KR101636794B1 - 고전압 전력 전송 시스템의 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법 - Google Patents

고전압 전력 전송 시스템의 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 직류 (High Voltage Direct Current: HVDC) 전력 전송 시스템에서, AC/DC 컨버터와 직류 전력 전송부 사이에 연결되어 직류 전력 전송부의 단락 전류를 제어하는 것과 관련된다. 본 발명에 따른 전류 억제 장치는 교류 전력과 직류 전력 간의 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터와 직류 전력을 전송하는 직류 전력 전송부 사이에 배치되고, 적어도 두 개의 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 복수의 전류 억제 모듈을 포함하고, 상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 전압들을 더하여 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제한다.

Description

고전압 전력 전송 시스템의 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법{CURRENT SUPPERSSION DEVICE OF HIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 고전압 전력 전송 시스템의 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 직류(High Voltage Direct Current, HVDC) 전력 전송 시스템에서 직류 전력 전송단의 단락 전류를 제어하기 위한 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법에 관한 것이다.
고전압 직류 전력 전송 시스템에서 직류 전력 전송선의 단락 사고가 발생하면, AC/DC 컨버터의 직류단으로부터 직류 전력 전송선으로 과전류(Over Current)가 흐른다. 이때, 과전류는 AC/DC 컨버터를 통과하면서, AC/DC 컨버터의 전력형 반도체 소자를 파괴할 수 있다. 따라서, 직류 전력 전송선의 직류단(이하, 출력 직류단) 단락 사고에 대비하여, 직류 전력 전송선으로 흐르는 과전류를 억제하기 위한 방법들이 논의되었다.
이러한, 논의 중 하나로서, 전류 차단기를 직류단 전력 전송선에 연결하여 과전류를 차단하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 현재로서는 고전압 직류 전력 전송 시스템에 적용할 만큼 효과적인 차단기는 개발되어 있지 않으며, 연구중인 전류 차단기 역시 수 밀리초(msec)동안은 단락 전류가 증가하고 제작 단가도 높은 한계가 있다. 한편, 논의 중 다른 하나로서, 컨버터의 직류단 전압을 0 혹은 음전압으로 제어하여 출력 직류단 단락 전류를 제어하는 모듈형 멀티레벨 컨버터가 고려될 수 있다. 하지만 이를 위해서는 AC/DC 컨버터가 양방향으로 전압을 합성할 수 있어야 하기 때문에, 풀-브릿지(Full-Bridge, FB) 컨버터를 모듈로서 사용해야 한다. 이는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비용을 증가시킬 뿐 아니라, 도통 손실을 크게 증가시키는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 직류단 단락 사고 전류를 제어하는 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전력의 도통 손실 및 스위칭 손실을 감소시키는 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필요한 반도체 소자의 수를 감소시킨 전류 억제 장치 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 교류 전력과 직류 전력 간의 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터와 직류 전력을 전송하는 직류 전력 전송부 사이에 배치되는 전류 억제 장치는, 적어도 두 개의 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 복수의 전류 억제 모듈을 포함하고, 상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 전압들을 더하여 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제한다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에서 직렬 연결된다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들은 적어도 하나의 캐패시터와 적어도 하나의 전력 스위치를 포함하고, 상기 전력 스위치의 제어에 따라, 상기 캐패시터의 전압을 선택적으로 출력한다.
실시 예로서, 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 흐르는 맥동 전류로부터 추출된 전기 에너지로 상기 캐패시터를 충전하는 충전부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 충전부는 상기 맥동 전류로부터 전기 에너지를 추출하는 권선; 및 상기 권선으로부터 제공되는 전기 에너지를 정류하여, 상기 캐패시터에 제공하는 정류기를 포함한다.
실시 예로서, 상기 직류 전력 전송부와 절연된 전원 공급 장치로부터 제공된 에너지로 상기 캐패시터를 충전하는 충전부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 절연된 전원 공급 장치는 교류 전력 공급 장치 또는 광 에너지 조사 장치이다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 전력 스위치는 풀-브릿지 회로 또는 하프-브릿지 회로의 적어도 일부를 구성한다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 전력 스위치의 일시적인 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off) 동작에 의해, 상기 캐패시터를 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 일시적으로 직렬 연결하여 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 흐르는 직류 전류로 상기 캐패시터를 충전한다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 전력 스위치의 일시적인 턴-온 또는 턴-오프 동작은, 펄스 형태로 교차 반복된다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 적어도 하나의 모듈에 포함된 캐패시터로부터 전기 에너지를 추출하여 상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 적어도 하나의 다른 모듈에 포함된 캐패시터를 충전한다.
실시 에로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터의 양의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 양의 전압단 사이에서 직렬 연결된다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터의 음의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 음의 전압단 사이에서 직렬 연결된다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 일부는 상기 AC/DC 컨버터의 양의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 양의 전압단 사이에서 직렬 연결되고, 상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 다른 일부는 상기 AC/DC 컨버터의 음의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 음의 전압단 사이에서 직렬 연결된다.
실시 예로서, 상기 직류 전력 전송부와 병렬로 연결되고, 적어도 두 개의 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 복수의 전류 제어 모듈을 포함하고, 상기 직류 전력 전송부의 단락 전류가 상기 AC/DC 컨버터로 흐르는 것을 억제하는 전류 제어부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 복수의 전류 제어 모듈은 서로 직렬 연결되고, 상기 전류 제어부는 상기 직류 전력 전송부에 단락 사고가 발생할 때, 상기 직류 전력 전송부의 단락 전류가 흐르는 우회 경로를 제공한다.
실시 예로서, 제 1 운전 조건에서, 상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 상기 전압들을 더한 전압은 0 전압이다.
실시 예로서, 제 2 운전 조건에서, 상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 상기 전압들을 더한 전압은 상기 AC/DC 컨버터의 단자 전압보다 크거나 같은 크기이다.
본 발명에 따른 직류 전력 전송 시스템은 교류 시스템; 상기 교류 시스템에 전력을 주거나 상기 교류 시스템으로부터 전력을 받는 직류 전력 전송부; 상기 교류 시스템 및 상기 직류 전력 전송부 사이에 위치하여, 직류 전력과 교류 전력간 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터; 및 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 위치하고, 상기 직류 전력 전송부에서의 단락 사고 발생 여부에 따라, 소정의 전압을 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제하는 전류 억제 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 직류 전력 전송 시스템은 교류 시스템; 상기 교류 시스템에 전력을 주거나 상기 교류 시스템으로부터 전력을 받는 복수의 직류 전력 전송부; 상기 교류 시스템 및 상기 복수의 직류 전력 전송부 사이에 위치하여, 직류 전력과 교류 전력간 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터; 및 상기 AC/DC 컨버터와 상기 복수의 직류 전력 전송부 사이에 위치하고, 상기 복수의 직류 전력 전송부 중 적어도 하나의 직류 전력 전송부에서의 단락 사고 발생 여부에 따라, 소정의 전압을 상기 AC/DC 컨버터와 상기 적어도 하나의 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 적어도 하나의 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제하는 전류 억제 장치를 포함한다.
실시 예로서, 상기 전류 억제 장치는 상기 복수의 직류 전력 전송부에 각각 대응되는 복수의 전류 억제 회로를 포함하고, 상기 복수의 전류 억제 회로는 서로 독립적으로 동작한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전류 억제 장치를 이용하여 직류단 단락 사고 전류를 제어할 수 있다.
또한, 전류 억제 장치에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 전류 억제 장치에 요구되는 반도체 소자의 수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에 사용되는 전류 억제 모듈들을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에 사용되는 전류 억제 모듈들을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치의 내부 구성 및 내부 회로 연결 상태들을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치를 서로 다른 유형의 전류 억제 모듈들을 조합하여 구성한 예시적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10에 도시된 제어부의 예시적인 동작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 제어부가 추가된 전류 억제 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에 포함된 전류 억제 모듈의 캐패시터 충전 방법을 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 18 및 19는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에서 다이오드 및 전력 스위치를 이용하여 모듈간 에너지를 전달하는 방법을 나타내는 회로도이다.
