KR101456097B1 - Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter - Google Patents
Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter Download PDFInfo
- Publication number
- KR101456097B1 KR101456097B1 KR1020130054819A KR20130054819A KR101456097B1 KR 101456097 B1 KR101456097 B1 KR 101456097B1 KR 1020130054819 A KR1020130054819 A KR 1020130054819A KR 20130054819 A KR20130054819 A KR 20130054819A KR 101456097 B1 KR101456097 B1 KR 101456097B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- igbt
- scr
- thyristor
- inductor
- module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2607—Circuits therefor
- G01R31/263—Circuits therefor for testing thyristors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
Abstract
Description
본 발명은 멀티모듈 컨버터의 암 스위치 특성평가 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 고압 직류 송전에서 전압형 컨버터로 이용되는 멀티 모듈형의 컨버터에서 암(arm) 스위치나 단일 스위치 모듈을 시험하기 위한 평가 방법과 이를 위한 관련 주변 회로가 포함된 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating arm switch characteristics of a multi-module converter, and more particularly, to an arm switch or a single switch module in a multi-module converter used as a voltage converter in high- And a device including associated peripheral circuitry therefor.
멀티 모듈 컨버터 회로는 다양한 종류의 회로가 가능하며 고압에 적용하기 위해 풀 브릿지 구조나 하프브릿지 구조의 모듈을 이용해 적층하는 것이 현재 일반적이다. 이러한 단위 모듈 또는 암 스위치를 시험하기 위해서는 지금까지 일반적으로 여러 개의 모듈을 이용하여 다시 하프 브릿지 회로 시스템이나 풀 브릿지 시스템을 구성하여 시험 회로를 구성하는 것이 일반적이었다. Multimodule converter circuits are available for various types of circuits, and it is now common to stack them using full bridge or half bridge modules for high voltage applications. In order to test such a unit module or arm switch, it has been common to configure a half bridge circuit system or a full bridge system by using a plurality of modules in general so as to constitute a test circuit.
도 1은 기존의 평가회로의 일례를 나타내는 도면이다. 이는 풀 브릿지 구조로 멀티 모듈을 구성하여 평가대상인 암스위치 또는 단위 모듈 회로를 시험하도록 구성한 사례이다. 스위치의 정격과 사고 시의 바이패스 시험 및 부하 단락에 따른 보호 SCR의 전류 분담 특성 등의 시험이 역시 가능하다. 다만, 시험하기 위한 회로 구성을 위해 암스위치의 개별 시험 또는 제작한 단위 모듈의 개별 시험이 불가능하여 동시에 여러 개의 모듈이 동작되어야 하므로 단위 모듈에 대한 이상 여부를 판별하기가 어렵고 여러 개의 모듈이 동시에 안정적인 동작을 보장해야 하는 점이 있다. 또한 전체 회로를 제작하기 위한 비용 역시 추가적으로 발생하는 단점이 있다. 1 is a diagram showing an example of a conventional evaluation circuit. This is an example of configuring a multi-module with a full-bridge structure and testing the arm switch or unit module circuit to be evaluated. Tests such as switch rating, bypass test at the time of accident, and current sharing characteristics of the protection SCR due to load short circuit are also possible. However, since it is impossible to individually test the arm switches or individually test the unit modules to construct the circuit for testing, it is difficult to determine whether the unit modules are abnormal, and therefore, There is a need to ensure operation. In addition, there is a disadvantage that additional costs are incurred for manufacturing the entire circuit.
이외에 다른 회로 방식을 이용하더라도 일부 기능 시험이 힘들거나 상기에서 설명한 단위 모듈의 시험이 힘들고 적어도 몇 개의 모듈 또는 몇 개의 암스위치가 동시에 시험 회로에 구성되어야 하는 동일한 문제점이 있다. 이러한 점은 단위 모듈의 동작이 완벽한지 판단하는 평가회로 방식으로는 근본적인 문제점을 안고 있다고 할 수 있다.There is the same problem that the test of the unit module described above is difficult and that at least some modules or several arm switches are simultaneously configured in the test circuit even if other circuit methods are used. This is an evaluation method for judging whether the operation of the unit module is perfect. Thus, the method has a fundamental problem.
이와 같이 종래의 시험회로들은 단위 모듈만을 시험하기가 힘들고 여러 개의 모듈이 동시에 시험회로로 구성되어야 하는 단점이 있다. 이러한 점은 단위 모듈의 특성을 판별하고 안정적인 동작을 검증하는 데에는 불확실성이 커져서 신뢰성이 떨어지는 문제를 야기한다. 또한 부가적인 회로 구성이 필요하므로 보다 단순화된 방법이 필요하다. Thus, conventional test circuits have a drawback in that it is difficult to test only a unit module and that a plurality of modules are simultaneously configured as a test circuit. This causes uncertainty in verifying the characteristics of the unit module and verifying the stable operation, which causes a problem of low reliability. In addition, a simpler method is needed because an additional circuit configuration is required.
관련 기존의 문헌으로서, 대한민국특허공개번호 제2012-0000524호 (2012.01.02. 공개) 등이 참조될 수 있다.As related existing documents, Korean Patent Publication No. 2012-0000524 (published on Jan. 12, 2012) and the like can be referred to.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 직류 송전용 전압형 컨버터에서 사용되는 멀티 모듈형 컨버터에서 암 스위치나 단일 스위치 모듈을 평가하기 위한 회로를 구성하고 이를 제어 하는 데에 있어서 가장 단순화된 방법을 고안하여 평가방법이 손쉽고 신뢰성이 높은 시험이 가능하게 하는 멀티모듈 컨버터의 암 스위치 특성평가 방법 및 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a circuit for evaluating an arm switch or a single switch module in a multimodal converter used in a direct current transmission voltage converter, The present invention also provides a method and an apparatus for evaluating the characteristics of an arm switch of a multi-module converter that enables easy and highly reliable testing by devising the simplest method for evaluating the arm switch characteristics.
또한, 시험하고자 하는 장치 외에 시험용 전원을 통해 정격 전압과 전류 스위칭 동작 시험을 수행하고 여기에 더해 부가적인 전원과 차단기 등을 부착하여 원하는 과전류 바이패스 시험을 수행하도록 제어하는 주변회로를 포함하는 장치와 이의 제어 방법을 제공하는데 있다.In addition to the apparatus to be tested, a device including a peripheral circuit for performing a rated voltage and current switching operation test through a test power source and additionally attaching an additional power source and a circuit breaker to perform a desired overcurrent bypass test And a control method thereof.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치에 있어서, 커패시터(C)와 그 양단 사이에 직렬 연결된 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2), 및 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점에 캐소드가 연결되도록 제1 IGBT(S1) 양단 사이에 연결된 싸이리스터(SCR)를 포함하는 단일 스위치 모듈을 평가하기 위하여, 싸이리스터(SCR) 양단 사이에 직렬 연결된 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)를 포함하되, 제1전원(VDC)의 양의 단자가 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 상기 단일 스위치 모듈의 정격시험을 위한 제1회로; 및 싸이리스터(SCR) 양단 사이에 직렬 연결된 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)를 포함하되, 제2전원(Vshort)의 음의 단자가 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 상기 단일 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR)의 보호 동작 시험을 위한 제2회로를 포함한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided an apparatus for evaluating characteristics of a switch module constituting a multi-module converter, the apparatus comprising: a capacitor; so that the cathode is connected to a contact of claim 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2), and a 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2) connected in series between the 1 IGBT (S 1) To evaluate a single switch module comprising a thyristor (SCR) connected between both ends, a first inductor (L 1 ), a first power supply (VDC) and a first breaker comprising the B 1), the positive terminal of the first power supply (VDC) thyristor (SCR) is connected to the cathode direction, and the first circuit for a nominal testing of the single switch modules; (V short ), a second inductor (L 2 ), and a second breaker (B 2 ) connected in series between a positive terminal of the first power source (V short ) and a negative terminal And a second circuit for testing the protection operation of the thyristor (SCR) of the single switch module so as to be in the thyristor (SCR) cathode direction.
