KR101802632B1 - 여자기용 전류 공급 장치 및 전류 공급 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자 코일에 직류 전류를 공급하는 여자기가 다수 개의 정류기를 사용할 경우 각각의 정류기 별로 별도의 출력 전류 제어 신호를 가지는 전류 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 3상 교류 전압을 입력으로 하여 직류 전류를 공급하는 다수 개의 정류기, 상기 다수 개의 정류기 각각에 대응되도록 구비되며, 대응되는 정류기의 상태정보를 획득하고, 상기 대응되는 정류기의 전류 출력을 제어하는 다수 개의 부제어기, 상기 부제어기로부터 전달받은 상기 다수 개의 정류기 각각의 상태정보를 기반으로 상기 다수 개의 정류기 별로 별도의 전류 출력 제어 신호를 생성하는 주제어기, 및 상기 주제어기와 상기 다수 개의 부제어기 간에 각 부제어기 별로 별도로 구비되고, 상기 정류기의 상태정보 및 상기 출력 전류 제어 신호가 전송되는 통신선로를 포함하는 전류 공급 장치가 개시된다.
본 발명에 의하면, 여자기의 다수 개의 정류기를 개별적으로 제어함으로써 각 정류기의 상태와 환경에 따라 각 정류기를 좀 더 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 하나의 제어기에서 전체 정류기의 출력 전류의 양을 제어함으로써 여자기의 안정도를 높이는 효과가 있다.

Description

여자기용 전류 공급 장치 및 전류 공급 방법{A CURRENT SUPPLY APPARATUS AND METHOD FOR EXCITER}

본 발명은 회전자 코일에 전류를 공급하기 위한 여자기용 전류 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자 코일에 직류 전류를 공급하는 여자기가 다수 개의 정류기를 사용할 경우 각각의 정류기 별로 별도의 출력 전류 제어 신호를 가지는 전류 공급 장치 및 전류 공급 방법에 관한 것이다.

전기를 생성하는 발전기는 회전자 코일에 자장을 형성할 수 있도록 직류를 공급하는 장치를 여자기라 하며 여자기에서 공급하는 여자전류의 양을 조정하여 발전기에서 생성되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.

이러한 여자기의 여자 방식은 다양한 종류가 있으나 직류 전류를 공급하기 위하여 싸이리스터(thyrister) 정류기를 사용하는 싸이리스터 여자 방식이 대용량 발전기에서 많이 사용되고 있다. 싸이리스터 여자 방식은 교류를 직류로 변환시키는 정류기에서 싸이리스터 스위치를 사용하며 주제어기에 의한 위상제어 신호에 의하여 생성하는 직류 전류의 양을 조절할 수 있다.

그런데 수 백 MW급의 대형 발전기의 경우 필요로 하는 여자 전류가 커서 정류기 1대로 필요한 전류를 공급하는 것이 여의치 않을 수 있어 다수 개의 정류기를 사용하여 여자 전류를 공급하고 있다.

공개특허공보 제 10-2005-0023833호는 여자전류 공급을 위하여 다수개의 정류기가 병렬로 연결된 경우, 각 정류기가 전류를 균등하게 공급할 수 있도록 하기 위하여 각 정류기에 있는 제어기가 다른 정류기에서 생성되는 전류의 양을 감지하여 그 중 가장 큰 값과 자신의 출력 전류값을 비교하여 그 차이로부터 주제어기로부터 오는 위상제어지령을 보정하여 줌으로써 각 정류기의 전류 분담을 균일하게 하는 것을 제시하고 있다.

하지만 상기 제시된 출원의 경우 각 정류기에 있는 제어기가 주제어기로부터 오는 위상제어지령을 받아 보정하여 자신의 출력 전류를 제어하는 것으로, 제어 주체가 각 정류기별로 있어 안정적인 제어가 되지 않는 문제가 있었다. 또한 비록 초기에는 동일한 정류용량을 가지는 동일한 정류기를 설치하여 사용하였지만 시간이 지남에 따라 다양한 요인에 의하여 각 정류기의 출력할 수 있는 전류의 양에 변화가 생길 수가 있다 그러면 각 정류기가 서로 다른 위상제어 신호를 가질 필요가 있으나 이것이 불가능하다는 문제점 또한 가지고 있다.

