KR101473544B1 - 전기 배터리들의 충전 능력을 갖는 전기 플랜트 - Google Patents

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Abstract

전기 배터리들을 충전하기 위한 능력을 갖는 전기 플랜트는 전력을 송전하기 위한 플랜트이며 소스 컨버터 (1), 컨버터의 교류 전압측에 연결된 교류 전압 네트워크 (14) 및 컨버터의 직류 전압측에 연결된 직류 전압부 (7) 를 포함한다. 컨버터 (1) 는 각각 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터를 포함하는 스위칭 셀들 (8) 의 직렬 연결을 가진다. 전기 배터리들은 상기 커패시터와 병렬 연결될 수도 있으며, 배터리의 충전 상태는 제어 장치 (15) 를 통하여 전압 소스 컨버터의 스위칭 셀들을 제어함으로써 영향받을 수도 있다.

Description

전기 배터리들의 충전 능력을 갖는 전기 플랜트{AN ELECTRIC PLANT WITH CAPACITY TO CHARGE ELECTRIC BATTERIES}
본 발명은 전기 운송 수단들을 위한, 특히 전기 자동차들을 위한 것들과 같은 전기 배터리들을 충전하는 능력을 갖는 전기 플랜트에 관련된다.
비록 본 발명이 전기 배터리들을 충전하는 능력을 갖는 전기 플랜트에 관련되지만, 이러한 전기 플랜트는 다른 주된 용도를 가질 수도 있으며, 이러한 전기 배터리 충전이 가능한 경우에도 배터리들을 충전하는데 아예 사용되지 않을 수도 있다. 그러나, 전기 운송 수단들을 위한, 특히 전기 자동차들을 위한 것들과 같은 전기 배터리들을 충전하는 능력을 갖는 이러한 전기 플랜트의 경우가 본 발명과 본 발명에 의하여 해결될 문제점들을 강조하기 위한 목적으로 이제 설명될 것이지만, 이러한 설명은 본 발명을 설명 내용에 제한하려는 방식으로 제공되는 것이 절대 아니다.
기후에 대한 논의의 정도가 점점 커짐에 따라서, 거의 모든 자동차 제조사들은 현재 방출량이 제로인 차량 (mobility) 의 개발을 촉진하고 있는데, 이러한 차량은 특히 중에서 미국 및 EU 행정부들에 의하여 지원되고 있고, 이들은 전기 운송 수단 기술 및 이러한 운송 수단들을 위한 충전 인프라구조를 진보시키기 위해 공적 자금을 투자한다. 그러므로, 전기 운송 수단들을 위한 전기 배터리들을 충전할 수 있는 능력을 가지며, 급격히 증가하는 숫자의 전기 운송 수단들의 충전을 효율적으로 달성하도록 설계될 수 있는 전기 플랜트들을 제공할 필요성이 급격히 증가된다. 이러한 전기 운송 수단들을 위한 전기 배터리들을 충전하면, 이제 직렬로 및/또는 병렬 연결된 복수의 배터리들의 어셈블리 또는 패키지가 동시에 충전될 것이다.
이러한 타입의 전기 플랜트들은 이미 예를 들어 EP 1 610 436 A1 및 WO 2009/131336 A2를 통해서 공지되는데, 이들 모두는 직렬 연결된 전기 배터리들을 충전하도록 설계되는 전기 플랜트들을 개시한다. 그러나, 효율성, 동작 신뢰도, 용량 등과 같은 측면에 대해서 이러한 플랜트들을 개선하기 위한 계속되는 시도가 물론 존재한다.
본 발명의 목적은 이미 공지된 플랜트들에 대하여 적어도 몇 가지 양태들에서 개선된, 배경 기술에서 정의된 타입의 전기 플랜트를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라서 다음과 같은 특징들을 갖는 이러한 플랜트를 제공함으로써 달성된다:
상기 전기 플랜트는 전압 소스 컨버터, 상기 컨버터의 교류 전압측에 연결된 교류 전압 네트워크, 및 상기 컨버터의 직류 전압측에 연결된 직류 전압부를 포함하는 전력 송전용 플랜트이며, 상기 전압 소스 컨버터는 상기 컨버터의 상기 직류 전압측의 반대 극들에 연결되며 스위칭 셀들의 직렬 연결을 포함하는 적어도 하나의 위상 레그 (phase leg) 를 가지며, 각각의 상기 스위칭 셀은, 한편으로는 각각, 턴-오프 타입의 반도체 디바이스 및 상기 반도체 디바이스와 병렬 연결된 프리-휠링 (free-wheeling) 다이오드를 갖고 직렬 연결된 적어도 두 개의 반도체 어셈블리들을 갖고, 다른 한편으로는 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결에 있어서 셀을 인접 셀들에 연결하는 두 개의 단자들 뿐만 아니라 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터를 가지며, 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결의 중간점은 상기 컨버터의 상기 교류 전압측에 연결된 위상 출력 (phase output) 을 형성하고, 상기 컨버터는 각각의 스위칭 셀의 상기 반도체 디바이스들을 제어하여 상기 스위칭 셀의 각각이 두 개의 스위칭 상태들, 즉 제 1 스위칭 상태 및 제 2 스위칭 상태 중 하나를 획득하도록 구성되는 장치 (arrangement) 를 포함하며, 상기 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 양단에 걸친 전압 및 제로 전압 (zero-voltage) 이 각각 상기 위상 출력에서, 결정된 교류 전압을 획득하기 위하여 상기 스위칭 셀의 상기 두 개의 단자들에 걸쳐 공급되고, 상기 스위칭 셀들 중 적어도 하나에는 적어도 하나의 전기 배터리를 상기 스위칭 셀의 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬 연결하도록 구성되는 연결 수단이 제공되며; 상기 제어 장치는 상기 적어도 하나의 스위칭 셀에 연결된 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 충전 상태에 영향을 미치도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성된다.