싸이리스터(SCR) 양단 사이에 연결되는 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하다. 싸이리스터(SCR) 양단 사이에 연결되는 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하다.The connection order of the first inductor L 1 , the first power source VDC, and the first breaker B 1 connected between both ends of the thyristor SCR is all possible. The connection order of the second power source (V short ), the second inductor (L 2 ), and the second breaker (B 2 ) connected between both ends of the thyristor (SCR) is all possible.
제어회로의 게이트 구동 신호를 통해 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)는 교번 스위칭하도록 제어되며, 상기 정격시험에서 제1 IGBT(S1)의 턴온에 따라 제1인덕터(L1)에 에너지를 충전하고 제1 IGBT(S1)의 턴오프에 따라 제2 IGBT(S2)의 역병렬 다이오드를 통해 제1인덕터(L1)의 에너지를 커패시터(C)로 충전하는 승압형 동작을 시험하고, 동시에 제2 IGBT(S2)의 턴온에 따라 커패시터(C)의 에너지를 제1인덕터(L1)에 회생시키고 제2 IGBT(S2)의 턴오프에 따라 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 제1인덕터(L1)의 에너지를 제1전원(VDC)으로 환류시키는 강압형 동작을 시험할 수 있다.Through a gate driving signal of the control circuit the first IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2) is controlled to switch alternately, the first inductor according to the turn-on of the first IGBT (S 1) at the nominal test (L 1) voltage step-up to charge the energy and charges the energy of the first IGBT (first inductor according to the turn-off of the S 1) through the antiparallel diode of claim 2 IGBT (S 2) (L 1) to the capacitor (C) test-type operation, at the same time the 2 IGBT (S 2) a first IGBT according to the turn-on and the regenerative energy of the capacitor (C) to the first inductor (L 1) in accordance with the turn-off of claim 2 IGBT (S 2) of the The operation of the step-down type in which the energy of the first inductor L 1 is returned to the first power supply VDC through the anti-parallel diode of the first inductor S 1 can be tested.
상기 보호 동작 시험을 위해, 제1차단기(B1)는 턴오프하고, 제2차단기(B2)를 턴온하여 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 제2차단기(B2), 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 과도전류가 흐르도록 할 때, 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 흐르는 전류가 미리 설정한 기준치보다 커지면 제어회로에 의해 싸이리스터(SCR)를 턴온시켜 싸이리스터(SCR)의 전류 분담 여부를 시험할 수 있다.The first breaker B 1 is turned off and the second breaker B 2 is turned on to turn on the second power source V short , the second inductor L 2 , the second breaker B 2) a first time to so that a transient current flowing through the antiparallel diode of the IGBT (S 1), the first IGBT (S becomes larger than the reference value by 1) the current flowing through the antiparallel diode set in advance in the control circuit The thyristor (SCR) can be turned on to test the current sharing of the thyristor (SCR).
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치에 있어서, 커패시터(C)와 그 양단 사이에 직렬 연결된 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2), 및 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점에 캐소드가 연결되도록 제1 IGBT(S1) 양단 사이에 연결된 싸이리스터(SCR)를 포함하는 단일 스위치 모듈을 평가하되, 상기 단일 스위치 모듈의 복수개를 직렬 연결한 적층 구조에 상기 단일 스위치 모듈 마다 싸이리스터(SCR)와 병렬 연결된 바이패스 스위치를 더 포함시키고, 상기 적층 구조의 복수의 단일 스위치 모듈들을 평가하기 위하여, 상기 적층 구조 중 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 적층 구조 중 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에, 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)를 포함하되, 제1전원(VDC)의 양의 단자가 상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 정격시험을 위한 제1회로; 및 상기 적층 구조 중 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 적층 구조 중 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에, 직렬 연결된 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)를 포함하되, 제2전원(Vshort)의 음의 단자가 상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 싸이리스터(SCR)의 보호 동작 시험을 위한 제2회로를 포함하고, 상기 적층 구조에서 상기 최초 스위치 모듈과 상기 최종 스위치 모듈 사이의 각 스위치 모듈은 이전 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 애노드가 다음 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 캐소드와 연결되도록 구성하며, 제어 회로에 의해 상기 복수의 단일 스위치 모듈들의 정격 시험 또는 싸이리스터(SCR)의 전류 분담 여부에 대한 보호 동작 시험을 수행하고 오동작하는 스위치 모듈의 바이패스 스위치를 턴온하여 단락시키는 동작을 시험할 수 있다.In the characteristic evaluation device of a switch module constituting a multi-module converter according to another aspect of the present invention, a capacitor C and a first IGBT S 1 and a second IGBT S 2 connected in series between both ends of the capacitor C, And a thyristor (SCR) connected between both ends of the first IGBT (S 1 ) such that the cathode is connected to the contacts of the first IGBT (S 1 ) and the second IGBT (S 2 ) Further comprising a bypass switch connected in parallel with a thyristor (SCR) for each single switch module in a stacked structure in which a plurality of the single switch modules are connected in series, and for evaluating a plurality of single switch modules of the stacked structure, A first inductor L 1 , a first power source VDC and a first breaker (SCR) anode are connected between a thyristor (SCR) cathode of the first switch module in the structure and a thyristor (SCR) comprising the B 1), the first I (VDC) Thyristor (SCR) is connected to the cathode direction, and the first circuit for a nominal testing positive terminal of the first switch module; And a second power source (V short), the second inductor (L 2) between the thyristor (SCR) the anode of the last switch module of the thyristor (SCR) the cathode and the laminated structure of the first switch module, connected in series in the lamination structure And a second breaker (B 2 ), wherein a negative terminal of the second power source (V short ) is connected to the thyristor (SCR) cathode of the first switch module, Wherein each switch module between the first switch module and the last switch module in the stacked structure includes an anode of the thyristor (SCR) of the previous stage module, a thyristor (SCR) of the next stage module, And a protection circuit for performing a protection test on the current sharing of the thyristor (SCR) or the rating test of the plurality of single switch modules by a control circuit, You can test the operation of shorting by turning on the bypass switch.
상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에 연결되는 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하다.A first inductor L 1 , a first power source VDC and a first breaker B 1 connected between a thyristor (SCR) cathode of the first switch module and a thyristor (SCR) The connection order of all the possible cases is possible.
상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에 연결되는 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하다.A second power source (V short ), a second inductor (L 2 ), and a second breaker (B 2 ) connected between the thyristor (SCR) cathode of the first switch module and the thyristor (SCR) ) Can be connected in any order.
