KR101751775B1 - 3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템 및 인버터 - Google Patents

3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템 및 인버터 Download PDF

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토마스 쉬로이더
헨릭 볼프
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Abstract

3 개의 AC 단자들을 통해 발전 유닛으로부터 3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 3 이상의 릴레이들에 의해서 그리드로부터 상기 시스템을 분리하는 릴레이 장치를 포함한다. 3 개의 릴레이들은 각각 제어 코일과 상응하는 제어 코일에 의해서 작동되는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함한다. 각각의 AC 단자는 제1 스위칭 컨택과 제2 스위칭 컨택을 통해서 상기 그리드에 연결되되, 제1 스위칭 컨택과 제2 스위칭 컨택은 상기 릴레이들의 서로 다른 하나들에 할당된다. 또한 릴레이 장치와 릴레이 장치를 구비하는 인버터가 개시된다.

Description

3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템 및 인버터{POWER GENERATION SYSTEM AND INVERTER FOR FEEDING POWER INTO A THREE-PHASE GRID}
관련 출원들의 상호 참조( CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS )
[0001] 본 출원은 2009년 3월 9일자로 출원된 유럽 특허 출원 EP 09003353.1에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원의 명세서는 인용에 의해서 본 명세서에 온전히 병합된다.
기술 분야
[0002] 본 발명은 시스템을 3-상 그리드로부터 분리하는 릴레이 장치를 구비하는 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 3-상 그리드에 전력을 제공하는 인터버 그리고 상응하는 릴레이 장치에 관한 것이다.
[0003] 전력을 그리드에 제공하기 위해 발전 시스템들이 사용된다. 그들의 중요성이 점점 더 커지고 있는데, 커다란 발전소들을 돌리기 위한 천연 자원들이 제한되고 점점 더 고가가 되고 있다. 이러한 시스템의 일 예시는 인버터인데 이것은 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 데에 사용될 수 있고 전형적으로 DC-AC 컨버터로서 기능하는 반도체 브릿지 회로를 포함한다.
[0004] 직류 전류는 예를 들어 배터리와 같은 어떤 DC 소스로부터 제공된다. DC 소스는 또한 그리드 내로 에너지를 제공하기 위해 사용되는 광발전기일 수 있다.
[0005] 상대적으로 작은 표면들 상에 설치되도록 의도된 광발전 인버터들은 설치 동안 툴들의 필요를 최소화하도록 가능한 컴팩트해야 하고 다루기 쉬워야 하고 그리고 경량이어야 한다. 이러한 인버터들은 한 명 또는 두 명이서 큰 도움을 받지 아니하고 그것들을 운반하고 설치할 수 있도록 하는 무게와 크기를 가져야 한다.
[0006] 필요한 전자 구성요소들(electronic components), 반도체들, 필터 초크들, 커패시터들 및 유사한 요소들이 하우징 내에 포함된다. 상기 디바이스의 허용가능한 출력 전압의 증가는 개별 구성요소들의 크기 증가를 야기할 수 있다. 따라서, 디바이스 또는 그 하우징은 그것이 컴팩트해져야 한다면, 가능한 꽉 짜이게 구비되어야만 한다.
[0007] 그리드 병렬 공급(parallel feeding)에 대한 승인(approval)을 받기 위해서, 적용가능한 표준들과 규정들(regulations)(예를 들어 DIN V VDE V 0126-1-1)은 발전 시스템들이 자동 스위칭 회로를 통해서 그리드에 연결될 것을 요구한다. 이러한 디바이스의 주된 목적은, 종종 단독 운전 방지(anti-islanding)로서도 치칭되는, 자립형(stand-alone) 그리드 또는 서브-그리드 내로의 의도치 않은 공급을 막기 위한 것이고 이로써 보호 기능(protective function)으로서의 역할을 하는 것이다.
[0008] 부가적인 하우징 또는 부가적인 설치 도움들이 필요한 것을 제거하기 위해서, 스위칭 회로는 현존하는 인버터 하우징 내로 일체화될 수 있다. 그런데 이것은 하우징의 크기를 증가시킨다.
