KR101693949B1 - 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템 - Google Patents

연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치를 통해 연결된 외부 전력계통에서 예기치 못하게 에너지가 연료전지차량으로 유입되어 시스템에 데미지를 주는 것을 방지하기 위하여 전력변환장치 내 전압센싱회로의 고장을 진단하고 고장 진단시 전력변환장치의 비상운전을 가능하게 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템 {Fault protection system for power converter of fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지차량에서 외부 전력계통으로 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치 내 전압센싱회로의 고장을 판단하고 고장 판단시 전력변환장치의 비상운전을 위한 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템에 관한 것이다.
연료전지차량의 경우 대용량의 직류전력을 연료전지스택에서 발전하므로 차량 운행뿐만 아니라 비상시에 가정이나 야외에서 발전기의 용도로 사용할 수 있다.
고전압의 직류전력은 상용 전원으로 사용하는 것이 불가하므로 외부에 이동식 전력변환장치를 설치하여 직류전력을 교류전력으로 변환함으로써 연료전지차량을 발전시스템으로 활용할 수 있다.
즉, 연료전지차량을 외부 전력계통에 연결하여 연료전지차량에서 발전되는 에너지를 외부 전력계통으로 송전하기 위해서는 연료전지차량의 외부에 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터 장치가 필수적이다.
연료전지에서 발생하는 직류전원을 외부 전력계통에 송전하기 위해서는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 외부 전력계통의 위상과 동기화를 해야 한다. 이때 외부 전력계통의 위상을 추출하기 위해 외부 전력계통의 상전압을 센싱하는 회로가 필요하다.
그런데, 종래 인버터 장치의 운전 중에 전압 센싱 회로의 고장으로 인해 외부 전력계통의 위상각 추출의 오류가 발생할 경우 외부 전력계통과의 동기화가 깨져 순식간에 외부 전력계통에서 인버터 및 연료전지차량 쪽으로 에너지가 넘어올 가능성이 존재한다.
이에 대비한 보호 회로 및 보호 로직이 없을 경우 외부 전력계통에서 넘어온 에너지가 연료전지차량 및 연료전지 내부에 심각한 데미지를 줄 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치(인버터 장치)를 통해 연결된 외부 전력계통에서 예기치 못하게 에너지가 연료전지차량으로 유입되어 시스템에 데미지를 주는 것을 방지하기 위하여 전력변환장치 내 전압센싱회로의 고장을 진단하고 고장 진단시 전력변환장치의 비상운전을 가능하게 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 연료전지차량에서 외부 전력계통으로 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치의 고장보호시스템으로서, 상기 전력변환장치 내에 제어기에서는, 외부 전력계통으로 출력되는 상전압에서 위상각 추출시 추출된 위상각에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 추정 위상각을 이용하여 외부 전력계통으로 출력되는 전력의 전류제어를 수행하는 비상운전에 진입하는 동시에, 외부 전력계통으로 출력되는 전력의 전류제어를 위한 전류지령을 디레이팅(derating)하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템을 제공한다.
구체적으로, 상기 제어기는 외부 전력계통으로 출력되는 상전압에서 추출한 현재 위상각과 그 이전에 추출한 이전 위상각 간에 차이가 사전 설정된 기준치 이상이면 추출된 위상각에 이상이 발생한 것으로 판단한다.
그리고, 상기 전력변환장치는 외부 전력계통으로 출력되는 상전압을 센싱하는 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로를 포함하여 구성되며, 상기 제어기는 제1 및 제2전압센싱회로 중 적어도 어느 하나의 전압센싱회로에 이상이 발생한 것으로 판단되고 외부 전력계통의 입력단에서 측정한 전류 측정값이 0인 것으로 판단되면 전력변환장치의 출력단과 외부 전력계통의 입력단 사이에 연결을 차단릴레이를 통해 차단시킨다.
이때, 상기 제어기는 제1 및 제2전압센싱회로의 센싱값 간에 차이값이 일정 시간 동안 사전 설정된 기준치 이상으로 유지되면, 제1 및 제2전압센싱회로 중 어느 하나 이상의 전압센싱회로에 이상이 발생한 것으로 판단한다.