본 명세서에서, "교류 전압 네트워크 (alternating voltage network)" 란 넓게 해석되어야 하며, AC 전력의 소수의 소비자들로의 로컬 연결로부터 고전압 AC 전력의 배전 또는 송전을 위한 전력 네트워크들까지의 범위를 커버한다.
따라서, 본 발명은, 전기 배터리들을 충전하는 능력을 가지게 만들 수 있는 전기 플랜트 내의 전압 소스 컨버터로서, 예를 들어 DE 101 03 031 A1 및 WO 2007/023064 A1 을 통해서 공지되는 타입을 갖는 전압 소스 컨버터를 이용할 가능성 및 그 장점들을 이해하는데 기반한다. 이러한 타입의 전압 소스 컨버터는 고전력이 송전되어야 하는 경우에 직류 전압을 교류 전압으로 변환하기 위하여 그리고 그 역으로 변환하는데 사용되는 것이 특히 흥미로운데, 그 이유는 고전력이 송전된다는 것은 고전압이 핸들링된다는 것 그리고 컨버터의 직류 전압측의 전압이 스위칭 셀들의 상기 에너지 저장 커패시터들 양단에 걸리는 전압에 의해 결정된다는 것을 의미하기 때문이다. 이것은 비교적 많은 개수의 이러한 스위칭 셀들이 직렬 연결되어야 한다는 것을 의미하는데, 그 이유는 많은 개수의 반도체 디바이스들, 즉, 상기 반도체 어셈블리들이 각 스위칭 셀 내에 직렬 연결되어야 하기 때문이며, 이러한 타입의 전압 소스 컨버터는 상기 위상 레그 내의 스위칭 셀들의 개수가 상대적으로 많은 경우에 특히 흥미롭다. 이와 같이 직렬 연결된 스위칭 셀들의 개수가 많다는 것은, 이러한 스위칭 셀들을 제어하여 상기 제 1 및 제 2 스위칭 상태들 간에서 상태를 변경하도록 하는 것과 이를 통해서 상기 위상 출력에서 이미 정현 전압과 매우 근사한 교류 전압을 얻는 것이 가능해 질 것이라는 것을 의미한다. 그러면, 이것은 다른 공지된 전압 소스 컨버터들에서 전형적으로 이용되는 것보다 실질적으로 낮은 스위칭 주파수를 이용하여 이미 얻어질 수도 있다. 이것은 실질적으로 낮은 손실들을 얻는 것을 가능하게 하며, 또한 필터링 및 고조파 전류들 및 무선 간섭들의 문제들을 현저하게 감소시키기 때문에, 따라서 장비들이 덜 비싸지게 될 수도 있다. 따라서, 이와 같은 이러한 전압 소스 컨버터를 이용하는 데에는 많은 장점들이 존재하며, 본 발명의 발명자들은 이러한 타입의 전압 소스 컨버터가 단순한 수단에 의하여 구현될 수도 있고 이를 통하여 전기 배터리들을 충전하기 위하여 상대적으로 낮은 비용들로 이용될 수도 있다는 것을 깨달은 바가 있다. 적어도 하나의 전기 배터리를 스위칭 셀의 커패시터와 병렬의 형태로 상기 스위칭 셀에 연결함에 힘입어, 상기 제어 장치를 이용하여 수행되는 제어 동작을 용이하게 조절할 수가 있게 될 것이며, 따라서 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 충전 상태가 변경되도록 할 수 있다. 그러므로, 이제 이러한 제어 동작을 통하여 전기 배터리들을 완전히 또는 부분적으로 충전 또는 방전하는 것 모두가 가능해질 것이다.
더 나아가, 전력 통과율 (transmittance) 에 대하여 수행할 다른 공지된 미션들을 가질 수도 있는 전기 플랜트도 전기 배터리들을 충전하는데 이용하는 것이 가능해 질 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬 연결될 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 전압 레벨을 결정하고, 이에 대한 정보를 상기 제어 장치에 전송하도록 구성되는 수단을 포함하며, 상기 제어 장치는 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하도록 상기 제어를 수행하도록 구성되며, 상기 연결 수단은 상기 제어 장치가 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하였을 때까지 상기 적어도 하나의 전기 배터리와 상기 커패시터와의 병렬 연결을 지연시키도록 구성된다. 적어도 하나의 충전될 전기 배터리를 상기 스위칭 셀에 연결하는 것은, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 상기 배터리 양단에 걸친 전압에 맞춰 조절하기 위한, 상기 제어 장치를 통한 적합한 제어에 의하여 용이하게 얻어질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제어 장치는 상기 제어를 수행함으로써 상기 배터리와 상기 적어도 하나의 커패시터와의 상기 병렬 연결 후에 상기 적어도 하나의 전기 배터리를 충전하도록 구성되어, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압이 상기 커패시터와 병렬 연결된 상기 전기 배터리로의 충전 전류의 흐름을 획득하도록 점진적으로 증가되게 할 수 있다. 