도 20은 다중 직류단에 대응하여 복수의 전류 억제 장치를 구비한 다중 직류단 전력 전송 시스템을 나타내는 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명은 고전압 직류 (High Voltage Direct Current: HVDC) 전력 전송 시스템에서, 전압형 AC/DC 컨버터와 연결된 출력 직류단의 단락 사고를 제어하는 전류 억제 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 고전압 직류 전력 전송 시스템에서 출력 직류단 단락 사고가 발생하면, 사고가 발생한 전력 전송선으로부터 AC/DC 컨버터 및 교류단 시스템(교류단 부하 또는 교류단 전원)을 분리해야 하고, 동시에 AC/DC 컨버터는 무효 전력을 AC 시스템에 공급할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 AC/DC 컨버터의 직류단과 직류 전력 전송선(또는, 출력 직류단) 사이에 전류 억제 장치를 삽입한다. 이때의 전류 억제 장치는 직류 전류를 억제하는 직류 전류 억제 장치로서, 단락 사고가 발생한 직류 전력 전송선의 전압을 제어하여 단락 전류가 증가하는 것을 방지하고, 나아가 단락 전류를 제거하는 데 기여한다.
본 발명의 실시 예에서는 AC/DC 컨버터의 직류단과 직류 전력 전송선 사이에 하프-브릿지(Half-Bridge, HB) 컨버터 또는 풀-브릿지(Full-Bridge, FB) 컨버터를 직렬로 연결한 전류 억제 장치를 추가한다. 이 전류 억제 장치는 정상 동작 상태(즉, 단락 사고가 발생하지 않은 상태)에서는 AC/DC 컨버터와 직류 전력 전송선 사이에서 전압을 인가하지 않으므로 직류 전력 전송선에 아무런 영향을 주지 않는다. 반면에, 직류 전력 전송선에 단락 사고가 발생하면, 전류 억제 장치는 내부에서 합성된 전압(예를 들어, AC/DC 컨버터의 직류단 전압과 같거나 유사한 크기의 전압)을 이용하여 직류 전력 전송선의 단자 전압이 0 또는 음전압이 되도록 제어한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 전류 억제 장치는 컨버터의 토폴로지(예를 들어, 2-레벨 AC/DC 컨버터, 3-level AC/DC 컨버터 또는 모듈형 멀티레벨 컨버터)와 무관하게, 전압형 AC/DC 컨버터를 이용한 직류 전력단을 가지는 전력 시스템이라면 어떤 곳에라도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 억제 장치는 기존의 단락 사고 전류 제어 기능을 포함한 AC/DC 컨버터(예를 들어, 풀-브릿지 컨버터와 하프-브릿지 컨버터를 절반씩 섞어 사용하는 모듈형 멀티 레벨 컨버터)와 비교할 때, 사용되는 전력 반도체 소자의 수를 7/9로 줄일 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 억제 장치에는 직류 전류만 흐르기 때문에 무효 전력을 소모하지 않아, 종래의 방법에 비해 도통 손실도 감소한다. 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 억제 장치는 정상 동작 상태에서 별도의 스위칭 동작을 수행하지 않기 때문에 종래의 방법에 비해 스위칭 손실도 줄일 수 있다.
직류 전력 전송 시스템의 구조 및 제어
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른, 전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전력 전송 시스템(1000)은 전류 억제 장치(1100), 교류 시스템(1200), AC/DC 컨버터(1300) 및 직류 전력 전송부(1400)를 포함한다.
교류 시스템(1200)은 AC/DC 컨버터(1300)를 통해 직류 전력 전송부(1400)와 전력을 교환하는 시스템이다. 예를 들어, 교류 시스템(1200)은 AC/DC 컨버터(1300)에 의해 교류로 변환된 전력을 수신하는 교류 부하일 수 있다. 또는, 교류 시스템(1200)은 AC/DC 컨버터를 통해 직류로 변환되는 전력을 제공하는 교류 전원일 수 있다. 실시 예로서, 교류 시스템(1200)은 3상 교류 부하 또는 3상 교류 전원일 수 있다. 교류 시스템(1200)에 대한 구체적인 내용은 당해 기술분야에 자명하므로, 간결성을 위해 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다.
AC/DC 컨버터(1300)는 교류 시스템(1300)과 전류 억제 장치(1100) 사이에 위치하여, 전력을 직류에서 교류로 또는 교류에서 직류로 변환한다. 예를 들어, AC/DC 컨버터(1300)는 교류 시스템(1300)으로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 전류 억제 장치(1100)에 제공한다. 또는 AC/DC 컨버터(1300)는 전류 억제 장치(1100)를 통해 제공되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 시스템(1300)에 제공한다.
실시 예로서, AC/DC 컨버터(1300)는 복수의 모듈들을 포함하는 암(arm, 1310)을 복수 개 구비한 모듈형 멀티레벨 AC/DC 컨버터일 수 있다. AC/DC 컨버터(1300)의 암(1310)은 직렬 연결된 복수의 모듈들을 포함한다. 각각의 모듈들은 전력 전송 시스템(1000)의 제어에 따라 스위칭되어 전류 억제 장치(1100)와 교류 시스템(1200)간의 전류 경로를 제어한다. 실시 예로서, 각각의 모듈들은 적어도 하나의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함할 수 있다.
실시 예로서, AC/DC 컨버터(1300)의 암(1310)은 출력 직류단 전압(Vdc)보다 큰 전압을 합성할 수 있는 용량으로 설계될 수 있다.
AC/DC 컨버터(1300) 및 모듈형 멀티레벨 AC/DC 컨버터에 대한 구체적인 내용은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다. 한편, 여기서는 AC/DC 컨버터(1300)의 예로서 모듈형 멀티 레벨 컨버터를 도시하였으나, 일반적인 직류단 캐패시터를 갖는 2-레벨 컨버터 또는 3-레벨 컨버터 등이 AC/DC 컨버터(1300)로서 사용될 수 있으며, 사용되는 AC/DC 컨버터(1300)가 달라지더라도 전류 억제 장치(1100)의 구성 및 동작에는 영향을 주지 않는다.
직류 전력 전송부(1400)는 직류 형태의 전력을 전송한다. 직류 전력 전송부(1400)는 직류 전력을 전송할 수 있는 전력망 또는 전력 전송선(미도시)을 포함한다. 직류 전력 전송부(1400)는 직류 전력 전송부(1400) 내의 전력 흐름을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
실시 예로서, 직류 전력 전송부(1400)는 교류 시스템(1200)을 향해 직류 전력을 제공하거나, 교류 시스템(1200)으로부터 직류 전력(AC/DC 컨버터에 의해 교류에서 직류로 변환된)을 받는다. 실시 예로서, 직류 전력 전송부(1400)는 다른 전원/부하와 연결되어, 교류 시스템(1200)과 다른 전원/부하 사이의 전력 교환을 중개할 수 있다.
전류 억제 장치(1100)는 AC/DC 컨버터(1300)와 직류 전력 전송부(1400) 사이에 삽입되어, 전력 전송 시스템(1000)의 단락 전류를 억제하도록 구성된다. 예를 들어, 직류 전력 전송부(1400)의 직류 전력 전송선에서 단락 사고가 발생하면, 전류 억제 장치(1100)는 직류 전력 전송부(1400)로 흘러들어가는 단락 전류를 억제함으로써, 전력 전송 시스템(1000)을 보호한다.