또한, 상기 제어기는 전력변환장치의 구동 전에 외부 전력계통에 연결된 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로의 센싱값 간에 옵셋 편차를 연산하고, 전력변환장치의 구동 시 상기 연산한 옵셋 편차를 제1 및 제2전압센싱회로 중 선택된 전압센싱회로의 센싱값에 합산시켜 인지하도록 설정됨으로써 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로 간에 옵셋 편차를 상쇄하게 된다.
본 발명에 따른 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템에 의하면, 외부 전력계통의 상전압을 센싱하는 상전압 센싱 회로의 이상 발생시 비상운전을 통해, 전류 피드백 제어의 이상으로 순간적으로 외부 전력계통으로부터 연료전지차량으로 에너지가 넘어와 차량에 손상을 입히는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인버터가 적용된 연료전지차량의 이동식 발전시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 인버터 내에 구성된 제1전압센싱회로 및 제2전압센싱회로에서 센싱하여 인버터의 제어기에 입력되는 상전압 신호를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 인버터의 제1 및 제2전압센싱회로 간에 옵셋 편차 판단 과정을 나타낸 로직
도 4는 본 발명에 따른 인버터 구동 중 전압센싱회로의 이상으로 외부 전력계통의 상전압이 비정상적으로 센싱된 경우를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 인버터 제어기의 전력 제어 방식을 설명하기 위한 개요도
도 6은 외부 전력계통의 상전압에서 추출된 비정상적으로 흔들리는 위상각과 비정상적으로 흔들리는 위상각을 대체하는 추정 위상각을 나타낸 그래프
도 7은 본 발명에 따른 인버터 제어기의 비상운전시 전류지령 제어방식을 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 따른 인버터의 제어기 내에서 PLL의 각도(위상각) 추출시 상전압 센싱 이상에 의한 각도 오류에 따른 비상운전 로직을 나타낸 도면
도 9는 본 발명에 따른 인버터 구동 중에 상전압 센싱 오류 판단 로직을 나타낸 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명에서는 연료전지차량에서 외부 전력계통으로 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치(인버터) 내 전압센싱회로의 고장을 진단/판단하고 고장 판단시 전력변환장치의 비상운전을 가능하게 하여 연료전지차량의 손상을 방지하도록 한다.
첨부한 도 1은 연료전지차량의 이동식 발전시스템을 나타낸 도면이다.
일반적으로 연료전지에서 발전되는 직류전력을 외부 전력계통으로 송전하기 위해서는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터 즉, 전력변환장치가 필요하다.
이를 위해 도 1에 나타낸 바와 같이, 연료전지차량(10)에는 연료전지에서 직류전력을 발전하여 외부의 인버터(20)와 연결가능한 출력포트(12)가 설치되어 있다.
상기 출력포트(12)에서 출력되는 직류전력을 인버터(20)에 입력하여 인버터(20) 내부 제어기(22)에서 전류 피드백 제어를 수행한다. 이때 전류 피드백 제어를 통해 송전 전류를 일정하게 유지하기 위해서는 외부 전력계통(30)의 상전압 위상과 제어되는 전류(인버터 내부 제어기에 의해 피드백 제어되는 전류)의 위상각을 동기화시켜야 한다.
따라서 외부 전력계통(30)의 상전압을 센싱하여 상전압의 위상을 추출하는 기능이 필요하며, 이를 위하여 인버터(20) 내에는 외부 전력계통(30)의 입력단에 연결되어 외부 전력계통(30)의 상전압을 센싱하는 전압센싱회로가 구성된다.
이때 전압센싱회로 또는 센싱 알고리즘의 이상으로 외부 전력계통의 상전압 위상과 전류의 위상각이 틀어지거나 정현파 형태의 전류 제어가 불가능해질 경우 순간적으로 외부 전력계통의 에너지가 연료전지차량 측으로 유입되는 서지전류가 발생할 수 있으며, 이 경우 차량 측으로 순간적인 대전류가 유입되어 차량에 심각한 데미지를 입힐 수 있다.
이와 같은 위험을 방지하기 위하여, 외부 전력계통에 대한 상전압 센싱의 페일 세이프티(fail safety)를 강화하고 고장 상황시 대응가능한 비상 제어를 통해 차량의 데미지 발생을 차단할 필요가 있다.