상기 전기 배터리의 충전이 용이하고 신뢰성있게 그리고 효율적으로 플랜트의 제어 장치의 이러한 구성에 의하여 수행될 수도 있다는 것이 발견된 바 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 전기 배터리를 상기 스위칭 셀로부터 연결 해제시키기 위하여, 상기 제어 장치는 상기 적어도 하나의 커패시터 양단에 걸친 전압이 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일하고, 충전 전류가 흐르지 않게 상기 제어를 수행하도록 구성되고, 상기 연결 수단은 이를 달성할 경우 상기 스위칭 셀로부터 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 연결 해제를 실행하도록 구성된다. 이러한 특징들은, 배터리가 완전히 충전된 때와 같이 소망될 경우에, 상기 적어도 하나의 전기 배터리를 스위칭 셀로부터 부드럽게 연결 해제시키는 것을 허용한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 연결 수단은 상호 병렬 및/또는 직렬 연결된 복수의 전기 배터리들의 어셈블리를 상기 적어도 하나의 스위칭 셀의 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬 연결하도록 구성되고, 상기 제어 장치는 상기 스위칭 셀에 연결된 배터리들의 상기 어셈블리의 충전 상태에 영향을 미치도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성된다. 복수의 배터리들의 이와 같은 어셈블리를 상기 적어도 하나의 스위칭 셀의 상기 커패시터와 병렬 연결시킴으로써, 예를 들어 배터리들의 어셈블리를 플랜트의 스위칭 셀에 연결시킴으로써, 운송 수단의 추진력을 얻기 위하여 전기 자동차와 같은 전기 운송 수단 내에 구현된 이러한 어셈블리를 충전하는 것이 가능해질 것이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 모든 스위칭 셀들과 같은, 상기 컨버터의 복수의 상기 스위칭 셀들에는 상기 연결 수단이 제공되는데, 이것은, 이제 이러한 스위칭 셀 각각에 연결된 적어도 하나의 전기 배터리의 충전 상태에 영향을 미치도록 하기 위해서 복수의 스위칭 셀들이 동시에 사용될 수도 있음으로써, 예를 들어 전기 운송 수단들의 배터리 어셈블리들을 충전하는 경우에, 복수의 전기 운송 수단들의 이러한 어셈블리들이 전기 플랜트를 통하여 동시에 충전될 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 컨버터는 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결에 있어서 한 스위칭 셀의 바이패싱 (by-passing) 을 실행하는 수단을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 바이패싱을 실행하는 수단이 스위칭 셀들을 선택적으로 바이패싱하게 제어하도록 구성된다. 이것은, 전기 배터리들의 충전 상태에 영향을 미치기 위한 것이거나 또는 컨버터의 직류 전압측 및 교류 전압측 사이에서 전력을 송전하기 위한 것인 주된 필요성들에 의존하여, 컨버터의 레벨들의 개수가 변경될 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제어 장치는 적어도 하나의 상기 전기 배터리의 충전시에, 이 충전을 위한 전기 에너지의 적어도 일부가 상기 교류 전압 네트워크로부터 상기 배터리로 공급되도록, 상기 스위칭 셀들의 상기 반도체 디바이스들의 상기 제어를 수행하도록 구성된다. 제어 장치는 교류 전압 네트워크로부터의 전력을 이용하여 이러한 제어를 수행함으로써 상기 전기 배터리를 충전하도록 용이하게 설계될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 직류 전압부는 상기 컨버터의 상기 직류 전압측에 연결된, 풍력 또는 태양 에너지력과 같은 재생가능 에너지원 (renewable energy source) 을 이용하는 적어도 하나의 전력 발전기를 포함한다. 그러면, 하나 또는 수 개의 풍력 터빈들 및/또는 태양열 에너지 패널들을 전압 소스 컨버터들과 가깝게 배치하고 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 위치 근처에 배치함으로써, 예를 들어 로컬 재생가능 에너지원들을 갖는 전기 운송 수단 충전 스테이션이 제공되도록 하는 것도 가능할 수도 있다. 그러면, 가끔씩 생산될 수도 있는 풍력 에너지의 잉여분 중 일부를 저장하기 위하여 전압 소스 컨버터에 연결된 전기 배터리들을 이용하는 것도 가능해질 것이다. 동일한 상황이 태양열 에너지 패널들에게도 유효한데, 이 패널들은 이를 이용하여, 스위칭 셀들에 연결된 상기 배터리 내에 에너지를 저장함을 통해서 밤 시간 동안에도 에너지를 제공한다.
