KR101918145B1 - 발전소 - Google Patents

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KR101918145B1
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 특히, 발전소(10)와 관련되고, 이 발전소는 내부 AC 전압 그리드(20), 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되는 복수의 전기 에너지 생성 유닛들(30, 31), 및 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되고, DC 링크를 통해 외부 AC 전압 그리드(50)에 연결 가능하고, 내부 AC 전압 그리드(20)로부터 외부 AC 전압 그리드(50)의 방향으로 에너지 송신을 가능하게 하는 적어도 하나의 HVDC 송신 디바이스(40)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 자신들의 전력을 전력 전자 컨버터를 통해 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하거나, 또는 자신들의 전력을 이중-공급 비동기 머신의 고정자를 통해 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하고, 이중-공급 비동기 머신의 회전자는 전력 전자 컨버터를 통해 공급되고, 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 각각 동기화 디바이스(60)를 갖고, 동기화 디바이스는, 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이, 입력 측에 인가된 동기화 신호(S)에 대하여, 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)에 사전설정된 설정포인트 위상 각(△φ)을 갖도록, 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)의 출력 전압의 생성, 또는 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)을 통한 출력 전류의 공급을 조절하는 데 적합하도록 제공된다.

Description

발전소{POWER PLANT}
본 발명은 내부 AC 전압 그리드, 내부 AC 전압 그리드에 연결되는 복수의 전기 에너지 생성 유닛들, 및 내부 AC 전압 그리드에 연결되고, DC 링크를 통해 외부 AC 전압 그리드에 연결 가능하고, 내부 AC 전압 그리드로부터 외부 AC 전압 그리드의 방향으로 에너지 송신을 가능하게 하는 적어도 하나의 HVDC 송신 디바이스를 가진 발전소에 관한 것이다.
기술되는 타입의 발전소들은, 에너지 생성 유닛들이 풍력 터빈들로서 구성되어 있는, 풍력 팜들(wind farms)의 형태로 알려져 있거나, 또는 에너지 생성 유닛들이 광기전력 설비들로서 구성되어 있는, 광기전력 파크들(photovoltaic parks)로서 알려져 있다. 이러한 발전소들에 이용되는 HVDC 송신 디바이스들은, 각각 발전소의 내부 AC 전압 그리드의 측에서, 셀프-정류 정류기들을 갖는다.
본 발명의 목적은 종래의 발전소들보다 더 비용-효율적으로 구성될 수 있는 발전소의 제안이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1에 기재된 특징을 갖는 발전소에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 발전소의 유리한 구성들은 종속항들에 기재된다.
본 발명에 따르면, 에너지 생성 유닛들은 그들의 전력을 전력 전자 컨버터를 통해 내부 AC 전압 그리드에 공급하거나, 또는 그들의 전력을 이중-공급 비동기 머신의 고정자를 통해 내부 AC 전압 그리드에 공급하고, 그것의 회전자는 전력 전자 컨버터를 통해 공급되고, 에너지 생성 유닛들은 각각 동기화 디바이스를 갖고, 동기화 디바이스는 각각의 에너지 생성 유닛의 출력 전압의 생성을 조절하는 것, 또는 각각의 에너지 생성 유닛을 통한 출력 전류의 공급을 조절하는 것에 적합하여, 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이, 입력 측에 인가된 동기화 신호에 대하여, 각각의 에너지 생성 유닛에 사전설정된 설정포인트 위상 각을 갖도록 하는 것이 제공된다.
본 발명에 따른 발전소는, 발전소에서 내부 AC 전압 그리드 측에서의 HVDC 송신 디바이스가 셀프-정류될 필요는 없지만 라인-정류될 수 있다는 점에서 가장 중요한 장점을 갖는다. 다시 말해서, 라인 정류 정류기들이 기술적으로 더 간단하고, 따라서, 셀프-정류 정류기들보다 더 비용-효율적으로 제조될 수 있다고 가정하면, 본 발명에 따른 발전소에서는, 내부 AC 전압 그리드 측에서 셀프-정류 정류기들 대신 라인-정류 정류기들을 이용하는 것이 가능함으로써, 결과적으로 실질적인 비용 절감을 제공한다. 본 발명에 따르면 내부 AC 전압 그리드 측에서 라인-정류 HVDC 송신 디바이스의 이용이 가능한데, 그 이유는, 에너지 생성 유닛들의 동기화에 의해 내부 AC 전압 그리드의 충분한 안정화가 달성되어, 내부 AC 전압 그리드 측에서의 HVDC 송신 디바이스의 셀프-정류가 필요하지 않기 때문이다.
