KR101624845B1 - Apparatus for analyzing start-up system of gas turbine synchronous generator and method for the same - Google Patents

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한국전력공사
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Abstract

본 출원은 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치는, 동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에 관한 것으로서, 상기 가스터빈 기동장치의 동작모드를 강제전류모드(FCM:Forced Commutation Mode) 또는 자연전류모드(NCM: Natural Commutation Mode)로 선택하고, 상기 동작모드에 따라 상기 가스터빈 기동장치에 전원을 공급하는 전력변환부; 상기 가스터빈 기동장치와 연결되어, 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 공급받는 모의전동부하; 및 상기 모의고정자전류와 상기 초기운전시험장치에 상기 회전자의 초기회전각도로 기 설정된 모의초기회전각도를 이용하여, 상기 고정자에 인가되는 모의고정자전압을 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치로 전송하는 연산부를 포함할 수 있다. The present invention relates to an initial operation test apparatus and an initial operation test method for a gas turbine starter, and an initial operation test apparatus for a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention includes a stator of a synchronous motor ) Of the synchronous motor by controlling the stator current to be supplied to the stator according to the magnitude of the stator voltage measured in the normal operation of the gas turbine starting device (FCM) or a natural commutation mode (NCM) as an operation mode of the gas turbine starting device, and the operation mode of the gas turbine starting device is selected as a forced commutation mode A power converter for supplying power to the gas turbine starting device according to the operation mode; A simulated motor load coupled to the gas turbine starter to receive a simulated stator current from the gas turbine starter; And calculating a simulated stator voltage to be applied to the stator using the simulated stator current and the simulated initial rotation angle predetermined by the initial rotation angle of the rotor to the initial operation testing apparatus, And transmits it to the starter.
Figure R1020130100917

Description

가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법 {Apparatus for analyzing start-up system of gas turbine synchronous generator and method for the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a gas turbine starting apparatus and a gas turbine starting apparatus,
본 출원은 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법에 관한 것으로서, 특히 가스터빈 기동장치에 연결하여 가스터빈의 초기기동에 대한 모의시험을 수행하여 상기 가스터빈 기동장치의 건전성을 파악할 수 있는 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법에 관한 것이다.
The present application relates to an initial operation test apparatus and an initial operation test method for a gas turbine starter, and more particularly, to a gas turbine starter to simulate initial operation of the gas turbine to determine the health of the gas turbine starter The present invention relates to an initial operation test apparatus and an initial operation test method.
가스터빈 발전 시스템은 가스터빈을 원동기로 사용하여 발전하는 방식이다. 이러한 가스터빈 발전 시스템은 처음 기동할 때에는 정지형 주파수 변환기를 이용하여 가스터빈을 돌려 일차적으로 고압의 압축 공기를 만들고, 상기 압축 공기에 연료를 분사하여 고온/고압의 가스를 만든다. 그리고, 가스터빈 발전 시스템은 고온/고압의 가스로 터빈을 돌려 발전을 하게 된다. A gas turbine power generation system is a method of generating electricity by using a gas turbine as a prime mover. In the gas turbine power generation system, when the gas turbine power generation system is started for the first time, the stationary frequency converter is used to turn the gas turbine to generate high-pressure compressed air and inject fuel into the compressed air to produce high-temperature / high-pressure gas. And, the gas turbine power generation system turns the turbine by high temperature / high pressure gas to generate electricity.
다만, 위치/속도센서가 없는 센서리스 기동시스템을 사용하는 경우에는, 상기 가스터빈의 초기위치를 정확하게 찾아낼 수 있어야 상기 가스터빈의 기동에 성공할 수 있으므로, 상기 센서리스 기동시스템에 대한 시험 내지는 검증이 반드시 필요하다. 하지만, 높은 전압이 유기되는 대전력 시스템이기 때문에 직접 시험을 진행하기가 용이하지 않고 위험부담이 크다는 문제점이 있다.
However, in the case of using the sensorless starting system without the position / speed sensor, since the gas turbine can be started successfully if the initial position of the gas turbine can be accurately detected, the test or verification of the sensorless starting system Is necessary. However, since it is a large power system in which a high voltage is generated, it is not easy to carry out a direct test and there is a problem that a risk is large.
공개특허공보 2012-0033185 (2012.04.06)Open Patent Publication No. 2012-0033185 (Apr. 06, 2012)
본 출원은, 가스터빈 기동장치에 연결하여 상기 가스터빈 기동장치에 대한 모의시험을 수행함으로써, 상기 가스터빈 기동장치의 건전성을 파악할 수 있는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법을 제공하고자 한다.
The present application relates to an initial operation test apparatus and an initial operation test method of a gas turbine starter capable of grasping the integrity of the gas turbine starter by connecting to a gas turbine starter to simulate the gas turbine starter .
본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치는, 동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에 관한 것으로서, 상기 가스터빈 기동장치의 동작모드를 강제전류모드(FCM:Forced Commutation Mode) 또는 자연전류모드(NCM: Natural Commutation Mode)로 선택하고, 상기 동작모드에 따라 상기 가스터빈 기동장치에 전원을 공급하는 전력변환부; 상기 동기 전동기의 고정자 대신에 상기 가스터빈 기동장치와 연결되어, 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 공급받는 모의전동부하; 및 상기 모의고정자전류와 상기 초기운전시험장치에 상기 회전자의 초기회전각도로 기 설정된 모의초기회전각도를 이용하여, 상기 고정자에 인가되는 모의고정자전압을 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치로 전송하는 연산부를 포함할 수 있다. An apparatus for testing an initial operation of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention controls an operation of a stator of a gas turbine starter by controlling a stator current supplied to the stator according to a magnitude of a stator voltage measured at a stator of a synchronous motor, The present invention relates to an initial operation test apparatus for a gas turbine starting apparatus for confirming whether a gas turbine starting apparatus for starting a gas turbine is operated in such a manner that a rotation speed at which a rotor of a synchronous motor rotates is increased, A power converter for selecting an operation mode of the apparatus as a forced commutation mode (FCM) or a natural commutation mode (NCM) and supplying power to the gas turbine starter according to the operation mode; A simulated motor load coupled to the gas turbine starting device instead of the stator of the synchronous motor and supplied with a simulated stator current from the gas turbine starting device; And calculating a simulated stator voltage to be applied to the stator using the simulated stator current and the simulated initial rotation angle predetermined by the initial rotation angle of the rotor to the initial operation testing apparatus, And transmits it to the starter.
여기서 상기 연산부는, 상기 동기 전동기의 동작을 모사하는 동기전동모델을 포함하며, 상기 동기전동모델을 이용하여, 상기 모의고정자전압, 상기 회전자의 회전각도 및 회전속도 중 적어도 어느 하나를 계산할 수 있다. The calculating unit may include a synchronous motor model that simulates the operation of the synchronous motor and may calculate at least one of the simulated stator voltage, the rotational angle of the rotor, and the rotational speed using the synchronous electric motor model .
여기서 상기 연산부는, 상기 고정자에 위치하여 상기 고정자전압을 공급받는 복수개의 단자 중에서, 상기 회전자의 회전각도에 따라 상기 회전자에 최대토크를 인가하는 단자를 상기 동기전동모델을 이용하여 도출할 수 있다. Here, the calculation unit may derive a terminal for applying a maximum torque to the rotor according to the rotation angle of the rotor among the plurality of terminals, which are located in the stator and are supplied with the stator voltage, using the synchronous transmission model have.
여기서 상기 전력변환부는, 상기 회전자의 회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드에서 자연전류모드로 전환할 수 있다. Here, the power converter may switch from the forced current mode to the natural current mode when the rotational speed of the rotor reaches a predetermined initial startup speed.
여기서 상기 전력변환부는, 상기 강제전류모드에 해당하면, 무정전전원(UPS: Uninterruptible Power Supply)으로부터 공급받는 직류전압을 상기 모의고정자전압의 주파수에 따라 스위칭하여 사각펄스로 변형하고, 상기 사각펄스를 상기 가스터빈 기동장치의 전원으로 공급할 수 있다. The power converter converts the DC voltage supplied from an uninterruptible power supply (UPS) according to the frequency of the simulated stator voltage to transform the rectified pulse into a square pulse, It can be supplied to the power source of the gas turbine starter.
여기서 상기 전력변환부는, 상기 모의고정자전압의 선간전압을 계산하여 상기 선간전압 중 어느 하나가 양수이면 상승에지를 생성하고, 상기 선간전압 중 어느 하나가 0이면 하강에지를 생성하여 펄스제어신호를 생성하는 펄스발생기; 및 상기 펄스제어신호에 따라 스위칭소자를 동작하여, 상기 무정전전원이 공급하는 직류전압을 상기 사각펄스로 변환하는 게이트드라이브부를 포함할 수 있다. The power converter calculates a line voltage of the simulated stator voltage to generate a rising edge if any one of the line voltages is positive and generates a falling edge if any one of the line voltages is zero to generate a pulse control signal A pulse generator; And a gate driving unit for operating the switching device in accordance with the pulse control signal and converting the DC voltage supplied from the uninterruptible power supply into the square pulse.
여기서 상기 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치는, 상기 모의고정자전류, 상기 모의초기회전각도, 상기 모의회전자전류, 상기 모의고정자전압, 상기 회전자의 회전각도 및 회전속도 중 적어도 어느 하나를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
Here, the initial operation test apparatus of the gas turbine starter may display at least one of the simulated stator current, the simulated initial rotation angle, the parliament electron current, the simulated stator voltage, the rotational angle of the rotor, And a display unit.