마지막으로 언급된 실시형태를 더욱 발전시킨 것을 포함하는 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제어 장치는, 적어도 하나의 상기 전기 배터리를 충전하기 위한 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 컨버터의 상기 직류 전압측으로부터 공급하기 위하여 상기 제어를 수행하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제어 장치는 상기 컨버터의 상기 직류 전압측의 상기 적어도 하나의 전력 발전기로부터 상기 컨버터에 도달하는 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 교류 전압 네트워크에 공급하게 상기 제어를 수행하도록 구성된다. 그러므로, 필요한 경우에 직류 전압측에서 발생된 전기 에너지가 컨버터에 연결된 전기 배터리들을 충전하는데 이용될 수도 있으며, 전력의 잉여분이 발생되면, 그 전력 중 일부가 이제 교류 전압 네트워크로 공급될 수도 있다. 상기 직류 전압측 및 교류 전압 네트워크로부터의 전력의 임의의 타입의 조합이 배터리를 충전하는데 역시 이용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 컨버터는 상기 제어 장치로 하여금, 상기 컨버터가 상기 컨버터의 직류 전압측 또는 교류 전압측으로의 전력의 공급의 차단시에, 상기 컨버터의 해당 전압측으로 전기 에너지를 공급하기 위한 무정전 파워 서플라이 (Uninterrupted Power Supply, UPS) 로서 기능하도록 상기 제어를 수행하게 허용하기 위하여, 적어도 하나의 상기 스위칭 셀에 연결된, 충전된 적어도 하나의 상기 전기 배터리를 갖도록 구성된다. 그러므로, 상기 전기 배터리의 충전 상태에 영향을 미치기 위한 제어를 수행할 수 있는 가능성에 힘입어, 본 발명에 의한 전기 플랜트는 무정전 파워 서플라이 기능성을 제공하기 위하여 이용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 직류 전압측의 부분은 프리하게 연결된 (hanging freely) 커패시터들을 포함하며, 상기 컨버터의 상기 제어 장치는, 상기 컨버터의 동작을 정적 무효전력 보상기 (Static Var Compensator, SVC) 로서 달성하도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성된다. 따라서, 전기 배터리들을 충전하기 위한 능력을 갖는 본 발명에 따르는 전기 플랜트는 무효 전력 보상을 위해서도 이용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 컨버터의 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬 연결된 적어도 하나의 전기 배터리를 갖도록 구성되는, 상기 컨버터의 상기 적어도 하나의 스위칭 셀은, 상기 커패시터 양단에 걸쳐, 그리고 상기 적어도 하나의 전기 배터리가 완전 충전시 상기 커패시터와 병렬 연결된 적어도 하나의 전기 배터리 양단에 걸쳐, 10 V 내지 10 kV 의 전압, 특히 100 V 내지 1 kV 의 전압을 갖도록 구성된다. 이미 언급된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 전기 배터리는 오직 하나의 전기 배터리일 수도 있고 이런 전기 배터리들이 상호 병렬로 및/또는 직렬 연결된 어셈블리일 수도 있고, 예를 들어 전기 자동차에서 이러한 전기 배터리 패키지 양단에 걸친 전형적인 전체 전압은 500 V 일수도 있다고 말할 수도 있으며, 그러면 충전 전류는 예를 들어 40 A 일 수도 있는데, 그러면 이것은 컨버터의 스위칭 셀의 충전 전력이 20 kW 정도에 있다는 것을 의미할 것이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 컨버터는 세 개의 상기 위상 레그들을 가지며, 상기 교류 전압 네트워크는 3-상 교류 전압 네트워크이다.
또한, 본 발명은 자동차들과 같은 전기 또는 하이브리드 운송 수단들의 추진력을 얻기 위하여 이용되는 배터리들을 충전하기 위한 스테이션으로서, 이에 대한 첨부된 독립항에 따르는 스테이션에 관련된다. 본 발명 및 배터리 충전 스테이션에 대한 종속 청구항에서 정의되는 본 발명의 실시형태에 따르는 이러한 스테이션의 바람직한 특징들 및 장점들은 본 발명에 따르는 전기 플랜트에 대한 위의 논의로부터 명백해진다.
또한, 본 발명은 위에서 정의된 전압 소스 컨버터를 갖는 전력 송전용 플랜트를 전기 배터리들, 특히 차량들과 같은 전기 또는 하이브리드 운송 수단들의 추진력을 얻기 위해서 이용되는 전기 배터리들을 충전하는데 사용하는 용도에도 관련되는데, 이것은 위에 제공된 이유들 때문에 정확히 전력을 송전하기 위한 이러한 플랜트에 대한 바람직한 용도이다.
본 발명의 다른 장점들 및 바람직한 특징들이 다음의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.
첨부된 도면들을 참조하여, 이하 예들로서 설명되는 본 발명의 실시형태들에 대한 상세한 설명이 이어진다.
도면에서:
도 1 은 본 발명에 따르는 전기 플랜트의 일반적인 구성을 도시하는 매우 간략화된 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따르는 전기 플랜트의 간략화된 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따르는 플랜트의 스위칭 셀을 예시하는 도면이다.
도 4 는 상기 스위칭 셀에 연결되어 충전되는 전기 배터리를 갖는, 도 3 에 대응하는 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따르는 전기 플랜트 내의 스위칭 셀의 다른 설계예의, 도 3 에 대응하는 도면이다.
도 6 은 전기 배터리들의 어셈블리가 어떻게 전기 플랜트의 스위칭 셀에 연결될 수 있는지를 예시하는, 도 4 에 대응하는 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따르는 전기 자동차 충전 스테이션의 일반적인 구성을 예시하는 간략화된 도면이다.
본 명세서에서는, 본 발명의 전기 플랜트, 전기 또는 하이브리드 운송 수단들의 추진력을 얻기 위한 배터리들을 충전하기 위한 스테이션 및 전기 배터리들을 충전하기 위한 전력을 송전하기 위한 플랜트의 용도를 기술함으로써, 본 발명의 실시형태들이 설명된다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태로 구현될 수도 있으며 본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시형태들로 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다; 오히려, 이러한 실시형태들은, 이 개시물이 철저하고 완전하게 개시하도록, 그리고 본 발명의 개념을 온전하게 당업계의 기술자들에게 전달하기 위하여 제공된다.
전기 운송 수단들을 위한, 특히 전기 자동차들을 위한 것과 같은 전기 배터리를 충전하기 위한 능력을 갖는 전기 플랜트의 일반적인 구성이 도 1 에 개념적으로 예시되며, 전기 플랜트의 일반적인 구성은 컨버터의 직류 전압부 (7) 의 반대 극들 (5, 6) 에 연결되는 세 개의 위상 레그들 (2-4) 을 갖는 전압 소스 컨버터 (1) 를 포함하는데, 이것은, 컨버터가 무효 전력 보상을 위한 SVC 로서 이용되는 경우에는 커패시터들이 프리하게 연결되는 것 또는 도 2 및 7 을 참조하면서 이하 개시되는 것과 같은 임의의 다른 착안 가능한 구성과 같은 상이한 구성들을 가질 수도 있다.
