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[국내논문] PSCAD/EMTDC를 이용한 하이브리드 필터 모델링 및 설계
Modeling and Design of a Hybrid Filter using PSCAD/EMTDC 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1222 - 1223  

조영식 (한국원자력안전기술원) ,  차한주 (충남대) ,  김복렬 (한국원자력안전기술원)

초록
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전력전자 소자의 급속한 발전에 따른 비선형부하 사용의 증가는 전력계통에 고조파 전류와 전압을 증가시키게 된다. 이러한 문제는 비선형 부하의 사용 증가가 예상되는 미래에는 점점더 가속화될 것으로 보인다. 고조파 문제를 해결하기 위한 전통적인 방법인 수동필터에 의한 방법은 많은 단점을 가지고 있다. 설계의 어려움, 공진문제, 부품의 과부하, 필터성능이 시스템 임피던스에 의존한다는 점 등이 그것이다. 능동필터는 수동필터가 갖는 이러한 단점을 극복할 수는 있지만, 높은 가격과 낮은 신뢰성의 문제점을 가지고 있다. 이러한 딜레마의 해결책은 수동필터와 능동필터를 조합한 하이브리드 필터를 사용하는 것이다. 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC를 이용하여 하이브리드 필터를 모델링하고 설계하는 방법을 제시한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그림 1의 (a) Series Active Filter와 Shunt Passive Filter 조합형 구조는 부하전류가 능동필터를 통해 흐르게 되므로 능동필터의 전류정격이 높아야 한다는 점과 수동필터임피던스와 계통의 전원임피던스 간에 공진을 일으킬 가능성이 있다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 Shunt Active Filter와 Shunt Passive Filter의 직렬 조합형 구조의 하이브리드필터를 제안한다. 이 형태는 능동필터와 수동필터를 직렬로 구성함으로써 수동필터가 기동을 포함한 과도조건에서 전압과 전류 제한치를 제한함으로써 낮은 능동필터 정격을 실현가능하다는 장점을 가진다[3].
  • 하이브리드 필터에 관한 연구는 1990년대부터 많은 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC를 이용하여 하이브리드 필터를 모델링하고 설계하는 방법을 제시한다.
  • 본 논문에서는 전력계통에서의 비선형부하의 증가에 따른 발생되는 고조파를 효과적으로 제거하기 위한 방안인 하이브리드필터를 PSCAD/EMTDC를 이용하여 모델링하고 설계하였다. 본 논문에서 제안한 하이브리드 필터는 Shunt Active Filter와 Shunt Passive Filter를 직렬로 연결한 형태로서 수동필터의 공진문제와 능동필터의 경제성의 문제를 동시에 해결 가능한 대안임이 확인되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Series Active Filter와 Shunt Passive Filter 조합형 구조의 단점은 무엇인가? 그림 1의 (a) Series Active Filter와 Shunt Passive Filter 조합형 구조는 부하전류가 능동필터를 통해 흐르게 되므로 능동필터의 전류정격이 높아야 한다는 점과 수동필터임피던스와 계통의 전원임피던스 간에 공진을 일으킬 가능성이 있다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 Shunt Active Filter와 Shunt Passive Filter의 직렬 조합형 구조의 하이브리드필터를 제안한다.
고조파 제거를 위한 전통적인 방법인 수동필터 접근방법의 문제점은 무엇인가? 고조파 제거를 위한 전통적인 방법인 수동필터 접근방법은 많은 문제점을 가지고 있다. 설계의 어려움, 공진문제, 부품의 과부하, 필터성능이 시스템 임피던스에 의존한다는 점 등이 그것이다. 능동필터는 수동필터가 갖는 이러한 단점을 극복할 수는 있지만, 높은 가격과 낮은 신뢰성의 문제를 안고 있다[3].
전류고조파의 주요 원인에는 무엇이 있는가? 최근 전력용반도체 소자의 급속한 발전으로 전력변환장치의 사용이 급증하고 있다. 대표적인 전력변환장치들 즉, 전력계통에서 정지형무효전력보상기(SVC)에 사용되는 싸이리스터 제어정류기, HVDC에 사용되는 컨버터, 대형 전동기의 ASDs, 산업공장에서 사용되는 비선형부하들은 전류고조파의 주요 원인이다[1]. EPRI 보고서에 의하면 전력변환기를 사용한 전력공급이 1980년대 중반에는 전체 전력공급의 10%정도에 불가했지만, 2000년대에 이르러서는 60∼70%까지 증가하고 있는 것으로 보고하고 있다[2].
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