KR101784942B1

KR101784942B1 - 전력제어장치

Info

Publication number: KR101784942B1
Application number: KR1020160069067A
Authority: KR
Inventors: 김강민
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-10-12

Abstract

본 발명은 선박의 운전상황에 따라 전력을 적합하게 제어 및 관리하는 전력제어장치에 관한 것이다. 이러한 전력제어장치는 메인발전기로부터 전압을 인가 받는 메인버스바에 연결되어 전압을 변환해 부하버스바에 공급하는 제1전력변환모듈, 메인버스바에서 인가된 전압의 주파수크기에 대응하여 전기에너지를 충전하거나 방전하는 제1저장장치를 포함한 제2전력변환모듈 및 제1전력변환모듈과 병렬 배치되되, 메인버스바에 인가된 전압에 대응하여 전기에너지를 충전하였다가, 부하버스바로 방전하는 제2저장장치를 포함하는 제3전력변환모듈을 포함한다.

Description

전력제어장치{Apparatus for power control}

본 발명은 전력제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 운전상황에 따라 전력을 적합하게 제어 및 관리하는 전력제어장치에 관한 것이다.

선박에는 스러스터, 해수펌프 및 공조장치 등 많은 부하가 설치되고 이러한 부하에 전력을 공급하는 여러 발전기가 설치된다. 부하들은 상황에 따라 동시 또는 개별 구동되며, 발전기는 각 부하들이 원활히 구동될 수 있도록 다양한 범위의 전력을 출력하여 공급한다. 그러나, 발전기의 대다수는 많은 연료를 소비하여 전력을 생산한다. 이러한 많은 연료소비는 선박의 운항비용을 상승시킨다.

현재에는 이러한 문제를 해결하고자 선박이 운항할 때 발생되어 버려지는 전력을 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)에 저장하였다가 전력이 부족할 때 저장된 전력을 재사용하는 기술 및 방법이 많이 개발되었다. 하지만, 개발된 기술 및 방법 대다수는 부하가 작동되는 환경을 고려하여 에너지저장장치를 충전시키는 장치 및 방법에 대한 연구개발에 한정 됐다.

따라서, 에너지 효율을 높이고자 에너지저장장치에 저장된 에너지를 좀 더 효율적으로 사용하는 장치와 에너지저장장치에 저장된 에너지를 이용해 불안정한 발전기 구동을 안정화 시키는 기술이 필요한 상황이다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0026638호 (2006. 03. 24)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 에너지저장장치를 포함하는 여러 전력변환 모듈을 선박의 운전상황에 따라 적합하게 사용하여 안정된 전력을 출력하고, 출력된 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 전력제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전력제어장치는 메인발전기로부터 전압을 인가 받는 메인버스바에 연결되어 상기 전압을 변환해 부하버스바에 공급하는 제1전력변환모듈, 상기 메인버스바에서 인가된 상기 전압의 주파수크기에 대응하여 전기에너지를 충전하거나 방전하는 제1저장장치를 포함한 제2전력변환모듈 및 상기 제1전력변환모듈과 병렬 배치되되, 상기 메인버스바에 인가된 전압에 대응하여 상기 전기에너지를 충전하였다가, 상기 부하버스바로 방전하는 제2저장장치를 포함하는 제3전력변환모듈을 포함한다.

상기 제1전력변환모듈과 상기 제3전력변환모듈은 제1제어부와 연결되고 상기 제2전력변환모듈은 제2제어부와 연결되며, 상기 제1제어부와 상기 제2제어부는 독립적으로 작동할 수 있다.

상기 제1저장장치는 상기 메인버스바에 형성된 상기 전압의 주파수크기가 상기 제2제어부에 설정된 설정주파수 보다 클 때 상기 전기에너지를 충전하고, 상기 설정주파수 보다 작을 때 상기 전기에너지를 방전할 수 있다.

상기 제2저장장치는 상기 부하버스바에서 소비되는 전압이 상기 제1제어부에 설정된 설정전압 보다 클 때 상기 전기에너지를 방전하고, 상기 설정전압 이하일 때 상기 전기에너지를 충전할 수 있다.

상기 제1전력변환모듈, 상기 제2전력변환모듈 및 상기 제3전력변환모듈은 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 복수 개의 전력반도체를 포함할 수 있다.