전류 억제 장치(1100)는 전력용 반도체와 캐패시터를 결합하여 만들어진 전류 억제 모듈(Current Suppression Module, CSM)들을 직렬 연결한 회로를 포함한다. 전류 억제 장치(1100)는 전류 억제 모듈들의 캐패시터 전압들로부터 출력 전압을 합성하고, 합성된 출력 전압을 직류 전력 전송부(1400) 양단의 전압(Vdc, 이하, 출력 직류단 전압)에 더함으로써 AC/DC 컨버터(1300)로부터 과도한 단락 전류가 흐르지 않도록 한다. 실시 예로서, 전류 억제 장치(1100)가 합성하는 출력 전압의 크기는 AC/DC 컨버터(1300)의 직류단 전압(Vdcc)의 크기와 동일하거나 더 크다.
전류 억제 장치(1100)에 사용되는 전류 억제 모듈의 구체적인 구성 및 동작에 대한 설명은 도 2 내지 4에서 후술된다.
상기와 같은 구성에 따르면, 단락 사고시, 전류 억제 장치(1100)를 이용하여 AC/DC 컨버터(1300)의 출력 전압(Vdcc)과 동일한 크기를 전압을 합성하여 출력 직류단 전압(Vdc)에 더하므로, AC/DC 컨버터(1300)로부터 직류 전력 전송부(1400)로 단락 전류가 흐르지 않는다.
따라서, 직류단 단락 사고시 단락 전류를 제어함으로써, 전력 전송 시스템(1000)이 과도한 단락 전류에 의해 파손되는 것을 방지한다.
또한, 후술 하겠지만, 전류 억제 장치(1100)에는 직류 전류만 흐르므로 무효 전력을 소모하지 않고, 전류 억제 장치(1100)는 정상 동작 상태에서 스위칭 동작을 수행하지 않는다. 따라서, 종래의 단락 전류 제어 기능이 포함된 AC/DC 컨버터에 비해, 도통 손실 및 스위칭 손실이 감소될 수 있다.
나아가, 전류 억제 장치(1100)의 구성에 소모되는 반도체 소자의 수는 종래의 7/9 이하로 감소된다. 따라서, 전류 억제 장치(1100)의 제작 비용이 감소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 전류 억제 장치(2100)의 양의 전압단(Ppc-Ppl)에 복수의 전류 억제 모듈이 직렬 연결된 전류 억제부(2110)가 배치된다. 전류 억제부(2110)의 전류 억제 모듈(2111)은 내부에 적어도 하나의 캐패시터 및 적어도 하나의 전력용 반도체(예를 들어, IGBT)를 포함하며, 전력용 반도체의 제어 결과에 따라 캐패시터 전압을 전류 억제 모듈(2111) 양단의 전압으로서 제공한다.
전류 억제부(2110)는 Ndc 개의 전류 억제 모듈들의 양단 전압들로부터 출력 전압(Vdcf)을 합성한다. 그리고, 전류 억제 장치(2100)는 AC/DC 컨버터(2300), 전류 억제부(2110) 및 직류 전류 전송부(2400)가 직렬 연결되도록 하여, 합성된 출력 전압(Vdcf)을 출력 직류단 전압(Vdc)에 더한 전압이 AC/DC 컨버터(2300)에서 바라보는 단자 전압(Vdcc)이 되도록 한다.
실시 예로서, 전류 억제부(2110)는 Ndc 개의 전류 억제 모듈을 포함하며, Ndc 개의 전류 억제 모듈을 이용하여 합성할 수 있는 최대 전압의 크기는 AC/DC 컨버터(2300)의 직류단 전압(Vddc)의 크기보다 크거나 같다.
실시 예로서, AC/DC 컨버터(2300)의 암(arm)이 직류단 전압(Vddc)보다 큰 전압을 합성할 수 있도록 설계되는 경우, 전류 억제부(2110)에 포함된 전류 억제 모듈의 수(Ndc)는 AC/DC 컨버터(2300)의 암에 포함된 모듈들의 수(N)보다 작을 수 있다.
한편, 교류 시스템(2200), AC/DC 컨버터(2300) 및 직류 전력 전송부(2400)의 구성, 동작 및 그에 대한 구체적인 내용은 도 1의 교류 시스템(1200), AC/DC 컨버터(1300) 및 직류 전력 전송부(1400)과 실질적으로 동일하다. 또한, 전류 억제 장치(2100)에 대해 여기서 설명되지 않은 다른 구체적인 내용은 전류 억제 장치(1100)에 대해 도 1에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에 사용되는 전류 억제 모듈들을 예시적으로 나타내는 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전류 억제부(3110)는 전류 억제 장치(3100)의 음의 전압단(Pnc-Pnl)에 배치된다.
도 2의 실시 예와 유사하게, 전류 억제부(3110)는 직렬 연결된 복수의 전류 억제 모듈을 포함하며, 전류 억제 모듈(3111)은 내부에 적어도 하나의 캐패시터 및 적어도 하나의 전력용 반도체(예를 들어, IGBT)를 포함한다.
실시 예로서, 전류 억제부(3110)는 Ndc 개의 전류 억제 모듈을 포함하며, Ndc 개의 전류 억제 모듈을 이용하여 합성할 수 있는 최대 전압의 크기는 출력 직류단 전압(Vdc)의 크기보다 크거나 같다.
전류 억제 모듈(3111)은 전력용 반도체의 제어 결과에 따라 캐패시터 전압을 전류 억제 모듈(3111) 양단의 전압으로서 제공하고, 전류 억제부(3110)는 Ndc 개의 전류 억제 모듈들의 양단 전압들을 합성하여 출력 전압(Vdcf)을 합성한다. 이때, 전류 억제부(3110)가 합성하는 출력 전압(Vdcf)의 크기는 AC/DC 컨버터(3300)의 직류단 전압(Vddc)보다 크거나 같도록 제어된다.
그리고, 전류 억제 장치(3100)는 AC/DC 컨버터(3300), 전류 억제부(3110) 및 직류 전류 전송부(3400)가 직렬 연결되도록 하여, 합성된 출력 전압(Vdcf)을 출력 직류단 전압(Vdc)에 더한 전압이 AC/DC 컨버터(3300)에서 바라보는 단자 전압(Vdcc)이 되도록 한다.
도 3의 전류 억제 장치(3100)는 전류 억제부(3110)가 음의 전압단(Pnc-Pnl)에 연결된 점을 제외하면, 도 2의 전류 억제 장치(2100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
한편, 교류 시스템(3200), AC/DC 컨버터(3300) 및 직류 전력 전송부(3400)의 구성, 동작 및 그에 대한 구체적인 내용은 도 2의 교류 시스템(2200), AC/DC 컨버터(2300) 및 직류 전력 전송부(2400)와 실질적으로 동일하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 분리된 두 개의 전류 억제부들(4110, 4120)가 전류 억제 장치(3100)의 양의 전압단(Ppc-Ppl) 및 음의 전압단(Pnc-Pnl)에 나누어 배치된다.
도 2 및 도 3의 실시 예와 유사하게, 전류 억제부들(4110, 4120)은 각각 직렬 연결된 복수의 전류 억제 모듈을 포함하며, 전류 억제 모듈(4111, 4121)은 내부에 적어도 하나의 캐패시터 및 적어도 하나의 전력용 반도체(예를 들어, IGBT)를 포함한다.
실시 예로서, 전류 억제부들(4110, 4120)이 포함하는 전류 억제 모듈의 총 합은 Ndc 개가 되도록 구성될 수 있으며, Ndc 개의 전류 억제 모듈을 이용하여 합성할 수 있는 최대 전압의 크기는 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vddc)의 크기보다 크거나 같다.
전류 억제 모듈(4111, 4121)은 각각 전력용 반도체의 제어 결과에 따라 캐패시터 전압을 전류 억제 모듈(4111, 4121) 양단의 전압으로서 제공하고, 전류 억제부(4110, 4120)는 포함하는 전류 억제 모듈들의 양단 전압들로부터 제 1 및 제 2 출력 전압(Vdcf1, Vdcf2)을 합성한다. 이때, 전류 억제부(4110, 4120)가 합성하는 제 1 및 제 2 출력 전압(Vdcf1, Vdcf2)의 합은 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vddc)보다 크거나 같도록 제어된다.