본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법은, 동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여, 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법에 관한 것으로서, 상기 가스터빈 기동장치에 상기 동기 전동기 대신에 초기운전시험장치를 연결하고, 상기 초기운전시험장치에 포함된 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 초기회전각도에 대응하는 모의초기회전각도를 설정하는 시험준비단계; 강제전류모드에 따라, 상기 초기운전시험장치가 상기 가스터빈 기동장치에 사각펄스형태의 전원을 공급하는 강제전류공급단계; 상기 초기운전시험장치가 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 인가받으면, 상기 동기전동모델을 이용하여 상기 모의초기회전각도 및 상기 모의고정자전류에 대응하는 모의고정자전압 및 상기 회전자의 모의회전각도를 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 입력하는 초기기동단계; 상기 가스터빈 기동장치가 상기 모의고정자전압에 대응하여 변경한 상기 모의고정자전류를 상기 초기운전시험장치로 입력하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 변경된 모의고정자전류 및 모의회전각도에 대응하는 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 인가하는 승속단계; 및 상기 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 모의회전속도를 계산하고, 상기 모의회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드를 자연전류모드로 전환하여, 상기 가스터빈 기동장치에 직류전원을 공급하는 자연전류공급단계를 포함할 수 있다. An initial operation test method of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention controls a stator current to be supplied to the stator according to a magnitude of a stator voltage measured at a stator of a synchronous motor, The present invention relates to an initial operation test method of a gas turbine starting device for confirming whether a gas turbine starting device for starting a gas turbine in a manner of increasing the rotational speed at which a rotor of the synchronous motor rotates is operated, A test preparation step of connecting an initial operation test device to the starting device instead of the synchronous motor and setting a simulation initial rotation angle corresponding to the initial rotation angle of the rotor using the synchronous electric motor model included in the initial operation test device ; A forced current supply step in which the initial operation testing device supplies a square pulse type power supply to the gas turbine starting device according to a forced current mode; When the initial operation test apparatus receives a simulated stator current from the gas turbine starting device, a simulated stator voltage corresponding to the simulated initial rotation angle and the simulated stator current and a simulated rotational angle An initial startup step of inputting the simulated stator voltage to the gas turbine starting device; And the initial operation test device inputs the modified simulated stator current corresponding to the modified simulated stator voltage and the simulated stator current corresponding to the modified simulated stator voltage to the simulated stator current To the gas turbine starting device; And a controller for calculating a simulated rotational speed of the rotor by using the synchronous electric motor model and switching the forced current mode to a natural current mode when the simulated rotational speed reaches a predetermined initial starting speed, And a natural current supplying step of supplying DC power to the DC power supply.
동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여, 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법에 관한 것으로서, 상기 가스터빈 기동장치에 상기 동기 전동기 대신에 초기운전시험장치를 연결하고, 상기 회전자의 초기회전각도에 대응하는 모의초기회전각도를 상기 초기운전시험장치에 설정하는 단계; 상기 가스터빈 기동장치가 기 설정된 초기고정자전류값을 상기 초기운전시험장치로 입력하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 동기 전동기의 동작을 모사하는 동기전동기모델을 이용하여 상기 모의초기회전각도 및 상기 초기고정자전류값에 대응하는 초기모의고정자전압을 계산하고, 상기 초기모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치로 입력하는 단계; 상기 가스터빈 기동장치가 상기 초기모의고정자전압에 따라 상기 모의초기회전각도를 계산하고 상기 모의초기회전각도에 대응하는 고정자전류값을 입력하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 고정자전류값을 이용하여 상기 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 단계; 상기 초기운전시험장치가 상기 모의고정자전압의 주파수에 대응하는 사각펄스형태의 전원을 상기 가스터빈 기동장치에 공급하는 단계; 상기 가스터빈 기동장치가 상기 모의고정자전압에 따라 상기 고정자전류를 변경하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 동기전동기모델을 이용하여 상기 변경된 고정자전류에 대응하는 모의고정자전압, 모의회전각도 및 모의회전속도를 계산하고, 상기 변경된 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치로 입력하는 단계; 및 상기 모의회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드를 자연전류모드로 전환하여, 상기 가스터빈 기동장치에 직류전원을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
A method of controlling a stator of a synchronous motor by controlling a stator current supplied to the stator in accordance with a magnitude of a stator voltage measured at a stator of a synchronous motor to increase a rotational speed at which a rotor of the synchronous motor rotates, The present invention relates to an initial operation test method for a gas turbine starting device for confirming whether a gas turbine starting device for starting a turbine operates normally or not by connecting an initial operation testing device to the gas turbine starting device instead of the synchronous motor, Setting a simulated initial rotation angle corresponding to an initial rotation angle of the initial operation test apparatus in the initial operation test apparatus; If the gas turbine starter inputs a predetermined initial stator current value to the initial operation test apparatus, the initial operation test apparatus calculates the initial initial rotational angle of the gas turbine using the synchronous motor model simulating the operation of the synchronous motor, Calculating an initial simulated stator voltage corresponding to the stator current value and inputting the initial simulated stator voltage to the gas turbine starter; Wherein the gas turbine starter calculates the simulated initial rotation angle in accordance with the initial simulated stator voltage and inputs a stator current value corresponding to the simulated initial rotation angle, Confirming whether the gas turbine starting device is operating normally; Supplying the gas turbine starter with a square pulse type power supply corresponding to the frequency of the simulated stator voltage; If the gas turbine starter changes the stator current in accordance with the simulated stator voltage, the initial operation test apparatus uses the synchronous motor model to calculate a simulated stator voltage corresponding to the changed stator current, a simulated rotational angle and a simulated rotational speed And inputting the modified simulated stator voltage to the gas turbine starter; And supplying DC power to the gas turbine starting device by switching the forced current mode to a natural current mode when the simulated rotational speed reaches a preset initial starting speed.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the means for solving the above-mentioned problems are not all enumerating the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.
본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치 및 초기운전시험방법에 의하면, 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 용이하게 확인할 수 있으며, 고전압이 인가되는 대전력 시스템에 불구하고 상기 가스터빈 기동장치에 대한 시험 내지 검증에 대한 위험부담을 크게 낮출 수 있다. According to the initial operation test apparatus and the initial operation test method of the gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention, whether or not the gas turbine starting apparatus is normally operated can be easily checked. In spite of the high power applied high power system The risk of testing or verifying the gas turbine starter can be greatly reduced.
또한, 고장시 사전 모의시험을 실시할 수 있으므로, 상기 가스터빈 기동장치의 신뢰도 향상에 기여할 수 있다.
In addition, since the preliminary simulation test can be carried out in the event of a failure, the reliability of the gas turbine starting device can be improved.
도1은 가스터빈 기동장치와 동기전동장치를 나타내는 회로도이다.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치를 나타내는 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에서 전력변환부가 사각펄스를 생성하는 원리를 나타내는 개략도이다.
도5는 가스터빈 기동장치를 이용하여 동기 전동기를 회전시키는 원리를 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에서 강제전류모드와 자연전류모드를 나타내는 그래프이다.
도7 및 도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에서 사각펄스를 생성하는 알고리즘을 나타내는 블록도 및 그래프이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a circuit diagram showing a gas turbine starting device and a synchronous transmission device.
2 and 3 are block diagrams showing an apparatus for testing an initial operation of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a principle of generating a square pulse by a power conversion unit in an apparatus for initial operation test of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing the principle of rotating a synchronous motor using a gas turbine starter.
6 is a graph showing a forced current mode and a natural current mode in an apparatus for testing initial operation of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are block diagrams and graphs illustrating algorithms for generating square pulses in an apparatus for initial operation testing of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart showing an initial operation test method of a gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
도1은 가스터빈 기동장치와 동기전동장치를 나타내는 회로도이다. 1 is a circuit diagram showing a gas turbine starting device and a synchronous transmission device.
도1을 참조하면, 가스터빈 기동장치(100)는 계통측 컨버터(110), 직류단 리액터(120), 전동기측 컨버터(130) 및 기동제어부(140)를 포함하고, 동기전동장치(200)는 동기 전동기(210), 여자 컨버터(220) 및 여자 제어부(230)를 포함할 수 있다. 1, the gas turbine starter 100 includes a system side converter 110, a DC reactor 120, a motor side converter 130, and a start control unit 140, May include a synchronous motor 210, an exciting converter 220, and an exciting control unit 230.
이하, 도1을 참조하여 가스터빈 기동장치와 동기전동장치의 동작을 설명한다.
Hereinafter, the operation of the gas turbine starting device and the synchronous transmission will be described with reference to Fig.