본 발명에 따른 멀티모듈 컨버터의 암 스위치 특성평가 방법 및 장치에 따르면, 직류 송전용 전압형 컨버터에서 사용되는 멀티 모듈형 컨버터에서 암 스위치나 단일 스위치 모듈을 평가하기 위한 회로를 구성하고 이를 제어 하는 데에 있어서 가장 단순화된 방법을 고안하여 평가방법이 손쉽고 신뢰성이 높은 시험이 가능하게 한 것으로서, 기존과 달리 부가적인 회로 제작에 대한 부담이 작고 단위 모듈의 평가가 보다 용이한 장점이 있으며 시험하기 위한 전원만 있으면 매우 손쉽게 모듈 수를 변경 시험할 수 있는 장점이 있다. According to the method and apparatus for evaluating arm switch characteristics of a multi-module converter according to the present invention, a circuit for evaluating an arm switch or a single switch module in a multi-modal converter used in a direct current transmission voltage converter is constructed and controlled The simplest method is devised to make the evaluation method easy and highly reliable. Unlike the conventional method, the burden on the additional circuit production is small, the evaluation of the unit module is easier, and the power for testing There is an advantage in that it is very easy to test the number of modules.
도 1은 기존의 평가회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티모듈 컨버터의 단위 스위치 모듈 특성평가 장치의 개요도이다.
도 3은 도 2에서 전압 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에서 싸이리스터(SCR) 시험을 위한 제어 신호 및 모듈 전류 파형의 예이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티모듈 컨버터의 암 스위치 특성평가 장치의 예이다.1 is a diagram showing an example of a conventional evaluation circuit.
2 is a schematic diagram of an apparatus for evaluating the characteristics of a unit switch module of a multi-module converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a voltage control method in FIG.
Figure 4 is an example of the control signal and module current waveform for the thyristor (SCR) test in Figure 2.
5 is an example of an apparatus for evaluating arm switch characteristics of a multi-module converter according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티모듈 컨버터의 단위 스위치 모듈 특성평가 장치의 개요도이다. 여기서 멀티모듈 컨버터는 직류 송전용 전압형 컨버터로서, 단위 스위치 모듈이 직렬 또는 병렬 복합으로 복수개 결합되어 DC(Direct Current) 전압의 승압 또는 강압을 수행하는 컨버터이다. 2 is a schematic diagram of an apparatus for evaluating the characteristics of a unit switch module of a multi-module converter according to an embodiment of the present invention. Here, the multi-module converter is a DC-transmission voltage-type converter, and the unit switch module is a converter that performs step-up or step-down of DC (Direct Current) voltage by combining a plurality of series or parallel combination modules.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티모듈 컨버터의 단위 스위치 모듈 특성평가 장치는, 단일 스위치 모듈(SM 모듈)을 평가하기 위하여, 주전원인 제1전원(VDC), 부가전원인 제2전원(Vshort), 인덕터들(L1,L2), 차단기들(B1, B2)을 포함하며, 이외에도 단일 스위치 모듈(SM 모듈)을 구성하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) 두 개(S1, S2)와 차단기들(B1, B2)의 구동 제어를 위한 제어회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 단일 스위치 모듈(SM 모듈)은 커패시터(C)와 그 양단 사이에 직렬 연결된 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2), 제1 IGBT(S1) 양단 사이에 연결된 싸이리스터(SCR, Silcon Controlled Rectifier)를 포함한다. Referring to FIG. 2, in order to evaluate a single switch module (SM module), an apparatus for evaluating unit switch module characteristics of a multi-module converter according to an embodiment of the present invention includes a first power source VDC as a main power source, a second power source (V short), inductors (L 1, L 2), the circuit-breaker (B 1, B 2) in addition, includes an IGBT (Insulated to form a single switch module (SM module) Gate Bipolar Mode And a control circuit (not shown) for controlling the driving of the two switches S 1 and S 2 and the breakers B 1 and B 2 . The single switch module (SM module) includes a capacitor C and a first IGBT S 1 and a second IGBT S 2 connected in series between the capacitor C and the both ends thereof, a thyristor connected between both ends of the first IGBT S 1 , , Silcon Controlled Rectifier).
여기서, 제1전원(VDC)의 양의 단자에 연결된 제1인덕터(L1)의 타단은 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점인 싸이리스터(SCR)의 캐소드에 연결되며, 제1전원(VDC)의 음의 단자에 연결된 제1차단기(B1)의 타단은 싸이리스터(SCR)의 애노드에 연결된다. 이는 예시적인 것으로서, 싸이리스터(SCR) 양단 사이에 연결되는 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하다. 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1) 순서 이외에, 제1인덕터(L1)와 제1차단기(B1)를 서로 바꾼 순서도 가능하다. 또한, 제1전원(VDC), 제1인덕터(L1), 제1차단기(B1) 순서가 가능하며, 여기서도 제1인덕터(L1)와 제1차단기(B1)의 순서를 바꿀수도 있다. 또한, 제1인덕터(L1), 제1차단기(B1), 제1전원(VDC), 순서가 가능하며, 여기서도 제1인덕터(L1)와 제1차단기(B1)의 순서를 바꿀 수도 있다.The other end of the first inductor L 1 connected to the positive terminal of the first power source VDC is connected to the cathode of the thyristor SCR which is the contact point between the first IGBT S 1 and the second IGBT S 2 And the other end of the first breaker B 1 connected to the negative terminal of the first power source VDC is connected to the anode of the thyristor SCR. This is an illustrative example, and the connection order of the first inductor L 1 , the first power source VDC, and the first breaker B 1 connected between both ends of the thyristor (SCR) is all possible. The first inductor (L 1), the first power supply (VDC), and the first circuit breaker in addition to (B 1) in order, the first inductor (L 1) and it is possible to change a flow chart one another the first circuit breakers (B 1). In addition, the first power supply (VDC), the first inductor (L 1), the first circuit breakers (B 1) the order is possible, and here too also change the order of the first inductor (L 1) and the first circuit-breaker (B 1) have. The first inductor L 1 , the first breaker B 1 and the first power supply VDC may be in order and the order of the first inductor L 1 and the first circuit breaker B 1 may be reversed It is possible.
또한, 제2전원(Vshort)의 음의 단자가 싸이리스터(SCR)의 캐소드에 연결되며, 제2전원(Vshort)의 양의 단자와 싸이리스터(SCR)의 애노드 사이에는 제2인덕터(L2)와 제2차단기(B2)가 직렬 연결된다. Further, the second power source and the negative terminal of the (V short) coupled to the cathode of the thyristor (SCR), a second inductor provided between the anode of the power source (V short) positive terminal and a thyristor (SCR) of ( L 2 ) and the second circuit breaker (B 2 ) are connected in series.
여기서도, 싸이리스터(SCR) 양단 사이에 연결되는 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)의 연결 순서는, 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)의 위치를 서로 바꾸거나 제2전원(Vshort)의 위치를 바꾸는 등, 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)의 연결 순서와 같이 다양하게 바꿀 수 있다. Again, thyristor (SCR) a second power supply connected between opposite ends (V short), the second inductor (L 2), and a second inductor connected to the order, the second circuit-breaker (B 2) (L 2) , and The first inductor L 1 , the first power supply VDC and the first breaker B 1 are connected to each other by changing the position of the second breaker B 2 or by changing the position of the second power supply V short . It can be changed in various ways such as connection order.