[0009] 앞서 언급한 표준은 또한, 2 개의 직렬 연결되고 독립적으로 활성화되는 스위치들을 통해 각각의 능동 컨덕터에 대한 프로세스에서의 공급을 이러한 스위칭 회로가 중단할 수 있을 것을 요구한다. 하나의 에러가 발생한 경우에조차 안전 기능(safety function)을 보증하기 위한 방식으로 분리가 성립되어야 한다.
[0010] 이러한 사양(specification)을 충족시키기 위한 일반적인 실무는 10　kW 이상에 이르는 최대 전력 범위들에 대하여 충분한 스위칭 능력을 가지는 단일 극 릴레이를 사용하는 것이다. 이러한 릴레이는 일반적으로 독립적인 제어기와 상응하는 모니터링 디바이스를 포함한다.
[0011] 3-극 릴레이들 또는 접촉기들은 더 높은 전력 범위들에 대해서만 이용가능하고, PCB 릴레이들보다 상당히 더 많은 설치 공간을 요구한다. 또한, 그 조립체는 노동-집약적이고 에러를 유발하기 쉬우며 대규모-배치 생산(large-batch production)에 적합하지 아니하다. 따라서 표준에 순응하는 해결책은 6개의 단일-극 릴레이들을 사용할 것을 요구할 것인데, 이것은 고비용을 요할 뿐 아니라 설치 공간을 차지한다.
[0012] 3개의 AC 단자들을 통해 발전 유닛으로부터 3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 상기 그리드로부터 상기 인버터를 분리하는 릴레이 장치를 포함하고, 상기 릴레이 장치는 3 이상의 릴레이들을 포함하되, 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일과 상기 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함한다. 상기 시스템의 각각의 AC 단자가 제1 스위칭 컨택 및 제2 스위칭 컨택을 통해서 상기 그리드에 연결되되, 상기 제1 스위칭 컨택 및 상기 제2 스위칭 컨택은 상기 릴레이들 중 서로 다른 하나들에 할당된다.
[0013] 상기 시스템은 광발전 인버터, 특히 무변압기 방식(transformerless) 인버터와 같은 인버터일 수 있다. 릴레이 장치는 시스템의 하우징 내로 일체화될 수 있고, 시스템의 회로 보드 상에 배열될 수 있어서, 이로써 컴팩트한 시스템 설계를 이끌 수 있다.
[0014] 본 발명의 다른 양태에 있어서, DC 전력을 3개의 AC 단자들을 통해 3-상 그리드로 제공되는 AC 전력으로 변환하는 인버터가 개시된다. 상기 인버터는 상기 그리드로부터 상기 인버터를 분리하는 릴레이 장치를 포함하고, 상기 릴레이 장치는 3 이상의 릴레이들을 포함한다. 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일과 상응하는 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함한다. 각각의 AC 단자가 제1 스위칭 컨택 및 제2 스위칭 컨택을 통해서 상기 그리드에 연결되되, 상기 제1 스위칭 컨택 및 상기 제2 스위칭 컨택은 상기 릴레이들 중 서로 다른 하나들에 할당된다.
