KR101834487B1 - Apparatus for power control - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부하량에 따라 발전기의 구동속도를 가변시켜 전원을 출력하며, 출력된 전원의 주파수를 변환 또는 고정하여 사용하는 전력제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전력망은 전력소비량이 큰 부하 및 작은 부하를 비롯해 복수 개의 발전기, 전력변환모듈, 스위치보드 등의 장치로 구성된다. 이러한 전력망은 선박을 비롯해 풍력 장치 등 전력을 제어하는 장치들에 필수로 사용되고 있다. 일 예로, 미국 등록특허 6,856,038은 모터를 제어하는 전력계통을 개시하고 있다. 이와 같이 전력을 제어하는 전력망은 그 쓰임의 용도 및 목적에 따라 다양한 타입으로 구성될 수 있다.The power grid is composed of a plurality of generators, a power conversion module, and a switchboard, as well as a load with a high power consumption and a small load. Such a power grid is essential for ships, as well as for power control devices such as wind turbines. For example, U.S. Patent No. 6,856,038 discloses a power system for controlling a motor. The power network that controls power can be configured in various types according to the purpose and purpose of the use.
통상적으로 전력망은 높은 부하량을 구동시키는데 사용되는 고부하전력망과 낮은 부하량을 구동시키는 사용되는 저부하전력망으로 구성된다. 고부하전력망과 저부하전력망은 대다수의 선박에 설치되어 운항 상황에 따라 선박의 운항 효율을 높인다. 하지만, 현재 대다수의 선박은 고부하전력망과 저부하전력망 간 전환이 용이하지 않은 이유로 높은 부하량을 구동시키는데 유용한 고부하전력망만을 사용하고 있다.Typically, the grid consists of a high-load grid used to drive high loads and a low-load grid used to drive low loads. The high-load power grid and the low-load power grid are installed in the majority of the vessels and improve the efficiency of the ship according to the operating conditions. However, the majority of ships currently use only high-load power networks, which are useful for driving high loads because of the inability to switch between high and low-load power networks.
따라서, 저부하 운항구간에서도 많은 연료를 소비하게 되고, 발전기를 불필요하게 구동시켜 발전기의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 많은 유지보수 작업을 진행시킨다.Therefore, a large amount of fuel is consumed even in a low-load operation section, and the generator is unnecessarily driven to shorten the life span of the generator and to carry out a lot of maintenance work.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 부하량이 적은 상황에서는 출력 전원의 주파수를 변환하는 주파수변환모드로 사용되다가 부하량이 많은 상황에서는 출력 전원의 주파수를 일정하게 고정하는 주파수고정모드로 사용되는 전력제어장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a frequency conversion method and a frequency conversion method, Mode power control apparatus.
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.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전력제어장치는 교류전원을 출력하는 적어도 하나의 발전부, 제1부하부가 연결된 메인버스바, 상기 발전부와 상기 메인버스바 사이를 연결하는 고부하배선, 상기 발전부로부터 상기 교류전원을 인가받아 변환해 상기 제1부하부, 또는 상기 제1부하부 보다 전력소비량이 많은 제2부하부로 제공하는 전력변환모듈 및 상기 발전부와 상기 고부하배선과 상기 전력변환모듈 사이에 전력 전달을 절체하는 스위치보드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power control apparatus including at least one power generating unit for outputting an AC power, a main bus bar connected to a first load unit, a high load wiring connecting the power generation unit and the main bus bar, A power conversion module that receives the AC power from the power generation unit and converts the AC power into a first load unit or a second load unit that consumes a larger amount of power than the first load unit; And a switch board for switching power transmission therebetween.
상기 전력변환모듈의 입력단과 일단이 절체되고, 상기 메인버스바에 타단이 연결되는 순환배선을 더 포함할 수 있다.The power conversion module may further include a circulation wiring to which one end is connected to the input end of the power conversion module and the other end is connected to the main bus bar.
상기 발전부는 출력하는 상기 교류전원의 주파수를 제어하는 제어모듈을 포함하고, 상기 스위치보드는 상기 발전부와 상기 고부하배선을 절체하는 제1스위치와 상기 전력변환모듈과 상기 순환배선을 절체하는 제2스위치를 포함하며,Wherein the power generation unit includes a control module for controlling a frequency of the AC power to be output, the switch board including a first switch for switching the power generation unit and the high load wiring, a second switch for switching the power conversion module and the circulation wiring, Switches,
상기 메인버스바는 상기 전력변환모듈과 상기 제1부하부 및 상기 제2부하부를 절체하는 제3스위치를 포함할 수 있다.The main bus bar may include a third switch for switching the power conversion module and the first load unit and the second load unit.