상기 제2전력변환모듈은 상기 메인버스바와 상기 제1저장장치 사이에 설치되는 제1전력반도체, 상기 제1전력반도체를 통과한 전력을 정류하여 상기 제2저장장치로 공급하는 정류부 및 상기 제1저장장치에 충전된 상기 전기에너지를 상기 메인발전기로 방전하는 제2전력반도체를 포함할 수 있다.

상기 제2전력반도체는 상기 제1저장장치로부터 충전된 상기 전기에너지를 방전하여 상기 메인발전기를 구동시켜, 상기 메인발전기에서 출력되는 상기 전압의 주파수크기를 기준주파수로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 전력제어장치는 선박의 운전상황에 대응하여 여러 전력변환모듈을 유기적으로 사용하며 저장장치에 저장된 전기에너지를 이용해 발전기를 보조적으로 구동시켜 발전기에서 안정적인 전압을 출력한다. 그리고, 출력되어 버려질 수 있는 전압을 충전하였다가 필요할 때, 방전하여 사용하면서 전기에너지의 사용효율을 높인다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1의 전력제어장치의 제1전력변환모듈과 제2전력변환모듈이 선박의 운전상황에 따라 작동되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제2전력변환모듈의 작동에 따른 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 제1저장장치가 설정주파수에 대응하여 충전 및 방전되는 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1의 전력제어장치의 제1전력변환모듈과 제3전력변환모듈이 선박의 운전상황에 따라 작동되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 선박의 운전상황에 따라 부하에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치 및 전력제어장치를 이루는 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치에 대한 개념도이다.

전력제어장치(1)는 선박의 운전에 있어 갑작스러운 전압변동 및 예정된 전압변동 등 다양한 형태의 전압변동에 대응하여 부하버스바(X)에 안정적인 전력을 효율적으로 공급한다. 전력제어장치(1)는 제1전력변환모듈(10), 제2전력변환모듈(20)과 제3전력변환모듈(30)를 포함하고, 각 전력변환모듈을 유기적으로 구동시켜 안정된 전압을 출력할 수 있다.

제1전력변환모듈(10)은 컨버터 및 인버터 등을 이용하여 부하(L)에 안정적인 전압을 인가한다. 그리고 제2전력변환모듈(20)은 메인버스바(S)와 연결되어 인가된 주파수의 크기에 따라 전기에너지를 충전한다. 그리고 메인발전기(M)로 방전하여 메인발전기(M)를 보조 구동시켜 메인발전기(M)에서 안정적인 크기의 주파수를 갖는 전압이 출력될 수 있도록 한다.

제3전력변환모듈(30)은 제1전력변환모듈(10)과 동일하게 컨버터, 인버터 및 에너지저장장치 등을 포함하여 부하(L)에 안정적인 전압을 인가한다. 특히, 제3전력변환모듈(30)은 에너지저장치를 이용해 메인버스바(S)에서 인가된 전력대비 부하버스바(X)에서 소비되는 전력이 이하가 되었을 때, 메인버스바(S)에 인가된 전기에너지를 충전한다. 그리고, 부하(L)가 제1전력변환모듈(10)에서 출력되는 전압보다 큰 전력을 소비할 때, 충전된 전기에너지를 부하버스바(X)에 인가하여 부하(L)가 안정적으로 구동될 수 있도록 한다.

일 예로, 제3전력변환모듈(30)은 부두에 선박이 입항 및 출항할 때와 같이 높은 전력을 필요로 하는 상황 다시 말해, 높은 전력을 필요로 하는 예정된 상황에서 제1전력변환모듈(10)과 함께 작동하여 부하(L)에서 소비되는 큰 전력을 감당한다. 즉, 제3전력변환모듈(30)은 예정된 전압변동의 상황에서 제1전력변환모듈(10)과 함께 작동되어 부하(L)에 큰 전압을 안정적으로 공급한다.

이와 같이 전력제어장치(1)는 버려지는 전기에너지를 충전하였다가 높은 전기에너지를 필요 할 때, 사용 할 수 있도록 한다.

이러한 제1전력변환모듈(10)과 제3전력변환모듈(30)은 제1제어부(100)에 연결되어 제어되고, 제2전력변환모듈(20)은 제2제어부(200)에 연결되어 제어된다.