[0015] 또 다른 양태에 있어서, 3개의 능동 컨덕터들을 구비하는 3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치가 개시된다. 상기 릴레이 장치는 3 이상의 릴레이들을 포함하되, 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일과 상응하는 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함한다. 상기 릴레이들 중 서로 다른 하나에 할당되면서 각각의 스위칭 컨택이 다른 스위칭 컨택에 연결된다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로가 개시된다. 상기 인버터 회로는 릴레이 회로로서 DC/AC 변압기와 전력 공급 네트워크(NE) 사이에 위치되고, 그리고 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)에 대한 전기적인 분리를 위한 스위치 점(4)으로서 구현된 릴레이 회로를 포함한다. 상기 릴레이 회로는 3 개의 이중 극 릴레이들(R1, R2, R3)을 포함한다. 각각의 릴레이(R1, R2, R3)는 하나의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)과 하나의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)과 각각이 결부된 두 릴레이 컨택들(K1a, K1b; K2a, K2b; K3a, K3b)을 포함한다. 각각의 경우에, 릴레이(R1)의 단지 하나의 릴레이 컨택(K1a)이 다른 두 릴레이들 중 하나(R2)의 하나의 릴레이 컨택(K2b)에 직렬로 연결된다. 그 결과 독립적으로 액추에이트되는 두 릴레이 컨택들(K1a, K2b)이 능동 컨덕터 (L1, L2, L3)마다 항상 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 인버터 회로에 있어서, 상기 릴레이 회로는 부분적인 또는 분리된(partial or separate) 네트워크로의 의도치 않은 공급을 막기 위한 자동 스위치 점(4)으로서 구현될 수 있다. 상기 릴레이 회로는 인버터 하우징에 일체화될 수 있다. 또한 회로 보드 상 컨버터블 릴레이로서 각각의 릴레이(R1, R2, R3)가 구현될 수 있다. 그리고 상기 인버터 회로는 무변압기 방식의 실시예일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 인버터 회로에 있어서, 각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)이 제어 유닛(BFS)에 의해 활성화/제어 유닛(RT)을 통해 개별적으로 액추에이트될 수 있다. 각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)에 대한 활성화 회로(RT)는, 하나의 게이트 입력이 상기 활성화 회로(RT)에 연결되고, 그리고 다른 하나의 게이트 입력이 와치도그 모듈(W)에 연결된 AND 게이트를 포함할 수 있다. 그 결과 상기 제어 유닛(BFS)의 설정 신호(SET K1, SET K2, SET K3)와 상기 와치도그 모듈의 중단 신호(SAFE BREAK)가 동시에 제공된 때에만 각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)이 액추에이트될 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛(BFS)이 상기 와치도그 모듈(W)에 의해서 영구적으로 모니터링될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 인버터 회로에 있어서, 각각의 활성화 회로(RT)가 상기 제어 유닛(BFS)의 테스트 신호(RTS)에 의해서 활성화가능할 수 있다. 상기 활성화 회로(RT)에 제공된 릴레이 제어 신호들이, 어떠한 컨택 분리도 발생하지 않을 정도로 짧은 시간 동안 상기 테스트 신호(RTS)에 의해서 중단되고, 상기 제어 코일들(Sp1, Sp2, Sp3)에서 상기 테스트 신호(RTS)에 대한 반응들이 상기 제어 유닛(BFS)에 의해서 분석될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 인버터 회로는, 광발전 인버터(1)로서의 실시예일 수 있다.
[0016] 이하의 도면들이 본 발명의 보다 상세한 설명을 제공하고 특정한 실시예들을 예시하도록 의도된다. 그들은 본 발명의 범주(scope)를 제한하도록 의도되지 아니한다.
[0017] 도 1은 발전 시스템의 도식적인 다이어그램이다.
[0018] 도 2는 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치를 구비하는 인버터를 나타낸다.
[0019] 도 3은 3-상 그리드 릴레이 장치에 대한 안전 컨셉(safety concept)을 나타낸다.