상기 전력변환모듈은 인가되는 상기 교류전원을 변환하여 출력하고, 상기 전력변환모듈의 출력전원의 주파수가 상기 교류전원의 주파수 미만이면, 상기 발전부와 상기 전력변환모듈의 입력단은 상기 스위치보드에 연결되며 상기 전력변환모듈의 출력단은 상기 메인버스바에 연결되고,Wherein the power conversion module converts and outputs the applied AC power when the frequency of the output power of the power conversion module is less than the frequency of the AC power, And an output terminal of the power conversion module is connected to the main bus bar,
상기 전력변환모듈의 출력전원의 주파수가 상기 교류전원의 주파수 이상이면, 상기 발전기와 상기 고부하배선의 일단이 연결되며, 상기 전력변환모듈의 입력단과 상기 순환배선의 일단이 연결되고, 상기 전력변환모듈의 출력단이 상기 제2부하부에 연결될 수 있다.Wherein one end of the generator is connected to one end of the high load wiring when the frequency of the output power of the power conversion module is higher than the frequency of the AC power, May be connected to the second load unit.
상기 제어모듈은 상기 발전기의 교류전원과 상기 전력변환모듈의 출력전원을 측정하고 연산하여 상기 제1스위치, 상기 제2스위치 및 상기 제3스위치를 제어할 수 있다.The control module may control the first switch, the second switch, and the third switch by measuring and calculating AC power of the generator and output power of the power conversion module.
본 발명에 따른 전력제어장치는 구동되는 부하량에 알맞게 발전기를 구동시켜 저속으로 구동되어도 무방한 상황에서 정속으로 구동되지 않도록 하여, 발전기의 운전에 불필요하게 소비되는 연료량을 감소시킬 수 있다. 또한, 상황에 맞게 발전기의 구동 속도를 조절하여 발전기에 인가되는 부하를 줄여 발전기의 수명을 연장시킬 수 있다.The power control apparatus according to the present invention can reduce the amount of fuel that is unnecessarily consumed in the operation of the generator by preventing the generator from being driven at a constant speed even when the generator is driven at a low speed in accordance with the amount of load to be driven. Further, by adjusting the driving speed of the generator according to the situation, the load applied to the generator can be reduced, and the life of the generator can be extended.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발전기에서 출력된 한 상의 전압파형을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 전력변환모듈의 직류링크부에서 출력된 전압파형을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 전력변환모듈이 PWM 방식으로 작동하며 출력한 전압파형을 도시한 도면이다.
도 5는 부하량이 적은 상황일 때, 주파수변환모드로 구동되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 부하량이 많은 상황일 때, 도 1의 전력제어장치가 주파수고정모드로 구동되는 상태를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a power control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing one-phase voltage waveforms output from the generator of Fig. 1. Fig.
3 is a diagram showing a voltage waveform output from the DC link portion of the power conversion module of FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage waveform that the power conversion module of FIG. 1 operates in PWM mode and outputs. FIG.
5 is a diagram showing a state in which the apparatus is driven in the frequency conversion mode when the load is small.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the power control apparatus of FIG. 1 is driven in the frequency fixed mode when the load is large.
본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 수 있다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention and methods of achieving them can be made clear with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings.