각 위상 레그는 도시된 경우에 한 직렬 연결 당 10 개인 박스들로 표시된 스위칭 셀들 (8) 의 직렬 연결을 포함하는데, 이 직렬 연결은 컨버터의 교류 전압측에 연결되는 위상 출력을 형성하는 중간점 (11-13) 에 의하여 연결 해제되는 두 개의 동일한 부분들인 상부 밸브 브랜치 (9) 및 하부 밸브 브랜치 (10) 로 분할된다. 이러한 위상 출력들 (11-13) 은 3상 교류 전압 네트워크 (14) 로의 변압기 연결을 통해서 가능하게 될 수도 있다. 상기 교류 전압측에서의 교류 전압의 파형을 개선하기 위하여 상기 교류 전압측에 필터링 장비가 또한 배치된다.
스위칭 셀들 (8) 을 제어하기 위하여 제어 장치 (15) 가 배치되며, 이 제어 장치에 의하여 컨버터가 직류 전압을 교류 전압으로 변환하거나 그 역으로 변환한다.
이러한 전기 플랜트 내의 전압 소스 컨버터는, 한편으로는 각각, 턴-오프 타입의 반도체 디바이스 (18, 19) 및 이와 병렬 연결되는 프리-휠링 (free-wheeling) 다이오드 (20, 21) 를 포함하는 적어도 두 개의 반도체 어셈블리들 (16, 17) (도 3 참조) 을 포함하고, 그리고 다른 한편으로는 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 (22) 를 포함하는데, 이러한 스위칭 셀들의 두 예들이 도 3 및 도 5 에 도시된다. 스위칭 셀의 단자들 (23, 24) 은 위상 레그를 형성하는 스위칭 셀들의 직렬 연결 내에서 인접 스위칭 셀들과 연결되도록 적응된다. 이 경우에 반도체 디바이스들 (18, 19) 은 다이오드 (20, 21) 와 병렬 연결되는 IGBT들이다. 비록 어셈블리당 오직 하나의 반도체 디바이스 및 하나의 다이오드만이 도시되었지만, 이것은 어셈블리를 통하는 전류 흐름을 분배하기 위해 병렬 연결되는 복수의 반도체 디바이스들 및 다이오드들을 각각 대표할 수도 있다. 일 단자 (23) 는 두 개의 반도체 어셈블리들 사이의 중간점에 연결된다. 타단자 (24) 는 에너지 저장 커패시터 (22) 에 연결되는데, 도 3 의 실시형태에서는 커패시터의 일측에, 그리고 도 5 의 실시형태에서는 커패시터의 타측에 연결된다. 도 3 내지 도 6 에 도시되는 바와 같은 각 반도체 디바이스 및 각 다이오드는 핸들링될 전압들을 핸들링할 수 있기 위하여 둘 이상이 직렬 연결될 수도 있으며, 그러면 이와 같이 직렬 연결되는 반도체 디바이스들이 단일 반도체 디바이스로서 동작하기 위하여 동시에 제어될 수도 있다는 점이 지적된다.
도 3 및 도 5 에서 도시되는 스위칭 셀들은 제어되어 a) 제 1 스위칭 상태 및 b) 제 2 스위칭 상태 중 하나를 획득할 수도 있는데, 여기서 a) 를 위해서는 커패시터 (22) 양단에 걸친 전압이, 그리고 b) 를 위해서는 제로 전압이 단자들 (23, 24) 양단에 걸쳐 인가된다. 도 3 에서 제 1 상태를 획득하기 위하여, 반도체 디바이스 (18) 는 턴온되고 반도체 디바이스 (19) 는 턴오프되며, 도 5 에 따르는 실시형태에서는 반도체 디바이스 (19) 는 턴온되고 반도체 디바이스 (18) 는 턴오프된다. 반도체 디바이스들의 상태를 변경함에 의하여 스위칭 셀들은 제 2 상태로 스위칭되어, 도 3 에 따르는 실시형태에서 반도체 디바이스 (18) 는 턴오프되고 반도체 디바이스 (19) 는 턴온되도록 하며, 도 5 에서는 반도체 디바이스 (19) 가 턴오프되고 반도체 디바이스 (18) 는 턴온되도록 한다.
그러므로, 제어 장치 (15) 는, 직류 전압을 교류 전압으로 및 그 반대로 변환하기 위하여 스위칭 셀들의 반도체 디바이스들을 제어하고, 컨버터를 통한 전력의 흐름 방향을 제어할 뿐만 아니라, 개별 스위칭 셀의 두 개의 상기 상태들 사이에서 스위칭하도록 상기 반도체 디바이스들을 제어함으로써 개별 스위칭 셀의 커패시터들의 충전 상태를 제어하도록 구성된다.
여기까지 설명된 전기 플랜트는 이미 공지된 것이다. 그러나, 본 발명에 따르는 전기 플랜트에는, 전기 배터리들을 충전하는 능력이 더욱 제공되는데, 이것은 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 스위칭 셀의 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결하도록 구성되는 수단 (25) 을 스위칭 셀들 중 적어도 하나에 (여기서는 전부에) 제공함으로써 달성된다. 제어 장치 (15) 는 스위칭 셀들의 반도체 디바이스들의 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성됨으로써, 상기 적어도 하나의 스위칭 셀에 연결되는 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 충전 상태에 영향을 미친다. "충전 상태에 영향을 미친다" 라는 것은 상기 스위칭 셀에 연결되는 전기 배터리를 충전 또는 방전시키는 것일 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 구현 가능한 일 실시형태에 따르는 전기 플랜트를 예시하는데, 비록 컨버터는 전형적으로 3-상 교류 전압 네트워크에 연결되기 위한 세 개의 위상 레그들을 가질 수도 있지만, 여기서는 컨버터의 오직 하나의 위상 레그만이 도시된다. 여기서 직류 전압부 (7) 가 각각 풍력 및 태양열 에너지력의 형태를 갖는 재생가능 에너지원을 이용하는 전력의 발전기들 (27, 28) 을 어떻게 포함하는지가 도시된다. 풍력 발전의 경우에, 발전기는 AC/DC-컨버터 (미도시) 를 통하여 컨버터의 직류 전압측 (7) 에 연결될 것이며, 태양열 에너지 패널들을 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측에 연결하기 위해서는 DC/DC-컨버터가 이용되는 것이 바람직하다.