[0020] 도 1에 발전 시스템이 도식적으로 도시되었다. 발전 시스템은 전기 에너지를 생성하고 상기 에너지를 변환 유닛(conversion unit)(11)에 제공하는 발전 유닛(10)을 포함한다. 발전 유닛(10)은 광발전기(photovoltaic generator), 연료 전지, 풍력 발전기 또는 본 기술 분야에서 알려진 다른 어떤 발전 시스템일 수 있다. 변환 유닛(11)은 발전 유닛(10)으로부터 에너지를 받아서 그것을 그리드(14) 내로 공급될 수 있는 형태로 변환한다. 그리드(14)가 도시된 바와 같이 3-상 AC 그리드라면, 변환 유닛은 3 개의 AC 단자들(12a, 12b, 12c)을 포함한다. 발전 시스템들에 적용가능한 몇몇 표준들은 그리드 또는 시스템이 실패(failure)하는 경우에 예를 들어 단독 운전(islanding) 상황에서 그리드로부터 시스템이 자동적으로 분리될 것을 요하기 때문에, AC 단자들(12a, 12b, 12c)을 그리드(14)에 연결하기 위해 릴레이 장치(relay arrangement)(13)가 사용된다. 릴레이 장치의 상세가 변환 유닛(11)을 이룰 수 있는 인버터에 관하여 도 2 및 도 3에 도시되었다. 전력을 공용 그리드에 공급하기 위해 표준들을 충족하도록 자동 연결 및 분리의 관점에서 앞서 언급한 기능성을 릴레이 장치(13)가 제공한다. 이하에서, 릴레이 장치를 통해 그리드에 연결된 인버터는 발전 시스템의 구성 요소의 예시로서 사용된다. 그러나 아래에서 주어지는 상세한 설명은 일반적으로 발전 시스템에서 상응하게 사용될 수 있다.
[0021] 도 2는 인버터(1)를 나타내는데, 이것은 발전기 단자들(PV+, PV-) 간에 제공된 DC 전압을 예를 들어 광발전기들에 의해 제공된 DC 전압을 그리드 주파수를 가지는 3-상 AC 전압으로 변환하는 변환 회로로, 발전 시스템의 부분을 이룰 수 있다. 인버터(1)는 6 개의 반도체 스위치들과 이와 함께 DC/AC 컨버터를 이루는 병렬 환류 다이오드들(parallel free-wheeling diodes)을 구비하는 완전 결선 브릿지 회로(full bridge circuit)(2)를 포함할 수 있다. 발전기 단자들(PV+ 및 PV-)과 완전 결선 브릿지 회로(2) 간에 버퍼 커패시터(C1)가 도시되어 있고 그리고 초크(LH), 스위치(TH) 및 다이오드(DH)를 포함하는 선택적인 승압 컨버터(step-up converter)(3)가 도시되어 있다. 2 개의 DC 링크 커패시터들(C2, C3)이 이 경우에 승압 컨버터(3)와 완전 결선 브릿지 회로(2) 사이에 직렬로 배열된다. 커패시터들(C2 및 C3)는 동일한 커패시턴스를 가질 수 있다. 커패시터들(C2, C3)의 연결점은 전압 탭을 이루는데, 전압 탭은 능동 컨덕터들(active conductors)(L1, L2, L3)에 의해서 표현된 그리드(NE)와 완전 결선 브릿지 회로(2) 간에 배열된 릴레이 장치(4)의 기능성을 모니터링하기 위해서 측정된 전압들(VR1, VR2, VR3)에 대한 것이다. 이러한 경우에, 연결점이 기준 전압점을 정의하는 데에 사용된다. 릴레이 장치(4)와 완전 결선 브릿지 회로(2) 간에 3 개의 필터 초크들(LN)을 포함하는 필터가 존재할 수 있다. 릴레이 장치(4)는 기정의된 조건 하에서 그리드(NE)의 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)로부터 광발전 인버터(1)를 분리하는 역할을 한다. 그리드(NE)는 중립 컨덕터(N)를 구비하는데, 중립 컨덕터(N)를 참조하여 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)의 컨덕터 전압들(VL1, VL2, VL3)이 릴레이 장치(4)의 기능 모니터링의 부가적인 수단으로서 측정된다.
[0022] 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 능동 컨덕터(L1, L2, L3)가 한 쌍의 스위칭 컨택들을 통해 AC 단자들 중하나에 라우팅되고(예를 들어 L1이 K1a 및 K3b을 통해 라우팅된다) 그리고 각 쌍의 콘택들이 2 개의 서로 다른 릴레이들(R1, R2, R3)에 할당된다.