이미 언급한 바와 같이, 최소 비용을 위해, HVDC 송신 디바이스가 내부 AC 전압 그리드와의 연결 측에서, 적어도 하나의 라인-정류 정류기를 갖는다면 유리하다고 고려된다. 다시 말해서, 내부 AC 전압 그리드와의 연결 측에서, HVDC 송신 디바이스는 바람직하게 라인-정류 HVDC 송신 디바이스이다.
전체적으로, HVDC 송신 디바이스가, 내부 AC 전압 그리드의 측에서 라인-정류 HVDC 송신 디바이스이고, 외부 AC 전압 그리드의 측에서 셀프-정류 HVDC 송신 디바이스이면 유리하다.
비상시 작동을 위해, 또는 에너지 생성 유닛들로부터의 불충분한 에너지 생성의 경우에도 내부 AC 전압 그리드의 내부 부하 요구의 안전한 커버리지를 위해, 내부 AC 전압 그리드와의 연결 측에서의 HVDC 송신 디바이스가 적어도 하나의 셀프-정류 정류기를 갖고 이 셀프-정류 정류기가 인버터로서 기능할 수 있고, 내부 AC 전압 그리드의 내부 부하 요구의 커버리지를 위해, HVDC 송신 디바이스의 DC 측 상에서 전달되는 에너지를 내부 AC 전압 그리드 내로 공급할 수 있다면 유리하다고 고려된다. 인버터로서 기능할 수 있는 셀프-정류 정류기의 존재로 인해, 외부 AC 전압 그리드로부터 내부 AC 전압 그리드의 방향으로, 불충분한 그리드 전압의 경우에도, 에너지 송신을 실행하는 것이 가능하다.
바람직하게, 발전소의 모든 에너지 생성 유닛들은 동일 동기화 신호를 수신한다.
내부 AC 전압 그리드의 매우 높은 안정성을 위해, 발전소의 작동 동안, 에너지 생성 유닛들 중 적어도 절반이 동일 설정포인트 위상 각으로 사전설정되고, - 이후 이 동일 설정포인트 위상 각은 중심 설정포인트 위상 각으로서 지정됨 -, 에너지 생성 유닛들 중 이 절반은 동일 중심 설정포인트 위상 각을 갖는 자신의 출력 전압 또는 출력 전류를 생성하면, 유리하다고 고려된다.
내부 AC 전압 그리드 내의 무효 전력(reactive power)의 보상을 위해, 또는 AC 전압 그리드 내의 무효 전력의 생성을 위해, 에너지 생성 유닛들 중 적어도 하나는 중심 설정포인트 위상 각으로부터 벗어난 개별 설정포인트 위상 각으로 사전설정되거나, 또는 사전설정될 수 있는 것이 제공될 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 에너지 생성 유닛이, 중심 설정포인트 위상 각으로부터 90°만큼 벗어나거나 적어도 에너지 생성 유닛이 무효 전력을 내부 AC 전압 그리드에 공급하도록 벗어나는 개별 설정포인트 위상 각으로 사전설정되는 것이 제공될 수 있다.
바람직하게, 발전소는, 모든 에너지 생성 유닛들에 연결되며, 각각의 에너지 생성 유닛들 상의 각각의 설정포인트 위상 각의 사전설정을 위해 구성되는 중앙 디바이스를 갖는다.
동기화 신호의 간단한 송신을 위해, 에너지 생성 유닛들이 각각 무선 수신기를 갖고, 에너지 생성 유닛들의 무선 수신기들은 무선 송신에 의해 각각 동기화 신호를 수신하면 유리하다고 고려된다.
동기화 신호는, 예를 들어, "GPS 신호"(GPS: global positioning system, 글로벌 위치결정 시스템)일 수 있다; 이 경우에, 무선 수신기들은 바람직하게는 GPS 수신기들이다.
발전소는, 예를 들어, 에너지 생성 유닛들이 풍력 터빈들로서 그리고/또는 광기전력 설비들로서 구성되는, 풍력 팜 또는 광기전력 파크일 수 있다.
내부 AC 전압 그리드는 예를 들어, 다중-위상 그리드 시스템, 특히 삼-위상 AC 그리드 시스템일 수 있다.