도 2 에 따르는 플랜트에서, 제어 장치 (15) 는 재생가능 에너지원 소스들 (27, 28) 로부터 교류 전압 네트워크 (14) 로의 전력의 전달, 교류 전압 네트워크 (14) 로부터 전기 배터리들 (26) 로의 전력의 전달, 재생가능 에너지원 소스들 (27, 28) 로부터 전기 배터리들 (26) 로의 전력의 전달, 전기 배터리들 (26) 로부터 교류 전압 네트워크 (14) 로의 전력의 전달, 또는 이러한 에너지 전달들의 혼합을 위하여 스위칭 셀들 (8) 의 반도체 디바이스들의 제어를 수행할 수도 있다.
이제 도 3 내지 도 6 을 참조하면서 전기 배터리를 충전하기 위한 제어가 개시될 것이다. 상기 커패시터 (22) 와 병렬 연결될 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 전압 레벨을 결정하고, 이에 대한 정보를 제어 장치 (15) 로 전송하도록 구성되는 수단 (29) 을 플랜트가 어떻게 포함하는지에 대해서는 도 5 에서만 도시된다. 도 3, 도 4 및 도 6 에서는 이러한 도면들을 간략화하기 위하여 이러한 수단 (29) 이 도시되지 않았다. 제어 장치 (15) 는 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하기 위하여, 플랜트의 스위칭 셀들의 반도체 디바이스들의 제어를 수행하도록 구성된다. 도 5 에서는, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 측정하고 이에 대한 정보를 제어 장치 (15) 로 전송하기 위하여 수단 (30) 이 배치되는 것이 도시된다. 연결 수단 (25) 은 제어 장치 (15) 가 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하였을 때까지 상기 커패시터와 전기 배터리의 지연된 병렬 연결을 획득하도록 구성되는 스위치 (31) 를 포함한다. 도 4 는 그 이후에 배터리가 어떻게 연결되는지를 도시한다. 제어 장치는 상기 연결이 이루어진 이후에, 전압 소스 컨버터의 스위칭 셀들의 제어를 수행하여 전기 배터리 (26) 를 충전하도록 구성됨으로써, 커패시터와 병렬 연결된 전기 배터리로의 충전 전류의 흐름을 얻기 위하여 커패시터 (22) 양단에 걸친 전압이 점진적으로 증가하도록 한다.
더 나아가, 상기 적어도 하나의 전기 배터리를 상기 스위칭 셀로부터 연결 해제시키기 위하여, 제어 장치 (15) 는, 상기 적어도 하나의 커패시터 양단에 걸친 전압이 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일하게 되고 충전 전류가 흐르지 않도록 전압 소스 컨버터의 스위칭 셀들의 반도체 디바이스들에 대한 제어를 수행하도록 구성되고, 연결 수단은 이것이 달성되면 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 스위칭 셀로부터의 연결 해제를 허용하도록 구성된다. 도 6 에서, 제어 장치를 통하여 수행되는 대응 제어에 의하여, 전기 배터리들의 충전 상태를 변경시키기 위해서, 병렬로 그리고 직렬로 상호 연결되는 복수의 이러한 배터리들의 어셈블리 (32) 가 어떻게 스위칭 셀의 커패시터 (22) 와 병렬 연결되는지가 도시된다.
전압 소스 컨버터는 스위칭 셀들의 직렬 연결 속에서 어느 스위칭 셀의 바이패싱을 허용하기 위한 수단을 포함하고, 제어 장치 (15) 는 상기 바이패싱 수단을 제어하여 선택적으로 스위칭 셀들을 바이패싱하도록 구성되며, 이러한 바이패싱 수단은 도 3 에 도시된 실시형태에서는 반도체 디바이스 (19) 에 의하여 간략히 형성될 수도 있다.
자동차들과 같은 전기 또는 하이브리드 운송 수단들의 추진력을 얻기 위하여 이용되는 배터리들을 충전하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르는 스테이션이 도 7 에서 개념적으로 도시된다. 전기 자동차들이 자신의 전기 배터리들의 어셈블리가 충전되도록 하기 위하여 어떻게 상기 스위칭 셀에 각각 연결될 수 있는지가 도시된다. 상기 어셈블리는 전형적으로는 자신의 양단에 걸쳐 500 V의 전압을 가질 수도 있고, 배터리들은 전형적으로 40 A의 충전 전류를 가질 수도 있기 때문에, 플랜트는 이제 상기 스위칭 셀 (8) 을 통하여 자신에게 연결된 차량 (33) 의 상기 어셈블리로 20 kW를 제공할 수 있다. 어떻게 태양열 에너지 패널들 (28) 이 상기 스테이션 안에서 지역적으로 배치될 수 있는지가 도시되는데, 이러한 직류 전압부의 전압 및 이에 의해, 직렬 연결될 수도 있는 스위칭 셀들 (8) 의 개수를 증가시키기 위하여, 패널들은 DC/DC-컨버터 (34) 를 통하여 전압 소스 컨버터 (1) 의 직류 전압측 (7) 에 연결됨으로써, 많은 수의 차량들이 동시에 충전될 수도 있게 할 수 있다. 스테이션 내의 스위칭 셀들의 개수 및 이에 의한 충전측들 (charging sides) 의 개수는, 이를 통하여 쉽게 수백 개 단위가 될 수도 있다.