이에 본 발명에서는 먼저 외부 전력계통의 전압 센싱의 신뢰도 향상 및 고장 판단을 위해, 도 1에 나타낸 바와 같이, 외부 전력계통(30)의 입력단 측에 연결되어 외부 전력계통의 상전압을 센싱하는 전압센싱회로를 추가 설치하여 두 개의 전압센싱회로(혹은 상전압센싱회로)를 이용한다. 즉, 인버터(20) 내에 외부 전력계통(30)으로 출력되는 전력의 상전압을 센싱하는 제1전압센싱회로(24)와 제2전압센싱회로(26)를 구성한다.
여기서 외부 전력계통으로 출력되는 상전압을 센싱하는 전압센싱회로는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기 인버터(20)의 제어기(22)는 두 개의 상전압 센싱 신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 두 신호의 편차가 정상 범위를 초과할 경우 전압센싱회로의 이상을 판정한다.
도 2는 제1전압센싱회로 및 제2전압센싱회로에서 센싱하여 인버터의 제어기에 입력되는 상전압 신호를 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1전압센싱회로(24)와 제2전압센싱회로(26)에서 센싱한 두 신호(Vsen1,Vsen2) 사이에는 전압센싱회로(24,26)의 제작 편차에 의한 옵셋 편차(Vsen_offset, 두 상전압 센싱 값 사이의 옵셋 편차)가 발생할 수 있다.
제1전압센싱회로(24)와 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen1,Vsen2)을 비교하여 전압센싱회로의 고장 여부를 판정하기 위해서는, 전압센싱회로(24,26) 간의 센싱값 옵셋 편차(Vsen_offset)를 정확하게 측정 연산하여 고장 판정 시에 반영하는 것이 중요하다. 만약 두 회로(24,26) 간에 옵셋 편차가 존재하거나 잘못된 옵셋 편차를 고장 판정 시에 반영할 경우 정상인 전압센싱회로를 잘못 판단하여 고장 판정을 할 수 있기 때문이다.
따라서, 인버터(20) 구동 전에 전압센싱회로(24,26) 간의 센싱값 옵셋 편차(Vsen_offset)를 정확하게 연산하고 전압센싱회로의 고장 여부를 판단하기 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이 전압센싱회로(24,26) 간에 옵셋 편차 판단을 위한 제어 로직을 이용한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제어기(22)에서는 인버터(20) 구동 전 제1 및 제2전압센싱회로(24,26)가 외부 전력계통(30) 측에 연결되어 있을 때 외부 전력계통(30)에서 나오는 전압을 센싱하여 옵셋 편차(Vsen_offset)를 연산한다.
상기 옵셋 편차(Vsen_offset)를 연산할 때에는 도 3에서와 같이 사전 설정된 일정 시간(예를 들어, 1초 정도) 간격으로 제1전압센싱회로(24)의 센싱값(Vsen1)과 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen2) 간에 차이(Vsen_diff=Vsen1-Vsen2)의 평균값을 취해(연산하여) 두 전압센싱회로(24,26) 간에 센싱값(Vsen1,Vsen2)의 옵셋 편차(Vsen_offset)를 계산한다.
그리고 계산한 결과값 즉, 옵셋 편차(Vsen_offset)를 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen2)에 반영하여 두 전압센싱회로(24,26) 간의 센싱값 옵셋 편차(Vsen_offset)를 상쇄시킨다.
이때 제어기(22)는, 제1전압센싱회로(24)의 센싱값(Vsen1)과 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen2) 간에 차이값(Vsen_diff)을 계산하는 도중 차이값(Vsen_diff, 혹은 현재 차이값)이 이전 차이값(Vsen_diff_old)에 비해 사전 설정된 기준값(Vsen_diff_thrs) 이상으로 벌어질 경우, 즉 현재 차이값(Vsen_diff)과 이전 차이값(Vsen_diff_old) 간에 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 기준값(Vsen_diff_thrs) 이상으로 발생할 경우, 전압센싱회로의 이상이 발생한 것으로 판단하며, 구체적으로는 현재 차이값(Vsen_diff)과 이전 차이값(Vsen_diff_old) 간에 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 일정시간 이상동안 기준값(Vsen_diff_thrs) 이상으로 유지되면 전압센싱회로의 이상이 발생한 것으로 판단한다.