제1제어부(100)는 제1전력변환모듈(10)을 제어하는 제1제어장치(101)와 제3전력변환모듈(30)을 제어하는 제3제어장치(103)를 통합 제어한다. 이때, 제1제어부(100)는 제1제어장치(101)와 제3제어장치(103)를 통신으로 연계하여 작동시키는 통합모듈이 될 수 있다.

제1제어장치(101)는 제1전력변환모듈(10)에서 선박에 적합한 전압이 출력되도록하고, 제3제어장치(103)는 제3전력변환모듈(30)에서 선박에 적합한 전압이 출력되록 한다. 이러한 전력변환모듈(10)과 제3전력변환모듈(30)은 PWM 제어방식으로 작동하며 메인버스바(S)에서 다양한 크기의 전압을 인가할 수 있다.

더욱이, 제1제어부(100)는 제2제어부(200)와 독립적으로 설계되어 제1전력변환모듈(30), 제3전력변환모듈(30)이 제2전력변환모듈(20)과 독립적으로 작동될 수 있도록 한다. 따라서, 제1제어부(100)와 제2제어부(200)는 독립적으로 각 전력변환모듈을 제어하여, 선박에서 발전되는 한정된 전압을 효율적으로 제어 및 관리할 수 있다.

이하, 전력제어장치(1)가 포함하는 구성요소와 각 구성요소의 특징에 대해 상세히 설명한다.

전력제어장치(1)가 포함하는 제1전력변환모듈(10), 제2전력변환모듈(20) 및 제3전력변환모듈(30)은 메인버스바(S)에 연결되어 전압을 인가 받는다. 메인버스바(S)는 메인발전기(M)로부터 발생된 전압을 인가 받아 분기한다.

제1전력변환모듈(10)은 메인버스바(S)와 제1제어부(100)에 연결되어, 인가된 전압을 부하버스바(X)에 적합한 전압으로 변환하여 출력한다. 제1전력변환모듈(10)은 메인버스바(S)에 설치되어 전기 흐름을 단속하는 스위치(11)와 스위치(11)를 통과한 교류를 직류로 변환하는 컨버터(12) 그리고 컨버터(12)에서 출력된 직류를 부하에 적합한 교류로 변환하는 인버터(13) 등을 구성요소로 포함한다.

제2전력변환모듈(20)은 메인버스바(S)에 설치되는 제1전력반도체(21), 제1전력반도체(21)를 통과한 전력을 정류하는 정류부(22) 그리고 정류부(22)를 통해 유입된 전하를 저장하는 제1저장장치(23) 및 제1저장장치(23)에 충전된 전하를 메인발전기(M)로 방전하는 제2전력반도체(24) 등을 구성요소로 포함한다. 이러한 제2전력변환모듈(20)은 메인버스바(S)에서 인가되는 전압의 주파수크기에 대응하여 충전 및 방전한다. 그리고 제2전력변환모듈(20)은 방전하며 메인발전기(M) 작동을 제어하여 메인버스바(S)에 형성된 전압의 주파수를 조절한다. 이러한 제2전력변환모듈(20)이 메인버스바(S)에서 인가되는 전압의 주파수크기에 대응하여 충전 및 방전하는 작동에 대해서는 후술한다.

제1전력반도체(21)와 제2전력반도체(24)는 제2제어부(200)에 의해 제어되어 메인버스바(S)로부터 인가되는 전압의 크기 및 제1저장장치(23)로부터 메인발전기(M)로 인가되는 전기에너지의 크기를 다양하게 변경할 수 있다.

제2제어부(200)는 설정된 설정주파수 보다 큰 주파수의 전압이 메인버스바(S)에 인가된 경우에 제1전력반도체(21)를 구동시켜 제1저장장치(23)를 충전시킨다. 반면, 메인버스바(S)에 설정주파수 보다 작은 주파수가 인가된 경우에 제1전력반도체(21)를 턴-오프하고 제2전력반도체(24)를 턴-온하여 제2저장장치(23)에 충전된 전하를 메인발전기(M)로 방전한다. 이때, 메인발전기(M)는 부족한 전력이 보충되어 설정주파수를 출력할 수 있는 속도로 구동된다. 따라서, 메인발전기(M)는 설정주파수를 갖는 전압을 출력할 수 있게 된다. 여기서, 설정주파수는 상용주파수인 60Hz가 될 수 있다.