한국공개특허공보 제 10-2005-0023833호

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 여자기가 다수 개의 정류기를 구비하고 전류를 공급하는 경우, 각 정류기의 상태나 환경을 고려하여 각 정류기 별로 별도의 전류 출력 제어 신호를 제공하는 여자기의 전류 공급 장치 및 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 발전기가 전압을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 전류 공급 장치는 주제어기, 다수 개의 정류기, 및 상기 주제어기와 상기 다수 개의 정류기 간에 각 정류기 별로 별도로 구비되는 통신선로를 포함하되, 상기 정류기는 3상 교류 전압을 입력으로 하여 상기 주제어기가 전달하는 출력 전류 제어 신호에 따라 직류 전류를 공급하고, 자신의 상태정보를 상기 주제어기로 전달하며, 상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기 각각의 상태정보를 기반으로 상기 다수 개의 정류기 별로 별도의 전류 출력 제어 신호를 생성하고, 상기 통신선로는 상기 상태정보 및 상기 출력 전류 제어 신호가 전송될 수 있다.

여기서 상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기가 공급하여야 하는 전류의 양을 결정하고, 결정된 상기 전류의 양에 따라 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 출력 전류 정보는 공급 전류량 정보를 포함하고, 상기 주제어기는, 상기 각 정류기 별로 공급하여야 하는 전류의 양과 상기 공급 전류량을 비교하여 상기 공급 전류량이 상기 공급하여야 하는 전류의 양과 일치할 수 있도록 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하는, 기 설정된 기준 전압값과 상기 발전기가 생산하는 전압값을 비교하여, 상기 발전기가 생산하는 전압값이 상기 기 설정된 기 전압값과 일치하도록 하기 위하여 상기 전류 공급 장치가 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ia)을 결정하고, 전류의 양이 추가되어야 하는 경우 상기 정류기별 상기 공급 전류량을 비교하여 가장 적은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 전류의 양(Ia)을 추가 공급하도록 하는 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하고, 전류의 양이 감소하여야 하는 경우 상기 정류기별 상기 공급 전류량을 비교하여 가장 많은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 전류의 양(Ia)만큼 줄여 공급하도록 하는 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.

한편으로, 상기 출력 전류 정보는 공급 가능한 최대 전류량 정보를 포함하고, 상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급 가능한 최대 전류량에 비례하도록 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 하는 전류의 양을 결정하고, 결정된 상기 전류의 양에 따라 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하고, 상기 출력 전류 정보는 공급 전류량 정보를 더 포함하고, 상기 주제어기는 상기 각 정류기 별로 공급하여야 하는 전류의 양과 상기 공급 전류량을 비교하여 상기 공급 전류량이 상기 공급하여야 하는 전류의 양과 일치할 수 있도록 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하고, 기 설정된 기준 전압값과 상기 발전기가 생산하는 전압값을 비교하여, 상기 발전기가 생산하는 전압값이 상기 기 설정된 기준 전압값과 일치하도록 하기 위하여 상기 전류 공급 장치가 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ib)을 결정하고, 상기 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ib)을 상기 정류기별 공급 가능한 최대 전류량에 비례하도록 배분하고, 상기 각 정류기 별로 상기 배분된 전류량만큼 추가 또는 감소한 전류량이 공급되도록 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성할 수 있다.