가스터빈 기동장치(100)는, 가스터빈의 기동시에 상기 가스터빈이 정상동작을 수행할 수 있도록, 상기 가스터빈을 일정한 회전속도까지 승속시키는 역할을 수행할 수 있다. 가스터빈은 그 특성상, 초기기동속도 이상으로 승속된 경우에 비로소 연소기에서의 연소가 일어나 자체적으로 동작할 수 있으므로, 상기 가스터빈의 기동시에는 상기 가스터빈을 강제로 회전시키는 상기 가스터빈 기동장치(100)가 필수적이다. 예를들어, 정격속도 3600rpm의 가스터빈 발전기의 경우 2500~3000rpm까지 승속이 되었을 때 가스터빈이 정상운전 상태가 되어 자체 연소가 가능하다. 따라서, 상기 가스터빈 발전기를 기동하기 위해서는 먼저 상기 가스터빈 기동장치(100)를 이용하여 상기 가스터빈을 2500~3000rpm까지 승속시킬 필요가 있다. The gas turbine starter 100 may serve to accelerate the gas turbine to a predetermined rotational speed so that the gas turbine can perform a normal operation at the start of the gas turbine. Since the gas turbine is operated in its own operation by burning in the combustor only when the speed of the gas turbine is increased beyond the initial startup speed, the gas turbine starting device (forcibly rotating the gas turbine) 100) is essential. For example, in the case of a gas turbine generator with a rated speed of 3600 rpm, when the speed of the gas turbine is increased from 2500 to 3000 rpm, the gas turbine is in a normal operation state and self-combustion is possible. Therefore, in order to start the gas turbine generator, it is necessary to use the gas turbine starter 100 to accelerate the gas turbine to 2500 to 3000 rpm.
여기서, 상기 가스터빈 기동장치(100)는, 싸이리스터(thyristor) 등의 전력반도체 소자를 활용하는 부하 전류형 인버터(LCI: Load Commutated Inverter)로 구현될 수 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 계통측 컨버터(110, Network Converter), 직류단 리액터(120, DC Link Reactor), 전동기측 컨버터(130, Machine Conveter) 및 기동제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. Here, the gas turbine starter 100 may be implemented as a load commutated inverter (LCI) utilizing a power semiconductor device such as a thyristor. 1, the gas turbine starting apparatus 100 includes a network converter 110, a DC link reactor 120, a motor converter 130, And a start-up control unit 140.
구체적으로, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 계통측 컨버터(110)를 통하여 외부로부터 교류전원을 입력받을 수 있으며, 상기 계통측 컨버터(110)는 상기 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환할 수 있다. 이때, 상기 기동제어부(140)가 상기 계통측 컨버터(110)의 전력반도체소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있으며, 상기 전력반도체소자의 스위칭동작에 의하여 상기 교류전원이 상기 직류전원으로 변환될 수 있다.Specifically, the gas turbine starter 100 can receive AC power from the outside through the system side converter 110, and the system side converter 110 can rectify the AC power to convert it into DC power have. At this time, the startup controller 140 may control the switching operation of the power semiconductor device of the system side converter 110, and the AC power may be converted into the DC power by the switching operation of the power semiconductor device .
이후, 상기 직류전원은 직류단 리액터(120)를 거쳐 상기 전동기측 컨버터(130)로 입력될 수 있다. 상기 직류단 리액터(120)는 상기 계통측 전버터(110)에서 공급되는 직류전류(Idc)이 급격히 변화하는 것을 제한할 수 있다. Then, the DC power may be input to the motor-side converter 130 via the DC reactor 120. The direct current reactor 120 can limit a sudden change in the direct current Idc supplied from the system side electric butter 110.
전동기측 컨버터(130)는, 상기 직류단 리액터(120)를 통하여 입력되는 직류전원을 교류로 변환하여 상기 동기 전동기(210)로 공급할 수 있다. 여기서, 상기 전동기측 컨버터(130)는, 상기 동기 전동기(210)의 고정자(stator)에 연결된 고정자코일에 교류인 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 공급할 수 있으며, 상기 고정자코일은 상기 고정자전류(Ia, Ib, Ic)에 의한 자기장을 형성할 수 있다. 특히, 상기 전동기측 컨버터(130)가 공급하는 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 조절하면, 상기 고정자코일에 형성되는 자기장의 크기 내지 방향을 조절하는 것도 가능하다.
The motor-side converter 130 converts the DC power input through the DC reactor 120 to AC and supplies the AC power to the synchronous motor 210. Here, the motor-side converter 130 may supply AC stator currents Ia, Ib, Ic to a stator coil connected to a stator of the synchronous motor 210, (Ia, Ib, Ic) can be formed. In particular, by adjusting the stator currents Ia, Ib, and Ic supplied by the motor-side converter 130, it is possible to control the magnitude and direction of the magnetic field formed in the stator coils.
여기서, 상기 기동제어부(140)는 상기 전동기측 컨버터(130)에 포함된 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)의 스위칭을 제어할 수 있으며, 상기 스위칭에 의하여 상기 전동기측 컨버터(130)가 공급하는 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 제어할 수 있다. Here, the startup controller 140 may control the switching of the power semiconductor devices T1, T2, T3, T4, T5, and T6 included in the motor-side converter 130, The stator currents Ia, Ib, and Ic supplied from the converter 130 can be controlled.
상기 고정자코일에 형성되는 자기장은 상기 동기 전동기(210)에 포함되는 회전자(rotor)에 형성되는 자기장에 영향을 줄 수 있으며, 상기 자기장 사이에 발생하는 인력 내지 척력에 의하여 상기 회전자에는 토크(torque)가 인가될 수 있다. 상기 회전자에 충분한 크기의 토크가 인가되면 상기 회전자는 회전을 시작할 수 있으며, 상기 고정자에 인가되는 자기장의 방향이 상기 회전자의 회전에 따라 지속적으로 토크를 인가하는 방향으로 변경되면 상기 회전자는 회전하게 된다. 특히, 상기 회전자의 회전속도는 상기 자기장 방향의 변화속도에 따라 점차 증가할 수 있으며, 결국 상기 고정자에 인가하는 상기 자기장 방향의 변화속도에 동기화될 수 있다.The magnetic field formed in the stator coils may affect a magnetic field formed in a rotor included in the synchronous motor 210. The magnetic field generated in the stator coils may affect torque generated in the rotor due to attraction or repulsion generated between the magnetic fields torque can be applied. If a sufficient magnitude of torque is applied to the rotor, the rotor may begin to rotate. If the direction of the magnetic field applied to the stator is changed in a direction that continuously applies torque in accordance with the rotation of the rotor, . In particular, the rotational speed of the rotor may gradually increase with the rate of change of the magnetic field direction, and may be synchronized with the rate of change of the magnetic field direction applied to the stator.
구체적으로, 아래와 같이 각각의 모드로 순차적으로 동작하도록 상기 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 제어하여 상기 회전자를 회전시킬 수 있다. Specifically, the rotor can be rotated by controlling the stator currents Ia, Ib, and Ic so as to sequentially operate in the respective modes as follows.
모드mode 모드1Mode 1 모드2Mode 2 모드3Mode 3 모드4Mode 4 모드5Mode 5 모드6Mode 6
전류electric current T6, T1T6, T1 T1, T2T1, T2 T2, T3T2, T3 T3, T4T3, T4 T4, T5T4, T5 T5, T6T5, T6
Ia
Ib
Ic
Ia
Ib
Ic
-Idc
Idc
0
-Idc
Idc
0
-Idc
0
Idc
-Idc
0
Idc
0
-Idc
Idc
0
-Idc
Idc
Idc
-Idc
0
Idc
-Idc
0
Idc
0
-Idc
Idc
0
-Idc
0
Idc
-Idc
0
Idc
-Idc
표1에 도시된 바와 같이, 상기 고정자전류(Ia, Ib, Ic) 전체가 "0"이 되는 상태는 존재하지 않고, 한번에 상기 고정자의 2상에 고정자전류를 공급할 수 있다. 상기 고정자전류는 각 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)에 120도 동안 도통되며, 표1에서와 같이 6개의 다른 스위칭 모드를 가질 수 있다. 상기 고정자전류(Ia, Ib, Ic)는 각각 120도 동안 도통하고 구형파의 형태를 취하게 되며, 상기 하나의 모드는 60도 동안 동작할 수 있다.
As shown in Table 1, there is no state in which the stator currents (Ia, Ib, Ic) as a whole are "0 ", and stator currents can be supplied to two phases of the stator at one time. The stator current is conducted for 120 degrees to each power semiconductor device T1, T2, T3, T4, T5, and T6, and may have six different switching modes as shown in Table 1. The stator currents (Ia, Ib, Ic) each conduct for 120 degrees and take the form of a square wave, and the one mode can operate for 60 degrees.
여기서, 상기 전동기측 컨버터(130)에 포함된 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)는 싸이리스터일 수 있으며, 상기 싸이리스터는 입력신호에 따라 접점을 연결하는 것은 가능하지만, 입력신호에 따라 상기 연결을 끊는 것은 불가능한 것일 수 있다. 따라서, 상기 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)의 연결을 인위적으로 끊기 위해서, 상기 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)의 양단에 흐르는 전류가 "0"이 되도록 역전압을 인가하는 방식을 활용할 수 있다. Here, the power semiconductor devices T1, T2, T3, T4, T5, and T6 included in the motor-side converter 130 may be a thyristor, and the thyristor can connect the contacts according to an input signal , It may be impossible to disconnect the connection according to the input signal. Therefore, in order to artificially cut off the connection of the power semiconductor elements T1, T2, T3, T4, T5, and T6, the current flowing across the power semiconductor elements T1, T2, T3, T4, T5, A method of applying a reverse voltage so as to be "0 "
다만, 상기 회전자의 회전속도가 낮은 경우에는 상기 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)의 연결을 끊기에 충분한 정도의 역기전력이 발생하지 않으므로, 상기 각각의 모드로의 전환이 어려울 수 있다. 따라서, 상기 회전자의 회전속도가 낮은 경우에는 상기 모드 전환시에 임의로 직류단 리액터(120)에 흐르는 직류전류를 "0"으로 만들어 전환이 될 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)에 대한 연결을 끊을 수 있다. However, when the rotational speed of the rotor is low, a back electromotive force sufficient to disconnect the power semiconductor devices T1, T2, T3, T4, T5, and T6 is not generated. This can be difficult. Therefore, when the rotational speed of the rotor is low, the DC current flowing to the DC reactor 120 is arbitrarily set to "0" at the time of the mode switching, and the power semiconductor elements T1, T2, T3, T4, T5 , T6).