이때 상기 기준값(Vsen_diff_thrs)은 일례로 0.1V로 설정될 수 있다.
참고로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어기(22)에서는 상기 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 일정 시간 동안 기준값(Vsen_diff_thrs) 이상으로 유지되는 것을 판단하기 위하여, 상기 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 기준값(Vsen_diff_thrs) 이상으로 발생한 횟수(Vsen_count)를 카운팅(Vsen_count++)하여 그 횟수(Vsen_count)가 사전 설정된 소정 횟수(예를 들어, 10회) 이상 발생하는지 검출/판단한다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 현재 차이값(Vsen_diff)과 이전 차이값(Vsen_diff_old) 간에 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 기준값(Vsen_diff_thrs) 미만으로 발생할 경우, 두 전압센싱회로(24,26) 간 센싱값(Vsen1,Vsen2)의 차이값(Vsen_diff)의 평균값을 계산하기 위하여, 현재 차이값(Vsen_diff)과 이전 차이값(Vsen_diff_old)을 동일한 것으로 간주하여 차이값(Vsen_diff)들을 사전 설정된 일정 시간 동안 누적 합산하여 그 평균값(Vsen_diff_sum/10000)을 연산하고, 연산한 평균값(Vsen_diff_sum/10000)을 전압센싱회로(24,26) 간에 센싱값(Vsen1,Vsen2)의 옵셋 편차(Vsen_offset)로 결정하여 결정된 옵셋 편차(Vsen_offset)를 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen2)에 합산되게 반영하여 제1전압센싱회로(24)와 제2전압센싱회로(26) 간에 옵셋 편차(Vsen_offset)를 상쇄/제거하고, 이후 인버터(20)의 구동을 시작한다.
다시 말해, 제어기(22)는 인버터(20)의 구동시 제2전압센싱회로(26)의 센싱값(Vsen2)을 입력받을 때 상기 센싱값(Vsen2)에 옵셋 편차(Vsen_offset)를 합산한 값으로 제2전압센싱회로(26)의 출력을 인지하게 설정됨으로써 제1전압센싱회로(24)와 제2전압센싱회로(26) 간에 옵셋 편차(Vsen_offset)를 상쇄하게 된다.
참고로, 제어기(22)에서는 상기 평균값(Vsen_diff_sum/10000)을 연산하기 위하여, 전압센싱회로(24,26)의 상전압 센싱 횟수(Vsen_count)가 사전 설정된 일정 횟수(예를 들어, 10000회) 이상이 되면 그동안 차이값(Vsen_diff)들을 누적 합산한 값(Vsen_diff_sum)을 사전 설정된 일정 횟수(예를 들어, 10000회)로 제산한다.
도 4는 인버터 구동 중 전압센싱회로의 이상으로 외부 전력계통의 상전압이 비정상적으로 센싱된 경우를 나타낸 그래프이고, 도 5는 외부 전력계통의 상전압이 비정상적으로 센싱된 경우 외부 전력계통으로 공급되는 전력의 제어 방식을 설명하기 위한 개요도이고, 도 6은 외부 전력계통의 상전압에서 추출된 비정상적으로 흔들리는 위상각과 비정상적으로 흔들리는 위상각을 임시로 대체하기 위한 추정 위상각을 나타낸 그래프이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 외부 전력계통(30)의 상전압이 비정상적으로 센싱될 경우 상전압을 통해 추출되는 위상각도 비정상적으로 흔들리게 된다. 그리고, 제어기(22)에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 통상적으로 내부의 전류제어 로직을 통해 외부 전력계통(30)에 보내는 전력의 전류를 제어하는데, 외부 전력계통(30)으로 출력되는 전력의 상전압에서 추출된 위상각이 비정상적으로 흔들리게 될 경우 외부 전력계통(30)에 보내는 전력의 전류제어가 불안정하게 흔들리게 되어 인버터(20) 및 차량(10)에 손상을 입힐 수 있다.