물론, 본 발명은 절대로 위에서 설명된 실시형태들에 한정되지 않으며, 첨부된 특허청구범위들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 이러한 실시형태들을 개조할 많은 가능성들이 당업계의 기술자들에게는 명백해질 것이다.
본 발명에 따르는 전기 플랜트의 전압 소스 컨버터의 모든 스위칭 셀들에 반드시 전기 배터리들을 연결하기 위한 수단들이 제공되어야 하는 것은 아니다.
물론, 낮 시간 동안에는 태양열 에너지 패널들로부터 공급된 전력에 의하여 스위칭 셀들에 연결되는 전기 배터리들을 충전하는데 본 발명에 따르는 플랜트를 이용하고, 밤 시간 동안에는 이러한 배터리들을 방전시킴으로써 교류 전압 네트워크 (14) 로 에너지를 공급하는 것도 역시 가능하다.

Claims (19)

  1. 전기 운송 수단들을 위한 전기 배터리를 충전하기 위한 능력 (capacity) 을 갖는 전기 플랜트로서,
    상기 전기 플랜트는 전압 소스 컨버터 (1), 상기 전압 소스 컨버터의 교류 전압측에 연결된 교류 전압 네트워크 (14), 및 상기 전압 소스 컨버터의 직류 전압측에 연결된 직류 전압부 (7) 를 포함하는 전력 송전용 플랜트이며,
    상기 전압 소스 컨버터는 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측의 반대 극들 (5, 6) 에 연결되며 스위칭 셀들 (8) 의 직렬 연결을 포함하는 적어도 하나의 위상 레그 (phase leg) (2-4) 를 가지며,
    각각의 상기 스위칭 셀은,
    한편으로는 각각, 턴-오프 타입의 반도체 디바이스 (18, 19) 및 상기 반도체 디바이스와 병렬 연결된 프리-휠링 (free-wheeling) 다이오드 (20, 21) 를 갖고 직렬 연결된 적어도 두 개의 반도체 어셈블리들 (16, 17) 을 갖고,
    다른 한편으로는 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결에 있어서 셀을 인접 셀들에 연결하는 두 개의 단자들 (23, 24) 뿐만 아니라 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 (22) 를 가지며,
    상기 스위칭 셀들의 직렬 연결의 중간점 (11-13) 은 상기 전압 소스 컨버터의 상기 교류 전압측에 연결된 위상 출력 (phase output) 을 형성하고,
    상기 전압 소스 컨버터는 각각의 스위칭 셀의 상기 반도체 디바이스들을 제어하여 상기 스위칭 셀의 각각이 두 개의 스위칭 상태들, 즉 제 1 스위칭 상태 및 제 2 스위칭 상태 중 하나를 획득하도록 구성되는 제어 장치 (15) 를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 양단에 걸친 전압 및 제로 전압 (zero-voltage) 이 각각 상기 위상 출력에서, 결정된 교류 전압을 획득하기 위하여 상기 스위칭 셀의 상기 두 개의 단자들 (23, 24) 에 걸쳐 공급되고,
    상기 스위칭 셀들 중 적어도 하나에는 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 상기 스위칭 셀의 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결하도록 구성되는 연결 수단 (25) 이 제공되며;
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 적어도 하나의 스위칭 셀에 연결된 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 충전 상태에 영향을 미치도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결될 상기 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 의 전압 레벨을 결정하고, 이에 대한 정보를 상기 제어 장치 (15) 에 전송하도록 구성되는 수단 (29) 을 포함하며,
    상기 제어 장치는 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하도록 상기 제어를 수행하도록 구성되며,
    상기 연결 수단 (25) 은 상기 제어 장치가 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일한, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압을 획득하였을 때까지 상기 적어도 하나의 전기 배터리와 상기 커패시터와의 병렬 연결을 지연시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 제어를 수행함으로써 상기 배터리와 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와의 상기 병렬 연결 후에 상기 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 충전하도록 구성되어, 상기 커패시터 양단에 걸친 전압이 상기 커패시터와 병렬 연결된 상기 전기 배터리로의 충전 전류의 흐름을 획득하도록 점진적으로 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 상기 스위칭 셀로부터 연결 해제시키기 위하여, 상기 제어 장치 (15) 는 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 양단에 걸친 전압이 상기 배터리 양단에 걸친 전압과 실질적으로 동일하고, 충전 전류가 흐르지 않게 상기 제어를 수행하도록 구성되고,
    상기 연결 수단은 이를 달성할 경우 상기 스위칭 셀 (8) 로부터 상기 적어도 하나의 전기 배터리의 연결 해제를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 수단 (25) 은 상호 병렬 또는 직렬 연결된 복수의 전기 배터리들의 어셈블리 (32) 를 상기 적어도 하나의 스위칭 셀 (8) 의 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결하도록 구성되고,
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 스위칭 셀에 연결된 배터리들의 상기 어셈블리의 충전 상태에 영향을 미치도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 스위칭 셀들과 같은, 상기 전압 소스 컨버터의 복수의 상기 스위칭 셀들 (8) 에는 상기 연결 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 소스 컨버터는 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결에 있어서 한 스위칭 셀 (8) 의 바이패싱 (by-passing) 을 실행하는 수단을 포함하고,