[0023] 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)의 대안적인 라우팅 방법(routing scheme)을 구비하는 특정한 릴레이 장치가 도 3에 도시된다. 이러한 실시예에서 릴레이 장치(4)는 3 개의 2-극 릴레이들(R1, R2, R3)을 포함한다. 각각의 릴레이(R1, R2, R3)는 상응하는 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)을 포함하고 스위칭 컨택들(K1a, K1b; K2a, K2b; K3a, K3b) 중 2 개가 각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)과 릴레이들(R1, R2, R3)에 각각 할당된다. 릴레이들(R1, R2, R3)은 바람직하게는 상시 열림형(NO; normally open) 스위칭 컨택들을 포함한다.
[0024] 릴레이들(R1, R2, R3)은 인버터의 하우징(미도시) 내로 일체화될 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 6개의 단일-극 릴레이들을 사용하는 경우와 비교하여서, 저가이고 경량이며 컴팩트한 인버터 설계를 제공하기 위해서 그리고 공간 절감을 할 수 있도록 하기 위하여 예를 들어 PCB 릴레이들로서 인버터의 회로 보드 상에 릴레이들이 배열될 수 있다. 릴레이들은 심지어 인버터 크기를 최소한도로 변화시키면서 또는 심지어 아무런 변화 없이 하우징 내로 일체화될 수 있다. 특히 무변압기 방식의 인버터의 경우에-다만 이에 한정되지는 아니함- 인버터 하우징의 극단적으로 컴팩트한 크기가 얻어질 수 있고 이것은 차례로 빌딩 구조 내로 인버터를 플렉서블하게 일체화하는 것을 허용한다.
[0025] 상응하는 릴레이의 하나의 릴레이 컨택은 다른 두 릴레이들 중 하나의 릴레이 컨택에 직렬 연결된다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 릴레이(R1)의 스위칭 컨택(K1a)이 릴레이(R2)의 스위칭 컨택(K2b)에 연결되고 그 결과, 능동 컨덕터(L1)가 2 개의 별개의 릴레이들(R1, R2)의 2 개의 스위칭 컨택들(K1a 및 K2b)을 통해 광발전 인버터(1)의 단자(L1_WR)에 연결된다. 다른 인버터 단자들이 또한 다른 릴레이들의 두 스위칭 컨택들 너머로(over) 라우팅되고 그 결과 도시한 바와 같이 상응하는 두 스위칭 컨택들을 작동시키는 릴레이들의 순환 순열(cyclic permutation)이 결과된다. 따라서, 두 독립적으로 활성화되는 스위칭 컨택들이 각각의 능동 컨덕터(L1, L2 및 L3)에 대하여 항상 존재한다.
[0026] 모든 제어 코일들(SP1 내지 SP3)이 활성화되고 예를 들어 제1 릴레이(R1)의 제1 컨택(K1a)이 밀착되면(weld), 갈바니 절연(galvanic isolation)이 여전히 유지될 것인데, 직렬 연결의 결과로서 컨택(K2b)이 절연을 야기할 것이기 때문이다. 비록 컨택(K1a)의 밀착된 연결에 기인하여 컨택(K1a)가 열리지 않을지라도 열린 컨택(K2b)이 필요한 절연을 제공한다.
[0027] 광발전 인버터(1)의 상응하는 단자들(L1_WR, L2_WR, L3_WR)에의 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)의 연결을 라우팅하는 다른 방식들이 가능하다. 그런데 동일한 릴레이의 두 스위칭 컨택들 너머로의 라우팅은 바람직하지 않은데, 그러한 배열들은 표준-순응적이지 않을 수 있기 때문이다. 따라서 릴레이들(R1, R2, R3) 중 어떤 단 하나가 실패하더라도 각각의 인버터 단자는 상응하는 능동 컨덕터로부터 분리될 수 있다. 심지어 릴레이들(R1, R2, R3) 중 어느 2 개가 실패하는 드문 경우에도, 다른 두 단자들이 분리된 동안 단지 하나의 인버터 단자가 상응하는 능동 컨덕터에 연결된 채로 유지될 수 있다.