그리고 상기 출력 전류 제어 신호는 위상제어 신호일 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 발전기가 전압을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 전류 공급 방법은 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각에 대한 상태정보를 획득하는 단계, 상기 전체 직류 전류의 양 및 상기 상태정보를 바탕으로 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계, 및 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 더하여 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 출력 전류의 양 정보를 획득하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 공급하는 출력 전류의 양과 공급하여야 할 전류량을 비교하는 단계, 및 비교결과 상기 공급하는 출력 전류의 양이 상기 공급하여야 할 전류량보다 작은 정류기에 대하여는 더 많은 전류를 공급하도록 제어하고, 상기 공급하는 출력 전류의 양이 상기 공급하여야 할 전류량보다 많은 정류기에 대하여는 더 적은 전류를 공급하도록 제어하고, 상기 공급하는 출력 전류의 양과 상기 공급하여야 할 전류량이 동일한 정류기에 대하여는 동일한 전류를 공급하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 발전기가 기준 전압값을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 전류 공급 방법은 상기 기준 전압을 기반으로 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보를 획득하는 단계, 상기 발전기에서 생성하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 결정하는 단계, 및 상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양이 추가인 경우 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보로부터 가장 적은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 직류 전류의 양만큼 추가 공급하도록 제어하고, 상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양이 감소인 경우 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보로부터 가장 많은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 직류 전류의 양만큼 줄여 공급하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 발전기가 기준 전압값을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 전류 공급 방법은 상기 기준 전압을 기반으로 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양 정보를 획득하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하는 전류의 양을 공급하도록 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계, 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계, 상기 발전기에서 생성하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 결정하는 단계, 및 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하도록 상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 상기 다수 개의 정류기 각각에 배분하여 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 재결정하는 단계, 및 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 재결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 여자기용 전류 공급 장치를 다중 정류기, 부제어기 및 주제어기로 구성하고 다중 정류기 각각을 개별적으로 제어함으로써 각 정류기의 상태와 환경에 따라 각 정류기를 좀 더 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 주제어기에서 일관적으로 다중 정류기의 출력 전류의 양을 제어하는 방법을 제시함으로써 여자기의 안정도를 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)를 사용하는 정류기의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 위상 제어 신호에 포함된 싸이리스터 스위치가 온이 되는 위상각이 각각 30도, 60도, 또는 90도인 경우의 시간에 따른 정류기의 입력과 출력을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기가 각 정류기에서 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 순서도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기가 각 정류기에서 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 또 다른 일 실시 예의 순서도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기가 각 정류기가 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하여 전류의 양을 공급할 수 있도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 일 실시 예의 순서도를 도시한 도면이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 비록 특정 실시 예로 설명하더라도 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수 개의 정류기(110)를 포함하는 전류 공급 장치(100)를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 여자기의 전류 공급 장치(100)는 주제어기(130), 정류기(110), 및 통신선로(140)를 포함할 수 있다.

정류기(110)는 3상 교류 전압을 입력받아 직류 전류를 공급하는 장치로서 다수 개가 포함될 수 있다. 일반적으로 발전기(10)에서 생성되어 송전선로(20)를 이용하여 전송하는 전력의 일부를 받아서 교류 입력으로 사용할 수 있다. 즉, 발전기(10)에서 생성된 전력을 트랜스포머(30)를 이용하여 전달받아 정류기(110)의 교류 입력으로 받고 이를 주제어기(13) 전류 출력 제어 신호에 따라 직류 전류의 양을 조절하여 공급할 수 있다. 이에 더하여 정류기(110)는 발전기(10)로 공급하는 전류의 양, 발전기(10)로 공급할 수 있는 최대 전류의 양, 및/또는 고장 상태를 포함하는 상태정보를 주제어기(130)에 전달할 수 있다.

