400V/690V 활성 전력 필터 (APF)

제품 개요

액티브 파워 필터(APF)는 중저압 배전 네트워크를 위해 특별히 설계된 고성능 전력 품질 최적화 장치입니다. 그 핵심 기능은 주로 고조파 제어와 정밀한 무효전력 보상에 초점을 맞추고 있으며, 전력망에서의 고조파 간섭을 빠르게 포착하고 억제하면서 동시에 무효전력 조절도 고려하여 전력 품질을 효과적으로 향상시키고, 선로 손실을 줄이며, 전기 설비의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다. 완전 제어형 전력 전자 장치로서 APF는 고급 검출 알고리즘과 전력 변환 기술을 채택하여 빠른 응답 속도와 높은 보상 정확도를 갖추고 있습니다. 추가적인 필터링 구성 요소 없이 광대역 고조파 억제가 가능하며, 비선형 부하가 있는 다양한 시나리오에 적합합니다. 이는 고조파 오염 해결과 전력망 신뢰성 향상을 위한 핵심 장비입니다.

시스템 구조 및 작동 원리

핵심 구조

• 검출 유닛: 통합 고정밀 전류/전압 검출 모듈을 통해 전력망과 부하로부터의 현재 신호를 실시간으로 수집하고, FFT 및 고속 푸리에 변환 기술을 통해 고조파 성분과 무효전류를 정밀하게 분리하여 보상 제어를 위한 데이터 지원을 제공합니다.

• 제어 유닛: DSP와 FPGA의 듀얼 코어 제어 시스템을 장착하여 빠른 계산 속도와 정밀한 제어 논리를 갖추고 있으며, 고속 통신 버스(RS-485/CAN/Ethernet)를 통해 메인 회로 모듈과 연결되어 실시간 명령 발행 및 상태 모니터링을 실현합니다.

• 메인 회로 모듈: 고성능 IGBT 전력 모듈로 구성된 다리형 인버터 회로는 강력한 과부하 용량과 안정적인 작동 특성을 가지고 있으며, 제어 명령에 따라 보상 전류를 빠르게 생성할 수 있습니다; 또한 필터링 및 보호 유닛을 장착하여 전류 제한, 과전압 보호, 전자기적 호환성을 달성합니다.

• 보조 구조: 복잡한 작업 환경에서도 장비의 지속적이고 안정적인 작동을 보장하기 위한 이중 전원 모듈, 냉각 시스템, 보호 캐비닛 등을 포함합니다.

작동 원리

제어기는 검출 유닛을 통해 전력망 내의 비선형 부하 전류를 실시간으로 모니터링하고, FFT 고속 푸리에 변환 기술을 사용하여 각 고조파 전류의 진폭과 위상 정보를 분석하고, 즉시 필요한 역 보상 전류 매개변수를 계산합니다. 그 후 PWM 맥동 폭 변조 기술을 통해 IGBT 모듈의 스위칭 상태를 제어하여 고조파 전류와 같은 진폭이나 반대 위상을 가진 보상 전류를 생성하여 정확하게 전력망에 주입하여 부하에 의해 발생하는 고조파 전류를 상쇄합니다. 동시에 필요에 따라 무효전력을 동적으로 조정하여, 궁극적으로 전력망 내에서 정현파 전류와 전력 인자 최적화를 달성하고, 고조파 왜곡률(THDi)을 크게 줄여 전력 품질이 관련 국가 표준을 충족하도록 합니다.

냉각 방법

• 강제 냉각(AF/공기 냉각)

• 물 냉각

주요 특징

• 정확하고 효율적인 고조파 억제: 2-50차 고조파를 억제하고, 고조파 왜곡률 THDi를 5% 미만으로 감소시키며, 0.1A의 보상 전류 해상도를 달성할 수 있습니다. 주파수 변환기, 아크로케, 정류기 등 비선형 부하에 의해 발생하는 복잡한 고조파에 정확하게 대응할 수 있습니다.

• 빠른 응답과 동적 보상: 응답 시간이 5ms 미만으로, 부하 고조파와 무효전력의 동적 변화를 실시간으로 추적하며 지연 보상을 효과적으로 해결하여 충격 부하로 인한 전력 품질 변동 문제를 해결합니다.

• 안정적이고 신뢰성이 높으며, 강한 적응성: 이중 전원 설계와 중복 보호 메커니즘을 채택하여, 과전압, 저전압, 과전류, 과열, 드라이브 실패 등의 여러 보호 기능을 갖추고 있으며, 보호 등급이 IP30(실내)/IP44(실외)에 도달하며, -35℃~+40℃의 운전 온도를 견딜 수 있고, 다양한 혹독한 작업 환경에 적합합니다.

• 유연한 기능, 확장과의 호환성: 고조파 단독 보상, 무효전력 단독 보상, 또는 두 가지 보상 모드의 조합을 지원하며; Modbus RTU 및 IEC61850 등 여러 통신 프로토콜과 호환되어 여러 대의 기계를 병렬 네트워크로 운영할 수 있으며, 다양한 용량 시나리오의 요구 사항을 충족합니다.

• 에너지 절약 및 친환경, 경제적이고 실용적: 자체 전력 손실이 1% 미만이며, 추가적인 고조파 생성 없이 전력망의 원래 구조에 영향을 미치지 않습니다; 큰 용량의 커패시터나 인덕티브 구성 요소가 필요 없으며, 컴팩트한 구조로 설치 공간과 초기 투자를 절약합니다.

기술 사양

응용 시나리오

• 산업 부문: 철강, 금속(전기 아크로 가열로, 연속 주조기), 광업(변주파기 구동 장비), 석유화학(압축기, 펌프), 자동차 제조(용접 장비, 도장 라인) 등 비선형 부하가 많은 다른 시나리오들에서 조화파 오염을 통제하고 생산 설비의 안정적인 운영을 보장합니다.

• 상업 및 민간 건물: 중앙 공기 조절 시스템, 엘리베이터, 사무실, 쇼핑몰, 호텔의 조명 시스템, 데이터 센터의 UPS 전원 공급, 서버 클러스터, 조화파 간섭 억제 및 전기 설비 손상 방지를 위해 사용됩니다.

• 신에너지 분야: 태양광 발전소와 풍력 발전소의 인버터 측면에서 인버터에 의해 발생하는 조화파를 통제하여 신에너지 접속 전력의 품질을 개선하고 전력망 접근 기준을 충족시킵니다.

• 교통 분야: 전철화된 철도 견인소, 도시 철도 교통 전력 공급 시스템, 견인 부하에 의해 발생하는 조화파와 음순 문제를 해결하고 전력 공급 전압을 안정화합니다.

• 다른 시나리오: 의료 장비, 정밀 기기 생산 라인, 공항 및 항만 리프팅 장비, 그리고 엄격한 전력 품질이 요구되는 다른 시나리오들에서 순수한 전력 환경을 제공합니다.