도 2에서, 제1차단기(B1)와 제2차단기(B2)는 제어회로의 구동 신호(도 4 참조)에 따라 교번적으로 턴온/턴오프 동작한다. 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 게이트에도 제어회로에 의해 교번적으로 액티브 구동신호가 인가된다(도 3참조). 단, IGBT 들(S1, S2)의 턴 온 시간은 서로 다를 수 있다. In Fig. 2, the first breaker B 1 and the second breaker B 2 alternately turn on / off according to the drive signal (see Fig. 4) of the control circuit. Active drive signals are also alternately applied to the gates of the first IGBT (S 1 ) and the second IGBT (S 2 ) by a control circuit (see FIG. 3). However, the turn-on times of the IGBTs S 1 and S 2 may be different from each other.
먼저, 모듈의 정격시험을 위해서는 제어회로의 구동 신호에 따라 제1차단기(B1)가 턴온되어 제1전원(VDC)이 제1인덕터(L1)를 거쳐 단일 스위치 모듈(SM 모듈)에 인가된다. 먼저 스위치 모듈(SM 모듈)의 제1 IGBT(S1)는 제1인덕터(L1)에 에너지를 충전하도록 턴온이 되고, 이후에 제1 IGBT(S1)가 턴오프가 되면(제2 IGBT(S2)는 턴온 준비) 제1인덕터(L1)의 에너지가 제2 IGBT(S2)의 역병렬 다이오드(제2 IGBT(S2)의 소스-드레인 사이의 역방향 다이오드)를 통해 스위치 모듈(SM 모듈)의 커패시터(C)로 전달된다. 이러한 동작은 일반적인 승압형 회로의 동작과 동일하다. 여기서 제1인덕터(L1)와 IGBT들(S1,S2)의 턴 온 시간을 가변하여 원하는 에너지 전달량을 제어 할 수 있으며 따라서 입력전압 대비 출력전압 그리고 제1인덕터(L1)와 IGBT들(S1,S2)로 흐르는 전류의 크기를 조절 할 수 있다. First, in order to test the module, the first circuit breaker B 1 is turned on according to the driving signal of the control circuit, and the first power supply VDC is applied to the single switch module (SM module) via the first inductor L 1 do. First, the first IGBT S 1 of the switch module (SM module) is turned on to charge the first inductor L 1 and then when the first IGBT S 1 is turned off (the second IGBT S 1 ) (S 2 ) is turned on. The energy of the first inductor L 1 is supplied to the switch module 2 through an antiparallel diode of the second IGBT S 2 (a reverse diode between the source and the drain of the second IGBT S 2 ) (C) of the SM module. This operation is the same as that of a general step-up type circuit. Here, the desired energy transfer amount can be controlled by varying the turn-on time of the first inductor L 1 and the IGBTs S 1 and S 2 , so that the output voltage of the first inductor L 1 and the IGBTs S 1 , (S 1 , S 2 ) can be adjusted.
한편, 이와 같은 동작이 이루어진 후에는 다시 제2 IGBT(S2)가 턴온하면 커패시터(C)에서 제1인덕터(L1)를 통해 제1전원(VDC)으로 다시 전류가 흐르게 되며 커패시터(C)의 에너지가 제1인덕터(L1)로 회생하게 된다. 역시 제2 IGBT(S2)의 턴 온 시간을 제어하여 커패시터(C) 전압이 바라는 수준으로 유지되도록 할 수 있으며 제2 IGBT(S2)의 전류를 제어 할 수 있다. 다시 제2 IGBT(S2)가 턴 오프되면(제1 IGBT(S2)는 턴온 준비) 제1인덕터(L1)의 회생 에너지는 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 제1전원(VDC)(예, 내부 커패시터)으로 환류하게 된다. 이 동작은 일반적인 강압형 컨버터의 동작과 동일하게 된다. When the second IGBT S 2 is turned on again after the above operation is performed, a current flows from the capacitor C to the first power source VDC again through the first inductor L 1 , The energy of the first inductor L 1 regenerates to the first inductor L 1 . Also it can be maintained at a level that the voltage capacitor (C) wish to control the turn-on time of the IGBT 2 (S 2), and may control the current of the IGBT 2 (S 2). When the second IGBT S 2 is turned off (the first IGBT S 2 is turned on), the regenerative energy of the first inductor L 1 is supplied to the first IGBT S 1 through the antiparallel diode of the
그러므로 부가적인 회로를 최소화하면서 단지 전원과 모듈만을 통해 바라는 스위치 전압과 전류를 제어하면서 모듈의 정격전류 및 정격전압에 대한 시험이 가능하게 된다. 한편 모듈은 통상적으로 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통한 과전류를 막기 위해 보호용 싸이리스터(SCR)가 역시 제1 IGBT(S1)와 병렬로 연결되어 있다. 이의 동작을 시험하기 위해 도 2에서처럼 부가적인 제2전원(Vshort)와 제2인덕터(L2), 그리고 제2차단기(B2)를 접속하였다. Therefore, it is possible to test the rated current and the rated voltage of the module while controlling the switch voltage and current through only the power supply and the module, while minimizing the additional circuitry. On the other hand, the module is connected in parallel with the first IGBT (S 1 ) in order to prevent an overcurrent through the anti-parallel diode of the first IGBT (S 1 ). In order to test its operation, an additional second power supply (V short ), a second inductor (L 2 ) and a second circuit breaker (B 2 ) are connected as shown in FIG.
스위치 모듈(SM 모듈)의 IGBT들(S1,S2)의 동작시 또는 정지시에서 제2차단기(B2)가 턴온되면(도 4참조), 제2전원(Vshort) - 제2인덕터(L2) - 제2차단기(B2) - 제1 IGBT(S1) 역병렬 다이오드를 통해 전원전압과 인덕터에 의해 결정된 과도 전류가 흐르게 된다. 이 전류는 전체 시스템에서 부하가 단락되면 나타나는 전류와 등가이도록 구성할 수 있으며 이 전류가 제1 IGBT(S1) 역병렬 다이오드에 집중되는 것을 막기 위해 제어회로에 의해 싸이리스터(SCR)를 턴 온 하게 된다. 이에 따라 제1 IGBT(S1) 역병렬 다이오드와 싸이리스(SCR)가 전류를 분담하는 특성을 시험할 수 있다. When the second breaker B 2 is turned on (see FIG. 4) when the IGBTs S 1 and S 2 of the switch module (SM module) operate or stop, the second power source (V short ) (L 2 ) - second breaker (B 2 ) - first IGBT (S 1 ) The transient current determined by the power supply voltage and the inductor flows through the anti-parallel diode. This current can be configured to be equivalent to the current that appears when the load is shorted in the overall system, and the thyristor (SCR) is turned on by the control circuit to prevent this current from concentrating on the first IGBT (S 1 ) . Accordingly, it is possible to test the characteristic that the first IGBT (S 1 ) antiparallel diode and the SCR share the current.