따라서, 상기 가스터빈 기동장치(100)는, 상기 회전자의 회전속도가 기 설정된 초기기동속도(예를들어, 정격 속도의 10% 운전범위) 미만에서는 상기 모드 전환시마다 상기 직류전류를 "0"으로 끊는 강제전류모드(FCM: Forced Commutation Mode)로 동작할 수 있다. 반면에, 상기 회전속도가 상기 초기기동속도 이상인 경우에는 자연전류모드(NCM: Natural Commutation Mode)로 동작하여 일정한 직류전원을 공급하도록 할 수 있다.
Therefore, when the rotational speed of the rotor is less than a predetermined initial starting speed (for example, a 10% operating range of the rated speed), the gas turbine starting apparatus 100 sets the direct current to "0" (FCM: Forced Commutation Mode). On the other hand, when the rotation speed is equal to or higher than the initial startup speed, the system may operate in a natural commutation mode (NCM) to supply a constant DC power.
상기 회전자에는 상기 여자 컨버터(220)가 정류한 직류전원이 인가될 수 있다. 상기 여자 컨버터(220)에는 외부의 교류전원이 인가되지만, 상기 여자 제어부(230)의 제어에 따라 상기 전력반도체소자의 개폐를 조절하여, 상기 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변경할 수 있다. 상기 여자 컨버터(220)에 의하여 상기 회전자에는 직류전류가 인가될 수 있으므로, 상기 회전자에는 일정한 크기와 방향을 가지는 자기장이 형성될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 회전자에 형성된 자기장과 상기 고정자에 형성된 자기장에 의하여 상기 회전자는 회전할 수 있다. DC power rectified by the exciting converter 220 may be applied to the rotor. Although the external AC power is applied to the exciting converter 220, the AC power can be changed to the DC power by controlling the opening and closing of the power semiconductor device under the control of the excitation control unit 230. Since a DC current may be applied to the rotor by the exciting converter 220, a magnetic field having a predetermined magnitude and direction may be formed in the rotor. As mentioned above, the rotor can be rotated by a magnetic field formed in the rotor and a magnetic field formed in the stator.
또한, 상기 가스터빈 기동장치(100)에 의하여 상기 동기 전동기(210)의 회전자가 회전하게 되면, 상기 회전자와 연결된 축이 상기 가스터빈을 회전시켜 상기 가스터빈을 상기 초기기동속도까지 승속시킬 수 있다. 이외에도, 상기 동기 전동기(210) 자체가 동기 발전기와 동기 전동기로서 2가지 기능을 수행할 수 있는 것일 수 있으며, 이러한 경우에는 상기 회전자 자체가 상기 가스터빈에 해당할 수 있다.
Further, when the rotor of the synchronous motor 210 is rotated by the gas turbine starter 100, the shaft connected to the rotor rotates the gas turbine to accelerate the gas turbine to the initial startup speed have. In addition, the synchronous motor 210 itself may perform two functions as a synchronous generator and a synchronous motor. In this case, the rotor itself may correspond to the gas turbine.
상기 가스터빈 기동장치(100)를 이용하여 상기 동기전동장치(200)를 회전시키는 방법에 대하여 구체적으로 설명하면, 먼저 기동제어부(140)가 여자생성신호(Iew)를 상기 여자제어부(230)에 입력할 수 있다. 상기 여자생성신호(Iew)를 입력받은 상기 여자제어부(230)는, 상기 여자 컨버터(220)를 이용하여 상기 동기전동기(210)의 회전자에 회전자전류를 인가하고 상기 회전자에 자기장을 형성시킬 수 있다. 이때, 상기 회전자에 형성되는 자기장에 의하여 상기 동기전동기(210)의 고정자에는 유도 기전력이 형성될 수 있으며, 상기 유도 기전력에 의하여 상기 고정자에 고정자전압(Va, Vb, Vc)이 유도될 수 있다. A method of rotating the synchronous transmission 200 using the gas turbine starting device 100 will be described in detail. First, the start control unit 140 sends an excitation signal Iew to the excitation control unit 230 Can be input. The excitation control unit 230 receiving the excitation signal Iew applies a rotor current to the rotor of the synchronous motor 210 using the excitation converter 220 and forms a magnetic field on the rotor . At this time, an induction electromotive force may be generated in the stator of the synchronous motor 210 by a magnetic field formed in the rotor, and stator voltages Va, Vb, and Vc may be induced in the stator by the induction electromotive force .
상기 가스터빈 기동장치(100)는, 상기 유도 기전력에 의하여 유도된 상기 고정자전압(Va, Vb, Vc)으로부터 상기 회전자의 초기회전각도를 파악할 수 있으며, 상기 회전자의 초기회전각도에 따라 상기 회전자에 가장 높은 토크를 인가하도록 상기 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 설정하여 상기 동기 전동기(210)에 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 회전자는 상기 토크에 의하여 회전을 시작하게 되고, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 표1의 모드에 따라 순차적으로 고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 인가하여 상기 동기 전동기(210)를 일정한 속도까지 승속시킬 수 있다. 여기서, 상기 회전자의 회전속도가 초기동속도에 도달할 때까지는 상기 표1에서의 각각의 모드로 전환하기 전에 상기 직류단 리액터(120)에 흐르는 직류전류를 "0"으로 만드는 강제전류모드로 동작할 수 있다.
The gas turbine starting device 100 may determine an initial rotation angle of the rotor from the stator voltages Va, Vb, and Vc induced by the induced electromotive force, The stator currents Ia, Ib, and Ic may be set to be supplied to the synchronous motor 210 so as to apply the highest torque to the rotor. In this case, the rotor starts to rotate by the torque, and the gas turbine starter 100 sequentially applies the stator currents Ia, Ib, Ic according to the mode of Table 1 to control the synchronous motor 210 ) To a constant speed. Here, until the rotational speed of the rotor reaches the initial dynamic velocity, the forced current mode in which the direct current flowing in the DC reactor 120 is set to "0 " before switching to each mode in Table 1 Can operate.
다만, 상기 가스터빈을 정상적으로 기동시키기 위해서는, 상기 가스터빈 기동장치(100)가 상기 회전자의 초기회전각도를 정확하게 찾아낼 수 있어야 하고, 상기 강제전류모드에서 동작이 정상적으로 이루어져야 한다. 따라서, 상기 가스터빈 기동장치(100)의 정상동작여부를 확인하기 위하여 상기 가스터빈 기동장치(100) 및 동기 전동장치(200)에 대한 시험 내지는 검증이 반드시 필요하다. 하지만, 상기 가스터빈 기동장치(100)와 동기전동장치(200)는 높은 전압이 유기되는 대전력 시스템이기 때문에 직접 시험을 진행하기에는 위험부담이 큰 문제점이 있다.
However, in order to normally start the gas turbine, the gas turbine starter 100 must be able to accurately detect the initial rotation angle of the rotor, and the operation must be normally performed in the forced current mode. Therefore, it is necessary to test or verify the gas turbine starting apparatus 100 and the synchronous transmission apparatus 200 in order to check whether the gas turbine starting apparatus 100 is operating normally. However, since the gas turbine starting apparatus 100 and the synchronous transmission apparatus 200 are high-voltage systems in which a high voltage is generated, there is a problem in that there is a great risk of direct testing.
이에, 본 출원에서는 상기 가스터빈 기동장치(100)가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있는 초기운전시험장치를 제공하여, 상기 가스터빈 기동장치의 건전성을 정확하고 용이하게 파악할 수 있도록 하고자 한다. Accordingly, in the present application, an initial operation test apparatus capable of checking whether the gas turbine starting apparatus 100 operates normally can be provided, so that the health of the gas turbine starting apparatus can be accurately and easily grasped.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치를 설명한다.
Hereinafter, an initial operation test apparatus for a gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치를 나타내는 블록도이다. 2 and 3 are block diagrams showing an apparatus for testing an initial operation of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치(300)는, 전력변환부(310), 모의전동부하(320), 연산부(330) 및 디스플레이부(340)을 포함할 수 있다.
2 and 3, an apparatus 300 for testing an initial operation of a gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a power conversion unit 310, a simulation load 320, an operation unit 330, And a display unit 340.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 초기운전시험장치(300)는 상기 동기 전동장치(200) 대신에 상기 가스터빈 기동장치(100)와 연결될 수 있다. 여기서, 상기 초기운전시험장치(300)는 상기 동기전동장치(200)의 동작을 모사할 수 있으므로, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 상기 초기운전시험장치(300)에 대응하여 상기 가스터빈의 기동을 위한 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 초기운전시험장치(300)는 상기 가스터빈 기동장치(100)의 동작을 모니터링하여 상기 가스터빈 기동장치(100)가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 상기 가스터빈 기동장치(100)에는 상대적으로 낮은 전압인 110V를 제공하므로, 위험부담없이 상기 가스터빈 기동장치(100)에 대한 시험 내지 검증을 수행할 수 있다.