[0028] 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 코일들(Sp1 내지 Sp3)이 릴레이 구동기들(RT)을 통해 상응하는 AND 게이트(G1, G2, G3)의 출력에 연결된다. AND 게이트들(G1, G2, G3)의 입력들 중 하나는 설정 신호(S1, S2, S3)를 실어 나르는 케이블을 통해 릴레이들(R1, R2, R3)에 대한 제어 유닛(BFS)에 연결된다. AND 게이트들(G1, G2, G3)의 다른 입력은 와치도그 구성(W)으로부터의 안전 신호(SB)를 통해서 활성화될 수 있다. 와치도그 구성(W)은 케이블(5)을 통해 제어 유닛(BFS)에 연결되는데, 이것은 양 유닛들 간에 테스트 신호를 보낼 수 있다. 릴레이 구동기들은 또한 케이블(6)을 통해 제어 유닛(BFS)에 연결되는데 이것은 릴레이 테스트 신호(RTS)를 보낼 수 있다.
[0029] 릴레이 구동기들(RT)에서, 제어 코일들(SP1, SP2, SP3)에 대한 릴레이 제어 신호들은 단지 간단히 어떤 접촉 분리를 막기 위해서 RTS 테스트 신호에 의해서 중단될 수 있다. 이러한 시간 동안, 테스트 신호(RTS)에 대한 제어 코일들(SP1, SP2, SP3)의 응답이 제어 유닛(BFS)에 의해서 평가된다. 이것은 그리드(NE)로부터 인버터와 그 완전 결선 브릿지 회로(2)를 분리할 필요 없이, 릴레이 구동기들(RT)과 제어 코일들(SP1, SP2, SP3)이 점검되도록 허용한다.
[0030] 릴레이 장치(4)의 기능성을 부가적으로 점검하기 위해 전압들(VR1 내지 VR3 및 VL1 내지 VL3)을 측정하는 것이 사용된다.
[0031] 릴레이 장치(4)에 대한 가능한 모니터링 방법은 다음의 테스트들을 포함할 수 있다: 제어 유닛(BFS)이 실패하면, 와치도그 구성(W)이 릴레이들(R1 내지 R3)의 닫힘을 억제할(suppress) 것이다. 와치도그 구성(W)이 실패하면, 제어 유닛(BFS)이 릴레이들(R1 내지 R3)의 닫힘을 억제할 것이다. AND 게이트들(G1, G2, G3) 중 하나가 실패하면, 제어 유닛(BFS)이 릴레이들(R1, R2, R3)의 릴레이 테스트 신호(RTS)를 통해 이러한 실패를 탐지한다. 이것은 또한 하나 이상의 릴레이 구동기들(RT)이 실패할 때에도 적용된다.
[0032] 선택된 배선 때문에 하나의 에러의 경우에조차, 인버터로부터 모든 그리드 위상들이 신뢰성 있게 분리될 것이다.
[0033] 본 발명은 여기에 주어진 예시로 제한되지 아니한다. 예를 들어 풀 브릿지 대신에 하프-브릿지가 사용될 수 있거나 또는 다른 커패시터-필터 장치(C1 내지 C3, LN)가 선택될 수 있다. 또한 인버터는 승압 컨버터(3)를 전혀 포함하지 않을 수 있다.
[0034] 릴레이 장치(4)는 대안적으로 인버터 하우징에 일체화되는 것 대신에 별개의 하우징에 일체화될 수 있다. 공통 그리드로부터의 인버터들 일 그룹의 분리에 대하여 하나의 인버터 장치를 사용하는 것이 또한 생각될 수 있다. 이러한 경우에 인버터들은 하나의 발전 시스템에 포함될 수 있거나 다수의 발전 시스템들의 부분일 수 있다. 이러한 경우에 조인트 릴레이 장치에 의해서 인버터들 그룹에 대하여 또는 발전 시스템들에 대하여 단독 운전 방지 기능성이 제공될 수 있다.
[0035] 본 명세서에서 사용된 용어 "릴레이"는 제어 신호에 응답하여 전기적인 연결을 연결하고 분리할 수 있는 임의의 디바이스를 가리키지만, 전술한 설명 내에서 사용된 바와 같이 코일로부터 자력에 의해서 활성화되는 기계적인 릴레이들로 제한하는 것을 의미하지는 아니한다.