주제어기(130)와 다수 개의 정류기(110)는 상태정보 및 전류 출력 제어 신호와 같은 데이터를 전송하기 위한 통신선로(140)로 연결되어 있는데, 주제어기(130)와 각 정류기(110) 별로 별도의 통신선로(140)를 구비할 수 있다. 이러한 통신선로(140)에서의 데이터 전송은 이더넷(Ethernet), CAN(Controller Area Network)와 같은 기존에 제시되어 있는 다양한 방식의 통신 프로토콜을 사용하여 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)를 사용하는 정류기(110)의 회로도를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 정류기(100)는 송전선로(20)에서 트랜스포머를 통해 분주된 3상 교류 입력을 받아 들이는 3개의 단자를 포함하고, 각 교류 입력 단자는 2개의 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)와 연결되어 발전기(10)에 전류를 공급할 수 있다. 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)는 위상제어 신호에 의하여 특정 위상에서 온(ON)이 되면 전류를 흘리게 되고 입력되는 교류 신호에 의하여 흐르는 전류가 0이 되면 오프(OFF)가 되어 더는 전류를 흐르지 않게 된다. 즉 싸이리스터 스위치를 사용하는 싸이리스터 정류기의 경우에는 주제어기(130)에서 정류기(110)로 전송하는 전류 출력 제어 신호로 싸이리스터 스위치가 온되는 위상각을 포함하는 위상제어 신호를 사용할 수 있다. 이하 실시 예들에서는 정류기가 싸이리스터 스위치를 사용하는 것으로 가정하고 위상제어 신호를 전류 출력 제어 신호로 하여 설명한다.

도 3은 위상 제어 신호에 포함된 위상각(α)에 의하여 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)가 온이 되는 구간이 달라지는 것을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 싸이리스터 스위치 S1은 Van의 전압이 다른 두 상의 전압(Vbn, Vcn)보다 커지는 시점인 30도 지점에서 위상각(α)만큼 후에 온이 된다. 이후 60도 지날 때마나 S2->S3->S4->S5->S6->S1의 순서로 싸이리스터 스위치가 온이 되고, 이것이 시간에 따라 계속 반복된다(300). 따라서 위상 제어 신호에 포함된 위상각(α)이 30도이면 60도 지점에서 S1 스위치가 온이 되어 싸이리스터 스위치에 걸리는 전압이 0이 되는 시점 즉 180도까지 온을 유지한 뒤 오프가 된다. 다른 싸이리스터 스위치(S2 내지 S6)도 동일하게 30도 밀려서 온이 되고 각 싸이리스터 스위치에 걸리는 전압이 0이 될 때 오프가 된다(310).

위상각(α)이 90도이면 120도 지점에서 S1 스위치가 온이 되어 싸이리스터 스위치에 걸리는 전압이 0이 되는 시점 즉, 210도 시점에서 싸이리스터 스위치가 오프가 된다(320). 따라서, 두 개의 싸이리스터 스위치(S1, S3, S5 중 하나와 S2, S4, S6 중 하나)가 온되는 구간이 위상각(α)이 30도인 경우보다 작아지게 된다.

도 4는 위상 제어 신호에 포함된 위상각이 30도일 경우의 출력 전압과 전류를 도시한 도면이고, 도 5는 위상 제어 신호에 포함된 위상각이 90도일 경우의 출력 전압과 전류를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면 위상각이 30도일 경우에는 항상 두 개의 싸이리스터 스위치(S1, S3, S5 중 하나와 S2, S4, S6 중 하나)가 온이 되어 있어 발전기(10)로 전류가 흐르게 된다. 일 예로서 싸이리스터 스위치 S5와 S6가 온이 되어 있는 구간(410)에서는 ic(420)가 양의 값을 ib(430)가 음의 값을 가지므로 도 2에서 전류가 Vcn으로부터 싸이리스터 스위치 S5, 발전기(10), 싸이리스터 스위치 S6, Vbn을 거치는 루프를 형성하여 흐르게 된다. 이때 흐르는 전류의 양도 도 5의 위상각이 90도일 경우에 비교할 때 상당히 큼을 알 수 있다. 도 5를 참조하면 위상각이 90도일 경우에는 일부 구간(510)에서는 하나의 싸이리스터 스위치만 온이 되어 전류가 흐르지 않고 일부의 구간에만 전류가 흐르며 그 크기도 도 4의 위상각이 30도인 경우에 비교할 때 작게 된다. 그러므로 도 4 및 도 5를 참조하면 위상각 제어를 함으로써 발전기(10)에 공급하는 전류의 양을 제어할 수 있다. 그리고 발전기(10)는 공급되는 전류의 양에 따라 생산하는 전압의 크기가 결정되기 때문에 싸이리스터 스위치(S1 내지 S6)를 온시키는 위상각을 제어하여 줌으로써 발전기(10)에서 생산되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.