실시 예로서, 전류 억제부들(4110, 4120) 각각은 서로 동일한 수(예를 들어 Ndc/2)의 전류 억제 모듈들을 포함하도록 구성될 수 있다. 또는, 전류 억제부들(4110, 4120)은 상이한 수(예를 들어, 어느 하나는 Ndc/4, 다른 하나는 3×Ndc/4)의 전류 억제 모듈들을 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고, 전류 억제 장치(4100)는 AC/DC 컨버터(4300)와 직류 전류 전송부(4400) 사이에 전류 억제부들(4110, 4120)이 직렬 연결되도록 하여, 합성된 출력 전압들(Vdcf1, Vdcf2)을 출력 직류단 전압(Vdc)에 더한 전압이 AC/DC 컨버터(4300)에서 바라보는 단자 전압(Vdcc)이 되도록 한다.
도 4의 전류 억제 장치(4100)는 전류 억제 모듈들이 양의 전압단(Ppc-Ppl) 및 음의 전압단(Pnc-Pnl)에 나누어 연결되는 점을 제외하면, 도 2 및 도 3의 전류 억제 장치(2100, 3100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
한편, 교류 시스템(4200), AC/DC 컨버터(4300) 또는 직류 전력 전송부(4400)의 구성, 동작 및 그에 대한 구체적인 내용은 도 2 및 도 3의 교류 시스템(2200, 3100), AC/DC 컨버터(2300, 3300) 및 직류 전력 전송부(2400, 3400)와 실질적으로 동일하다.
도 5a는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에 사용되는 전류 억제 모듈들을 예시적으로 나타내는 회로도이다. 도 5a를 참조하면, 본 발명의 여러 실시 예들에 따른 전류 억제 장치(예를 들어, 도 1 내지 도 4의 전류 억제 장치(1100, 2100, 3100, 4100))에서 사용되는 전류 억제 모듈(CSM)들의 구체적인 구성 및 내부 회로 연결 상태가 도시된다.
전류 억제 모듈은 전력용 반도체(예를 들어, IGBT)와 캐패시터의 조합으로 구성된다. 전류 억제 모듈은 각각 적어도 하나의 전력용 반도체와 적어도 하나의 캐패시터를 포함한다. 전류 억제 모듈은 전력용 반도체를 제어함으로써, 캐패시터 전압 또는 0 전압을 전류 억제 모듈의 양단(P-N) 전압으로서 제공하도록 구성된다.
도 5a의 (a) 내지 (e)는 가능한 전류 억제 모듈의 구체적인 구성을 예시적으로 도시한 것이다. 전류 억제 모듈은 (a)와 같이 IGBT를 이용한 풀-브릿지 형태로 구성될 수 있고, (b)와 같이 IGBT를 이용한 하프-브릿지 형태로 구성될 수 있다. 또는, (b) 및 (c)의 관계와 같이 회로 구성은 동일하되 단자 위치만을 바꾸어 구성할 수도 있다. 나아가, (d) 및 (e)와 같이 IGBT와 다이오드를 조합한 형태로 구성될 수도 있다.
어느 것이나, 전류 억제 모듈은 내부에 포함된 IGBT의 동작에 따라, 캐패시터 전압을 양단간(P-N) 전압으로서 선택적으로 출력할 수 있다.
전류 억제 모듈은 도 5a의 (a) 내지 (e)에 도시된 것들 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 전류 억제부(예를 들어, 도 2 내지 도 4의 전류 억제 부(2110, 3110, 4110))는 서로 동일한 형태의 전류 억제 모듈들로 구성되거나, 상이한 형태의 전류 억제 모듈들을 조합하여 구성될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 전류 억제 장치에 사용되는 전류 억제 모듈들을 예시적으로 나타내는 회로도이다. 도 5b의 전류 억제 모듈들은 전력 전송 시스템(그것들의 출력단에 경로제어 스위치(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)를 각각 구비하는 점을 제외하면, 도 5a의 전류 억제 모듈들과 그 구성이 동일하다.
도 5b에서 추가된 경로제어 스위치들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)은 전류 억제 모듈의 양 단자 사이의 직접 전류 경로를 형성 또는 차단하도록 구성되고, 전력 전송 시스템(예를 들어, 도 1의 1000)의 정상 동작 시 전류 억제 모듈의 입출력 단자 사이에서 전력 손실이 없는 전류 경로를 제공한다.
실시 예로서, 경로제어 스위치들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)는 전도성있는 부재의 물리적 접촉 또는 이격을 통해 스위치의 온/오프가 제어되는 기계식 스위치들일 수 있다.
가령, 도 5a의 전류 억제 모듈들에서는, 전력 전송 시스템이 정상 동작할 때에도(즉, 단락 사고가 없이, 정상적으로 전력 전송이 이루어지는 상태) 전류 억제 모듈에 인가되는 전류는 전력 스위치(예를 들어, 도 5a의 10)를 통해 흐르게 된다. 즉, 전력 스위치를 도통함에 따른, 추가적인 전력 손실이 발생하고 이는 전력 전송 효율을 저하시키게 된다.
도 5b의 전류 억제 모듈들은 이러한 도통 손실을 제거하기 위한 해결책이 담긴 실시 예이다. 도 5b에서, 각 전류 억제 모듈들의 경로제어 스위치들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)은 정상 동작 상태에서 닫히도록 제어된다. 그에 따라, 전류 억제 모듈로 인가되는 전류는 전력 스위치 대신 기계적 방식의 경로제어 스위치들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)를 통과하여 빠져나가고, 이론적으로 전류 억제 모듈에서 소모되는 전력 손실은 0이 된다.
한편, 단락 사고 발생시에는, 도 5b의 경로제어 스위치들(30a, 30b, 30c, 30d, 30e) 역시 개방되어 그것의 전류 경로가 차단되도록 제어된다. 실시 예로서, 단락 사고 전류를 효과적으로 억제하기 위해, 도 5b의 전류 억제 모듈들은 단락 사고시 먼저 경로제어 스위치(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)를 차단하고, 그 다음에 자신의 전력 스위치를 차단하도록 제어될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서는 회로도를 통하여, 전류 억제 모듈의 예를 구체적으로 도시하였으나, 본 발명에 따른 전류 억제 모듈은 이에 한정되지 않는다. 전력용 반도체(예를 들어, IGBT)와 캐패시터의 조합을 통해 둘 이상의 내부 전류 경로를 형성할 수 있고, 형성된 내부 전류 경로에 따라 캐패시터 전압을 모듈의 외부 출력 전압으로서 선택적으로 제공하도록 구성된 모듈은 어느 것이나 본 발명의 전류 억제 모듈로서 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치의 내부 구성 및 내부 회로 연결 상태들을 예시적으로 나타내는 회로도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 각각 도 2 내지 도 4에 예시된 전류 억제 장치의 내부 구성 및 내부 회로 연결 상태가 도시된다.
도 6의 (a) 내지 (e)는 도 2의 전류 억제 장치(2100)의 전류 억제 모듈에 도 5a의 (a) 내지 (e)를 채용한 경우를 각각 도시한다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 도 6은 도 5a의 (a) 내지 (e)를 각각 대신하여 도 5b의 (a) 내지 (e)를 각각 채용할 수도 있다. 도시된 전류 억제 장치들(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)은 예를 들어, 도 5a 또는 도 5b에서 설명된 전류 억제 모듈들 중 어느 하나와 동일한 전류 억제 모듈들(2111a, 2111b, 2111c, 2111d, 2111e)로 구성된다.
