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Total Harmonic Distortion (THD) 개요

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작성자 현대EDS 작성일17-03-31 15:37 조회26,495회 댓글0건

본문

[참조] IEEE Std. 141, IEEE Std. 519, MIL-STD-461


[의견] Total Harmonic Distortion(THD)는 총고조파왜형율, 총고조파왜곡율 등으로 번역된다. 주로 기본 주파수 60Hz Odd Number (홀수차수)에서 나타나며, 3,5,7 고조파의 영향이 가장 큰 것이 일반적이다. THD 2~50차 까지를 일반적으로 고조파라고 한다. THD에 의한 영향을 최소화 하기 위해서는 Power Factor Correction 회로가 있는 Power Supply를 사용하고, 가능하면 PF=0.95 이상의 DC Power Solution을 활용한다.

 

1. 개요

. 교류전압, 교류전류는 본래 정현파지만 정류장치, 인버터 등 의입력전류는정현파가되지못하고왜형파가됨.

. 이 왜형파는 50㎐ 또는 60㎐ 기본 주파수의 정현파에 이것 의 정수배의 주파수 성분이 중첩된 파형이 됨.

. 일반적으로 기본 주파수의 5, 7, …의 주파수 성분이 중 첩된 것으로 되어 있음.(특별한 경우에는 3, 4배 또는 비 정수배의 주파수 성분이 중첩되어 있는 것도 있음.)

. 이와 같은 기본 주파파형의 위에 중첩되어 있는 고주파 성 분을 고조파라고 하고, 기본 주파수의 5배의 주파수 성분의 것을 제5조파, 7배의 것을 제7조파 등으로 일컬으며, 일반 적으로 제5조파가 가장 많고 고조파 차수가 높을수록 적어 지는 경향이 있음.

. 고조파는 공급계통의 기본주파수(정현파 : 60)의 정수배 Question 고조파(Harmonics)에 대하여 알고 싶 습니다. <그림>Voltage Waveform 고조파 전력기술인 _ 53 주파수를 가지는 정현파 전압·전류를 말하며, 왜곡된 파형은 기본파와 고조파의 합으로 분리 할 수 있음.

싸인파가 아닌 주기적인 파형을 왜형파라 하며, 이 왜형파는 기본파 성분과 그 정수배의 주 파수를 지닌 성분으로 분해되며, 이 정수배의 주파수를 지닌 성분을 고조파라 함. 전력계통 에서는 일반적으로 기본파의 50배인 주파수( 50고조파)까지를 고조파라 칭함.

thd에 대한 이미지 검색결과 

 

2. 산출식

. Harmornic = n × 60

y = A1 sin(ωt + φ1) +A2sin(2ωt + φ2)+A3sin(3ωt + φ3)+...=ΣAnsin(nωt+φn)

기본파 : A1 sin(ωt + φ1)

고조파 : An sin(nωt + φn) (n1)

. 고조파 차수 h=kq-1(k1,2,3,.......q:pulse)

h차 고조파전류의 진폭 Ih=ifound/h

. 각차의 전압왜형율

Dn= n 고좊의 고조파전압/기본파전압 = Vn/V1 (n=2~)

종합왜형율={Sigma(n2) Vn^2 } / V1 x 100(%)

Vn: n차 고조파 전압의 실효치

V1: 기본파 전압의 실효치

 

 

3. 발생원

. 개요 : 고조파 왜형은 전력계통의 부하와 기기 의 비선형적인 특성에 의하여 발생

. 발생원 : 대부분 전력전자 Power Electronics (Diode, SCR )

- 전력변환장치 : 컨버터, 무정전 전원장치, 정류 기, 가변전압 가변주파수장치(VVVF)

- FACTS 기기 : 선로정수, 전압의 위상각, 전압 의 크기

- 전기로(저항로, 아크로, 유도로) 등과 같은 비 선형 기기

- 엘리베이터, 의료장비, 통신기기, 컴퓨터

- 기타 형광등, 회전기기 및 변압기 등의 자기포 화, 과도현상에 의한 것 등

 

인가된 정현파 파형의 전압이 동일한 정현파 의 전류를 만들어 내는 형태의 시스템을 선형 (Linear) 시스템이라 일컬으며, 백열등, 히터 및 대부분의 모터는 선형 시스템임. 그러나 최 근의 어떤 전기 기기들은 이 선형 시스템 범주 에 속하지 않을 수도 있으며, 컴퓨터, 가변 주 파수 드라이브, 전자식 안정기(Ballast), UPS 시스템, 유도성 가열로 및 히터 등은 비선형 (Non-Linear) 시스템임. 이 시스템에서는 저 항이 일정하지 않고 사실상 각 정현파에서 변화하며, 이러한 시스템의 전력 공급장치는 전력 트랜지스터, 싸이리스터(Thyristors) 또는 SCR(Sillicon Controlled Rectifiers)와 같은 반 도체 소자를 내장하고 있음. 이러한 장치들은 전류를 펄스(Pulse)의 형태로 만들어 냄.

 

4. CE101 (Conduction Emission)

. 측정 방법 (기기검증 시)

 

mil std 461 ce101에 대한 이미지 검색결과 

 

. 초기 전원가압 및 사전 시험 시 (AC Source를 이용한 방법)

 

eq. 고조파 기준(%) 실측정값 eq. 고조파 기준(%) 실측정값
120 2차 44.46   1200 21차 3.13  
180 3차 27.67   1260 22차 3.1  
240 4차 19.76   1320 23차 3.07  
300 5차 15.22   1380 24차 3.04  
360 6차 12.3   1440 25차 3.01  
420 7차 10.27   1500 26차 2.99  
480 8차 8.79   1560 27차 2.96  
540 9차 7.66   1620 28차 2.94  
600 10차 6.77   1680 29차 2.92  
660 11차 6.05   1740 30차 2.9  
720 12차 5.47   1800 31차 2.87  
780 13차 4.98   1860 32차 2.85  
840 14차 4.57   1920 33차 2.84  
900 15차 4.21   1980 34차 2.82  
960 16차 3.91   2040 35차 2.8  
1020 17차 3.64   2100 36차 2.78  

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