주제어기(130)는 각 정류기(110)로부터 오는 상태정보와 출력 전류 정보를 이용하여 각 정류기()가 공급할 직류 전류의 양을 조절하기 위한 위상제어 신호를 생성할 수 있다.

일반적으로 주제어기(130)는 발전기(10)의 송전선로(20)에 걸리는 전압이 주어진 기준 전압값에 일치하도록 위상제어 신호를 생성한다. 좀 더 상세히 설명하면 주제어기(130)는 트랜스포머(40)를 거쳐 전달되는 송전선로(20)의 전압을 측정하여 이 전압값이 기 설정된 기준 전압값보다 작으면 위상제어 신호의 위상각을 빨리하여 발전기(10)에 공급되는 직류 전류의 양을 늘려 발전기(10)가 생산하는 전압의 크기를 키우고, 측정한 전압값이 기 설정된 기준 전압값보다 크면 위상제어 신호의 위상각을 늦게 하여 발전기(10)에 공급되는 직류 전류의 양을 줄여 발전기(10)가 생산하는 전압의 크기를 줄일 수 있다.

이에 더하여 주제어기(130)는 상기 다수 개의 정류기(110)를 제어하기 위한 전류 출력 제어 신호를 별도로 생성하여 각각의 정류기(110)가 출력하는 전류의 양을 제어할 수 있고, 이 때 각 정류기가 전달하는 출력 전류 정보 및 상태정보를 기반으로 각 정류기(110)를 위한 전류 출력 제어 신호를 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기(130)가 각 정류기에서 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 순서도를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 주제어기(130)는 발전기(10)에서 생성하여야 하는 전압값을 기 설정된 기준 전압값이 되도록 하기 위하여 여자기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양(I)을 결정(S610)하고, N개의 정류기가 병렬로 연결되어 필요한 전류를 공급한다면 각 정류기가 공급하여야 하는 평균 전류의 양이 I/N이 되도록 동일한 위상제어 신호를 각 정류기에 전달(S620)한다. 하지만, 각 정류기의 상태에 따라 실제로 공급하는 전류의 양은 조금씩 변동이 있을 수 있다. 이런 경우에 주제어기(130)는 각 정류기(110)로부터 오는 공급 전류의 양을 나타내는 정보를 획득(S630)하고 이를 각 정류기에서 공급하여야 하는 전류의 양(I/N)과 비교(S640)하여 제 1 정류기에서 공급하는 전류의 양이 I/N보다 작으면 그 정류기로 가는 위상제어 신호의 위상각을 당겨서 좀 더 많은 양의 전류가 생성되도록 하여 공급하는 전류의 양이 I/N에 근접할 수 있도록 제어(S650)할 수 있고, 제 2 정류기(에서 공급하는 전류의 양이 I/N보다 크면 그 정류기로 가는 위상제어 신호의 위상각을 늦추어서 좀 더 적은 양의 전류가 생성되도록 하여 공급하는 전류의 양이 I/N에 근접할 수 있도록 제어(S660)할 수 있다. 만약 공급하는 전류의 양과 I/N이 일치한다면 그 정류기로 가는 위상제어 신호의 위상각을 기존과 동일하게 함(S670)으로써 동일한 양의 전류가 공급되도록 할 수 있다. 이때 주제어기(130)는 S630 내지 S660의 과정을 반복 수행하면서 점차 각 정류기에서 공급하는 전류의 양이 I/N에 접근할 수 있도록 제어할 수도 있다. 또한 주제어기(130)는 위상각 대비 각 정류기가 공급할 수 있는 전류의 양을 나타내는 수식 또는 도표를 저장할 수 있고, 이를 이용하여 필요한 전류의 양에 따라 위상각을 어떻게 설정할 지를 결정할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기(130)가 각 정류기에서 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 또 다른 일 실시 예의 순서도를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 주제어기(130)는 발전기(10)에서 생성하여야 하는 전압값이 기 설정된 기준 전압값이 되도록 하기 위하여 여자기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양(I)을 결정(S710)하고, N개의 정류기가 병렬로 연결되어 필요한 전류를 공급한다면 각 정류기가 공급하여야 하는 전류의 양이 I/N이 되도록 각 정류기가 공급하여야 할 전류량을 결정하고, 상기 결정된 전류량을 각 정류기가 공급할 수 있도록 동일한 위상제어 신호를 각 정류기에 전달(S720)한다. 이후 주기적으로 각 정류기로부터 오는 공급 전류량 정보를 획득(S730)하고, 한편으로 발전기에서 생성되는 전압값과 기 설정된 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 할 전류의 양을 결정(S740)한다. 그 결과, 전류의 양을 추가하여야 하는 경우에는 상기 획득한 각 정류기의 공급 전류량 정보를 바탕으로 가장 적은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 상기 결정된 전류의 양만큼을 추가 공급하도록 위상제어 신호를 생성하여 전달(S750)하고, 전류의 양을 감소시켜야 하는 경우에는 상기 획득한 각 정류기의 공급 전류량 정보를 바탕으로 가장 많은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 상기 결정된 전류의 양만큼 감소시킨 뒤 전류를 공급할 수 있도록 하는 위상제어 신호를 생성하여 전달(S760)할 수 있다. 이때 선택된 정류기를 제외한 나머지 정류기에 대하여는 기존 주기에서 전달한 것과 동일한 위상제어 신호를 생성하여 전달할 수 있다.