전류 억제 장치들(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)은 전류 억제 모듈들의 IGBT 동작에 따라, 전류 억제 장치(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)의 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에서 전기적으로 직렬 연결되는 캐패시터의 수를 제어한다. 구체적으로, 전류 억제 장치(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)의 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에 형성된 전류 경로는 전류 억제 모듈(2111a)에 포함된 IGBT의 동작에 따라, 전류 억제 모듈(2111a)에 포함된 캐패시터를 통과할 수도 있고, 통과하지 않을 수도 있다. 전류 억제 모듈 내의 전류 경로 제어는 다른 전류 억제 모듈들에 대해서도 유사하게 수행되어, Ndc 개의 전류 억제 모듈들 각각은 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에 형성된 전류 경로가 내부에 포함된 캐패시터를 통과할지 여부를 선택적으로 제어할 수 있다.
이때, 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에 형성된 전류 경로에 직렬 연결되는 캐패시터들(즉, 전류 경로가 통과하는 캐패시터들)의 전압을 모두 합한 전압이 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이의 출력 전압(Vdcf, 도 2 참조)이 된다. 따라서, 전류 경로에 직렬 연결되는 캐패시터의 수가 많을수록 출력 전압(Vdcf)의 크기는 커지고, 이와 같은 방법으로 전류 억제 장치들(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)은 전류 억제 모듈들로부터 원하는 크기의 출력 전압(Vdcf)을 합성할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 (e)는 도 3의 전류 억제 장치(3100)의 전류 억제 모듈에 도 5의 (a) 내지 (e)를 채용한 경우를 각각 도시한다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 도 7은 도 5a의 (a) 내지 (e)를 각각 대신하여 도 5b의 (a) 내지 (e)를 채용할 수도 있다. 도시된 전류 억제 장치들(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)은 예를 들어, 도 5a 또는 도 5b에서 설명된 전류 억제 모듈들 중 어느 하나와 동일한 전류 억제 모듈들로 구성된다.
전류 억제 장치들(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)은 전류 억제 모듈들의 IGBT 동작에 따라, 전류 억제 장치(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)의 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이에서 전기적으로 직렬 연결되는 캐패시터의 수를 제어한다.
전류 억제 장치들(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)은 전류 억제 모듈들이 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이에 연결되는 점을 제외하면, 도 6의 전류 억제 장치들(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)과 구성 및 동작 원리가 실질적으로 동일하다. 따라서, 여기서는 전류 억제 장치들(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)에 대해 자세한 설명은 생략한다.
도 6과 유사하게, 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이에 형성된 전류 경로에 직렬 연결되는 캐패시터의 수가 많을수록 출력 전압(Vdcf, 도 3 참조)의 크기는 커지고, 이와 같은 방법으로 전류 억제 장치들(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)은 전류 억제 모듈들로부터 원하는 크기의 출력 전압(Vdcf)을 합성할 수 있다.
도 8은 도 4의 전류 억제 장치(4100)의 전류 억제 모듈에 도 5a의 (c)를 채용한 경우를 도시한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위해 하나의 예를 선택한 것으로서, 전류 억제 장치(4100)의 전류 억제 모듈에는 도 5의 (a), (b), (d), (e) 또는 도 5b의 (a), (b), (c), (d), (e), 또는 그 외의 다른 형태의 전류 억제 모듈이 채용될 수도 있다.
전류 억제 장치(4100a)는 전류 억제 모듈들의 IGBT 동작에 따라, 전류 억제 장치(4100a)의 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에서 전기적으로 직렬 연결되는 캐패시터의 수 및 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이에서 전기적으로 직렬 연결되는 캐패시터의 수를 제어한다.
전류 억제 장치(4100a)의 전류 억제 모듈들의 IGBT 동작에 따라, 전류 억제 모듈의 캐패시터를 전류 경로에 직렬 연결시키는 구체적인 방법은 위에서 설명한 바와 동일하다. 그러므로, 여기서는 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
전류 억제 장치(4100a)는 전류 억제 모듈들의 IGBT 동작에 의해, 양의 전압단(Ppc-Ppl) 및 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이에 형성되는 전류 경로를 제어한다. 이때, 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이의 전류 경로에 직렬 연결된 캐패시터들의 전압의 합은 제 1 출력 전압(Vdcf1, 도 4 참조)으로서 출력되고, 유사하게, 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이의 전류 경로에 직렬 연결된 캐패시터들의 전압의 합은 제 2 출력 전압(Vdcf2, 도 4 참조)로서 출력된다.
각 전류 경로에 직렬 연결되는 캐패시터들이 많을수록 출력 전압들(Vdcf1, Vdcf2)의 크기는 커지고, 이와 같은 방법으로 전류 억제 장치(4100a)는 전류 억제 모듈들로부터 원하는 크기의 출력 전압들(Vdcf1, Vdcf2)을 합성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치를 서로 다른 유형의 전류 억제 모듈들을 조합하여 구성한 예시적인 회로도이다. 서로 상이한 전류 억제 모듈들을 결합하여 양의 전압단(Ppc-Ppl) 또는 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이의 전류 경로를 구성하는 방법은 도 2, 도 3 또는 도 4의 전류 억제 장치(2100, 3100, 4100)에 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 전류 억제 장치(5100)는 서로 다른 유형의 전류 억제 모듈들을 직렬 연결하여 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이의 전류 경로를 구성하거나(도 9(a)), 음의 전압단(Pnc-Pnl) 사이의 전류 경로를 구성한다(도 9(b)).
도 9에서 전류 억제 모듈들을 직렬 연결하여 전류 경로를 구성하는 것은 도 6, 도 7 또는 도 8의 실시 예와 유사하다. 다만, 도 9에서는 도 6, 도 7 및 도 8과 달리 직렬 연결된 서로 상이한 유형의 전류 억제 모듈들을 사용하는 점이 다르다. 예를 들어, 전류 억제 장치는 양의 전압단(Ppc-Ppl, 5110) 사이의 전류 경로 중 적어도 일부를 구성하기 위해, 상이한 유형의 전류 억제 모듈들(5111, 5112, 5113)을 직렬 연결하여 배치할 수 있다. 또는, 전류 억제 장치는 음의 전압단(Pnc-Pnl, 5120) 사이의 전류 경로 중 적어도 일부를 구성하기 위해, 상이한 유형의 전류 억제 모듈들(5121, 5122, 5123)을 직렬 연결하여 배치할 수 있다. 또는, 전류 억제 장치는 양의 전압단(Ppc-Ppl, 5110) 사이의 전류 경로 및 음의 전압단(Pnc-Pnl, 5120) 사이의 전류 경로를 구성하기 위해, 양의 전압단(Ppc-Ppl, 5110) 및 음의 전압단(Pnc-Pnl, 5120) 각각에 상이한 유형의 전류 억제 모듈들을 배치할 수 있다.
전류 억제 장치를 이용한 단락 사고 전류 제어
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 억제 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 전류 억제 장치(4100)는 양의 전압단(Ppc-Ppl)에 연결된 제 1 전류 억제 모듈들(4110), 음의 전압단(Pnc-Pnl)에 연결된 제 2 전류 억제 모듈(4120) 및 제어부(4130)을 포함한다.
한편, 여기서는 제 1 및 제 2 전류 억제 모듈들(4110, 4120)이 양의 전압단과 음의 전압단에 각각 연결된 형태의 전류 억제 장치(4100, 도 4 참조)에 대해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 제어부가 적용되는 전류 억제 장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 제어부는 동일한 구성을 가지고, 도 2 또는 도 3에 도시된 형태의 전류 억제 장치(2100, 3100)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
제어부(4130)는 출력 직류단의 전류(Idc, 도 1 참조), AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vdcc) 및 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압 신호(VC)를 수신하여, 출력 직류단(Ppl-Pnl)의 단락 사고를 판단하고, 판단 결과에 따라 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압들(VC1, VCi, VCi+1, VCNdc)을 제어한다. 예를 들어, 단락 사고가 발생하지 않은 것으로 판단되면, 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압을 각각 0으로 제어한다(정상 운전 조건). 반면에, 단락 사고가 발생한 것으로 판단되면, 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압을 합성한 결과(Vdcf, 단, Vdcf = Vdcf1 + Vdcf2)가 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vddc)과 같아지도록, 전류 억제 모듈들(4110, 4120) 각각의 출력 전압(VC1, VCi, VCi+1, VCNdc)을 제어한다(단락 사고 운전 조건).