이와 같이 커패시터(C) 전압이 바라는 수준으로 유지되는지를 테스트 또는 측정하는 방식으로 개별 스위치 모듈(SM 모듈)을 간단히 시험하여 평가함으로써, 도 1의 일반적인 시험 회로와 같이 전체 회로에 대한 동작을 통해 각 모듈의 동특성을 파악해야 하는 단점을 극복할 수 있다. By simply testing and evaluating individual switch modules (SM modules) in such a manner that the voltage of the capacitor (C) is maintained at a desired level, the operation of the entire circuit, It is possible to overcome the disadvantage of identifying the dynamic characteristics of the module.
도 3은 도 2에서 전압 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a voltage control method in FIG.
도 3과 같이 IGBT들(S1,S2)의 게이트에는 제어회로의 게이트 구동회로에 의해 교번적으로 액티브 구동신호가 인가된다. IGBT들(S1,S2) 각 스위치 동작을 위한 각각의 펄스폭은 게이트 구동회로의 동작에 의해 원하는 전류량과 출력전압으로 가변이 가능하다. 제어회로에 의해 입력되는 제1전원(VDC) 전압 역시 가변이 가능하며 IGBT들(S1,S2)의 게이트에 인가되는 동일한 펄스폭에 의해 모듈 출력전압의 승압비가 고정될 경우에 전류량의 가변을 위해 입력되는 제1전원(VDC) 전압을 가변할 수 도 있다.As shown in FIG. 3, active drive signals are alternately applied to the gates of the IGBTs S 1 and S 2 by the gate drive circuit of the control circuit. Each pulse width for each switch operation of the IGBTs S 1 and S 2 can be varied to a desired amount of current and output voltage by the operation of the gate drive circuit. The voltage of the first power supply VDC inputted by the control circuit is also variable and when the step-up ratio of the module output voltage is fixed by the same pulse width applied to the gates of the IGBTs S 1 and S 2 , The voltage of the first power supply (VDC) input for the first power supply (VDC) may be varied.
예를 들어, 도 3과 같이 바라는 전류의 양을 결정하기 위해 미리 전류 기준치(I_ref)를 주고 이를 이용해 먼저 제1 IGBT(S1)의 턴 온 시간이 제어회로의 S1펄스폭 결정부에 의해 결정된다. 이와 함께, IGBT들(S1,S2) 각 출력 전압(Vo)과 소정의 입력기준전압(V_ref)의 차이에 따라 제어회로의 펄스폭 비율 결정부에 의해 바라는 출력전압(Vo)이 얻어지도록 IGBT들(S1,S2)의 펄스폭 비율이 결정된다. 이와 같이 결정된 값에 따라 게이트 구동회로가 IGBT들(S1,S2)의 각 게이트 전극에 원하는 레벨로 펄스폭을 갖는 교번적인 PWM 신호를 인가할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 전류량 조절과 출력전압의 크기를 자유롭게 변경하여 시험가능하다. For example, to turn on a determination S 1 pulse-width portion of the control circuit time of the pre-current reference value (I_ ref) to give the 1 IGBT (S 1) before use this to determine the amount of current desired as shown in Figure 3 Lt; / RTI > The output voltage Vo desired by the pulse width ratio determining unit of the control circuit is obtained according to the difference between the respective output voltages Vo of the IGBTs S 1 and S 2 and the predetermined input reference voltage V ref The pulse width ratio of the IGBTs S 1 , S 2 is determined. According to the determined value, the gate drive circuit can apply an alternating PWM signal having a pulse width to a desired level in each gate electrode of the IGBTs S 1 and S 2. In this manner, Can be freely changed in size.
도 4는 도 2에서 싸이리스터(SCR) 시험을 위한 제어 신호 및 모듈 전류 파형의 예이다.Figure 4 is an example of the control signal and module current waveform for the thyristor (SCR) test in Figure 2.
도 4와 같이, 모듈의 제1 IGBT(S1) 역병렬 다이오드와 싸이리스터(SCR)가 전류를 분담하는 특성을 나타낸 것으로 먼저, 부하의 단락상황과 등가인 상태로서 제1전원(VDC)과 연결된 제1차단기(B1)는 오프하고 부가적인 제2전원(Vshort)와 연결된 제2차단기(B2)가 턴 온한다. 이에 따라 제2전원(Vshort) - 제2인덕터(L2) - 제2차단기(B2) - 제1 IGBT(S1) 역병렬 다이오드를 통해 제2전원(Vshort)과 제2인덕터(L2)에 의해 결정된 과도 전류가 흐른다. 이때에 설정한 기준치 보다 과다한 과도전류가 흐르는 순간에 싸이리스터(SCR)가 턴온 되는 것을 나타내었다. 그러므로 다이오드를 통해서만 흐르던 전류가 싸이리스터(SCR)와 분담되어 흐를 수 있고, 즉, 고안한 위와 같은 시험 방법을 통해 보호소자인 싸이리스터(SCR)의 동작 역시 시험평가할 수가 있게 된다. As shown in FIG. 4, the first IGBT (S 1 ) parallel-parallel diode of the module and the thyristor (SCR) share current. First, the first power VDC and the second power VDC The connected first breaker B 1 is turned off and the second breaker B 2 connected to the additional second power source V short is turned on. The second inductor (L 2) - - a second circuit breaker (B 2) - the second power supply (V short) and the second inductor via the 1 IGBT (S 1) the antiparallel diode (The second power source (V short) according L 2 ). At this time, the thyristor (SCR) is turned on at the moment when an excessive transient current flows than the reference value set at this time. Therefore, the current that flows only through the diode can be shared with the thyristor (SCR), and the operation of the thyristor (SCR), which is a protection element, can be also evaluated through the above-described test method.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티모듈 컨버터의 암(arm) 스위치 특성평가 장치의 예이다. 여기서는 개별 스위치 모듈(SM 모듈) 복수개를 직렬로 연결한 적층 구조를 시험하기 위하여 각 스위치 모듈(SM 모듈)에 암 스위치인 바이패스 스위치(Bypass sw.)를 싸이리스터(SCR)에 병렬 연결한 구조를 나타낸다. 5 is an example of an arm switch characteristic evaluation apparatus of a multi-module converter according to another embodiment of the present invention. Here, in order to test the lamination structure in which a plurality of individual switch modules (SM modules) are connected in series, a bypass switch (Bypass sw.), Which is an arm switch, is connected in parallel to the thyristor (SCR) .