As shown in FIG. 2, the initial operation test apparatus 300 may be connected to the gas turbine starting apparatus 100 instead of the synchronous transmission apparatus 200. Since the initial operation test apparatus 300 can simulate the operation of the synchronous power transmission apparatus 200, the gas turbine starting apparatus 100 can control the operation of the gas turbine 200, It is possible to perform an operation for starting. At this time, the initial operation test apparatus 300 can monitor the operation of the gas turbine starting device 100 to check whether the gas turbine starting device 100 operates normally. Here, since the gas turbine starting apparatus 100 is provided with a relatively low voltage of 110V, the gas turbine starting apparatus 100 can be tested or verified without any risk.
구체적으로, 전력변환부(310)는 상기 가스터빈 기동장치(100)의 동작모드를 강제전류모드 또는 자연전류모드로 선택하고, 상기 동작모드에 따라 상기 가스터빈 기동장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 전력변환부(310)는 무정전전원(UPS: Uninterruptible Power System)으로부터 직류전원을 입력받을 수 있으며, 상기 가스터빈 기동장치(100)의 직류단 리액터(120)로 전원을 공급할 수 있다. Specifically, the power converter 310 selects the operation mode of the gas turbine starter 100 as the forced current mode or the natural current mode, and supplies power to the gas turbine starter 100 according to the operation mode . The power conversion unit 310 may receive DC power from an uninterruptible power system (UPS), and may supply power to the DC reactor 120 of the gas turbine starter 100.
상기 가스터빈 기동장치(100)의 동작모드를 상기 강제전류모드 또는 자연전류모드로 선택하는 것은, 상기 연산부(330)가 계산한 회전자의 모의회전속도에 따라 결정될 수 있다. 즉, 앞서 살핀 바와 같이, 상기 회전자의 회전속도가 초기기동속도에 도달하기 전까지는 강제전류모드로 동작하고, 상기 회전자의 회전속도가 상기 초기기동속도 이상이면 상기 자연전류모드로 전원을 공급할 수 있다. 다만, 상기 초기운전시험장치(300)에는 동기전동기(210)가 포함되지 않으므로, 대신에 상기 동기 전동기(210)의 동작을 모사하는 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 회전속도에 대응하는 모의회전속도를 계산하여 활용할 수 있다. The selection of the operation mode of the gas turbine starting apparatus 100 as the forced current mode or the natural current mode may be determined according to the simulated rotational speed of the rotor calculated by the calculating unit 330. That is, as described above, when the rotational speed of the rotor is equal to or higher than the initial starting speed, it operates in the forced current mode until the rotational speed of the rotor reaches the initial starting speed, . However, since the synchronous electric motor 210 is not included in the initial operation testing device 300, a synchronous electric motor model simulating the operation of the synchronous motor 210 is used instead of the synchronous electric motor 210, The rotation speed can be calculated and utilized.
여기서, 상기 전력변환부(310)는, 상기 강제전류모드에 해당하면, 상기 무정전전원으로부터 공급받은 직류전압을 모의고정자전압의 주파수에 따라 스위칭하여 사각펄스로 변형하고, 상기 사각펄스를 상기 가스터빈 기동장치의 전원으로 공급할 수 있다. 상기 모의고정자전압은 상기 동기전동모델에 의하여 계산된 것으로서, 앞서 설명한 상기 가스터빈 기동장치(100)의 고정자전압에 대응한다. The power conversion unit 310 switches the DC voltage supplied from the uninterruptible power supply according to the frequency of the simulated stator voltage to transform the square pulse into a square pulse, And can be supplied to the power source of the starter. The simulated stator voltage is calculated by the synchronous motor model and corresponds to the stator voltage of the gas turbine starter 100 described above.
구체적으로, 상기 전력변환부(310)는 펄스발생기(311) 및 게이트드라이브부(312)를 더 포함하여 상기 사각펄스형태의 전원을 생성할 수 잇다. Specifically, the power conversion unit 310 may further include a pulse generator 311 and a gate drive unit 312 to generate the rectangular pulse power.
펄스발생기(311)는 상기 모의고정자전압의 선간전압을 계산하여 상기 선간전압 중 어느 하나가 양수이면 상승에지를 생성하고, 상기 선간전압 중 어느 하나가 0이면 하강에지를 생성하여 펄스제어신호를 생성할 수 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)가 상기 연산부(330)에서 계산되면, 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)를 이용하여 선간전압(Vac, Vba, Vca)를 계산할 수 있다. 구체적으로, Vac는 Va-Vc, Vba는 Vb-Va, Vca는 Vc-Va를 이용하여 계산할 수 있으며, 상기 선간전압이 0보다 크면 각각 일정한 시간동안 지속되는 펄스를 형성할 수 있다, 여기서, 상기 생성된 펄스는 OR 게이트에 의하여 취합될 수 있으며, NOT 게이트를 이용하여 각각의 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)가 만나는 지점에서는 일정시간 동안 상기 펄스를 0으로 만들수 있다. 여기서, 상기 생성되는 펄스를 상기 펄스제어신호로 할 수 있다. 도8에는 상기 펄스발생기(311)가 상기 입력되는 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)를 이용하여 생성한 펄스제어신호가 도시되어 있다. 도8을 참조하면, 상기 펄스제어신호의 지속시간은 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)의 주파수에 따라 설정됨을 확인할 수 있다.
The pulse generator 311 calculates a line voltage of the simulated stator voltage to generate a rising edge if any one of the line voltages is positive and generates a falling edge if any one of the line voltages is zero to generate a pulse control signal can do. 7, when the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc are calculated by the calculator 330, the line voltages Vc, Vba, and Vc are calculated using the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc, Vca) can be calculated. Specifically, Vac can be calculated using Va-Vc, Vba can be calculated using Vb-Va, Vca can be calculated using Vc-Va, and if the line voltage is greater than 0, The generated pulses can be collected by the OR gate and the pulse can be made zero for a certain time at the point where the respective simulated stator voltages Va, Vb, Vc meet using the NOT gate. Here, the generated pulse may be used as the pulse control signal. 8 shows a pulse control signal generated by the pulse generator 311 using the input simulated stator voltages Va, Vb and Vc. Referring to FIG. 8, it can be seen that the duration of the pulse control signal is set according to the frequency of the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc.
게이트드라이브부(312)는 상기 펄스제어신호에 따라 스위칭 소자(Q1, Q2)를 동작하여, 상기 무정전전원이 공급하는 직류전압을 상기 사각펄스로 변환할 수 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 상기 게이트드라이브부(312)는 출력부(313)의 상기 스위칭 소자(Q1, Q2)를 제어할 수 있으며, 상기 펄스제어신호에 따라 상기 스위칭 소자(Q1, Q2)를 동시에 온(on) 또는 오프(off)시킬 수 있다. The gate drive unit 312 operates the switching elements Q1 and Q2 according to the pulse control signal to convert the DC voltage supplied from the uninterruptible power supply into the square pulse. 3, the gate drive unit 312 may control the switching elements Q1 and Q2 of the output unit 313 and may switch the switching elements Q1 and Q2 according to the pulse control signal. Can be turned on or off at the same time.
도4(a)를 참조하면, 상기 펄스제어신호가 상승한 경우에는 상기 스위칭 소자(Q1, Q2)는 모두 온(on)되며, 이 경우, 상기 스위칭 소자의 양단에는 전류가 흐르게 된다. 따라서, 상기 출력부(313)은 +110VDC를 상기 직류단 리액터(120)에 공급하게 된다. Referring to FIG. 4A, when the pulse control signal rises, all of the switching elements Q1 and Q2 are turned on. In this case, current flows to both ends of the switching element. Accordingly, the output unit 313 supplies +101 VDC to the DC reactor 120.
반면에, 도4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 펄스제어신호가 0인 경우에는 상기 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모드 오프(off)되며, 이 경우, 상기 스위칭 소자의 양단으로는 전류가 흐르지 못하므로, 다이오드를 따라 전류가 흐르게 된다. 따라서, 상기 출력부(313)는 -110VDC를 상기 직류단 리액터(120)에 공급하게 된다. On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), when the pulse control signal is 0, the switching elements Q1 and Q2 are turned off. In this case, The current flows along the diode. Accordingly, the output unit 313 supplies -110 VDC to the DC reactor 120.
그러므로, 도4(c)에 도시된 바와 같이 펄스제어신호가 입력되면, 상기 펄스제어신호에 따라 +110VDC와 -110VDC가 번갈아 상기 가스터빈 기동장치(100)로 공급되게 된다. Therefore, when a pulse control signal is input as shown in FIG. 4 (c), + 110VDC and -110VDC are alternately supplied to the gas turbine starter 100 according to the pulse control signal.
여기서, 상기 강제전류모드는 상기 직류단 리액터(120)에 흐르는 직류전류를 "0"으로 강제하여, 상기 전동기측 컨버터(130)의 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)를 턴오프(turn off)하기 위한 것이다. 하지만, 상기 동기 전동기(210)의 고정자는 대부분 리액턴스로 구성되어 있는 등 리액턴스 성분이 다수 존재하므로, 상기 전력변환부(310)가 공급하는 직류전압을 "0"으로 변경하는 것만으로는 신속하게 상기 직류단 리액터(120)에 흐르는 직류전류를 "0"으로 강제하기 어렵다. 따라서, 보다 신속히 상기 전동기측 컨버터(130)를 턴오프하기 위하여, 상기 (-)전압을 유기할 수 있다.
