vol. 25, pp. 1365-1374. 

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  2. Liang, X., O. Ilochonwu and J. Lim(1972), Influence of Reactors on Input Harmonics of Variable Frequency Drives, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 47, pp. 2195-2203. 

  3. Villablanca, M. E. and J. I. Nadal(2007), An Efficient Current Distortion Suppression Method for Six-Pulse Bridge Rectifiers, IEEE Transactions on Industry Electronics, Vol. 54, pp. 2532-2538. 

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