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.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치 및 전력제어장치를 구성하는 구성요소들에 대해 상세히 설명한다. 그리고, 도 2 내지 도 4를 참조하여 전력제어장치를 구성하는 발전기, 직류링크부 및 인버터부에서 출력되는 전압에 대해 설명한다.Hereinafter, a power control apparatus and a power control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The voltage output from the generator, the DC link unit, and the inverter unit constituting the power control apparatus will be described with reference to Figs. 2 to 4. Fig.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 발전기에서 출력된 한 상의 전압파형을 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 전력변환모듈의 직류링크부에서 출력된 전압파형을 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 도 1의 전력변환모듈이 PWM 방식으로 작동하며 출력한 전압파형을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a power control apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing one-phase voltage waveforms output from the generator of FIG. 1, And the voltage waveform output from the link unit. 4 is a diagram illustrating a voltage waveform that the power conversion module of FIG. 1 operates in PWM mode and outputs. FIG.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력제어장치(1)는 제어모듈(12)을 이용해 부하들의 구동상태 및 발전기(11)와 전력변환모듈(30)에서 출력되는 전압을 실시간으로 감지한다. 그리고, 감지된 값을 근거로 발전기(11)에서 출력되는 전류의 경로 및 전력변환모듈(30)에서 출력되는 전류의 경로 등을 제어하여 주파수변환모드 또는 주파수고정모드로 작동하며 저부하 및 고부하에 안정적으로 전기를 인가한다. 이때, 주파수변환모드는 발전기(11)가 상용주파수 미만의 저속도로 구동하며 주파수가 60Hz 미만의 전원을 출력하여, 60Hz로 변환 후 제1부하부(71)에 인가하는 작동모드가 된다. 그리고, 주파수고정모드는 발전기(12)가 상용주파수에 대응하는 정속도로 구동하며 주파수가 60Hz의 전원을 출력하여 제1부하부(71)에 인가하고, 출력 전원을 유지 및 변환하여 제2부하부(72)에 인가하는 작동모드가 된다.The
따라서, 전력제어장치(1)는 부하량에 따라 발전기(11)의 구동속도를 변화시켜가며 교류전원을 출력해, 저부하 상황에서 적은 연료를 소비하도록 발전기(11)를저속으로 구동시켜 저주파 전원을 출력해 제1부하부(71)를 안정적으로 구동시키고, 고부하 상황에서 발전기(11)를 정속으로 구동시켜 상용주파수 교류전원을 출력해 제1부하부(71) 및 제2부하부(72)를 모두 안정적으로 구동시킨다. 이와 같은, 전력제어장치(1)는 부하량에 따라 발전기(11)의 구동 속도를 조절하여, 발전기(11)에 걸리는 부하를 감소시켜 발전기(11)의 수명 및 유지보수 기간 등을 늘리 수 있다.Therefore, the
이러한 전력제어장치(1)는 교류전원을 출력하는 발전부(10), 인가된 전원을 연결된 장치에 공급하는 메인버스바(40), 발전부(10)와 메인버스바(40)사이를 연결하는 고부하배선(30), 입력전원의 주파수 및 크기를 변환하는 전력변환모듈(50), 전류경로를 변경하는 스위치보드(20) 및 메인버스바(40)와 전력변환모듈(50)간에 전류를 순환시키는 순환배선(60)을 포함한다.The
이하, 전력제어장치(1)의 각 구성요소 및 각 구성요소를 통해 입력 및 출력되는 전압에 대한 파형에 관하여 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, each component of the
발전부(10)는 서로 다른 위상 즉, 각각의 위상 차가 120도가 되는 R상, S상, 및 T상의 전압을 출력하는 3상 전원(three-phase power source)을 출력한다. 3상 전원에서 출력되는 전압 가운데 R상은 도 2에 도시된 바와 같은 전압이 될 수 있다. 이러한 발전부(10)는 교류전원을 출력하는 적어도 하나의 발전기(11) 및 발전기(11)의 구동을 제어하는 제어모듈(12)등을 포함한다.The