Here, the forced current mode forces the DC current flowing through the DC reactor 120 to be "0", and the power semiconductor elements T1, T2, T3, T4, T5, T6 of the motor- To turn off the power supply. However, since the stator of the synchronous motor 210 has a large number of reactance components, such as a reactance, the stator of the synchronous motor 210 has a large number of reactance components. Therefore, by simply changing the DC voltage supplied from the power conversion unit 310 to "0 & It is difficult to force the DC current flowing through the DC reactor 120 to "0 ". Therefore, the (-) voltage can be induced to turn off the motor-side converter 130 more quickly.
모의전동부하(320)는, 상기 동기 전동기(210)의 고정자 대신에 상기 가스터빈 기동장치(100)와 연결되어, 상기 가스터빈 기동장치(100)로부터 모의고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 공급받을 수 있다. 상기 가스터빈 기동장치(100)가 정상적으로 동작하는지 여부를 시험하기 위해서는, 상기 가스터빈 기동장치(100)가 상기 고정자에 인가하는 고정자전류의 크기를 측정할 필요가 있다. 따라서, 상기 고정자가 가지는 부하와 유사한 부하를 가지는 모의전동부하(320)를 상기 동기 전동기(210)의 고정자 대신에 상기 가스터빈 기동장치(100)에 연결할 수 있으며, 상기 고정자전류에 대응하는 모의고정자전류를 입력받을 수 있다. 이때, 상기 인가되는 모의고정자전류를 측정하여 상기 연산부(330)에 제공할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 고정자는 주로 리액턴스 성분을 포함하고 있으므로, 상기 모의전동부하(320)도 대부분 리액턴스 성분으로 구성될 수 있다.
The simulated motor load 320 is connected to the gas turbine starting device 100 instead of the stator of the synchronous motor 210 so that the simulated stator currents Ia, Ib and Ic are supplied from the gas turbine starting device 100 Can be supplied. In order to test whether the gas turbine starter 100 operates properly, it is necessary to measure the magnitude of the stator current applied to the stator by the gas turbine starter 100. Accordingly, a simulated electric load 320 having a load similar to that of the stator can be connected to the gas turbine starting device 100 instead of the stator of the synchronous motor 210, Current can be input. At this time, the applied stator current can be measured and provided to the operation unit 330. As mentioned above, since the stator mainly includes a reactance component, the simulated electric load 320 can also be composed mostly of a reactance component.
연산부(330)는, 상기 모의고정자전류와 상기 초기운전시험장치(300)에 상기 회전자의 초기회전각도로 기 설정된 모의초기회전각도를 이용하여, 상기 고정자에 인가되는 모의고정자전압을 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치(100)로 전송할 수 있다. The calculating unit 330 calculates a simulated stator voltage to be applied to the stator using the simulated stator current and the simulated initial rotation angle predetermined by the initial rotational angle of the rotor to the initial operation testing apparatus 300, And may transmit the simulated stator voltage to the gas turbine starter 100.
앞서 살핀 바와 같이, 상기 연산부(330)는 동기 전동장치(200)의 동작을 모사하는 동기전동모델을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 동기전동모델에 상기 회전자의 초기회전각도에 대응하는 모의초기회전각도를 미리 설정해 두고, 상기 가스터빈 기동장치(100)가 입력하는 모의고정자전류을 상기 동기전동모델에 입력하면, 상기 고정자에 인가되는 고정자전압에 해당하는 모의고정자전압을 계산하는 것이 가능하다. 나아가, 상기 모의고정자전류에 의하여 회전하는 상기 회전자의 모의회전각도 및 모의회전속도도 상기 동기전동모델을 이용하여 계산할 수 있다. As described above, the calculating unit 330 may include a synchronous transmission model that simulates the operation of the synchronous transmission apparatus 200. [ Therefore, if a simulated initial rotational angle corresponding to the initial rotational angle of the rotor is set in advance in the synchronous transmission model, and the simulated stator current input by the gas turbine starting device 100 is input to the synchronous transmission model, It is possible to calculate the simulated stator voltage corresponding to the stator voltage applied to the stator. Further, the simulated rotational angle and the simulated rotational speed of the rotor rotated by the simulated stator current can be calculated using the synchronous electric motor model.
도5를 참조하면, 도5(a)에 도시된 바와 같이 상기 회전자의 모의초기회전각도를 30도로 설정할 수 있다. 이후 가스터빈 기동장치(100)로부터 여자생성신호(Iew)를 입력받으면, 상기 여자생성신호(Iew)에 대응하여 모의회전자전류를 상기 동기전동모델에 입력할 수 있다. 이때, 상기 모의회전자전류에 대응하는 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)이 상기 동기전동모델에서 계산될 수 있으며, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)을 이용하여 상기 회전자의 모의초기회전각도를 파악할 수 있다. Referring to FIG. 5, the initial rotation angle of the rotor may be set to 30 degrees as shown in FIG. 5 (a). When the excitation generating signal Iew is input from the gas turbine starting device 100, the synchronous electromotive force corresponding to the excitation generating signal Iew can be input to the synchronous motor model. At this time, simulated stator voltages Va, Vb, and Vc corresponding to the parasitic electron current can be calculated in the synchronous electric motor model, and the gas turbine starter 100 can calculate the simulated stator voltages Va, Vb, Vc ) Can be used to grasp the initial rotation angle of the rotor.
상기 가스터빈 기동장치(100)가 정상적으로 동작한다면, 도5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 모의초기회전각도 30도에 대응하여 상기 회전자에 최대토크가 인가될 수 있는 전력반도체소자인 T4 및 T5를 턴온(turn on)하여 상기 모의고정자전류를 상기 모의전동부하(320)에 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 고정자의 a단자 및 c단자에 상기 모의고정자전류가 흐르게 되며, 상기 모의고정자전류에 의하여 상기 a단자에는 Ψa의 자속이 형성되고 c단자에는 Ψc의 자속이 형성된다. 여기서, 상기 Ψa 및 Ψc를 합성하면 전체 고정자의 자속인 고정자자속 Ψs이 형성되고, 이는 회전자의 자속인 회전자자속 Ψr과 90도의 관계를 가지므로, 상기 회전자에는 최대의 토크가 인가되게 된다. 따라서, 상기 회전자는 회전하게 되고, 이후 도5(b)에 도시된 바와 같이 강제전류모드에 의하여 상기 전력반도체소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)는 모두 턴오프(turn off)될 수 있다.If the gas turbine starter 100 operates normally, as shown in FIG. 5 (a), a power semiconductor element T4 which is capable of applying a maximum torque to the rotor corresponding to the initial rotational angle of 30 degrees And T5 may be turned on to apply the simulated stator current to the simulated motor load 320. [ In this case, the simulated stator current flows through the a terminal and the c terminal of the stator, and the magnetic flux of? A is formed at the a terminal and the magnetic flux of? C is formed at the c terminal by the simulated stator current. Here, when? A and? C are combined, the stator flux? S, which is the flux of the entire stator, is formed, which has a relationship of 90 degrees with the rotor flux? R, which is the flux of the rotor, so that the maximum torque is applied to the rotor . The power semiconductor devices T1, T2, T3, T4, T5, and T6 are all turned off by the forced current mode as shown in FIG. 5 (b) .
상기 연산부(330)는 상기 모의고정자전류 및 상기 회전자의 모의회전각도에 따라 변화되는 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)를 계산할 수 있으며, 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)를 상기 가스터빈 기동장치(100)에 입력할 수 있다. 이 경우, 도5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)에 대응하는 모의고정자전류를 인가하여, T6 및 T5를 턴온할 수 있다. 따라서, b단자 및 c단자에 상기 모의고정자전류가 흐르게 되고, 상기 b단자에는 Ψb의 자속, 상기 c단자에는 Ψc의 자속이 형성될 수 있다. 이때, 상기 Ψb 및 Ψc를 합성하면 고정자자속 Ψs이 형성되므로, 상기 고정자자속 Ψs와의 관계에 의하여 상기 회전자에는 토크가 인가되고, 상기 회전자는 계속하여 회전할 수 있다. 이후, 도5(d)에 도시된 바와 같이 강제전류모드에 의하여 상기 전력반도체(T1, T2, T3, T4, T5, T6)는 모두 턴오프될 수 있다.
The calculating unit 330 may calculate the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc that vary according to the simulated stator current and the simulated rotational angle of the rotor, and may calculate the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc Can be input to the gas turbine starting device 100. 5 (c), the gas turbine starter 100 applies a simulated stator current corresponding to the simulated stator voltages Va, Vb, and Vc to turn on T6 and T5 . Therefore, the simulated stator current flows to the b terminal and the c terminal, and the magnetic flux of? B may be formed at the b terminal and the magnetic flux of? C may be formed at the c terminal. At this time, since the stator flux? S is formed by combining? B and? C, torque is applied to the rotor due to the relationship with the stator flux? S, and the rotor can continue to rotate. Then, the power semiconductors T1, T2, T3, T4, T5, and T6 may be turned off by the forced current mode as shown in FIG. 5 (d).
즉, 상기 가스터빈 기동장치(100)는 상기 연산부(330)이 계산한 상기 모의고정자전압(Va, Vb, Vc)에 대응하여 상기 회전자를 회전하기 위한 모의고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 출력한다. 따라서, 상기 가스터빈 기동장치(100)가 출력하는 상기 모의고정자전류(Ia, Ib, Ic)를 모니터링함으로써 상기 가스터빈 기동장치(100)가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있다. That is, the gas turbine starting apparatus 100 calculates the simulated stator currents Ia, Ib, Ic for rotating the rotor corresponding to the simulated stator voltages Va, Vb, Vc calculated by the calculating unit 330, . Therefore, it is possible to confirm whether the gas turbine starting apparatus 100 operates normally by monitoring the simulated stator currents Ia, Ib, Ic output from the gas turbine starter 100.