직렬연결된 복수의 스위치 모듈(SM 모듈) 중 최초 스위치 모듈과 최종 스위치 모듈에 평가 회로가 연결된다. 즉, 제1전원(VDC)의 양의 단자에 연결된 제1인덕터(L1)의 타단은 최초 스위치 모듈의 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점인 싸이리스터(SCR)의 캐소드에 연결되며, 제1전원(VDC)의 음의 단자에 연결된 제1차단기(B1)의 타단은 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR)의 애노드에 연결된다. 또한, 제2전원(Vshort)의 음의 단자에 연결된 제2인덕터(L2)의 타단이 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR)의 캐소드에 연결되며, 제2전원(Vshort)의 양의 단자에 연결된 제2차단기(B2)의 타단이 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR)의 애노드 사이에 연결된다. 제2전원(Vshort)의 양의 단자와 싸이리스터(SCR)의 애노드 사이에 제2인덕터(L2)와 제2차단기(B2)가 직렬 연결될 수도 있다(도 2참조). An evaluation circuit is connected to the first of the plurality of switch modules (SM modules) connected in series and the final switch module. That is, the other end of the first inductor L 1 connected to the positive terminal of the first power supply VDC is connected to the thyristor (SCR) which is the contact point between the first IGBT S 1 and the second IGBT S 2 of the first switch module And the other end of the first breaker B 1 connected to the negative terminal of the first power source VDC is connected to the anode of the thyristor SCR of the final switch module. In addition, the second and the other end of the power a second inductor (L 2) connected to the negative terminal of the (V short) coupled to the cathode of the thyristor (SCR) of the first switch module, the amount of the second power source (V short) The other end of the second circuit breaker (B 2 ) connected to the terminal is connected between the anode of the thyristor (SCR) of the final switch module. The second inductor L 2 and the second breaker B 2 may be connected in series between the positive terminal of the second power source V short and the anode of the thyristor SCR (see FIG. 2).
여기서도 도 2에서 설명한 바와 같이, 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에 연결되는 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)의 연결 순서는 모든 경우가 가능하며, 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에 연결되는 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)의 연결 순서도 모든 경우가 가능하다.2, a first inductor L 1 connected between the thyristor (SCR) cathode of the first switch module and the thyristor (SCR) anode of the final switch module, a first power source VDC, The connection order of the 1-breaker B 1 may be all cases, and a second power supply (V short ) connected between the thyristor (SCR) cathode of the first switch module and the thyristor (SCR) The inductor L 2 , and the second circuit breaker B 2 are all possible.
이와 같은 개별 스위치 모듈(SM 모듈) 복수개의 적층 구조에서, 최초 스위치 모듈과 최종 스위치 모듈 사이의 각 스위치 모듈은 이전 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 애노드가 다음 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 캐소드와 연결되도록 구성된다.In such a stacked structure, each switch module between the first switch module and the last switch module is configured such that the anode of the thyristor (SCR) of the previous stage module is connected to the thyristor (SCR) of the next stage module And is configured to be connected to the cathode.
여기서도 제어회로에 의해 평가 대상인 하나 이상의 모듈의 바이패스 스위치(Bypass sw.)를 제외한 나머지 스위치 모듈들의 바이패스 스위치(Bypass sw.)를 모두 턴오프 시킨 후, 개별 스위치 모듈(SM 모듈)에서처럼 입력되는 제1전원(VDC)에서 각 모듈의 커패시터(C1, C2,.. Cn)로 승압형 컨버터 동작을 하고 다시 교번하여 각 모듈의 커패시터(C1, C2,.. Cn)에서 입력전원으로 에너지 회생을 위한 강압형 동작을 하여서 각 모듈 스위치들(IGBT)과 커패시터(C1, C2,.. Cn)의 정격 전압과 전류 시험(정격시험)이 역시 가능하다. 그리고 보조 전원인 제2전원(Vshort)과 차단기(B2)를 이용하여 역시 단락에 대한 모듈내의 보호소자 스위칭 동작 역시 시험 가능하다. 이에 더하여 일반적으로 모듈 내에 장착되는 바이패스 스위치(Bypass sw.)의 동작 역시 시험 가능하며 위와 같은 전체 모듈의 정격시험에서 오동작하는 일부 모듈의 바이패스 스위치(Bypass sw.)를 턴온하여 싸이리스터(SCR) 양단를 단락시킴으로써 오동작 모듈이 회로상에서 제외되도록 할 때, 오동작 모듈의 보호와 나머지 모듈들의 전압 분담 및 과도상태를 검증해 볼 수 있다. Here, the control circuit also turns off all the bypass switches (Bypass sw.) Of the other switch modules except for the bypass switch (Bypass sw.) Of one or more modules to be evaluated, (C 1 , C 2 , ... C n ) of the respective modules from the first power supply (VDC) to the capacitors (C 1 , C 2 , .. C n ) The rated voltage and current test (rating test) of each module switch (IGBT) and capacitors (C 1 , C 2 , ... C n ) is also possible by performing the step-down operation for energy regeneration with the input power supply. Also, using the second power source (V short ) and the breaker (B 2 ) as the auxiliary power source, it is also possible to test the protection element switching operation in the module for the short circuit. In addition, the operation of bypass switch (Bypass sw.) Mounted in the module can be tested as well. Bypass switch (Bypass sw.) Of some modules that malfunction in the rating test of all modules as above is turned on and the thyristor ) When the malfunctioning module is excluded from the circuit by shorting both ends, the protection of the malfunctioning module and the voltage sharing and transient state of the remaining modules can be verified.
이와 같이 본 발명에서는 개별 스위치 모듈(SM 모듈)이나 이를 적층한 구조의 암 스위치에 입력 전압을 인가하여 충방전 동작을 승압 또는 강압 동작하도록 하여서 전압 전류 및 온도 시험이 가능하도록 하는 방법을 창안하였다. 또한 단락 보호용 소자인 SCR의 특성을 시험할 수 있도록 역시 외부에 부가적인 전원을 스위치를 통해 연결하여 보호동작 시험시에 스위치를 통해 외부전원이 투입되도록 하여 역시 특성 시험이 가능하도록 하였다. As described above, the inventors have invented a method for enabling voltage current and temperature testing by applying an input voltage to an individual switch module (SM module) or an arm switch having a stacked structure of the switch module so as to increase or decrease the charge / discharge operation. Also, in order to test the characteristics of short circuit protection device SCR, external power is connected to the outside through a switch so that the external power is inputted through the switch during the protection operation test.
본 발명의 평가 방식은 단순히 모듈 자체만으로 입력측 에너지를 모듈 커패시터로 충전했다가 이를 다시 입력으로 환원하는 방식의 동작 제어를 해서 정격 전압과 전류 시험을 한다. 이와 같이 본 발명은 기존에 비해 단지 외부 전원과 평가용 인덕터 만을 사용하여 제작한 멀티 모듈이나 멀티 모듈 적층 암 스위치의 특성 평가를 할 수 있는 방법이므로 간단하고 신뢰성 높은 시험이 가능하다. The evaluation method of the present invention tests the rated voltage and the current by performing the operation control by charging the input side energy to the module capacitor only by the module itself and then reducing it to the input again. As described above, the present invention is a method for evaluating the characteristics of a multi-module or multi-module laminated arm switch fabricated using only an external power supply and an evaluation inductor alone, so that a simple and highly reliable test is possible.