제어모듈(12)은 복수 개의 센서(13) 및 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하여 제1부하부(71) 및 제2부하부(72)의 구동상태, 발전기(11)의 출력전압과 전력변환모듈(50)의 출력전압을 측정하고, 발전기(11)의 출력전압과 전력변환모듈(50)의 출력전압의 위상차를 연산한다. 그리고, 연산된 값을 근거로 발전기(11)의 출력전압의 주파수 및 전력변환모듈(50)의 출력전압의 주파수를 다양하게 조절하고, 발전기(11)의 출력전압의 경로를 변경한다. 일 예로, 제어모듈(12)은 발전기(11)의 출력전압의 주파수가 30Hz 내지 60Hz가 되도록 발전기(11)를 제어할 수 있고, 전력변환모듈(50)의 출력전압의 주파수가 60Hz가 되도록 전력변환모듈(50)의 구성요소를 제어할 수 있다. 또한, 다양한 전류경로를 형성하는 스위치보드(20) 및 메인버스바(40)에 연결된 스위치를 제어할 수 있다.The
스위치보드(20)는 발전부(10)에서 인가된 교류전원이 고부하배선(30) 또는 전력변환모듈(50) 가운데 어느 하나에 인가될 수 있도록 전류경로를 형성한다. 즉, 스위치보드(20)는 발전부(10)와 고부하배선(30)과 전력변환모듈(50)사이에 전력을 절체한다. 이러한 스위치보드(20)는 버스바(21) 및 버스바(21)에 연결되고, 제어모듈(12)에 의해 제어되는 제1스위치(221) 및 제2스위치(222)를 포함한다. 그리고 고부하배선(30)의 일단과 연결된다. 제1스위치(221)는 제어모듈(12)의 제어에 따라 발전부(11)와 고부하배선(30)을 절체하며 전류경로를 형성하고, 제2스위치(222)는 전력변환모듈(50)와 순환배선(60)을 절체하며 전류경로를 형성한다.The
고부하배선(30)은 일단이 스위치보드(20)에 연결되고, 타단이 메인버스바(40)에 연결되어, 발전부(11)에서 출력된 교류전원을 스위치보드(20)를 통해 메인버스바(40)에 인가한다. 본 명세서 상에서는 고부하배선(30)과 발전부(11)간에 연결관계를 간결하게 표현하고자 스위치보드(20)의 제1스위치(221)를 통해 발전부(11)와 고부하배선(30)이 직접 연결되는 것으로 나타낸다. 그러나 이는 일 예일 뿐, 고부하배선(30)과 발전부(11)간 연결관계로 이로써 한정되지 않으며, 발전부(11)가 고부하배선(30)과 스위치보드(20)에 절체되는 구조에 한에서 다양하게 변형될 수 있다.The
메인버스바(40)는 고부하배선(30) 또는 전력변환모듈(50)을 통해 인가된 교류전원을 메인버스바(40)의 일측에 연결된 제1부하부(71) 및 순환배선(60)에 공급한다. 그리고, 메인버스바(40)는 제3스위치(43)를 포함하여, 전력변환모듈(50)과 제1부하부(71)간에 전류경로 또는 전력변환모듈(50)와 제2부하부(72)간에 전류경로를 형성한다. 제3스위치(43)는 제어모듈(11)의 제어에 따라 전력변환모듈(50)과 제1부하부(71) 및 제2부하부(72)를 절체하며 전류경로를 형성한다. 순환배선(60)은 일단이 전력변환모듈(50)의 입력단과 절체되고, 타단이 메인버스바(40)에 연결되어 있어, 상황에 따라 메인버스바(40)에 인가된 전원을 전력변환모듈(50)에 인가한다. 이러한 순환배선(60)을 비롯해 고부하배선(30)은 단선 타입의 전선으로 형성될 수 있고, 그 굵기는 배선이 안정적으로 전기를 공급할 수 있도록 제1부하부(41) 및 전력변환모듈(50)의 최대부하전류의 1.25배 이상의 허용전류를 도통시킬 수 있는 굵기로 형성될 수 있다.The
전력변환모듈(50)은 제2스위치(222)의 작동에 따라 발전기(11) 또는 순환배선(60)에 연결되어 발전기(11)로부터 교류전원을 인가 받거나, 순환배선(60)과 연결된 메인버스바(40)로부터 교류전원을 인가 받아 주파수 및 크기를 변환하여 출력한다. 그리고, 변환된 전원을 제1부하부(71) 및 제2부하부(72)에 안정적으로 제공한다. 이러한 전력변환모듈(50)은 교류를 직류로 정류하는 컨버터부(51), 직류를 저장하는 직류링크부(52), 직류를 교류로 변환하는 인버터부(53) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 컨버터부(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 발전기(11)로부터 입력 받은 교류전원을 정류한다. 컨버터부(51)는 상단다이오드(Du), 하단다이오드(Db)가 직렬로 연결되어 형성되는 제1다이오드부, 제2다이오드부 및 제3다이오드부가 서로 병렬로 연결된 구조로 형성된다. 여기서, 제1다이오드부는 3상 전원의 R상에 연결되고, 제2다이오드부는 S상에 연결되며, 제3다이오드부는 T상에 연결되어, 발전기(11)로부터 인가되는 3상의 교류전원 가운데 각 상을 정류한다.The
