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3상 교류/직류 변환기에 의한 전력품질개선

전문가 제언: ○ 기존 교류-직류 변환기는 다이오드와 사이리스터를 이용하여 개발되어 단일 방향 또는 양방향 직류전력을 공급하였다. 그러나 이러한 시스템은 입력전류의 고조파 때문에 전력품질이 좋지 않아 입력 교류단자에서 전압왜곡과 역률감소, 부하 측의 DC 출력의 리플, 저 효율 및 교류와 직류 필터의 대형화의 원인이 되고 있다.

– 따라서 이러한 기존 변환기의 전력품질을 개선하기 위해 능동형 또는 피동형 필터 및 하이브리드 필터를 이용하여 고조파를 감소시키고 역률을 개선할 수 있지만, 여기에 사용된 필터는 고비용, 큰 사이즈 및 손실로 전체시스템의 효율을 감소시키는 단점이 있다.

○ 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 정류기가 MOSFET, IGBT, GTO 등과 같은 반도체 정류 소자를 사용하여 개발되어 크기도 줄이고, 높은 효율 및 DC 출력도 잘 조절되어 시스템을 안전하고 융통성 있게 운전하게 한다. 이러한 변환기는 일반적으로 스위치 모드 정류기(SMR), 역률보상(PFC), 펄스폭변조기(PWM), 멀티레벨 정류기, 멀티펄스 정류기 등으로 분류되고 있다.

– 또한 3상 교류-직류 변환기가 역률보상, 총 고조파에 의한 왜곡(THD: Total Harmonic Distortion)의 감소 및 잘 조절된 직류출력을 얻기 위해 개발되고 있다. 이러한 변환기는 단일 또는 양 방향 전력흐름을 가진 정류기 및 멀티펄스 모드로 교류를 직류로 변환하여 여러 분야에 응용되고 있다. 즉 가변속 모터, 무정전 전원장치(UPS), 고압직류송전시스템(HVDC) 및 태양전지, 풍력발전 등의 재생에너지 시스템의 배터리 에너지 저장장치(BESS), 전기도금, 용접 유닛, 전기자동차의 배터리충전 및 통신계통의 전력공급 등에 적용되고 있다.

○ 이 글에서 기술한 3상 전력품질개선 변환기는 기존 변환기에 비하여 소형 및 가격도 저렴하고 효율적이어서 일반적인 저 전력 및 고 전력에 모두 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 입력전압의 불평형 및 THD 에 대한 변환기 모델링 및 제어설계에 대하여는 충분한 분석이 요구된다.

저자: Abdul Hamid Bhat, Pramod Agarwal
자료유형: 학술정보