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 바이패싱을 실행하는 수단이 스위칭 셀들을 선택적으로 바이패싱하게 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (15) 는 적어도 하나의 상기 전기 배터리 (26) 의 충전시에, 이 충전을 위한 전기 에너지의 적어도 일부가 상기 교류 전압 네트워크 (14) 로부터 상기 배터리로 공급되도록, 상기 스위칭 셀들의 상기 반도체 디바이스들의 상기 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압부는 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측 (7) 에 연결된, 풍력 또는 태양 에너지력과 같은 재생가능 에너지원 (renewable energy source) 을 이용하는 적어도 하나의 전력 발전기 (27, 28) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (15) 는 적어도 하나의 상기 전기 배터리 (26) 를 충전하기 위한 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측 (7) 으로부터 공급하기 위하여 상기 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측의 상기 적어도 하나의 전력 발전기 (27, 28) 로부터 상기 전압 소스 컨버터에 도달하는 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 교류 전압 네트워크 (14) 에 공급하게 상기 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 소스 컨버터 (1) 는 상기 제어 장치 (15) 로 하여금, 상기 전압 소스 컨버터가 상기 전압 소스 컨버터의 직류 전압측 또는 교류 전압측으로의 전력의 공급의 차단시에, 상기 전압 소스 컨버터의 해당 전압측으로 전기 에너지를 공급하기 위한 무정전 파워 서플라이 (Uninterrupted Power Supply, UPS) 로서 기능하도록 상기 제어를 수행하게 허용하기 위하여, 적어도 하나의 상기 스위칭 셀 (8) 에 연결된, 충전된 적어도 하나의 상기 전기 배터리 (26) 를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압측의 부분은 프리하게 연결된 (hanging freely) 커패시터들을 포함하며,
    상기 전압 소스 컨버터의 상기 제어 장치는, 상기 전압 소스 컨버터의 동작을 정적 무효전력 보상기 (Static Var Compensator, SVC) 로서 달성하도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 소스 컨버터의 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결된 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 갖도록 구성되는, 상기 전압 소스 컨버터의 상기 적어도 하나의 스위칭 셀 (8) 은,
    상기 커패시터 양단에 걸쳐, 그리고 상기 적어도 하나의 전기 배터리가 완전 충전시 상기 커패시터와 병렬 연결된 적어도 하나의 전기 배터리 양단에 걸쳐, 10 V 내지 10 kV 의 전압을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 소스 컨버터는 세 개의 상기 위상 레그들 (2-4) 을 가지며,
    상기 교류 전압 네트워크 (14) 는 3-상 교류 전압 네트워크인 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
  16. 자동차들과 같은 전기 또는 하이브리드 운송 수단들의 추진력에 이용되는 배터리 충전 스테이션으로서,
    상기 배터리 충전 스테이션은 전압 소스 컨버터 (1)를 포함하고, 상기 전압 소스 컨버터는 상기 전압 소스 컨버터의 직류 전압측의 반대 극들 (5, 6) 에 연결되며 스위칭 셀들 (8) 의 직렬 연결을 포함하는 적어도 하나의 위상 레그 (2-4) 를 포함하고,
    각각의 상기 스위칭 셀은,
    한편으로는 각각, 턴-오프 타입의 반도체 디바이스 (18, 19) 및 상기 반도체 디바이스와 병렬 연결된 프리-휠링 (free-wheeling) 다이오드 (20, 21) 를 갖고 직렬 연결된 적어도 두 개의 반도체 어셈블리들 (16, 17) 을 갖고,
    다른 한편으로는 상기 스위칭 셀들의 직렬 연결에 있어서 셀을 인접 셀들에 연결하는 두 개의 단자들 (23, 24) 뿐만 아니라 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 (22) 를 가지며,
    상기 스위칭 셀들의 직렬 연결의 중간점 (11-13) 은 상기 전압 소스 컨버터의 교류 전압측을 통하여 교류 전압 네트워크에 연결된 위상 출력을 형성하고,
    상기 전압 소스 컨버터는 각각의 스위칭 셀의 상기 반도체 디바이스들을 제어하여 상기 각각의 스위칭 셀이 두 개의 스위칭 상태들, 즉 제 1 스위칭 상태 및 제 2 스위칭 상태 중 하나를 획득하도록 구성되는 장치 (15) 를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 에너지 저장 커패시터 양단에 걸친 전압 및 제로 전압 (zero-voltage) 이 각각 상기 위상 출력에서, 결정된 교류 전압을 획득하기 위하여 상기 스위칭 셀의 상기 두 개의 단자들 (23, 24) 에 걸쳐 공급되고,
    상기 스위칭 셀들 중 적어도 하나에는 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 를 상기 스위칭 셀의 상기 적어도 하나의 커패시터 (22) 와 병렬 연결하도록 구성되는 연결 수단 (25) 이 제공되며;
    상기 제어 장치 (15) 는 상기 적어도 하나의 스위칭 셀에 연결된 상기 적어도 하나의 전기 배터리 (26) 의 충전 상태에 영향을 미치도록 상기 제어를 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 배터리 충전 스테이션은 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측 (7) 에 연결된 풍력 또는 태양 에너지력과 같은 재생가능 에너지원을 이용하는 적어도 하나의 전력 발전기 (27, 28) 를 포함하거나, 또는 상기 적어도 하나의 발전기를 상기 직류 전압측에 연결하도록 구성되는 수단을 가지며,
    상기 제어 장치 (15) 는 적어도 하나의 상기 전기 배터리 (26) 를 충전하기 위한 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측으로부터 공급하도록 상기 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 배터리 충전 스테이션은 상기 전압 소스 컨버터의 상기 직류 전압측 (7) 에 연결된 태양열 에너지 패널들 (28) 및/또는 적어도 하나의 풍력 터빈 (27) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 송전용 플랜트는 전기 배터리들을 충전하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 전기 플랜트.
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