나아가, 상기 연산부(330)는 상기 고정자에 위치하여 상기 고정자전압을 공급받는 복수개의 단자 중에서, 상기 회전자의 회전각도에 따라 상기 회전자에 최대토크를 인가하는 단자를 상기 동기전동기모델을 이용하여 도출할 수 있다. 이 경우, 상기 가스터빈 기동장치(100)가 턴온하여 상기 모의고정자전류를 공급하는 단자와 상기 연산부(330)에서 도출한 최대토크를 인가하는 단자를 비교하는 방식으로 상기 가스터빈 기동장치(100)의 정상동작여부를 확인할 수 있다.
Further, the calculating unit 330 may include a terminal for applying a maximum torque to the rotor according to the rotation angle of the rotor, among the plurality of terminals that are located in the stator and are supplied with the stator voltage, using the synchronous motor model . In this case, the gas turbine starting device 100 may be operated in such a manner that a terminal for supplying the simulated stator current to the gas turbine starting device 100 is turned on and a terminal for applying the maximum torque derived from the calculating device 330 is compared. It is possible to confirm whether or not it is in normal operation.
도시하지는 않았으나, 상기 연산부(330)는 상기 모의전동부하(320)에서 측정한 모의고정자전류를 아날로그 저역필터와 ADC(Analog Digital Converter)를 통하여 입력받을 수 있으며, 상기 동기전동모델에 대한 연산을 수행하는 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 프로세서를 통하여 상기 모의고정자전류에 대응하는 모의고정자전압을 출력할 수 있다. 이후, 상기 모의고정자전압은 ADC 및 절연증폭기를 통하여 상기 가스터빈 기동장치(100) 및 상기 전력변환부(310)에 공급될 수 있다.
Although not shown, the calculating unit 330 can receive the simulated stator current measured by the simulated motor load 320 through an analog low-pass filter and an ADC (Analog Digital Converter), and performs an operation on the synchronous motor model A simulated stator voltage corresponding to the simulated stator current can be output through an operation processor such as a CPU (Central Processing Unit). Thereafter, the simulated stator voltage may be supplied to the gas turbine starter 100 and the power converter 310 through an ADC and an isolation amplifier.
디스플레이부(340)는, 상기 모의고정자전류, 상기 모의초기회전각도, 상기 모의회전자전류, 상기 모의고정자전압, 상기 회전자의 회전각도 및 회전속도 중 적어도 어느 하나를 디스플레이할 수 있다. 상기 초기운전시험장치(300)를 이용하여 상기 가스터빈 기동장치(100)에 대한 시험을 수행하는 시험자는 상기 디스플레이부(340)를 통하여 상기 가스터빈 기동장치(100)의 동작을 모니터링할 수 있으며, 상기 가스터빈 기동장치(100)에 이상 등이 있는지 여부를 확인할 수 있다. The display unit 340 may display at least one of the simulated stator current, the simulated initial rotation angle, the parliament electron current, the simulated stator voltage, the rotational angle of the rotor, and the rotational speed. The tester performing the test on the gas turbine starting apparatus 100 using the initial operation testing apparatus 300 can monitor the operation of the gas turbine starting apparatus 100 through the display unit 340 , It is possible to confirm whether the gas turbine starting apparatus 100 has an abnormality or not.
예를들어, 상기 디스플레이부(340)에는 도6의 그래프가 출력될 수 있다. 즉, 상기 회전자의 모의회전속도를 통하여 상기 회전자가 초기기동속도(P)에 도달하느지 여부를 확인할 수 있으며, 상기 강제전류모드와 자연전류모드에서 각각 Idc와 Ia를 확인할 수 있다. 나아가, 도5를 출력하여, 상기 가스터빈 기동장치(100)에 의한 상기 동기전동기모델의 동작을 확인하도록 하는 것도 가능하다.
For example, the display unit 340 may output the graph of FIG. That is, it is possible to confirm whether the rotor reaches the initial starting speed P through the simulated rotational speed of the rotor, and Idc and Ia can be confirmed in the forced current mode and the natural current mode, respectively. Further, it is also possible to output FIG. 5 to confirm the operation of the synchronous motor model by the gas turbine starting apparatus 100.
도9는 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법을 나타내는 순서도이다. 9 is a flowchart showing an initial operation test method of a gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법은, 시험준비단계(S10), 강제전류공급단계(S20), 초기기동단계(S30), 승속단계(S40) 및 자연전류공급단계(S50)를 포함할 수 있다. 9, an initial operation test method of a gas turbine starter according to an embodiment of the present invention includes a test preparation step S10, a forced current supply step S20, an initial startup step S30, S40) and a natural current supply step (S50).
이하, 도9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법을 설명한다.
Hereinafter, an initial operation test method of the gas turbine starting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
시험준비단계(S10)는, 상기 가스터빈 기동장치에 상기 동기 전동기 대신에 초기운전시험장치를 연결하고, 상기 초기운전시험장치에 포함된 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 초기회전각도에 대응하는 모의초기회전각도를 설정할 수 있다. In the test preparation step (S10), an initial operation test device is connected to the gas turbine starting device instead of the synchronous motor, and a synchronous electric motor model included in the initial operation test device is used to correspond to the initial rotation angle of the rotor The initial rotation angle of the simulation can be set.
이후, 상기 가스터빈 기동장치는 여자생성신호(Iew)를 상기 초기운전시험장치로 입력할 수 있으며, 상기 초기운전시험장치는 상기 모의초기회전각도에 대응하는 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 입력할 수 있다. Thereafter, the gas turbine starter may input an excitation signal Iew to the initial operation test device, and the initial operation test device may output a simulated stator voltage corresponding to the simulated initial rotation angle to the gas turbine starter Can be input.
상기 가스터빈 기동장치는 상기 모의고정자전압에 대응하여, 상기 초기운전시험장치에서 모사되고 있는 회전자에 최대토크가 인가되도록 하는 모의고정자전류를 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 초기운전시험장치에서는 상기 회전자는 회전을 시작하는 것으로 모사된다.The gas turbine starter may input a simulated stator current corresponding to the simulated stator voltage so that a maximum torque is applied to the rotor simulated in the initial operation test apparatus. In this case, in the initial operation test apparatus, the rotor is simulated as starting rotation.
이때, 강제전류공급단계(S20)에 의하여, 상기 초기운전시험장치는 강제전류모드에 따라 상기 가스터빈 기동장치에 사각펄스형태의 전원을 공급할 수 있다. 즉, 상기 가스터빈 기동장치가 동작하기 위해서는 전원이 필요하며 상기 전원은 상기 초기운전시험장치로부터 공급받을 수 있다. At this time, by the forced current supply step (S20), the initial operation test apparatus can supply a square pulse type power supply to the gas turbine starting device according to the forced current mode. That is, in order for the gas turbine starter to operate, a power source is required and the power source can be supplied from the initial operation test apparatus.
초기기동단계(S30)는, 상기 초기운전시험장치가 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 인가받으면, 상기 동기전동모델을 이용하여 상기 모의초기회전각도 및 상기 모의고정자전류에 대응하는 모의고정자전압 및 상기 회전자의 모의회전각도를 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 입력할 수 있다. 여기서, 상기 가스터빈 기동장치가 입력하는 모의고정자전류가 상기 회전자에 최대 토크가 인가되도록 하는 것인지 여부를 확인하는 것이 가능하므로, 이를 통하여 상기 가스터빈 기동장치가 상기 회전자의 초기회전각도를 정확하게 찾는지 여부를 확인할 수 있다. In the initial startup step S30, when the initial operation testing device receives a simulated stator current from the gas turbine starting device, a simulated stator current corresponding to the simulated initial rotation angle and the simulated stator current And a simulated rotational angle of the rotor, and input the simulated stator voltage to the gas turbine starter. Since it is possible to check whether the maximum stator current is applied to the rotor by the simulated stator current input by the gas turbine starter, the gas turbine starter can accurately determine the initial rotation angle of the rotor You can check whether you are looking.
이후, 승속단계(S40)에서는 상기 가스터빈 기동장치가 상기 모의고정자전압에 대응하여 변경한 상기 모의고정자전류를 상기 초기운전시험장치로 입력하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 변경된 모의고정자전류 및 모의회전각도에 대응하는 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 인가할 수 있다. 즉, 상기 회전자의 회전속도를 높이는 과정에서 상기 가스터빈 기동장치가 상기 회전자에 최대토크가 인가되도록 상기 모의고정자전류를 지속적으로 입력하는지 여부를 통하여 상기 가스터빈 기동장치가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있다. Thereafter, when the gas turbine starting device inputs the simulated stator current, which is changed in correspondence with the simulated stator voltage, to the initial operation test device, the initial operation test device determines whether the modified simulated stator current and simulated stator current A simulated stator voltage corresponding to the angle of rotation may be applied to the gas turbine starter. That is, whether or not the gas turbine starter continuously operates the stator stator current so that the maximum torque is applied to the rotor in the process of increasing the rotational speed of the rotor, Can be confirmed.
마지막으로, 자연전류공급단계(S50)를 통하여, 상기 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 모의회전속도를 계산하고, 상기 모의회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드를 자연전류모드로 전환하여, 상기 가스터빈 기동장치에 직류전원을 공급할 수 있다.
