선형 및 비선형 부하에 적용 가능한 전력품질 외란 발생기

Abstract

최근에는 예고 없는 장시간 정전 사고의 발생은 거의 없으나 수ms～수초에 이르는 순간정전(outage or interruption), 새그(sag:순시전압강하), 스웰(swell:순시전압상승), 전압불평형(voltage unbalance), 고조파왜곡(harmonic distortion), 과전압(over voltage), 저전압(under voltage) 등의 전력품질 외란은 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 현상은 컴퓨터, 자동화기기, 의료기기, PLC, 금융, 사무용기기 등 고도의 정밀급 정보처리 시스템을 요하는 기기들에 매우 민감하게 반응하여 오동작 또는 동작이 정지되는 경우가 빈번이 발생한다. 이러한 사고가 발생하면 생산라인이 정지되거나 또는 정보처리센터의 업무가 마비되는 등 막대한 피해를 초래하게 된다. 이를 개선하여 양질의 전력을 공급하기 위한 다양한 방안들이 제시되어 사용되고 있다. 정전 및 전압변동에 대응하기 위해 UPS가 대표적으로 사용되고 있으며, 최근에는 고전압 대전류 전력제어기기인 Custom Power Devices에 대한 관심이 고조되어 DVR(Dynamic Voltage Restorer), DSTATCOM(Distribution Static Compensator), SVC(Static Var Compensator), 능동전력필터 등에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그런데 이러한 전력품질 개선장치들의 성능을 테스트하기 위해서는 새그, 스웰, 순간정전, 전압불평형, 위상급변 등을 선형부하 뿐만 아니라 비선형 부하에서도 전원변동을 임의로 발생시켜 줄 수 있는 장치가 반드시 필요하다. 본 논문에서는 간단한 구조와 높은 신뢰도를 갖는 새로운 방식의 전압 변동 발생 장치에 선형부하 뿐만 아니라 비선형 부하에서도 위상 급변기능 및 전압제어 가능한 전력품질 외란 발생기를 제안하고 그 특성을 파악하고자 한다.

This paper deals with a new power quality disturbance generator. In order to test the custom power device such as UPS(Uninterruptible Power Supply), DVR(Dynamic Voltage Restorer), SSTS(Solid State Transfer Switch), DSTATCOM(Distribution Static Compensator), etc. a power quality generator are not easy to use in laboratory because of its high cost. The proposed generator has good features of simple structure, low cost in implementation, high efficiency, reliability and easy control. Furthermore, the generator can operate with nonlinear load as well as linear load. The generator provides voltage sag, swell, outage, unbalance and phase jump. In the generation of phase jump the magnitude of the phase jumped output voltage can be controlled too. The operating principle of the proposed generator is described and analysed. Each power quality disturbance generation mode is simulated with software package of Simplorer. The usefulness of the proposed scheme is proved through experimental results. The generator is expected to be used as a cost-effective power quality disturbance generator for the performance test of the custom power device.