본 발명은 또한 위에서 기술된 타입의 발전소를 위한 에너지 생성 유닛과 관련된다. 본 발명에 따르면, 이 타입의 에너지 생성 유닛이 동기화 디바이스를 갖고, 동기화 디바이스는 입력-측 동기화 신호와, 에너지 생성 유닛에 의해 생성되는 출력 전압의 위상 각, 또는 에너지 생성 유닛에 의해 내부 AC 전압 그리드 내로 공급되는 출력 전류의 위상 각의 처리를 위해, 그리고 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이 에너지 생성 유닛에 사전설정된 설정포인트 위상 각에 대응하도록 출력 전압의 생성 또는 출력 전류의 공급의 조절을 위해, 설계된 것으로 제공된다.
본 발명에 따른 에너지 생성 유닛의 장점들에 관하여, 본 발명에 따른 에너지 생성 유닛의 장점들이 본 발명에 따른 발전소의 장점들에 본질적으로 대응하기 때문에, 본 발명에 따른 발전소를 참조하여 기술되는 위에 언급된 실시예들이 참조된다.
본 발명은 또한 내부 AC 전압 그리드, 내부 AC 전압 그리드에 연결되는 복수의 에너지 생성 유닛들, 및 내부 AC 전압 그리드에 연결되는 적어도 하나의 HVDC 송신 디바이스를 구비하는 발전소의 운영 방법과 관련된다.
이 타입의 방법에 관하여, 본 발명에 따르면, 동기화 신호는 각각 상기 에너지 생성 유닛들에 공급되고, 에너지 생성 유닛들은 각각 입력-측 동기화 신호, 각각의 에너지 생성 유닛에 의해 생성되는 출력 전압의 위상 각, 또는 각각의 에너지 생성 유닛에 의해 내부 AC 전압 그리드 내로 공급된 출력 전류의 위상 각을 검출하고, 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이, 동기화 신호와 관련하여, 각각의 에너지 생성 유닛 상에 사전설정된 설정포인트 위상 각에 대응하도록, 출력 전압의 발생 또는 출력 전류의 공급을 조절하는 것이 제공된다.
본 발명에 따른 방법의 장점들에 관하여, 본 발명에 따른 발전소와 관련하여 기술되는 위에 언급된 실시예들이 참조된다.
본 발명은 예시적 실시예들을 참조하여 아래에 더 상세하게 기술되고, 본 명세서에서, 예시적 목적을 위해,
도 1은 본 발명에 따른 발전소의 예시적 실시예를 나타내고, HVDC 송신 디바이스는 내부 AC 전압 그리드 측에 라인-정류 정류기를 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 발전소의 예시적 실시예를 나타내고, HVDC 송신 디바이스는 내부 AC 전압 그리드 측에 셀프-정류 정류기 및 라인-정류 정류기 둘 다를 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 발전소의 예시적 실시예를 나타내고, 발전소의 모든 에너지 생성 유닛들에 연결되고 각각의 에너지 생성 유닛들에 개별 설정포인트 위상 각을 사전설정하는 중앙 디바이스가 제공된다.
도 4는 본 발명에 따른 발전소의 예시적 실시예를 나타내고, 각각의 에너지 생성 유닛들에 개별 설정포인트 위상 각을 사전설정하는 중앙 디바이스가 제공되고, HVDC 송신 디바이스는 내부 AC 전압 그리드 측에 라인-정류 정류기 및 셀프-정류 정류기 둘 다를 갖는다.
도면들에서, 명료성을 위해, 동일하거나 비슷한 구성요소들은 각각의 경우에 동일한 참조 번호들을 지닌다.
도 1은 발전소(10)를 나타내고, 발전소는 내부 AC 전압 그리드(20), 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되는 복수의 에너지 생성 유닛들(30, 31)을 갖는다. 내부 AC 전압 그리드(20)는 또한 HVDC 송신 디바이스(40)에 연결되고, 이 HVDC 송신 디바이스는 내부 AC 전압 그리드(20)를 외부 AC 전압 그리드(50)에 연결하고, 내부 AC 전압 그리드(20)로부터 외부 AC 전압 그리드(50)의 방향으로 에너지 송신을 가능하게 한다.
내부 AC 전압 그리드(20)의 측에서, HVDC 송신 디바이스(40)는 라인-정류 송신 디바이스이고, 이를 위해 내부 AC 전압 그리드(20)와 DC 송신 라인(42) 사이에 전기적으로 배치된 라인-정류 정류기(41)를 갖는다.