구체적으로, 직류 전력 전송 시스템에 적용되는 본 발명에 따른 전류 억제 장치(4100)는 정상 운전 조건에서 AC/DC 컨버터(4300, 도 4 참조)의 직류단(Ppc-Pnc) 전압(Vdcc)이 출력 직류단 전압(Vdc)과 같도록 해야 한다. AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vdcc)과 출력 직류단 전압(Vdc), 그리고 직류 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)은 수학식 1과 같은 관계를 갖는다.
Figure 112014047211857-pat00001
따라서, 정상 운전 조건에서 직류 전류 억제 장치(4100)는 합성된 출력 전압(Vdcf)이 0이 되도록, 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압들(VC1, VCi, VCi+1, VCNdc)을 수학식 2와 같이 0으로 제어한다.
Figure 112014047211857-pat00002
이때, 제어부(4130)는 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)이 수학식 2와 같이 되도록 각 전류 억제 모듈들의 게이팅 신호들(G1, Gi, Gi+1, GNdc)을 결정하여 각 전류 억제 모듈들에 전송한다.
이러한 정상 운전 조건에서, 출력 직류단(Ppl-Pnl)의 전압 및 전력은 AC/DC 컨버터(4300)에 그대로 전달되고, 전류 억제 장치(4100)는 AC/DC 컨버터(4300)의 동작에 영향을 주지 않는다.
직류 전력 전송선에 단락 사고가 발생하면, AC/DC 컨버터(4300)에서 직류 전력 전송부(4400, 도 4 참조)로 단락 전류가 흐르게 된다. 단락 사고가 난 직류 전력 전송부(4400)의 임피던스(단락 임피던스)는 매우 작기 때문에, AC/DC 컨버터(4300)로부터 과도한 단락 전류가 흐를 수 있다. 과도한 단락 전류는 AC/DC 컨버터(4300)를 파손하여 고전압 직류 전력 전송 시스템을 손상을 줄 수 있다.
단락 사고 운전 조건에서, 전류 억제 장치(4100)는 다음과 같은 4가지의 제어 방법을 사용할 수 있다.
첫째, 수학식 3과 같이, 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)이 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vdcc)이 되도록 전류 억제 모듈들(4110, 4120)의 출력 전압을 제어하여, 단락 전류가 증가하는 것을 억제한다.
Figure 112014047211857-pat00003
이때, 제어부(4130)는 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)이 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vdccc)과 같아지도록 각 전류 억제 모듈들의 게이팅 신호들(G1, Gi, Gi+1, GNdc)을 결정하여 전송한다. 이 경우, 직류 전력 전송부(4400)의 단락 전류(Idc)는 직류 전력 전송부(4400)의 저항 성분에 의해서 자연 감쇄된다.
둘째, 직류 전력 전송부(4400)에 단락 사고가 발생하면, 출력 직류단(Ppl-Pnl)으로 흐르는 단락 전류(Idc)를 직접 제어할 수 있다. 이처럼, 단락 전류를 직접 제어하기 위한 예시적인 방법이 도 11에 도시된다.
도 11은 도 10에 도시된 제어부(4130)의 예시적인 동작 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 출력 직류단(Ppl-Pnl)의 단락 전류(Idc)를 0으로 제어하기 위해, 제어부(4130)는 당해 기술 분야에 잘 알려진 제어기(4131, 예를 들어, 비례-적분 제어기)를 사용한다. 이때, 제어기(4131)의 출력 전압에 AC/DC 컨버터(4300)의 직류단 전압(Vdcc)를 더한 결과가 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)이 되도록, 제어부(4130)는 전류 억제 모듈들의 게이팅 신호들(G1, Gi, Gi+1, GNdc)을 제어한다. 이 경우, 직류 전력 전송부(4400)의 단락 전류(Idc)는 능동적으로 0으로 수렴하게 된다.
셋째, 직류 전력 전송부(4400)에 단락 사고가 발생하면, 제어부(4130)는 전류 억제 장치(4300)에 포함된 모든 전류 억제 모듈들의 출력 전압이 각각 해당 모듈에 포함된 캐패시터의 전압과 같아지도록 각 전류 억제 모듈의 게이팅 신호(G1, Gi, Gi+1, GNdc)를 제어한다. 이 경우, 전류 억제 장치(4100)의 합성된 출력 전압(Vdcf)은 수학식 4와 같아진다.
Figure 112014047211857-pat00004
이때, 직류 전류 전송부(4400)의 단락 전류(Idc)는 AC/DC 컨버터(4300) 내부의 직류단 캐패시터(AC/DC 컨버터(4300)의 직류단(Ppc-Pnc)에 병렬 연결된)와 전류 억제 장치(4100)의 전류 억제 모듈들에 포함된 캐패시터들, 직류 전력 전송부(4400)의 인덕턴스 및 직류 전력 전송부(4400)의 저항 성분에 의해서 진동 및 자연 감쇄된다.
넷째, 직류 전력 전송부(4400)에 단락 사고가 발생하면, 제어부(4130)는 전류 억제 장치(4300)에 포함된 모든 전류 억제 모듈들의 전력 스위치(예를 들어, IBGT)가 턴-오프(turn-ofF) 되도록 각 전류 억제 모듈의 게이팅 신호(G1, Gi, Gi+1, GNdc)를 제어한다.
모든 전력 스위치가 턴오프 되면, 직류 전력 전송부(4400)의 단락 전류(Idc)는 전류 억제 장치(4100)의 환류(Freewheeling) 다이오드로 흐르게 된다. 이 경우, 직류 전력 전송부(4400)의 단락 전류(Idc)는 AC/DC 컨버터(4300) 내부의 직류단 캐패시터의 전압과 전류 억제 장치(4100)의 전류 억제 모듈들에 포함된 캐패시터들의 전압, 직류 전력 전송부(4400)의 인덕턴스 및 직류 전력 전송부(4400)의 저항 성분에 의해서 자연 감쇄된다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전류 제어부가 추가된 전류 억제 장치를 나타내는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 전류 억제 장치(6100)는 양의 전압단(Ppc-Ppl) 사이에 직렬로 연결된 전류 억제부(6110) 및 출력 직류단(Ppl-Pnl) 사이에 병렬로 연결된 전류 제어부(6210)를 포함한다.
전류 억제부(6110)는 도 2에서 설명한 전류 억제 장치(2100)와 동일한 구성을 포함한다. 전류 억제부(6110)는 내부에 포함된 전류 억제 모듈들(예를 들어, 6111)로부터 출력 전압(Vdcf)을 합성하여 단락 전류(Idc, 도 1 참조)를 억제한다. 전류 억제부(6110)가 단락 전류(Idc)를 억제하는 구체적인 방법은 도 2에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다.
전류 제어부(6210)는 단락 사고시, 단락 전류(Idc)가 AC/DC 컨버터(6300)를 통해 흐르지 않도록, 우회적인 전류 경로를 제공한다. 그럼으로써, 단락 전류(Idc)가 AC/DC 컨버터(6300)에 미치는 영향을 최소화하고, 전류 억제 장치(6100) 내부에서 단락 전류(Idc)를 제어할 수 있게 한다.
전류 제어부(6210)의 구성은 전류 억제부(6110)와 유사하게 전류 억제 모듈(예를 들어, 도 5a 또는 도 5b에 도시된)들을 직렬 연결한 회로로써 구성될 수 있다.