따라서 제어기(22)에서는 외부 전력계통(30)의 상전압에서 추출된 위상각이 비정상적으로 흔들리는지 이상/오류 발생 여부를 감지하여, 위상각이 비정상적으로 흔들림을 감지하게 되면, 도 6에 나타낸 바와 같이 60Hz의 고정 주파수를 통해 임시로 추정 위상각(degree_gus)을 계산하여 비상운전으로 전류제어를 수행한다. 일반적으로 외부 전력계통(30)으로 출력되는 상전압은 60Hz의 고정 주파수로 출력된다.
이때, 제어기(22)에서는 내부의 위상각 오류 판단 로직에 의해 위상각이 비정상적으로 흔들리는 위상각 추출 오류가 발생한 것을 판단한다.
그리고 제어기(22)에서는 비상운전시 전류지령(IqCmd)의 값을 도 7에 나타낸 바와 같이 디레이팅(derating)을 적용하여 전류지령(IqCmd)을 서서히 감소시켜 0에 도달하게 셋팅한다. 이는 상전압에서 추출한 위상각이 비정상적으로 흔들리게 되는 전압센싱회로의 고장 상황에서 비상운전시의 안전성을 보장할 수 없으므로 인버터(20)를 서서히 작동 정지시키기 위한 목적이다.
도 8은 제어기(22) 내에서 PLL의 각도(위상각) 추출시 외부 전력계통(30)의 상전압 센싱 이상에 의한 각도(위상각) 오류에 따른 비상운전 로직을 나타낸 것이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 인버터(20) 구동 중 PLL(Phase Locked-Loop)을 통해 외부 전력계통(30)의 상전압에서 추출한 추출 각도(위상각)가 직전 값과 사전 설정된 기준치(degree_err_thrs) 이상으로 벌어질 경우, 다시 말해 외부 전력계통(30)에서 센싱한 상전압에서 추출한 현재 위상각(degree)과 그 이전에 추출한 이전 위상각(degree_old) 간에 차이(degree_diff)가 사전 설정된 기준치(degree_err_thrs) 이상으로 발생할 경우, 제어기(22)에서는 외부 전력계통(30)의 상전압에서 추출한 위상각이 비정상적으로 흔들리는 각도 추출 이상(위상각 추출 오류) 상황이 발생한 것으로 판단하여 추정 위상각(degree_gus)을 이용하여 외부 전력계통(30)으로 출력되는(보내는) 전력의 전류제어 및 전압제어를 수행하는 비상운전 상태로 진입하는 동시에, 외부 전력계통으로 출력되는 전력의 전류제어를 위한 전류지령(IqCmd)을 디레이팅(derating)하여 인버터(20)를 슬로우 셧다운(slow shut-down) 시킨다.
참고로, 상기 전류지령(IqCmd)이 디레이팅되어 감소됨에 의해 인버터(20)가 슬로우 셧다운되는 것은 공지의 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이때 위상각(degree)이 360에서 0으로 떨어질 때(도 6 참조)는 각도(위상각) 오류에 따른 비상운전이 의미가 없으므로, 제어기(22)에서는 상전압에서 추출된 위상각(Degree)의 값이 사전 설정된 일정 범위 이내(예를 들어, 5에서 355 사이)일 때만 각도 추출 이상/오류 여부를 판단한다.
아울러, 상기 현재 위상각(degree)과 이전 위상각(degree_old) 간에 차이(degree_diff)가 사전 설정된 기준치(degree_err_thrs) 미만으로 발생하고, 위상각(degree)의 카운팅 횟수(degree_count)가 사전 설정된 일정 횟수(예를 들어, 60회) 이상이 되면, 위상각(degree)의 카운팅 횟수(degree_count)를 0으로 초기화한다.