본 발명에서는 단위 모듈에 대해서는 단지 입력전원과 시스템에서 요구되는 인덕터만을 연계하여 단위 모듈을 시험한다. 단지, 모듈 스위치의 제어동작만으로 모듈 커패시터 전압이 원하는 수준에 머물도록 제어하고 동시에 입력전원에서 모듈 커패시터로 충전되고 다시 입력으로 방전되는 에너지가 등가이도록 제어하여서 단위 모듈의 정격 전압과 전류의 시험을 수행한다. 또한 부가적인 전원과 차단기 등을 연계하여 보호동작에서 과전류의 바이패스 동작이 바라는 대로 이뤄지는지 시험이 가능하도록 한다. In the present invention, the unit module is tested by connecting only the input power source and the inductors required in the system. However, only the control operation of the module switch controls the voltage of the module capacitor to be maintained at a desired level. At the same time, the control unit controls the rated voltage and the current of the unit module by controlling the energy that is charged from the input power source to the module capacitor and discharged to the input terminal again. do. In addition, it is possible to test whether the overcurrent bypass operation in protection operation is performed as desired by connecting additional power supply and circuit breaker.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)
싸이리스터(SCR, Silicon Controlled Rectifier)IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)
Silicon Controlled Rectifier (SCR)
Claims (8)
커패시터(C)와 그 양단 사이에 직렬 연결된 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2), 및 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점에 캐소드가 연결되도록 제1 IGBT(S1) 양단 사이에 연결된 싸이리스터(SCR)를 포함하는 단일 스위치 모듈을 평가하기 위하여,
싸이리스터(SCR) 양단 사이에 직렬 연결된 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)를 포함하되, 제1전원(VDC)의 양의 단자가 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 상기 단일 스위치 모듈의 정격시험을 위한 제1회로; 및
싸이리스터(SCR) 양단 사이에 직렬 연결된 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)를 포함하되, 제2전원(Vshort)의 음의 단자가 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 상기 단일 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR)의 보호 동작 시험을 위한 제2회로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치.An apparatus for evaluating characteristics of a switch module constituting a multi-module converter,
So that the cathode is connected to the contact point of the capacitor (C) and connected in series between both ends of claim 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2), and a 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2) To evaluate a single switch module comprising a thyristor (SCR) connected between both ends of the first IGBT (S 1 )
And a first breaker (B 1 ), wherein a positive terminal of the first power supply (VDC) is connected to the thyristor (SCR) via a first inductor (L 1 ), a first power supply (SCR) cathode direction, the first circuit for rating testing of the single switch module; And
Thyristor (SCR) comprising a second power source (V short), the second inductor (L 2), and the second circuit-breaker (B 2) connected in series between the two ends, the negative terminal of the second power source (V short) Thyristor (SCR) cathode of the second switch module, and a second circuit for testing the protection operation of the thyristor (SCR) of the single switch module
Wherein the switch module comprises a plurality of switch modules.
제어회로의 게이트 구동 신호를 통해 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)는 교번 스위칭하도록 제어되며,
상기 정격시험에서 제1 IGBT(S1)의 턴온에 따라 제1인덕터(L1)에 에너지를 충전하고 제1 IGBT(S1)의 턴오프에 따라 제2 IGBT(S2)의 역병렬 다이오드를 통해 제1인덕터(L1)의 에너지를 커패시터(C)로 충전하는 승압형 동작을 시험하고, 동시에
제2 IGBT(S2)의 턴온에 따라 커패시터(C)의 에너지를 제1인덕터(L1)에 회생시키고 제2 IGBT(S2)의 턴오프에 따라 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 제1인덕터(L1)의 에너지를 제1전원(VDC)으로 환류시키는 강압형 동작을 시험하는 것을 특징으로 하는 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치.The method according to claim 1,
The first IGBT S 1 and the second IGBT S 2 are controlled to be alternately switched through the gate driving signal of the control circuit,
The antiparallel diode of the first IGBT (S 1) of claim 2 IGBT (S 2) according to the turn-on and charges the energy in the first inductor (L 1) in accordance with the turn-off of the first IGBT (S 1) at the nominal test Type operation in which the energy of the first inductor L 1 is charged to the capacitor C through the second inductor L 1 ,
A second IGBT (S 2) according to the turn-on and the regenerative energy of the capacitor (C) to the first inductor (L 1) the antiparallel of the second first IGBT (S 1) in accordance with the turn-off of the IGBT (S 2) of the And a step-down type operation of circulating the energy of the first inductor (L 1 ) through the diode to the first power supply (VDC) is tested.
상기 보호 동작 시험을 위해, 제1차단기(B1)는 턴오프하고, 제2차단기(B2)를 턴온하여 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 제2차단기(B2), 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 과도전류가 흐르도록 할 때, 제1 IGBT(S1)의 역병렬 다이오드를 통해 흐르는 전류가 미리 설정한 기준치보다 커지면 제어회로에 의해 싸이리스터(SCR)를 턴온시켜 싸이리스터(SCR)의 전류 분담 여부를 시험하는 것을 특징으로 하는 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치.The method according to claim 1,
The first breaker B 1 is turned off and the second breaker B 2 is turned on to turn on the second power source V short , the second inductor L 2 , the second breaker B 2) a first time to so that a transient current flowing through the antiparallel diode of the IGBT (S 1), the first IGBT (S becomes larger than the reference value by 1) the current flowing through the antiparallel diode set in advance in the control circuit And the thyristor (SCR) is turned on to test whether the current sharing of the thyristor (SCR) is shared or not.
커패시터(C)와 그 양단 사이에 직렬 연결된 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2), 및 제1 IGBT(S1)와 제2 IGBT(S2)의 접점에 캐소드가 연결되도록 제1 IGBT(S1) 양단 사이에 연결된 싸이리스터(SCR)를 포함하는 단일 스위치 모듈을 평가하되, 상기 단일 스위치 모듈의 복수개를 직렬 연결한 적층 구조에 상기 단일 스위치 모듈 마다 싸이리스터(SCR)와 병렬 연결된 바이패스 스위치를 더 포함시키고, 상기 적층 구조의 복수의 단일 스위치 모듈들을 평가하기 위하여,
상기 적층 구조 중 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 적층 구조 중 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에, 제1인덕터(L1), 제1전원(VDC), 및 제1차단기(B1)를 포함하되, 제1전원(VDC)의 양의 단자가 상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 정격시험을 위한 제1회로; 및
상기 적층 구조 중 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드와 상기 적층 구조 중 최종 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 애노드 사이에, 직렬 연결된 제2전원(Vshort), 제2인덕터(L2), 및 제2차단기(B2)를 포함하되, 제2전원(Vshort)의 음의 단자가 상기 최초 스위치 모듈의 싸이리스터(SCR) 캐소드 방향이 되도록 연결되어, 싸이리스터(SCR)의 보호 동작 시험을 위한 제2회로를 포함하고,
상기 적층 구조에서 상기 최초 스위치 모듈과 상기 최종 스위치 모듈 사이의 각 스위치 모듈은 이전 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 애노드가 다음 단 모듈의 싸이리스터(SCR)의 캐소드와 연결되도록 구성하며,
제어 회로에 의해 상기 복수의 단일 스위치 모듈들의 정격 시험 또는 싸이리스터(SCR)의 전류 분담 여부에 대한 보호 동작 시험을 수행하고 오동작하는 스위치 모듈의 바이패스 스위치를 턴온하여 단락시키는 동작을 시험하기 위한 것을 특징으로 하는 멀티모듈 컨버터를 구성하는 스위치 모듈의 특성평가 장치.An apparatus for evaluating characteristics of a switch module constituting a multi-module converter,
So that the cathode is connected to the contact point of the capacitor (C) and connected in series between both ends of claim 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2), and a 1 IGBT (S 1) and the 2 IGBT (S 2) A single switch module including a thyristor (SCR) connected between both ends of the first IGBT (S 1 ), wherein a plurality of single switch modules are connected in series to form a thyristor (SCR) Further comprising a parallel-connected bypass switch, for evaluating a plurality of single switch modules of the stacked structure,
A first inductor L 1 , a first power source VDC and a second inductor L 1 are connected between a thyristor (SCR) cathode of the first switch module of the stacked structure and a thyristor (SCR) A first circuit for a rating test, the circuit comprising a circuit breaker (B 1 ), the positive terminal of the first power supply (VDC) being connected to the thyristor (SCR) cathode of the first switch module; And
A second power source (V short ), a second inductor (L 2 ), and a second inductor (L 2 ) are connected in series between the thyristor (SCR) cathode of the first switch module among the stacked structures and the thyristor And a second breaker (B 2 ), wherein the negative terminal of the second power source (V short ) is connected to the thyristor (SCR) cathode of the first switch module so that the thyristor (SCR) And a second circuit for < RTI ID = 0.0 >