전류 억제 모듈의 캐패시터 전압 유지 방법
정상 운전 조건에서 전류 억제 장치(예를 들어, 도 1의 전류 억제 장치(1100))는 AC/DC 컨버터(예를 들어, 도 1의 AC/DC 컨버터(1300))의 직류단(Ppc-Pnc)과 직류 전력 전송부(예를 들어, 도 1의 직류 전력 전송부(1400))의 출력 직류단(Ppl-Pnl) 사이에서 우회되어야 한다. 따라서, 정상 운전 조건에서, 전류 억제 장치(1100)의 출력 전압은 기본적으로 0이 된다. 이 경우, 전류 억제 장치(1100)의 전류 억제 모듈들에 포함된 캐패시터들의 전압은 일정하게 유지되지 않는다. 왜냐하면, 캐패시터에 충전된 전하는 누설 전류나 다른 다양한 기생 요인들에 의해 자연 방전되므로, 캐패시터를 새롭게 충전시키지 않는 한 캐패시터의 전압은 지속적으로 감소하기 때문이다. 또한, 전류 억제 모듈의 전력 스위치를 구동하기 위해 필요한 에너지를 캐패시터에 충전된 에너지로부터 얻는 경우, 캐패시터에 충전된 전하는 전력 스위치 소자 구동에 필요한 에너지만큼 더 방전된다.
그러나, 단락 사고가 발생할 때, 전류 억제 장치(1100)는 전류 억제 모듈의 캐패시터 전압을 이용하여 단락 전류(Idc)를 억제시킨다. 전류 억제 모듈의 캐패시터 전압이 0인 경우에도 단락 사고 발생시 전류 억제 모듈이 단락 사고 전류를 저감시킬 수 있지만, 캐패시터 전압이 일정하게 유지되어 있는 상황에서는 단락 사고 전류를 더 빨리 저감시킬 수 있다. 따라서, 정상 운전 조건에서도 전류 억제 모듈의 캐패시터 전압을 일정하게 유지할 수 있어야 한다. 본 발명에서는, 정상 운전 조건에서 캐패시터의 에너지(또는, 전하) 손실을 보상하기 위해 다음 방법들을 제시한다.
첫째, 도 13에 도시된 바와 같이, 직류 전류 경로(DC line, 예를 들어, Ppc-Ppl) 상에 발생하는 작은 전류 맥동(또는, 맥동 전류)으로부터 전기 에너지를 추출하고, 추출된 에너지로 전류 억제 모듈의 캐패시터(130)를 충전한다. 이때, 직류 전류 경로에 권선(110)을 감아, 직류 전류 경로를 통과하는 전류 맥동으로부터 작은 교류 전력을 획득하고, 획득된 교류 전력은 정류기(120)를 통해 정류되어 캐패시터(130)에 전달된다.
둘째, 각 전류 억제 모듈마다 전기적으로 절연된 전력 공급 장치를 연결한다. 이때, 각 전류 억제 모듈에 연결된 전력 공급 장치는 직류 전류 경로 상의 전압을 절연할 수 있어야 한다. 이를 위해, 도 14와 같이 변압기를 이용하는 방법과, 도 15와 같이 광 에너지를 이용하는 방법이 사용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 전력 스위치(210)와 연결된 캐패시터(230)의 전압(VCi)을 충전하기 위해, 별도의 전력 공급 장치(240)가 사용된다. 이때, 전력 공급 장치(240)는 교류 전력 공급 장치일 수 있다. 전력 공급 장치(240)는 절연 레벨이 높은 변압기(250)를 통해 정류기(220)와 연결된다. 정류기(220)는 변압기(250)를 통해 전달된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 캐패시터(230)를 충전한다.
도 15를 참조하면, 전력 스위치(310)와 연결된 캐패시터(230)의 전압(VCi)을 충전하기 위해, 광 에너지 조사 장치(Optic Energy Sender, OES)가 사용된다. 실시 예로서, 광 에너지 조사 장치(340)는 레이저 조사 장치일 수 있다. 광 에너지 조사 장치(340)로부터 조사된 광 에너지는 수신기(320)에 전달된다. 수신기(320)는 전달된 광 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지는 캐패시터(330)를 충전시킨다.
셋째, 전류 억제 장치(1100)를 통과하는 직류 전류의 경로상에 전류 억제 모듈의 캐패시터를 직렬 연결하여, 캐패시터 전압을 충전한다.
도 16을 참조하면, 전류 억제 장치(1100)의 전류 억제 모듈 중에서 풀-브릿지 모듈은 전류 억제 모듈을 통과하는 직류 전류(Idc)의 방향에 따라 전력 스위치들을 제어하여, 직류 전류(Idc)의 경로 상에 캐패시터가 전기적으로 직렬 연결되도록 할 수 있다.
예를 들어, 도 16의 (a)와 같은 직류 전류(Idc) 방향에서는, 전력 스위치들(411, 414)를 턴-온시키고, 전력 스위치들(412, 413)을 턴-오프시켜 캐패시터(410)를 직류 전류(Idc)의 경로 상에 직렬 연결한다. 반면에, 도 16의 (b)와 같은 직류 전류(Idc) 방향에서는, 전력 스위치들(411, 414)를 턴-오프시키고, 전력 스위치들(412, 413)을 턴-온시켜 캐패시터(410)를 직류 전류(Idc)의 경로 상에 직렬 연결한다. 이때, 전류 억제 모듈의 출력 전압은 전류 억제 모듈의 캐패시터 전압이 되며, 이와 같은 방법으로 전류 억제 모듈의 캐패시터를 충전할 수 있다.
도 17을 참조하면, 하프-브릿지 모듈은 특정한 방향의 직류 전류(Idc)에 대해서, 전류 억제 모듈의 캐패시터를 충전할 수 있다. 도 17의 (a), (b), (c), (d)에는 가능한 하프-브릿지 모듈의 형태에 따라 전력 스위치들(511, 512, 522, 531, 532, 541)을 제어하여 캐패시터를 충전하는 방법이 도시된다. 각 도면들에서, 캐패시터는 직류 전류(Idc)의 경로 상에 직렬 연결되고, 충전된다.
이때, 캐패시터 충전이 전력 전송 시스템의 정상 운전에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 도 16 및 도 17의 풀-브릿지 또는 하프-브릿지 모듈은 펄스 형태로 스위칭될 수 있다.
실시 예로서, 전류의 맥동 성분나 절연된 에너지원으로부터 전력을 제공받아 캐패시터를 충전하는 구성들(예를 들어, 전류의 맥동를 이용한 권선 및 정류기 등)은 하나의 충전부를 구성할 수 있다.
한편, 전류 억제 장치(1100)는 충전된 전류 제어 모듈의 에너지를 전달하여 다른 전류 제어 모듈의 캐패시터를 충전할 수 있다. 이때, 풀-브릿지 모듈은 펄스 형태로 충전되고, 하프-브릿지 모듈은 충전된 풀-브릿지 모듈과 직렬 연결되어 풀-브릿지 모듈로부터 전기 에너지를 전달받아 자신의 캐패시터를 충전한다.
도 18 및 19는 본 발명의 실시 예들에 따른, 전류 억제 장치에서 다이오드 및 전력 스위치를 이용하여 전류 억제 모듈간 에너지를 전달하는 방법을 나타내는 회로도이다. 도 18은 상위에 위치한 모듈로부터 하위에 위치한 모듈로 에너지를 전달하는 회로를 도시한다. 도 19는 하위에 위치한 모듈로부터 상위에 위치한 모듈로 에너지를 전달하는 회로를 도시한다. 도시된 에너지 전달 회로(611, 621, 711, 721)들의 전압 내압은 충전된 캐패시터들(610a, 620a, 710c, 720c)의 전압을 견딜 수 있을 만큼 충분히 큰 값으로 설계된다. 다만, 에너지 전달 회로(611, 621, 711, 721)를 흐르는 전류의 크기는 작기 때문에, 에너지 전달 회로(611, 621, 711, 721)에는 작은 전류 정격의 소자가 사용될 수 있다.