Finally, the simulated rotational speed of the rotor is calculated using the synchronous electric motor model through the natural current supply step (S50). When the simulated rotational speed reaches a predetermined initial starting speed, It is possible to switch to the natural current mode to supply DC power to the gas turbine starting device.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled 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.
100: 가스터빈 기동장치 110: 계통측 컨버터
120: 직류단 리액터 130: 전동기측 컨버터
140: 기동제어부 200: 동기 전동장치
210: 동기 전동기 220: 여자 컨버터
230: 여자 제어부 300: 초기운전시험장치
310: 전력변환부 311: 펄스발생기
312: 게이트드라이브부 313: 출력부
320: 모의전동부하 330: 연산부
340: 디스플레이부
S10: 시험준비단계 S20: 강제전류공급단계
S30: 초기기동단계 S40: 승속단계
S50: 자연전류공급단계
100: Gas turbine starter 110: Grid-side converter
120: DC reactor 130: Motor side converter
140: start control section 200: synchronous transmission device
210: synchronous motor 220: exciting converter
230: excitation control unit 300: initial operation test apparatus
310: power conversion unit 311: pulse generator
312: gate drive unit 313: output unit
320: simulated electric load 330:
340:
S10: Test preparation step S20: Forced current supply step
S30: Initial startup step S40: Selling step
S50: Natural current supply step

Claims (8)

  1. 동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치에 있어서,
    상기 가스터빈 기동장치의 동작모드를 강제전류모드(FCM: Forced Commutation Mode) 또는 자연전류모드(NCM: Natural Commutation Mode)로 선택하고, 상기 동작모드에 따라 상기 가스터빈 기동장치에 전원을 공급하는 전력변환부;
    상기 가스터빈 기동장치와 연결되어, 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 공급받는 모의전동부하; 및
    상기 모의고정자전류와 상기 초기운전시험장치에 상기 회전자의 초기회전각도로 기 설정된 모의초기회전각도를 이용하여, 상기 고정자에 인가되는 모의고정자전압을 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치로 전송하는 연산부를 포함하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    A method of controlling a stator of a synchronous motor by controlling a stator current supplied to the stator according to a magnitude of a stator voltage measured at a stator of a synchronous motor to increase a rotation speed at which a rotor of the synchronous motor rotates, And a control unit for controlling the gas turbine starting device and the gas turbine starting device,
    Wherein the operation mode of the gas turbine starter is selected as a Forced Commutation Mode (FCM) or a Natural Commutation Mode (NCM), and electric power for supplying power to the gas turbine starting device A conversion unit;
    A simulated motor load coupled to the gas turbine starter to receive a simulated stator current from the gas turbine starter; And
    Calculating a simulated stator voltage to be applied to the stator using the simulated stator current and the simulated initial rotation angle predetermined by the initial rotation angle of the rotor to the initial operation testing apparatus, And an operation section for transmitting the gas turbine starting device to the apparatus.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연산부는
    상기 동기 전동기의 동작을 모사하는 동기전동모델을 포함하며, 상기 동기전동모델을 이용하여, 상기 모의고정자전압, 상기 회전자의 모의회전각도 및 모의회전속도 중 적어도 어느 하나를 계산하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    2. The apparatus of claim 1,
    And a synchronous electric motor model that simulates the operation of the synchronous motor, wherein the synchronous electric motor model is used to calculate at least one of the simulated stator voltage, the simulated rotational angle of the rotor and the simulated rotational speed, Initial operating test equipment.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연산부는
    상기 고정자에 위치하여 상기 고정자전압을 공급받는 복수개의 단자 중에서, 상기 회전자의 회전각도에 따라 상기 회전자에 최대토크를 인가하는 단자를 상기 동기전동모델을 이용하여 도출하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    3. The image processing apparatus according to claim 2,
    And an initial value of an initial value of the terminal of the gas turbine starter which derives a terminal for applying a maximum torque to the rotor according to the rotation angle of the rotor using the synchronous transmission model, Driving test equipment.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전력변환부는
    상기 회전자의 모의회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드에서 자연전류모드로 전환하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    The power conversion apparatus according to claim 2,
    And switches from the forced current mode to the natural current mode when the simulated rotational speed of the rotor reaches a predetermined initial startup speed.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전력변환부는
    상기 강제전류모드에 해당하면, 무정전전원(UPS: Uninterruptible Power Supply)으로부터 공급받는 직류전압을 상기 모의고정자전압의 주파수에 따라 스위칭하여 사각펄스로 변형하고, 상기 사각펄스를 상기 가스터빈 기동장치의 전원으로 공급하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    5. The apparatus of claim 4, wherein the power conversion unit
    In the forced current mode, a DC voltage supplied from an uninterruptible power supply (UPS) is switched in accordance with the frequency of the simulated stator voltage to transform it into a square pulse, and the rectangular pulse is supplied to the power source of the gas turbine starting device To the gas turbine starting device.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전력변환부는
    상기 모의고정자전압의 선간전압을 계산하여 상기 선간전압 중 어느 하나가 양수이면 상승에지를 생성하고, 상기 선간전압 중 어느 하나가 0이면 하강에지를 생성하여 펄스제어신호를 생성하는 펄스발생기; 및
    상기 펄스제어신호에 따라 스위칭소자를 동작하여, 상기 무정전전원이 공급하는 직류전압을 상기 사각펄스로 변환하는 게이트드라이브부를 포함하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    6. The apparatus of claim 5, wherein the power converter
    A pulse generator for calculating a line voltage of the simulated stator voltage to generate a rising edge if any one of the line voltages is positive and generating a falling edge if any one of the line voltages is zero to generate a pulse control signal; And
    And a gate drive unit for operating the switching device in accordance with the pulse control signal and converting the DC voltage supplied from the uninterruptible power supply into the square pulse.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 모의초기회전각도, 상기 모의고정자전류, 상기 모의고정자전압, 상기 회전자의 모의회전각도 및 모의회전속도 중 적어도 어느 하나를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험장치.
    3. The method of claim 2,
    Further comprising a display unit for displaying at least one of the simulated initial rotation angle, the simulated stator current, the simulated stator voltage, the simulated rotational angle of the rotor, and the simulated rotational speed.
  8. 동기 전동기(synchronous motor)의 고정자(stator)에서 측정되는 고정자전압의 크기에 따라 상기 고정자에 공급하는 고정자전류를 제어하여, 상기 동기 전동기의 회전자(rotor)가 회전하는 회전속도를 높이는 방식으로 가스터빈을 기동하는 가스터빈 기동장치의 정상동작여부를 확인하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법에 있어서,
    상기 가스터빈 기동장치에 초기운전시험장치를 연결하고, 상기 초기운전시험장치에 포함된 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 초기회전각도에 대응하는 모의초기회전각도를 설정하는 시험준비단계;
    강제전류모드에 따라, 상기 초기운전시험장치가 상기 가스터빈 기동장치에 사각펄스형태의 전원을 공급하는 강제전류공급단계;
    상기 초기운전시험장치가 상기 가스터빈 기동장치로부터 모의고정자전류를 인가받으면, 상기 동기전동모델을 이용하여 상기 모의초기회전각도 및 상기 모의고정자전류에 대응하는 모의고정자전압 및 상기 회전자의 모의회전각도를 계산하고, 상기 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 입력하는 초기기동단계;
    상기 가스터빈 기동장치가 상기 모의고정자전압에 대응하여 변경한 상기 모의고정자전류를 상기 초기운전시험장치로 입력하면, 상기 초기운전시험장치는 상기 변경된 모의고정자전류 및 모의회전각도에 대응하는 모의고정자전압을 상기 가스터빈 기동장치에 인가하는 승속단계; 및
    상기 동기전동모델을 이용하여 상기 회전자의 모의회전속도를 계산하고, 상기 모의회전속도가 기 설정된 초기기동속도에 도달하면, 상기 강제전류모드를 자연전류모드로 전환하여, 상기 가스터빈 기동장치에 직류전원을 공급하는 자연전류공급단계를 포함하는 가스터빈 기동장치의 초기운전시험방법.
    A method of controlling a stator of a synchronous motor by controlling a stator current supplied to the stator in accordance with a magnitude of a stator voltage measured at a stator of a synchronous motor to increase a rotational speed at which a rotor of the synchronous motor rotates, An initial operation test method of a gas turbine starter for confirming whether a gas turbine starter that starts a turbine operates normally,
    A test preparation step of connecting an initial operation test device to the gas turbine starting device and setting a simulation initial rotation angle corresponding to an initial rotation angle of the rotor using a synchronous electric motor model included in the initial operation test device;
    A forced current supply step in which the initial operation testing device supplies a square pulse type power supply to the gas turbine starting device according to a forced current mode;
    When the initial operation test apparatus receives a simulated stator current from the gas turbine starting device, a simulated stator voltage corresponding to the simulated initial rotation angle and the simulated stator current and a simulated rotational angle An initial startup step of inputting the simulated stator voltage to the gas turbine starting device;
    And the initial operation test device inputs the modified simulated stator current corresponding to the modified simulated stator current and the simulated stator current corresponding to the modified simulated stator current to the simulated stator current To the gas turbine starting device; And
    Wherein the controller is configured to calculate a simulated rotational speed of the rotor using the synchronous motor model and to switch the forced current mode to a natural current mode when the simulated rotational speed reaches a predetermined initial starting speed, A method of testing an initial operation of a gas turbine starter comprising a natural current supply step of supplying DC power.
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