또 다른 일 실시 예로서 여자기용 전류 공급 장치의 주제어기(130)는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급 가능한 최대 전류량에 비례하도록 각 정류기를 위한 위상 제어 신호를 생성할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어기(130)가 각 정류기가 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하여 전류의 양을 공급할 수 있도록 각 정류기의 위상제어 신호를 생성하는 일 실시 예의 순서도를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 주제어기(130)는 발전기(10)에서 생성하여야 하는 전압값이 기 설정된 기준 전압값이 되도록 하기 위하여 여자기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양(I)을 결정(S810)하고, 각 정류기가 공급할 수 있는 최대 전류의 양 정보를 획득(S820)한다. 이를 위하여 각 정류기(110)는 자신의 고장 정보 등을 주제어기(130)에 제공할 수 있고, 또한 고장 등에 의하여 각 정류기가 생성할 수 있는 최대 전류의 양이 제한될 수 있으므로 각 정류기(110)는 자신이 생성할 수 있는 최대 전류를 추정하여 주제어기(130)에 전달할 수 있다. 또는 주제어기(130)는 정류기(110a 내지 110c)로 전달하는 위상제어신호의 위상각이 0일 때에 공급되는 전류의 양을 각 정류기(110)로부터 전달받아 각 정류기(110)가 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이렇게 획득한 각 정류기(110)가 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하도록 각 정류기로 전달하는 위상 제어 신호를 생성하여 전달(S830)할 수 있다. 즉, 각 정류기(110)가 생성할 수 있는 최대 전류의 양이 I1, I2, ..., In이라고 하고, 공급되어야 할 전체 전류의 양이 I라고 하면, k번째 정류기가 공급하여야 하는 전류의 양 ik = I*Ik/(I1+I2+...+In)으로 결정될 수 있다. 여기서, Ik는 k번째 정류기가 공급할 수 있는 최대 전류의 양이다. 그리고 주제어기(130)는 상기 결정된 전류의 양을 공급할 수 있는 위상 제어 신호를 k번째 정류기로 전달할 수 있다. 이후 주기적으로 발전기(10)에서 생성되는 전압값과 기 설정된 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 할 전류의 양을 결정(S840)하고, 상기 결정된 양을 각 정류기의 공급 가능한 최대 전류의 양에 비례하도록 각 정류기에 배분(S850)하고, 배분된 전류량에 따라서 변경되는 위상제어신호를 각 정류기 별로 생성하고 전달(S860)할 수 있다.