에너지 전달 회로(611, 621, 711, 721)의 경로 제어 소자로서 다이오드를 사용하는 경우, 단방향으로만 에너지를 전달할 수 있다. 반면에, 에너지 전달 회로(611, 621, 711, 721)의 경로 제어 소자로서 전력 스위치를 사용하는 경우, 양방향으로 에너지를 전달할 수 있다.
다중 직류단 전력 전송 시스템
도 20은 다중 직류단에 대응하여 복수의 전류 억제 장치를 구비한 다중 직류단 전력 전송 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 20을 참조하면, 다중 직류단 전력 전송 시스템(7000)은 교류 시스템(7400), AC/DC 컨버터(7500) 및 각각 구분되는 직류 전력 전송단(Ppl1-Pnl1, Ppl2-Pnl2, Ppl3-Pnl3)과 연결된 복수의 전류 억제 장치들(7100, 7200, 7300)을 포함한다.
다중 직류단 전력 전송 시스템(7000)은 AC/DC 컨버터(7500)와 연결된 복수의 직류 전력 전송단(Ppl1-Pnl1, Ppl2-Pnl2, Ppl3-Pnl3)을 통해, 전력 상황에 따라 전력 흐름을 보다 융통성 있게 제어할 수 있다. 이때, 전류 억제 장치들(7100, 7200, 7300)을 각 직류 전력 전송단(Ppl1-Pnl1, Ppl2-Pnl2, Ppl3-Pnl3)에 대해 각각 구비하면, 특정 직류 전력 전송단에 단락 사고가 발생한 경우에도 전체 다중 직류단 전력 전송 시스템(7000)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (23)

  1. 교류 전력과 직류 전력 간의 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터와 직류 전력을 전송하는 직류 전력 전송부 사이에 배치되는 전류 억제 장치에 있어서,
    적어도 두 개의 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 복수의 전류 억제 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 전압들을 더하여 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제하는, 전류 억제 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에서 직렬 연결되는, 전류 억제 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들은 적어도 하나의 캐패시터와 적어도 하나의 전력 스위치를 포함하고, 상기 전력 스위치의 제어에 따라, 상기 캐패시터의 전압을 선택적으로 출력하는, 전류 억제 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 적어도 하나의 전류 억제 모듈은, 상기 적어도 하나의 전류 억제 모듈의 양 단자 사이의 직접 전류 경로를 형성 또는 차단하는 경로제어 스위치를 더 포함하고,
    상기 경로제어 스위치는 상기 직류 전력 전송부가 정상 동작 시 닫히도록 제어되고, 상기 직류 전력 전송부에 단락 사고가 발생 시 개방되도록 제어되는, 전류 억제 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전류 억제 모듈은, 상기 직류 전력 전송부에 단락 사고가 발생 시, 상기 경로제어 스위치가 개방된 후에 상기 전력 스위치가 차단되도록 제어되는, 전류 억제 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 흐르는 맥동 전류로부터 추출된 전기 에너지로 상기 캐패시터를 충전하는 충전부를 더 포함하는, 전류 억제 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충전부는,
    상기 맥동 전류로부터 전기 에너지를 추출하는 권선; 및
    상기 권선으로부터 제공되는 전기 에너지를 정류하여, 상기 캐패시터에 제공하는 정류기를 포함하는, 전류 억제 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 직류 전력 전송부와 절연된 전원 공급 장치로부터 제공된 에너지로 상기 캐패시터를 충전하는 충전부를 더 포함하는, 전류 억제 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연된 전원 공급 장치는 교류 전력 공급 장치 또는 광 에너지 조사 장치인, 전류 억제 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 스위치는 풀-브릿지 회로 또는 하프-브릿지 회로의 적어도 일부를 구성하는, 전류 억제 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 스위치의 일시적인 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off) 동작에 의해, 상기 캐패시터를 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 일시적으로 직렬 연결하여 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 흐르는 직류 전류로 상기 캐패시터를 충전하는, 전류 억제 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 스위치의 일시적인 턴-온 또는 턴-오프 동작은, 펄스 형태로 교차 반복되는, 전류 억제 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 적어도 하나의 모듈에 포함된 캐패시터로부터 전기 에너지를 추출하여 상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 적어도 하나의 다른 모듈에 포함된 캐패시터를 충전하는. 전류 억제 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터의 양의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 양의 전압단 사이에서 직렬 연결되는, 전류 억제 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들은 상기 AC/DC 컨버터의 음의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 음의 전압단 사이에서 직렬 연결되는, 전류 억제 장치.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 일부는 상기 AC/DC 컨버터의 양의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 양의 전압단 사이에서 직렬 연결되고,
    상기 복수의 전류 억제 모듈들 중 다른 일부는 상기 AC/DC 컨버터의 음의 전압단과 상기 직류 전력 전송부의 음의 전압단 사이에서 직렬 연결되는, 전류 억제 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 전력 전송부와 병렬로 연결되고, 적어도 두 개의 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 복수의 전류 제어 모듈을 포함하고, 상기 직류 전력 전송부의 단락 전류가 상기 AC/DC 컨버터로 흐르는 것을 억제하는 전류 제어부를 더 포함하는, 전류 억제 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 전류 제어 모듈은 서로 직렬 연결되고,
    상기 전류 제어부는 상기 직류 전력 전송부에 단락 사고가 발생할 때, 상기 직류 전력 전송부의 단락 전류가 흐르는 우회 경로를 제공하는, 전류 억제 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    제 1 운전 조건에서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 상기 전압들을 더한 전압은 0 전압인, 전류 억제 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    제 2 운전 조건에서,
    상기 복수의 전류 억제 모듈로부터 출력된 상기 전압들을 더한 전압은 상기 AC/DC 컨버터의 단자 전압보다 크거나 같은 크기인, 전류 억제 장치.
  21. 교류 시스템;
    상기 교류 시스템에 전력을 주거나 상기 교류 시스템으로부터 전력을 받는 직류 전력 전송부;
    상기 교류 시스템 및 상기 직류 전력 전송부 사이에 위치하여, 직류 전력과 교류 전력간 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터; 및
    상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 직렬로 연결되고, 상기 직류 전력 전송부에서의 단락 사고 발생 여부에 따라, 소정의 전압을 상기 AC/DC 컨버터와 상기 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제하는 전류 억제 장치를 포함하는, 직류 전력 전송 시스템.
  22. 교류 시스템;
    상기 교류 시스템에 전력을 주거나 상기 교류 시스템으로부터 전력을 받는 복수의 직류 전력 전송부;
    상기 교류 시스템 및 상기 복수의 직류 전력 전송부 사이에 직렬로 연결되고, 직류 전력과 교류 전력간 변환을 수행하는 AC/DC 컨버터; 및
    상기 AC/DC 컨버터와 상기 복수의 직류 전력 전송부 사이에 위치하고, 상기 복수의 직류 전력 전송부 중 적어도 하나의 직류 전력 전송부에서의 단락 사고 발생 여부에 따라, 소정의 전압을 상기 AC/DC 컨버터와 상기 적어도 하나의 직류 전력 전송부 사이에 인가함으로써, 상기 적어도 하나의 직류 전력 전송부에 흐르는 단락 전류를 억제하는 전류 억제 장치를 포함하는, 직류 전력 전송 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 전류 억제 장치는,
    상기 복수의 직류 전력 전송부에 각각 대응되는 복수의 전류 억제 회로를 포함하고,
    상기 복수의 전류 억제 회로는 서로 독립적으로 동작하는, 직류 전력 전송 시스템.
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