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다수 상의 계통전원을 입력 받아 정류하여 각 상의 비선형 부하전류를 출력하는 정류기; 상기 각 상의 계통전원과 병렬(shunt)로 연결되고 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비되어 비선형 부하전류의 고조파 성분을 제거하기 위한 필터전류를 생성하는 능동전력필터; 및각 상의 계통전압, 각 상의 부하전류, 각 상의 필터전류, 능동전력필터의 링크 전압 및 링크 전압 지령치에 의거 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터의 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하는 제어기를 포함하는 전력 변환 시스템에 있어서, 상기 전력 변환 시스템은,생성된 필터전류와 비선형의 부하전류를 중첩시켜 선형의 계통전류를 생성하도록 구비하되,상기 제어기는,상기 능동전력필터의 링크전압과 링크전압 지령치의 오차를 비례 제어로 보상하고, 각 상의 계통전압 및 각 상의 부하전류를 기반으로 생성된 기준전류로 고조파 성분을 추출하는 고조파 성분 추출부; 비례 제어된 링크전압과 생성된 기준전류 및 필터전류를 토대로 기준전류와 필터전류 간의 오차를 비례 보상하여 제어값을 생성하는 오차 보상부; 및상기 오차 보상부의 제어값을 전달받아 4개의 스위칭 신호를 생성하는 스위칭신호 생성부를 포함하고,여기서, 상기 고조파 성분 추출부는입력된 부하전류, 계통전압으로 유효성분의 기본파 전력 및 무효성분의 고조파 전력을 도출하고 도출된 기본파 전력 및 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하고,입력된 링크전압 지령치 및 링크전압의 차를 비례 제어에 의거 보상하고 기 정해진 크기의 레벨로 제어하며, 입력된 유효성분의 기본파 전력과, 0의 값의 고조파 전력 및 전력과, 계통전압을 입력으로 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하며,도출된 기본 제어 성분과 링크 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제1항에 있어서, 상기 능동전력필터는DC 링크용 캐패시터; 및상기 캐패시터의 링크전압에 대해 제1 내지 제4 스위칭신호에 의거 각 스위칭되어 부하전류에 포함된 고주파 성분을 저감하는 필터전류를 생성하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터로 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제2항에 있어서, 상기 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터는상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 전류 중 하나의 제1 상 계통 전류에 출력단이 연결되어 제어기의 제1 및 제2 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 필터 전류를 제1 상의 계통에 공급하는 제1 스위칭부; 및 상기 캐패시터의 양단에 입력단이 연결되고, 3상 계통 중 하나의 제2 상의 계통에 출력단이 연결되어 제어기의 제3 및 제4 스위칭신호에 의한 스위칭 동작으로 생성된 고조파 저감신호를 제2 상의 계통에 공급하는 제2 스위칭부를 포함하며, 상기 캐패시터의 타단이 3상 계통 전류 중 제3 상에 계통에 연결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제1항에 있어서, 상기 고조파성분 추출부는 각 상의 계통전압의 주파수에 대해 기 정해진 관계식을 토대로 도(degree) 단위의 위상각을 연산하는 PLL(Phase Lock Loop);a, b, c 프레임의 부하전류를 d축 및 q축 프레임의 부하전류로 변환하여 변동하는 각 상의 부하전류를 고정값으로 변환하는 제1 좌표 변환기; 상기 제1 좌표 변환기의 각 상의 d, q 축 출력에 대해 기 정해진 주파수 대역의 통과를 차단하여 d축 기준전류를 도출하는 HPF기; 상기 링크전압 지령치와 링크전압의 차를 연산하는 제1 감산기; 상기 도출된 링크전압의 오차에 대해 기 정해진 비율로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 링크전압의 오차를 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터; 상기 리미터의 링크전압의 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기; 및 상기 제1 비례 제어기의 출력과 HPF기의 q축 출력을 가산하여 