[논문]능동 필터 기능을 갖는 무정전전원장치의 정적 스위치 제어

홍현문; 전병석; 김종근; 이상훈; 김재식; 민완기

능동 필터 기능을 갖는 무정전전원장치의 정적 스위치 제어
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홍현문 (동해대학교 전기전자공학과) , 전병석 (충북대학교) , 김종근 (충북대학교) , 이상훈 (조선이공대학) , 김재식 , 민완기

In this literature, when the utility line is normal, the Off-Line UPS operates as an active power filter to compensate the reactive power from a load, and when the utility line is in outage, the On-Line UPS opuates as in single phase inverter to supply an active and reactive power to the load. An additional static switch in UPS was used to decrease an transient state during these mode changes. And the result shows that the transient state disappeared.

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문제 정의

본 논문은 무정전 전 원장치에 전력용 능동 필터 기능을 추가하여 기능들이 다양한데, 부하공급 전원을 절체할때 제안한 스위치 절체 방식으로 무정전 절체가 가능함을 보였고, 무정전 절체가 가능함으로 대용량 화의 가능성을 확인하였다.
이 글에서는 기존의 예비전원 장치의 기능을 가지면서 전원 계통과 직접 연계된 부하로부터 발생되는 고조파 및 무효 전력을 전력변환장치가 보상하는 전력용 능동필터 기능을 갖는 무정전 전원 장치를 제안하였다. 또한 이러한 Off-Line UPS에서의 모드 변환 시 발생하는 불안정과도상태를 없애기 위해 부가적인 스태틱 스위치를 사용하였다.

제안 방법

능동전력필터 모드에서 인버터 모드로 전환할 때 상용전원 전압과 인버터 출력 전압의 위상과 주파수를 미리 일치시키기 위해 그림2, 그림3, 그림 4과 같은 회로 구성을 하였다.
제안하였다. 또한 이러한 Off-Line UPS에서의 모드 변환 시 발생하는 불안정과도상태를 없애기 위해 부가적인 스태틱 스위치를 사용하였다.
본 논문에서는 스태틱스위치를 절체하는 기준으로 CBEMA(The Computer Business Equipment Manufacturer's Association)곡선을 응용한다. 이 곡선은 부하에 공급되는 전압의 실효치 변화량과 부하가 오동작 없이 동작하는 시간에 대한 것이며, 부하의 관점에서 볼 때 입력 전압의 변화하는 크기에 따라 부하가 오 동작을 하거나 동작을 멈추기까지 걸리는 시간이 달라진다는 의미를 갖는다.

성능/효과

모의실험한 것이다. 실험에서 부하입력 전류와 부하 입력전압에 과도 현상이 존재함을 알 수 있다.
부하가 컴퓨터라 할 때 이 한계를 정해 놓은 것이 CBEMA 곡선이다. 이 곡선을 스태틱스위치의 제어에 적용했을 때 기존의 방법과 비교하여 불필요한 스위치 절체가 없어졌고, 또 스위치 절체가 이루어졌을 때 부하의 관점에서 무정전절체를 이루었음을 알 수 있었다.

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