본 발명에서 제시한 바처럼 주제어기(130)에서 각 정류기(110) 별로 별도의 위상제어 신호를 구비함에 따라 주제어기(130)는 상기에서 제시한 다양한 방식에 의하여 각 정류기(110)에서 공급하는 전류의 양을 제어할 수 있고, 따라서 환경에 맞는 가장 효율적인 방법으로 여자기를 운용할 수 있는 이점을 가질 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 발전기
20: 송전선로
100: 전류 공급 장치
110: 정류기
130: 주제어기
140: 통신선로

Claims (14)

1. 발전기가 전압을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 전류 공급 장치에 있어서,
   주제어기, 다수 개의 정류기 및 상기 주제어기와 상기 다수 개의 정류기 간에 각 정류기 별로 별도로 구비되는 통신선로를 포함하되,
   상기 다수 개의 정류기 각각은 3상 교류 전압을 입력으로 하여 상기 주제어기가 전달하는 상기 다수 개의 정류기 각각에 대한 출력 전류 제어 신호에 따라 직류 전류를 공급하고,
   상기 다수 개의 정류기 각각은 자신의 출력전류 정보 및 상태정보를 상기 주제어기로 전달하며,
   상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기로부터 오는 출력전류 정보 및 상태정보를 기반으로 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 상기 출력 전류 제어 신호를 생성하고,
   상기 각 정류기 별로 별도로 구비되는 통신선로로는 상기 각 정류기로부터 상기 주제어기로 상기 출력전류 정보 및 상기 상태정보가 전송되고, 그리고 상기 주제어기로부터 상기 각 정류기로 상기 출력 전류 제어 신호가 전송되고,
   상기 주제어기는,
   상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 각 정류기가 공급하여야 하는 전류의 양을 결정하고, 결정된 상기 전류의 양에 따라 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하고,
   상기 출력 전류 정보는 공급 전류량 정보를 포함하고,
   상기 주제어기는, 기 설정된 기준 전압값과 상기 발전기가 생산하는 전압값을 비교하여, 상기 발전기가 생산하는 전압값이 상기 기 설정된 기준 전압값과 일치하도록 하기 위하여 상기 전류 공급 장치가 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ia)을 결정하고,
   전류의 양이 추가되어야 하는 경우 상기 각 정류기별 상기 공급 전류량을 비교하여 가장 적은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 전류의 양(Ia)을 추가 공급하도록 하는 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하고,
   전류의 양이 감소하여야 하는 경우 상기 각 정류기별 상기 공급 전류량을 비교하여 가장 많은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 전류의 양(Ia)만큼 줄여 공급하도록 하는 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하는,
   전류 공급 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 발전기가 전압을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 전류 공급 장치에 있어서,
   주제어기, 다수 개의 정류기 및 상기 주제어기와 상기 다수 개의 정류기 간에 각 정류기 별로 별도로 구비되는 통신선로를 포함하되,
   상기 다수 개의 정류기 각각은 3상 교류 전압을 입력으로 하여 상기 주제어기가 전달하는 상기 다수 개의 정류기 각각에 대한 출력 전류 제어 신호에 따라 직류 전류를 공급하고,
   상기 다수 개의 정류기 각각은 자신의 출력전류 정보 및 상태정보를 상기 주제어기로 전달하며,
   상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기로부터 오는 출력전류 정보 및 상태정보를 기반으로 상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 상기 출력 전류 제어 신호를 생성하고,
   상기 각 정류기 별로 별도로 구비되는 통신선로로는 상기 각 정류기로부터 상기 주제어기로 상기 출력전류 정보 및 상기 상태정보가 전송되고, 그리고 상기 주제어기로부터 상기 각 정류기로 상기 출력 전류 제어 신호가 전송되고,
   상기 출력 전류 정보는 공급 가능한 최대 전류량 정보를 포함하고,
   상기 주제어기는 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급 가능한 최대 전류량에 비례하도록 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 하는 전류의 양을 결정하고, 결정된 상기 전류의 양에 따라 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하는,
   전류 공급 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 출력 전류 정보는 공급 전류량 정보를 더 포함하고,
   상기 주제어기는 상기 각 정류기 별로 공급하여야 하는 전류의 양과 상기 공급 전류량을 비교하여 상기 공급 전류량이 상기 공급하여야 하는 전류의 양과 일치할 수 있도록 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하는,