직류링크부(52)는 컨버터부(51)에서 정류된 맥류에 해당하는 전기를 저장하며, 도 3에 도시된 바와 같이 컨버터부(51)에서 인가되는 맥동 전압으로 인한 전압 변동을 억제한다. 즉, 직류링크부(52)는 전압리플의 크기를 작게 한다. 이러한 직류링크부(52)는 3000V의 전압을 저장하고 출력할 수 있는 커패시터가 될 수 있다. 따라서, 직류링크부(52)는 저장된 전기를 방전 시킬 때, 직류에 가까운 파형으로 방출하여 인버터부(53)에 일정한 전압을 인가한다.The
인버터부(53)는 직류링크부(52)와 병렬로 연결되어 직류링크부(52)에서 인가되는 전압을 원하는 크기와 주파수로 합성시켜 교류 전압으로 출력한다. 이러한 인버터부(53)는 입력된 값 즉, 전압 또는 전류에 의해 신호의 흐름을 제어하는 반도체 스위치(T1 내지 T6) 그리고 이러한 반도체 스위치(T1 내지 T6)에 역병렬로 연결된 다이오드(D1 내지 D6)로 구성될 수 있다.The
여기서, 제1반도체 스위치(T1) 내지 제6반도체 스위치(T6)는 서로 동일한 전기적 특성을 가지는 소자가 된다. 이러한 제1 반도체 스위치(T1) 내지 제6 반도체 스위치(T6)는 회로 상에서 전류경로를 형성하는 다양한 전력반도체 즉, IGBT, IEGT, MOSFET, ICGT, GCT, SGCT 및 GTO 가운데 어느 하나가 될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 구동이 간편하고, 고전압 및 대전류에서 효율이 높은 IGBT를 반도체 스위치(T1 내지 T6)의 일 예로 하여 설명한다. IGBT는 게이트, 이미터 및 컬렉터 단자를 가지고 있으며, 게이트 단자는 제어모듈(11)에 설치되어, IGBT에서 기준신호(RW, 도 4참조) 및 반송신호(CW, 도 4참조)가 출력되도록 할 수 있다. 이때, IGBT는 일정한 주기의 반송신호(CW)와 출력 전압의 기준신호(RW)의 대소를 비교에 하여 작동(on) 또는 비작동(off) 상태로 조작되면서, 평균적으로 기준신호(RW)와 같은 값을 가지는 구형파 전압을 출력한다. 따라서, 제1반도체 스위치(T1) 내지 제6반도체 스위치(T6)는 작동(on) 또는 비작동(off)되면서 인버터부(53)의 출력 전류를 특정한 값 즉, 부하를 구동 시킬 수 있는 주파수를 갖는 정현파 전압을 출력할 수 있게 된다. 즉, 인버터부(53)가 제어 되어, 전력변환모듈(50)은 제1부하부(71)와 제2부하부(72)를 안정적으로 구동시키는 전기를 출력하게 된다. 전력변환모듈(50)의 인버터부(53)와 제1부하부(71) 및 제2부하부(72)간에 제3스위치(43)가 절체되는 작동에 대해서는 후술하도록 한다.Here, the first semiconductor switch T1 to the sixth semiconductor switch T6 are elements having the same electrical characteristics. The first semiconductor switch T1 to the sixth semiconductor switch T6 may be any one of various power semiconductors forming the current path on the circuit, that is, IGBT, IEGT, MOSFET, ICGT, GCT, SGCT and GTO. However, in this specification, an IGBT which is simple to drive and has high efficiency at high voltage and large current will be described as an example of semiconductor switches T1 to T6. The IGBT has a gate, an emitter and a collector terminal, and a gate terminal is provided in the
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 전력제어장치(1)가 부하량에 따라 주파수변환모드에서 주파수고정모드로 변환되는 전환되어 작동되는 상태에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to Figs. 5 and 6, a description will be given of a state in which the
도 5는 부하량이 적은 상황일 때, 도 1의 전력제어장치가 주파수변환모드로 구동되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 부하량이 많은 상황일 때, 도 1의 전력제어장치가 주파수고정모드로 구동되는 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the power control apparatus of FIG. 1 is driven in the frequency conversion mode when the load is small, FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the power control apparatus of FIG. Fig.