Claims (34)

  1. 3개의 AC 단자들을 통해 발전 유닛(generation unit)으로부터 3-상 그리드(grid) 내로 전력을 공급(feed)하는 발전 시스템으로서,
    상기 시스템은 상기 그리드로부터 상기 시스템을 분리(disconnect)하는 릴레이 장치(relay arrangement)를 포함하고,
    상기 릴레이 장치는 적어도 3 개의 릴레이들을 포함하되, 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일 및 상응하는 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택(contact)들을 포함하고, 그리고
    각각의 AC 단자가 제1 스위칭 컨택 및 제2 스위칭 컨택을 통해서 상기 그리드에 연결되고, 상기 제1 스위칭 컨택 및 상기 제2 스위칭 컨택은 상기 릴레이들 중 서로 다른 릴레이들에 할당되는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템은 인버터를 포함하는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템은 광발전 인버터를 포함하는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 발전 유닛은 광발전기를 포함하는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템은 무변압기 방식(transformerless) 인버터를 포함하는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이들의 각각은 릴레이 구동기(relay driver)에 의해서 개별적으로 작동가능한,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    각각의 릴레이 구동기는 제어 유닛의 설정 신호 및 와치도그 장치(watchdog arrangement)의 중단 신호(interrupt signal)의 존재 시에만 상응하는 릴레이를 작동하도록 구성된,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 와치도그 장치에 의해서 영구적으로 모니터링되는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    각각의 릴레이 구동기는 상기 제어 유닛의 테스트 신호에 의해서 모니터링되도록 구성된,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    제어 신호들은 상기 테스트 신호의 존재시 중단되고,
    상기 중단의 구간은 상기 스위칭 컨택들의 열림을 막을 만큼 짧게 선택되고,
    상기 테스트 신호에 대한 상기 제어 코일의 응답이 상기 제어 유닛에 의해서 평가되는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이 장치는 상기 그리드에 상기 시스템이 의도치 않게 연결되는 것을 막는 셀프-액추에이팅 스위치들(self-actuating switches)을 포함하는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이 장치는 상기 시스템의 하우징 내로 통합되는(integrated),
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이들은 회로 보드 상에 배열되는,
    3-상 그리드 내로 전력을 공급하는 발전 시스템.
  14. DC 전력을 3개의 AC 단자들을 통해 3-상 그리드로 제공되는 AC 전력으로 변환하는 인버터로서,
    상기 인버터는 상기 그리드로부터 상기 인버터를 분리하는 릴레이 장치를 포함하고,
    상기 릴레이 장치는 적어도 3 개의 릴레이들을 포함하되, 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일 및 상응하는 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함하고, 그리고
    각각의 AC 단자가 제1 스위칭 컨택 및 제2 스위칭 컨택을 통해서 상기 그리드에 연결되고, 상기 제1 스위칭 컨택 및 상기 제2 스위칭 컨택은 상기 릴레이들 중 서로 다른 릴레이들에 할당되는,
    DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 인버터는 광발전 인버터인,
    DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 릴레이 장치는 상기 인버터의 하우징 내로 통합되는,
    DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터.
  17. 3개의 능동 컨덕터들을 구비하는 3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치로서,
    상기 릴레이 장치는 적어도 3 개의 릴레이들을 포함하되, 3 개의 릴레이들의 각각은 제어 코일 및 상응하는 제어 코일에 의해서 작동하는 2 개의 스위칭 컨택들을 포함하고, 그리고
    각각의 스위칭 컨택은 상기 릴레이들 중 상이한 릴레이에 할당되는 다른 스위칭 컨택에 연결되는,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 릴레이 장치는 상기 그리드에 인버터가 의도치 않게 연결되는 것을 막는 셀프-액추에이팅 스위치들을 포함하는,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 릴레이들의 각각은 릴레이 구동기에 의해서 개별적으로 작동가능한,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    각각의 릴레이 구동기는 제어 유닛의 설정 신호 및 와치도그 장치의 중단 신호의 존재 시에만 상응하는 릴레이를 작동하도록 구성된,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 와치도그 장치에 의해서 영구적으로 모니터링되는,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  22. 제20 항에 있어서,
    각각의 릴레이 구동기는 상기 제어 유닛의 테스트 신호에 의해서 모니터링되도록 구성된,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    제어 신호들은 상기 테스트 신호의 존재시 중단되고,
    상기 중단의 구간은 상기 스위칭 컨택들의 열림을 막을 만큼 짧게 선택되고,
    상기 테스트 신호에 대한 상기 제어 코일의 응답이 상기 제어 유닛에 의해서 평가되는,
    3-상 그리드로부터 인버터를 분리하는 릴레이 장치.