이와 같이, 제2전력변환모듈(20)은 제2제어부(200)를 통해 제1저장장치(23)에 전기에너지를 충전 및 방전한다. 그리고 전기에너지 방전을 통해 메인발전기(M)를 안정적으로 구동시켜 메인발전기(M)에서 출력되는 주파수 변동을 최소화시킬 수 있다.

한편, 제3전력변환모듈(30)은 메인버스바(S)에 인가되는 전압의 크기에 대응하여 충전 및 방전한다. 그리고 방전하며 부하(L)에 안정적인 전압을 인가한다. 이러한 제3전력변환모듈(30)은 제1전력변환모듈(10)와 동일한 스위치(31), 컨버터(32) 및 인버터(34)를 포함하며, 컨버터(32) 및 인버터(34) 사이에 설치될 수 있는 제2저장장치(33)를 더 포함한다.

여기서 스위치(31), 컨버터(32) 및 인버터(34)는 IGBT, IEGT, MOSFET, ICGT, GCT, SGCT 및 GTO 가운데 어느 하나가 될 수 있는 전력반도체가 된다. 본 명세서에서는 구동이 간편하고, 고전압 및 대전류에서 효율이 높은 IGBT을 전력반도체의 일 예로 나타내어 설명하도록 한다.

전력반도체는 제1제어부(100)에 의해 제어되어 메인버스바(S)로부터 전압을 인가 받아 제2저장장치(33)로 저장되는 전압의 크기 및 제2저장장치(33)로부터 방전되는 전압의 크기를 다양하게 조절한다. 여기서, 제2저장장치(33)는 선박이 정상적으로 구동될 때 전기에너지를 충전하였다가, 부하(L)에서 많은 전력을 소비할 때 저장된 전기에너지를 방전한다.

제1제어부(100)는 설정된 설정전압 보다 작은 전압이 부하버스바(X)에 형성되었을 때, 스위치(31) 및 컨버터(32)를 구동시켜 제2저장장치(33)에 전기에너지를 충전시킨다. 반면, 부하버스바(X)에 설정전압 보다 큰 전압이 형성되었을 때, 인버터(34)를 구동시켜 제2저장장치(33)에 충전된 전기에너지를 방전시킨다.

부하버스바(X)에 연결된 부하(L)는 제1전력변환모듈(10)에서 인가되는 전압과 제2저장장치(33)에서 방전된 전기에너지를 통해 안정적으로 구동할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 이와 같이 구성요소들에 의해 갑작스러운 전압변동에 대응하여 제1전력변환모듈(10)과 제2전력변환모듈(20)이 작동되는 상태에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 전력제어장치의 제1전력변환모듈과 제2전력변환모듈이 작동되는 상태를 나타낸 도면이다.

선박의 운전상황에 따라 메인발전기(M)에 저전력 및 고전력이 인가되어 메인발전기(M)가 저속과 고속으로 빠르게 반복하며 구동하면, 메인버스바(S)에는 설정주파수 보다 작은 주파수의 전압과 큰 주파수의 전압이 반복적으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 선박의 운전상황에 따라 메인버스바(S)에 다양한 전압 변동이 형성될 수 있다.

이와 같이 메인버스바(S)에 인가된 전압의 주파수가 급변할 때, 제1전력변환모듈(10)과 제2전력변환모듈(20)은 유기적으로 작동하여 주파수를 안정시킨 후 부하(L)에 전압을 공급한다. 일 예로, 메인버스바(S)에 급변하는 주파수가 형성될 때, 제1전력변환모듈(10)의 스위치(11), 컨버터(12) 및 인버터(13) 등은 모두 턴-오프 되어 불안정한 주파수의 전압이 부하(L)에 인가되지 않도록 한다. 이후, 제2전력변환모듈(20)의 제1전력반도체(21), 정류부(22) 및 제2전력반도체(24) 등은 턴-온 및 턴-오프 되어 메인발전기(M)가 정상속도로 구동될 수 있도록 조정하여 메인버스바(S)에 설정주파수의 크기에 부합하는 전압이 인가될 수 있도록 한다.

도 3 및 도4를 참조하여, 제2전력변환모듈(20)의 작동에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 2의 제2전력변환모듈의 작동에 따른 전류경로를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4는 도 3의 제1저장장치가 설정주파수에 대응하여 충전 및 방전되는 상태를 나타낸 그래프이다.