그리고, 제어기(22)에서는 도 9와 같이 인버터(20) 구동 중에 상전압 센싱 오류 판단을 수행하여, 두 전압센싱회로(24,26)의 센싱값(Vsen1,Vsen2) 간에 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 기준치(Vsen_err_thrs)를 초과할 경우, 구체적으로 제1 및 제2전압센싱회로(24,26)의 센싱값(Vsen1,Vsen2) 간에 차이값(Vsen_diff)이 기준치(Vsen_err_thrs)를 초과하는 상태가 사전 설정된 일정 시간 동안 유지되는 경우, 전압센싱회로의 센싱 오류/이상이 발생한 것으로 판단하여, 인버터(20)의 비상운전시 슬로우 셧다운(slow shut-down)에 의해 전류지령(IqCmd)이 감소하여 0이 될 때까지 대기한 후, 전류센서(23)에 의해 인버터(20) 출력단에서 센싱한 전류 측정값(IqMea)이 0이 되는 것으로 확인/판단되면, 인버터(20) 출력단과 외부 전력계통(30) 사이의 차단릴레이(도 1의 28 참조)를 오프(off)시켜 인버터(20)와 외부 전력계통(30) 사이의 연결을 완전히 차단할 수 있도록 한다.
참고로, 제어기(22)에서는 상기 차이값(Vsen_diff)이 기준치(Vsen_err_thrs)를 초과하는 상태가 사전 설정된 일정 시간 동안 유지되는지를 판단하기 위하여, 상기 차이값(Vsen_diff)이 사전 설정된 기준치(Vsen_err_thrs)를 초과하는 횟수(Vsen_diff_count)가 사전 설정된 소정 횟수(예를 들어, 5회) 이상인지를 검출/판단한다.
여기서, 두 전압센싱회로(24,26) 중 어느 하나 이상의 전압센싱회로의 상전압 센싱 이상 시 차단릴레이(28)를 바로 차단시키지 않고 전류지령(IqCmd)을 디레이팅(derating)하여 인버터(20)를 슬로우 셧다운(slow shut-down)을 하는 이유는, 제어 도중 갑자기 차단릴레이(28)를 작동(차단)시킬 경우 전압 서지 및 스파크의 위험으로 회로에 손상을 입힐 가능성을 염두하여 미리 방지하기 위한 것이다.
10 : 연료전지차량
12 : 출력포트
20 : 인버터
22 : 제어기
23 : 전류센서
24 : 제1전압센싱회로
26 : 제2전압센싱회로
28 : 차단릴레이
30 : 외부 전력계통

Claims (5)

  1. 연료전지차량에서 외부 전력계통으로 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환장치의 고장보호시스템으로서,
    상기 전력변환장치 내에 제어기에서는, 외부 전력계통으로 출력되는 상전압에서 위상각 추출시 추출된 위상각에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 추정 위상각을 이용하여 외부 전력계통으로 출력되는 전력의 전류제어를 수행하는 비상운전에 진입하는 동시에, 외부 전력계통으로 출력되는 전력의 전류제어를 위한 전류지령을 디레이팅(derating)하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 외부 전력계통으로 출력되는 상전압에서 추출한 현재 위상각과 그 이전에 추출한 이전 위상각 간에 차이가 사전 설정된 기준치 이상이면 추출된 위상각에 이상이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력변환장치는 외부 전력계통으로 출력되는 상전압을 센싱하는 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로를 포함하여 구성되며, 상기 제어기는 제1 및 제2전압센싱회로 중 적어도 어느 하나의 전압센싱회로에 이상이 발생한 것으로 판단되고 외부 전력계통의 입력단에서 측정한 전류 측정값이 0인 것으로 판단되면 전력변환장치의 출력단과 외부 전력계통의 입력단 사이에 연결을 차단시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어기는 제1 및 제2전압센싱회로의 센싱값 간에 차이값이 일정 시간 동안 사전 설정된 기준치 이상으로 유지되면, 제1 및 제2전압센싱회로 중 어느 하나 이상의 전압센싱회로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력변환장치는 외부 전력계통으로 출력되는 상전압을 센싱하는 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로를 포함하여 구성되며, 상기 제어기는 전력변환장치의 구동 전에 외부 전력계통에 연결된 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로의 센싱값 간에 옵셋 편차를 연산하고, 전력변환장치의 구동 시 상기 연산한 옵셋 편차를 제1 및 제2전압센싱회로 중 선택된 전압센싱회로의 센싱값에 합산시켜 인지하도록 설정됨으로써 제1전압센싱회로와 제2전압센싱회로 간에 옵셋 편차를 상쇄하게 된 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 이동식 전력변환장치 고장보호시스템.
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