q축 기준 전류를 도출하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제5항에 있어서, 상기 오차 보상부는,PLL의 위상각을 토대로 a, b, c 프레임의 필터전류를 d축 및 q축 프레임으로 변환하여 변동하는 각 상의 필터 전류를 고정값의 각 d축 및 q축 필터전류를 출력하는 제2 좌표 변환기;각 d축 필터전류 및 q축 필터전류와 HPF부의 d축 부하전류를 감산하여 필터전류와 기준전류 간의 d축 오차를 출력하는 d축 감산기; 상기 가산기의 q축 기전전류와 q축 필터전류를 감산하여 q축 오차를 출력하는 q축 감산기; 각 d축 전류오차 및 q축 전류오차 각각에 대한 비례 제어하여 오차를 보상하여 d축 제어값과 q축 제어값을 생성하는 제2 및 제3 비례제어기; 및 각 제2 및 제3 비례제어기의 d, q축 제어값을 PLL의 위상각 기반으로 a, b, c상 프레임으로 변환하는 제3 좌표 역변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제6항에 있어서, 상기 스위칭신호 생성부는, 상기 제3 좌표 역변환기의 a상 제어값과 c상 제어값을 감산한 다음 a상 제어값을 생성하고, b상 출력전압과 c상 출력전압을 감산하여 b상 제어값을 생성하는 a상 감산기 및 b상 감산기; 및a상 제어값과 b상 제어값이 듀티인 제1 내지 제4 스위칭신호를 생성하여 3상 전력계통 연계형 2-레그 인버터의 각 스위칭 소자로 제공하는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제1항에 있어서, 상기 고조파성분 추출부는,입력된 부하전류에 대해 클라크 변환을 수행하여 α, , 0 성분의 좌표 변환하는 각 성분의 부하전류를 출력하는 전류 클라크 변환기;입력된 계통전압에 대해 클라크 변환을 수행하여 α, , 0 성분의 좌표 변환하여 각 성분의 계통전압을 출력하는 전압 클라크 변환기; 상기 각 성분의 부하전류 및 각 성분의 계통전압으로부터 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 도출하는 전력 연산기;상기 전력 연산기의 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 각각에 대해 기 정해진 주파수의 통과를 차단하는 HPF 기;상기 HPF 기의 각 유효성분의 기본파 전력과 무효성분의 고조파 전력 및 0의 전력을 입력으로 필터전류의 기본 제어 성분을 도출하는 필터전류 연산기; 상기 필터전류 연산기의 필터전류의 기본 제어 성분을 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 기본 제어 성분을 도출하는 제1 클라크 역변환기를 포함하고,외부로부터 공급된 링크전압 지령치와 링크전압 간의 오차를 연산하는 제1 감산기;상기 제1 감산기의 링크전압 오차에 대해 비례 제어를 통해 보상하는 제1 비례 제어기; 상기 제1 비례 제어기에 의거 오차가 보상된 링크전압에 대해 기 정해진 크기의 레벨로 제어하는 리미터; 상기 리미터의 출력과 각 상의 전압 클라크 변환기의 계통전압에 대해 연산하여 필터전류의 링크 제어 성분을 도출하는 링크 연산기; 상기 링크 연산기의 필터전류의 링크 제어 성분에 대해 클라크 역변환을 수행하여 a, b, c상의 링크 제어 성분을 도출하는 제2 클라크 역변환기를 포함하며,상기 제2 클라크 역변환기의 a, b, c상의 링크 제어 성분과 제1 클라크 역변환기의 기본 제어 성분을 가산하여 기준전류를 생성하는 제1 내지 제3 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제9항에 있어서, 상기 오차 보상부는, 상기 각 상의 기준전류와 능동전력필터의 필터전류의 오차를 도출하는 제2 내지 제4 감산기; 및 상기 제2 내지 제4 감산기의 출력단에 접속되어 필터전류의 오차를 비례 제어에 의거 보상하여 각 상의 제어값을 출력하는 제2 내지 제4 비례 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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제10항에 있어서, 상기 스위칭신호 생성부는,벡터 형태의 각 상의 제어값의 합 벡터와 위상각 기반으로 기 정해진 테이블값으로 듀티가 정해지고 정해진 듀티의 제1 내지 제4 스위칭 신호를 생성하는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)으로 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 전력계통 연계형 2-레그의 능동전력필터를 이용한 전력 변환 시스템
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