도 3의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 제2제어부(200)는 항상 메인버스바(S)에 인가되는 전압의 주파수를 감지한다. 이때, 감지된 주파수가 설정주파수이면 제1전력반도체(21)의 게이트에 전기에너지를 인가하지 않아 전류경로가 형성되지 않도록 한다(도 4의 (A) 참조). 그러나, 감지된 주파수가 설정주파수 보다 크면 제1전력반도체(21)의 게이트에 전기에너지를 인가하여, 메인버스바(S)가 연결된 컬렉터로부터 정류부(22)가 연결된 이미터로 전류를 통과시킨다.

이때, 정류부(22)는 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D1)로 구성되며, 제1다이오드(D1)의 캐소드가 제2다이오드(D2)의 애노드에 연결되고 제1다이오드(D1)의 애노드가 제2다이오드(D2)의 캐소드에 연결될 수 있다. 따라서, 제1전력반도체(21)의 이미터에서 방출되는 교류를 용이하게 정류하거나 직류로 변환하여 제1저장장치(23)로 공급한다.

제1저장장치(23)는 감지된 주파수가 설정주파수 보다 크면 공급된 전하를 지속적으로 저장한다. 일 예로, 감지된 주파수가 63Hz가 되면 {(감지된 주파수- 설정주파수)/6}*100의 산식을 통해 제1저장장치(23)의 충전이 가능한 상태의 50%가 충전되어 제1저장장치(23)가 75%까지 충전될 수 있다 (도 4의 (B)참조). 이와 같이, 주파수의 증가에 따라 제1저장장치(23)에 전기에너지를 충전하여 메인발전기(M)에 가해지는 부하를 증가시킨다. 메인발전기(M)는 증가된 부하에 의해 구동속도가 감속되며 주파수가 작은 전압을 출력하게 된다.

반면, 제2제어부(200)에 감지된 주파수가 설정주파수 보다 작으면, 제2제어부(200)는 제1전력반도체(21)의 게이트에 인가하는 전기에너지를 멈춘다. 그리고 제2전력반도체(24)의 게이트에 전기에너지를 인가한다. 이때, 제1저장장치(23)에 저장된 전기에너지는 방전된다. 일 예로, 감지된 주파수가 57Hz가 되면 {(감지된 주파수- 설정주파수)/6}*100의 산식을 통해 제1저장장치(23)의 방전이 가능한 상태의 50%가 방전되어 제1저장장치(23)의 충전상태가 25%까지 방전될 수 있다 (도 4의 (C)참조). 이와 같이 방전된 전기에너지는 제2전력반도체(24)를 통해 메인발전기(M)로 인가된다. 메인발전기(M)는 인가된 전기에너지에 의해 구동속도가 증가하며 설정주파수에 부합하는 주파수 크기를 갖는 전압을 출력한다.

이와 같은, 제2전력변환모듈(30)은 제2제어부(200)와 연결되어 제1저장장치(23)를 충전 및 방전하며 메인버스바(S)에 안정적인 주파수의 전압을 형성할 수 있도록 한다.

도 5는 도 1의 전력제어장치의 제1전력변환모듈과 제3전력변환모듈이 선박의 운전상황에 따라 작동되는 상태를 나타내는 도면이다.

통상, 선박의 운전 상황에서 선박이 입항 및 출항할 때와 같이 부하(L)가 큰 전력을 소비하는 상황은 정해져 있다. 이와 같은 상황에서는 제1전력변환모듈 (10)의 구동만으로 부하(L)에 소비되는 전력을 온전히 감당할 수 없다. 이와 같이 큰 전력이 필요로 할 때, 제3전력변환모듈(30)은 부하(L)에 온전한 전력이 공급될 수 있도록 전기에너지가 충전된 제2저장장치(33)에서 전기에너지를 방전시켜 부하(L)에 공급한다.

이러한 제1전력변환모듈(10)과 제3전력변환모듈(30)의 작동에 대해 구체적으로 설명한다. 일 예로, 예정된 전압 변동의 상황에서 먼저 제3전력변환모듈(30)의 스위치(31)는 턴-온 상태에서 턴-오프 되어, 메인발전기(S)에 걸리는 부하를 최소화한다. 이후, 인버터(34)를 작동하여 제2저장장치(33)에 저장된 전기에너지를 제1전력변환모듈(10)에서 출력되는 전력과 합성 가능한 전력으로 출력해 부하(L)에 공급한다. 이때, 부하(L)는 제1전력변환모듈(10)과 제3전력변환모듈(30)로부터 출력된 합성된 고전압을 통해 원활히 구동된다.