부하에서 소비하는 전력량이 적을 때, 제어모듈(12)은 발전기(11)를 천천히 구동시켜 상용주파수 미만이 되는 교류전원이 출력되도록 하고, 센서(13)는 발전기(11)의 교류전원의 주파수와 전력변환모듈(50)의 출력전원의 주파수를 실시간으로 측정한다. 그리고, 제어모듈(12)은 센서(13)에서 측정된 값을 연산하여 제1스위치(221)를 발전기(11)의 출력전원이 스위치보드(20)에 전달되도록 절체시키고 제2스위치(222)를 스위치보드(20)에 인가된 발전기(11)의 출력전원이 전력변환모듈(50)에 전달되도록 절체시키며, 제3스위치(43)를 전력변환모듈(50)의 출력단이 메인버스바(40)와 연결되도록 절체시켜 발전기(11)의 출력전원이 전력변환모듈(50)에 인가되도록 한다. 이후, 제어모듈(12)은 제1반도체 스위치(T1) 내지 제6반도체 스위치(T6)는 턴-온 및 턴-오프를 제어하여, 전력변환모듈(50)에서 인가된 전원의 주파수를 변환시켜 상용주파수의 전원으로 출력되도록 한다. 즉, 제어모듈(12)은 부하에서 소비하는 전력량이 적은 상황에서 제1스위치(221), 제2스위치(222)를 제어하여 전력변환모듈(50)에 인가되는 전기경로를 형성하고, 제1반도체 스위치(T1) 내지 제6반도체 스위치(T6)를 제어하여 제1부하부(71)에 적합한 주파수 즉, 60Hz의 교류를 출력하도록 한다. 즉, 제어모듈(12)은 발전기(11)에서 출력된 교류전원이 전력변환모듈(50)를 거쳐 제1부하부(72)에 안정적으로 인가될 수 있도록 한다.When the amount of power consumed by the load is small, the
여기서, 제1부하부(71)는 제2부하부(72)보다 상대적으로 전력소비량이 적은 하나의 장치 또는 복수 개의 장치들이 될 수 있다. 제2부하부(72)는 제1부하부(71)보다 상대적으로 전력소비량이 큰 하나의 장치 또는 복수 개의 장치들이 될 수 있다. 일 예로, 제1부하부(71)는 부하량의 총합이 발전기(11)의 발전량 40%미만을 소비하는 모터 및 LED 등의 부가장치들로 형성될 수 있고, 제2부하부(72)는 부하량의 총합이 발전기(11)의 발전량 40% 이상을 소비하는 스러스터가 될 수 있다.Here, the
한편, 부하에서 소비하는 전력량이 많을 때, 제어모듈(12)은 센서(13)에서 발전기(11)의 교류전원의 주파수와 전력변환모듈(50)의 출력전원의 주파수를 실시간으로 측정된 값을 연산하여, 발전기(11)를 점차 정속으로 구동시킨다. 발전기(11)에서 출력되는 전원의 주파수가 상용주파수와 동일하게 되면, 제어모듈(12)은 발전기(11)가 정속으로 구동되도록 제어하고, 제1스위치(221)를 발전기(11)의 출력전원이 고부하배선(30)의 일단에 전달되도록 절체시키고, 제2스위치(222)를 전력변환모듈(50)의 입력단과 순환배선(60)의 일단이 연결되도록 절체시키며, 제3스위치(43)가 전력변환모듈(50)의 출력단이 제2부하부(72)와 연결되도록 절체시킨다. 이후, 제어모듈(12)은 제1반도체 스위치(T1) 내지 제6반도체 스위치(T6)는 턴-온 및 턴-오프를 제어하여, 전력변환모듈(50)에 인가된 전원을 유지 또는 가변하여 제2부하부(72)에 인가한다.On the other hand, when the amount of power consumed by the load is large, the
다시 말해, 제어모듈(12)은 부하에서 소비하는 전력량이 많은 상황에서 제1스위치(221)를 제어하여 발전기(11)의 교류전원이 직접적으로 메인버스바(40)에 인가되는 전류경로를 형성하고, 제2스위치(222)를 제어하여 메인버스바(40)에 인가된 전기를 다시 전력변환모듈(50)로 순환되는 전류경로를 형성한다. 그리고 제3스위치(43)를 제어하여 전력변환모듈(50)에서 출력된 교류가 제2부하부(72)에 인가되는 전류경로를 형성한다. 즉, 제어모듈(12)은 발전기(11)에서 출력된 교류전원이 제1부하부(71)에 인가될 수 있도록 하고, 전력변환모듈(50)에서 출력된 교류가 제2부하부(72)에 인가될 수 있도록 한다.In other words, the
이와 같이, 전력제어장치(1)는 부하량이 적은 상황에서 발전기(11)를 저속으로 구동시켜 저주파 전원을 출력한 후, 전력변환모듈(50)을 통해 상용주파수로 변환해 제1부하부(71)에 인가한다. 그리고, 부하량이 많은 상황에서 발전기(11)를 정속으로 구동시켜 상용주파수 전원을 출력한 후, 출력 전원을 제1부하부(71)에 인가하는 동시에 전력변환모듈(50)로 출력된 전원을 변환해 제2부하부(72)에 인가한다.Thus, the
이와 같이 전력제어장치(1)는 부하량에 따라 주파수변환모드에서 주파수고정모드 또는 주파수고정모드에서 주파수변환모드로 전환하며, 발전기(11)를 구동시켜 저속으로 구동되어도 무방한 상황에서 정속으로 구동되는 것을 방지하여 발전기(11)에서 불필요하게 소비되는 연료량을 감소시키고, 발전기(11)에서 출력된 전원으로 제1부하부(71), 제2부하부(72)를 모두 안정적으로 구동시킬 수 있다.In this way, the
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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You can understand that you can. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
1:전력제어장치 10:발전부
11:발전기 12:제어모듈
13:센서 20:스위치보드
21:버스바 221:제1스위치
222:제2스위치 30:고부하배선
40:메인버스바 43:제3스위치
50:전력변환모듈 51:컨버터부
52:직류링크부 53:인버터부
60:순환배선 71:제1부하부
72:제2부하부1: Power controller 10: Power generator
11: Generator 12: Control module