  24. DC/AC 컨버터(converter)와 전력 공급 네트워크(NE) 사이에 위치되고, 그리고 능동 컨덕터들(L1, L2, L3)에 대한 전기적인 분리를 위한 릴레이 회로를 갖는, DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로로서,
    상기 릴레이 회로는 3 개의 이중 극 릴레이들(R1, R2, R3)을 포함하되, 각각의 릴레이(R1, R2, R3)는 하나의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3) 및 하나의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)과 각각 결부된 2 개의 릴레이 컨택들(K1a, K1b; K2a, K2b; K3a, K3b)을 포함하고,
    각각의 경우에, 릴레이(R1)의 단지 하나의 릴레이 컨택(K1a)이 다른 두 릴레이들 중 하나(R2)의 하나의 릴레이 컨택(K2b)에 직렬로 연결되고,
    그 결과 독립적으로 액추에이트되는 2 개의 릴레이 컨택들(K1a, K2b)이 능동 컨덕터(L1, L2, L3)마다 항상 제공되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 릴레이 회로는 부분적인 또는 분리된(partial or separate) 네트워크로의 의도치 않은 공급을 막기 위해 구현되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  26. 제24 항 또는 제25 항에 있어서,
    상기 릴레이 회로는 인버터 하우징에 통합되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  27. 제24 항에 있어서,
    회로 보드 상 컨버터블 릴레이로서 각각의 릴레이(R1, R2, R3)가 구현된 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  28. 제24 항에 있어서,
    무변압기 방식의 실시예인 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  29. 제24 항에 있어서,
    각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)이 제어 유닛(BFS)에 의해 활성화/제어 회로(RT)을 통해 개별적으로 액추에이트될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  30. 제29 항에 있어서,
    각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)에 대한 활성화/제어 회로(RT)는,
    하나의 게이트 입력이 상기 활성화/제어 회로(RT)에 연결되고, 그리고 다른 게이트 입력이 와치도그 모듈(W)에 연결되는 AND 게이트를 포함하여서,
    그 결과 상기 제어 유닛(BFS)의 설정 신호(SET K1, SET K2, SET K3)와 상기 와치도그 모듈의 중단 신호(SAFE BREAK)가 모두 동시에 제공된 경우에만 각각의 제어 코일(Sp1, Sp2, Sp3)이 액추에이트되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(BFS)이 상기 와치도그 모듈(W)에 의해서 영구적으로 모니터링되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  32. 제30 항에 있어서,
    각각의 활성화/제어 회로(RT)가 상기 제어 유닛(BFS)의 테스트 신호(RTS)에 의해서 활성화가능한,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 활성화/제어 회로(RT)에 제공된 릴레이 제어 신호들이,
    어떠한 컨택 분리도 발생하지 않을 정도로 짧은 시간 동안 상기 테스트 신호(RTS)에 의해서 중단되고,
    상기 제어 코일들(Sp1, Sp2, Sp3)에서 상기 테스트 신호(RTS)에 대한 반응들이 상기 제어 유닛(BFS)에 의해서 분석되는 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
  34. 제24 항에 있어서,
    광발전 인버터(1)로서의 실시예인 것을 특징으로 하는,
    DC 전압을 3-상 네트워크-주파수 AC 전압으로 변환하는 인버터 회로.
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