In the stacked structure, each switch module between the first switch module and the last switch module is configured so that the anode of the thyristor (SCR) of the previous stage module is connected to the cathode of the thyristor (SCR) of the next stage module,
A protection operation test of the plurality of single switch modules by the control circuit against the sharing of the current sharing of the thyristor (SCR) is carried out, and the operation of turning on and short-circuiting the bypass switch of the malfunctioning switch module A device for evaluating characteristics of a switch module constituting a multi-module converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130054819A KR101456097B1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130054819A KR101456097B1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101456097B1 true KR101456097B1 (en) | 2014-11-03 |
Family
ID=52288395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130054819A KR101456097B1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101456097B1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101543640B1 (en) | 2014-07-10 | 2015-08-11 | 연세대학교 산학협력단 | Structure for reducing fault current of multi level converter and apparatus using it |
| US9871437B2 (en) | 2014-07-10 | 2018-01-16 | University-Industry Foundation(UIF) | Fault current reduction structure of multi-level converter and apparatus using the fault current reduction structure |
| KR101886804B1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-08-08 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus and method for testing operation of modular multi-level converter |
| WO2019103296A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 한국전기연구원 | System for inspecting submodule of modular multilevel converter and method for measuring capacity of capacitor of submodule of modular multilevel converter |
| CN110118929A (en) * | 2018-08-13 | 2019-08-13 | 清华大学 | One kind cut-offfing equipment testing device and test method |
| CN112345844A (en) * | 2020-09-25 | 2021-02-09 | 许继集团有限公司 | Low-voltage testing method and device for flexible direct-current converter valve |
| WO2022098217A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | 엘에스일렉트릭 주식회사 | Short circuit regulating device and modular multi-level converter comprising same |
| KR20230111000A (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-25 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Dc circuit breaker |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004140994A (en) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | Tyco Electronics Ec Ltd | Electronic circuit |
| KR100604636B1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-28 | 한국항공우주연구원 | Converter Including Power Source Part |
| KR100790748B1 (en) * | 2006-02-20 | 2008-01-02 | 엘에스산전 주식회사 | Current source Inverter |
| KR101043552B1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-06-21 | 성균관대학교산학협력단 | Soft Switching Converter and Inverter Using it |
-
2013
- 2013-05-15 KR KR1020130054819A patent/KR101456097B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004140994A (en) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | Tyco Electronics Ec Ltd | Electronic circuit |
| KR100604636B1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-28 | 한국항공우주연구원 | Converter Including Power Source Part |
| KR100790748B1 (en) * | 2006-02-20 | 2008-01-02 | 엘에스산전 주식회사 | Current source Inverter |
| KR101043552B1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-06-21 | 성균관대학교산학협력단 | Soft Switching Converter and Inverter Using it |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101543640B1 (en) | 2014-07-10 | 2015-08-11 | 연세대학교 산학협력단 | Structure for reducing fault current of multi level converter and apparatus using it |
| US9871437B2 (en) | 2014-07-10 | 2018-01-16 | University-Industry Foundation(UIF) | Fault current reduction structure of multi-level converter and apparatus using the fault current reduction structure |
| KR101886804B1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-08-08 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus and method for testing operation of modular multi-level converter |
| WO2019103296A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 한국전기연구원 | System for inspecting submodule of modular multilevel converter and method for measuring capacity of capacitor of submodule of modular multilevel converter |
| CN110118929A (en) * | 2018-08-13 | 2019-08-13 | 清华大学 | One kind cut-offfing equipment testing device and test method |
| CN110118929B (en) * | 2018-08-13 | 2021-01-22 | 清华大学 | Testing device and testing method for cut-off equipment |
| CN112345844A (en) * | 2020-09-25 | 2021-02-09 | 许继集团有限公司 | Low-voltage testing method and device for flexible direct-current converter valve |
| CN112345844B (en) * | 2020-09-25 | 2024-03-15 | 许继集团有限公司 | Low-voltage testing method and device for flexible direct-current converter valve |
| WO2022098217A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | 엘에스일렉트릭 주식회사 | Short circuit regulating device and modular multi-level converter comprising same |
| KR20230111000A (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-25 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Dc circuit breaker |
| KR102631482B1 (en) * | 2022-01-17 | 2024-01-31 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Dc circuit breaker |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101456097B1 (en) | Method and Apparatus for Estimating Characteristics of Arm Switch in Multi-module Converter | |
| US10790743B2 (en) | Individual module, electrical converter system, and battery system | |
| CN106575928B (en) | Modular energy storage direct converter system | |
| JP6461424B2 (en) | Power converter | |
| US8970172B2 (en) | Battery heating circuits and methods with resonance components in series using voltage inversion and freewheeling circuit components | |
| CA2794880C (en) | Method for operating a converter and a switching cell and a converter | |
| CN111181396A (en) | Suspension capacitance type multi-level bridge circuit and control method thereof | |
| US20120086390A1 (en) | Charge Equalization Apparatus And Method For Series-Connected Battery String | |
| JP6342063B2 (en) | Power converter | |
| US10348187B2 (en) | DC-DC converter having a reverse flow protection function | |
| US11682968B2 (en) | Control of power converters having integrated capacitor blocked transistor cells | |
| EP2852019A1 (en) | Improvements in or relating to power modules for use in power transmission networks | |
| US9293909B2 (en) | Passive circuit for improved failure mode handling in power electronics modules | |
| US20160308373A1 (en) | Switch module and converter with at least one switch module | |
| KR101492398B1 (en) | Charging and discharging device for changing charge amount of a battery | |
| US20140091738A1 (en) | Inverter Circuit having Switching Means Operating with Linear Operation | |
| US10468728B2 (en) | Electronic switching device of a battery management system, and battery | |
| CN109950940B (en) | Valve block charging device and valve block charging control method | |
| CN112910234A (en) | Boost converter and method for operating a boost converter | |
| US8902615B2 (en) | Load-segmentation-based 3-level inverter and method of controlling the same | |
| KR20230109336A (en) | 3-level dc/dc converter | |
| JP2020065410A (en) | Charge/discharge control device and storage battery with charge/discharge control device | |
| SE1300553A1 (en) | DC / DC converter with multiple ports | |
| CN114499159A (en) | Direct current transmission system, modular multi-level direct current transformer and submodule thereof | |
| JP2011061925A (en) | Power converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171023 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181023 Year of fee payment: 5 |