13: Sensor 20: Switch board
21: bus bar 221: first switch
222: second switch 30: high load wiring
40: main bus bar 43: third switch
50: power conversion module 51: converter section
52: DC link unit 53: Inverter unit
60: circulating wiring 71: first load section
72: second load section
Claims (5)
제1부하부가 연결된 메인버스바;
상기 발전부와 상기 메인버스바 사이를 연결하는 고부하배선;
상기 발전부로부터 상기 교류전원을 인가받아 변환해 상기 제1부하부, 또는 상기 제1부하부 보다 전력소비량이 많은 제2부하부로 제공하는 전력변환모듈; 및
상기 발전부와 상기 고부하배선과 상기 전력변환모듈 사이에 전력 전달을 절체하는 스위치보드를 포함하는 전력제어장치.At least one power generator for outputting AC power;
A main bus bar to which the first load section is connected;
A high load wiring connecting the power generation unit and the main bus bar;
A power conversion module that receives the AC power from the power generation unit and converts the AC power to provide the first load unit or a second load unit having a higher power consumption than the first load unit; And
And a switch board for transferring power between the power generation unit and the power conversion module.
상기 메인버스바는 상기 전력변환모듈과 상기 제1부하부간, 또는 상기 전력변환모듈과 상기 제2부하부간에 전류경로를 형성하는 제3스위치를 포함하는 전력제어장치.The power conversion apparatus according to claim 2, wherein the power generation section includes a control module for controlling a frequency of the AC power to be output, the switch board including a first switch for switching the power generation section and the high- And a second switch for switching wiring,
Wherein the main bus bar comprises a third switch that forms a current path between the power conversion module and the first load section or between the power conversion module and the second load section.
상기 전력변환모듈의 출력전원의 주파수가 상기 교류전원의 주파수 이상이면, 상기 발전부와 상기 고부하배선의 일단이 연결되며, 상기 전력변환모듈의 입력단과 상기 순환배선의 일단이 연결되고, 상기 전력변환모듈의 출력단이 상기 제2부하부에 연결되는 전력제어장치.3. The power conversion apparatus according to claim 2, wherein the power conversion module converts and outputs the applied AC power, and when the frequency of the output power of the power conversion module is less than the frequency of the AC power, Is connected to the switch board and the output terminal of the power conversion module is connected to the main bus bar,
Wherein one end of the power generation unit is connected to one end of the high load wiring when the frequency of the output power of the power conversion module is equal to or greater than the frequency of the alternating current power supply and one end of the circulation wiring is connected to the input end of the power conversion module, And an output end of the module is connected to the second load portion.
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KR1020160114055A KR101834487B1 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | Apparatus for power control |
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- 2016-09-05 KR KR1020160114055A patent/KR101834487B1/en active IP Right Grant
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