고조파 필터

고조파 필터의 정의

고조파 필터는 비선형 부하가 만든 고조파 전류를 흡수하거나 상쇄하는 장치다.

목적은 전원계통의 전압과 전류 왜곡을 억제하는 것이다.

수동필터는 L·C 소자로 흡수하고, 능동필터는 보상 전류를 주입한다.

수동필터와 능동필터

수동필터는 R·L·C 소자로 만들며 외부 전원이 필요 없다.

능동필터는 IGBT 인버터로 역위상 보상 전류를 주입한다.

수동필터는 특정 차수에 맞추고, 능동필터는 여러 차수를 동시에 억제한다.

수동필터는 공진 위험이 있고, 능동필터는 공진이 없다.

병렬공진 차수 계산

병렬공진 차수는 단락용량과 콘덴서 용량의 비에 루트를 씌워 근사한다.

단락용량 30MVA, 콘덴서 1.5MVar를 대입하면 루트 20이 된다.

루트 20은 약 4.5차다. 5차 고조파 근처라 공진 위험이 있다.

그래서 리액터를 직렬로 넣어 공진을 피하는 대책이 필요하다.

헷갈리는 점: 동조 차수

수동필터는 동조 차수를 제거 대상 차수보다 약간 낮게 잡는다.

정확히 맞추면 온도나 부품 편차에서 공진이 대상 차수와 겹쳐 과부하가 될 수 있다.

그래서 4.8차 부근으로 낮춰 계통 변동에 여유를 둔다.

앞 문제의 정답은 5차다. 4.5차는 5차 고조파 근처라 위험하다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

수동필터는 저가지만 공진 위험이 있고, 능동필터는 공진이 없지만 손실과 비용이 크다.

설계에서는 단락용량, 공진 차수, 동조 여유를 먼저 확인한다.