   전류 공급 장치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 주제어기는, 기 설정된 기준 전압값과 상기 발전기가 생산하는 전압값을 비교하여, 상기 발전기가 생산하는 전압값이 상기 기 설정된 기준 전압값과 일치하도록 하기 위하여 상기 전류 공급 장치가 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ib)을 결정하고,
   상기 추가 또는 감소하여야 하는 전류의 양(Ib)을 상기 각 정류기별 공급 가능한 최대 전류량에 비례하도록 배분하고,
   상기 각 정류기 별로 상기 배분된 전류량만큼 추가 또는 감소된 전류량이 공급되도록 상기 각 정류기의 출력 전류 제어 신호를 생성하는,
   전류 공급 장치.
8. 제 1항, 제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 출력 전류 제어 신호는 위상제어 신호인,
   전류 공급 장치.
9. 발전기가 전압을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 주제어기에서 수행되는 전류 공급 방법에 있어서,
   상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계;
   상기 다수 개의 정류기 각각의 출력전류 정보 및 상태정보를 획득하는 단계;
   상기 전체 직류 전류의 양 및 상기 다수 개의 정류기 각각의 출력전류 정보 및 상태정보를 바탕으로 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계; 및
   상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계;를 포함하고,
   상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계는,
   상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하도록 결정하는 단계를 포함하는,
   전류 공급 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 출력 전류의 양 정보를 획득하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 공급하는 출력 전류의 양과 공급하여야 할 전류량을 비교하는 단계; 및
    비교결과 상기 공급하는 출력 전류의 양이 상기 공급하여야 할 전류량보다 작은 정류기에 대하여는 더 많은 전류를 공급하도록 제어하고, 상기 공급하는 출력 전류의 양이 상기 공급하여야 할 전류량보다 많은 정류기에 대하여는 더 적은 전류를 공급하도록 제어하고, 상기 공급하는 출력 전류의 양과 상기 공급하여야 할 전류량이 동일한 정류기에 대하여는 동일한 전류를 공급하도록 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 전류 공급 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 발전기가 기준 전압값을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 주제어기에서 수행되는 전류 공급 방법에 있어서,
    상기 기준 전압을 기반으로 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양이 균등하게 되도록 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보를 획득하는 단계;
    상기 발전기에서 생성하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 결정하는 단계; 및
    상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양이 추가인 경우 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보로부터 가장 적은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 직류 전류의 양만큼 추가 공급하도록 제어하고, 상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양이 감소인 경우 상기 다수 개의 정류기 각각이 공급하는 전류의 양 정보로부터 가장 많은 전류를 공급하는 정류기를 선택하여 결정된 상기 직류 전류의 양만큼 줄여 공급하도록 제어하는 단계;
    를 포함하는,
    전류 공급 방법.
14. 발전기가 기준 전압값을 생산할 수 있도록 전류를 공급하여 주는 여자기용 다수 개의 정류기를 포함하는 전류 공급 장치의 주제어기에서 수행되는 전류 공급 방법에 있어서,
    상기 기준 전압을 기반으로 다수 개의 정류기가 공급하여야 하는 전체 직류 전류의 양을 결정하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양 정보를 획득하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하는 전류의 양을 공급하도록 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 결정하는 단계;
    상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계;
    상기 발전기에서 생성하는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 결정하는 단계; 및
    상기 다수 개의 정류기 각각이 공급할 수 있는 최대 전류의 양에 비례하도록 상기 추가 또는 감소하여야 하는 직류 전류의 양을 상기 다수 개의 정류기 각각에 배분하여 상기 다수 개의 정류기가 공급하여야 할 전류량을 재결정하는 단계; 및
    상기 다수 개의 정류기 각각에 대하여 재결정된 상기 공급하여야 할 전류량에 따라 전류를 출력하도록 제어하는 단계;
    를 포함하는,
    전류 공급 방법.

Images