이와 같이, 제3전력변환모듈(30)은 일반적인 상황에서 발생된 전기에너지를 저장해 놓았다가 예정된 전압변동 상황에서 충전된 전기에너지를 출력함으로써 한정된 전기에너지의 사용효율을 높일 수 있다.

도 6은 선박의 운전상황에 따라 부하에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.

제3전력변환모듈(30)은 부하버스바(X)에서 소비되는 전압이 제1제어부(100)에 설정된 설정전압 보다 클 때 제2저장장치(33)를 방전하고 설정전압 이하의 전압이 형성될 때 제2저장장치(33)를 충전한다. 일 예로, 부하버스바(X)에 연결된 복수 개의 부하(L)가 일반적으로 구동되거나, 저속으로 구동되어 부하버스바(X)에 설정전압 이하의 저전압(P2, P3)이 형성되면 제2저장장치(33)는 충전될 수 있다. 반면, 복수 개의 부하가 고속으로 구동되어 부하버스바(X)에 고전압(P1, P4)이 형성되면 제2저장장치(33)에 충전된 전기에너지는 방전될 수 있다.

따라서, 제3전력변환모듈(30)은 제2저장장치(33)에 전기에너지를 충전 및 방전하며, 제1전력변환모듈(10)에서 방전된 전기에너지와 함께 부하(L)에 정격전압을 인가하여 부하(L)가 안정적으로 구동될 수 있도록 한다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 전력제어장치 10: 제1전력변환모듈
11: 스위치 12: 컨버터
13: 인버터 20: 제2전력변환모듈
21: 제1전력반도체 22: 정류부
23: 제1저장장치 24: 제2전력반도체
30: 전력제어장치 31: 스위치
32: 컨버터 33: 인버터
34: 제2저장장치 100: 제1제어부
200: 제2제어부 M: 메인발전기

Claims

메인발전기로부터 전압을 인가 받는 메인버스바에 연결되어 상기 전압을 변환해 부하버스바에 공급하는 제1전력변환모듈;
상기 메인버스바에서 인가된 상기 전압의 주파수크기에 대응하여 전기에너지를 충전하거나 방전하는 제1저장장치를 포함한 제2전력변환모듈; 및
상기 제1전력변환모듈과 병렬 배치되되, 상기 메인버스바에 인가된 전압에 대응하여 상기 전기에너지를 충전하였다가, 상기 부하버스바로 방전하는 제2저장장치를 포함하는 제3전력변환모듈을 포함하되,
상기 제1전력변환모듈, 상기 제2전력변환모듈 및 상기 제3전력변환모듈은 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 복수 개의 전력반도체를 포함하고,
상기 제2전력변환모듈은 상기 메인버스바와 상기 제1저장장치 사이에 설치되는 제1전력반도체, 상기 제1전력반도체를 통과한 전력을 정류하여 상기 제1저장장치로 공급하는 정류부 및 상기 제1저장장치에 충전된 상기 전기에너지를 상기 메인발전기로 방전하는 제2전력반도체를 포함하는 전력제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제1전력변환모듈과 상기 제3전력변환모듈은 제1제어부와 연결되고 상기 제2전력변환모듈은 제2제어부와 연결되며, 상기 제1제어부와 상기 제2제어부는 독립적으로 작동하는 전력제어장치.
제2항에 있어서, 상기 제1저장장치는 상기 메인버스바에 형성된 상기 전압의 주파수크기가 상기 제2제어부에 설정된 설정주파수 보다 클 때 상기 전기에너지를 충전하고, 상기 설정주파수 보다 작을 때 상기 전기에너지를 방전하는 전력제어장치.
제2항에 있어서, 상기 제2저장장치는 상기 부하버스바에서 소비되는 전압이 상기 제1제어부에 설정된 설정전압 보다 클 때 상기 전기에너지를 방전하고, 상기 설정전압 이하일 때 상기 전기에너지를 충전하는 전력제어장치.
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제1항에 있어서, 상기 제2전력반도체는 상기 제1저장장치로부터 충전된 상기 전기에너지를 방전하여 상기 메인발전기를 구동시켜, 상기 메인발전기에서 출력되는 상기 전압의 주파수크기를 기준주파수로 조정하는 전력제어장치.