HVDC 송신 디바이스(40)의 라인-정류 정류기(41)의 정확한 작동을 보장하기 위해, 내부 AC 전압 그리드(20)가 충분히 안정적일 것이 필요하다. 복수의 에너지 생성 유닛들(30, 31)의 존재에도 불구하고, 내부 AC 전압 그리드(20)의 안정성을 보장하기 위해, 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 각각 동기화 디바이스(60)를 구비하고, 동기화 디바이스는 각각의 에너지 생성 유닛의 출력 전압의 생성 또는 각각의 에너지 생성 유닛을 통한 출력 전류의 공급을 조절하도록 설계되어, 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이 각각의 에너지 생성 유닛에 사전설정된 설정포인트 위상 각에 대응하도록 한다. 이를 위해, 설정포인트 위상 각은 에너지 생성 유닛들(30 또는 31)의 동기화 디바이스(60)에 공급된 입력 측 동기화 신호 S를 참조하여 결정된다.
도 1에 도시된 예시적 실시예에서, 동기화 디바이스들(60)로의 동기화 신호 S의 무선 송신이 가정된다. 대안적으로, 동기화 신호 S는 다른 수단에 의해 예를 들어, 유선 접속을 통해 송신되는 것이 가능하다.
에너지 생성 유닛들(30 또는 31)에 의한 내부 AC 전압 그리드(20) 내로의 전기 전력의 공급은 전력 전자 컨버터를 통해, 또는 이중-공급 비동기 머신의 고정자를 통해 진행하고, 그것의 회전자는 전력 전자 컨버터에 의해 공급된다. 명료성을 위해, 이들 마지막에 언급된 구성요소들, 즉, 전력 전자 컨버터들 또는 이중-공급 비동기 머신들의 고정자들은 도 1에 명시적으로 나타내어지지는 않는다.
HVDC 송신 디바이스(40)의 구성에 관해서, 이것이 외부 AC 전압 그리드(50) 측에서 셀프-정류 송신 디바이스여야 하고, 이를 위해, 셀프-정류 컨버터(45)를 갖는 것이 유리하다고 고려된다.
도 1에 나타내어진 발전소(10)는 예를 들어, 다음과 같이 작동될 수 있다:
에너지 생성 유닛들(30 또는 31)의 동기화 디바이스들(60)은 동기화 신호 S를 수신하고, 동기화 신호는 예를 들어, 일반적으로-알려진 GPS 위치 신호(GPS: global positioning system, 글로벌 위치결정 시스템)일 수 있는데, 왜냐하면, GPS 위치 신호는 동기화 목적들에 적합한 타임 스탬프를 포함하기 때문이다.
동기화 디바이스들(60)은 동기화 신호 S를 분석하고, 출력 전압의 위상 각 또는 출력 전류의 위상 각이, 입력 측 동기화 신호 S와 관련하여, 에너지 생성 유닛에 개별적으로 사전설정되는 설정포인트 위상 각과 일치하도록, 그들의 각각의 에너지 생성 유닛의 출력 전압 또는 출력 전류를 조절한다.
그러므로, 동기화 신호 S를 이용하는 동기화에 의해, 에너지 생성 유닛들이, 직접 상호연결되지 않은 채, 그들의 에너지의 내부 AC 전압 그리드(20)로의 공급에 관해 협력적 거동을 나타내는 것이 가능하다. 에너지 공급의 동기성으로 인해, 내부 AC 전압 그리드(20)는 네트워크 주파수와 전압 레벨에 대해 안정화될 수 있어서, 내부 AC 전압 그리드(20) 또는 그것의 안정성은, 라인-정류 정류기(41)의 안정적인 동작을 위해, 그리고 내부 AC 전압 그리드(20)로부터 외부 AC 전압 그리드(50)의 방향으로 라인-정류 정류기(41)와 DC 송신 라인(42)을 통한 에너지의 송신을 위해 충분하다.
도 2는 발전소의 추가의 예시적 실시예를 나타내고, 라인-정류 정류기(41)의 라인-정류 동작을 위한 내부 AC 전압 그리드(20)의 충분한 안정성을 보장하기 위해, 에너지 생성 유닛들(30, 31)이 동기화 신호 S에 의해 동기화된다.
도 1에 도시된 예시적 실시예와는 달리, 도 2에 도시된 발전소(10)는, 내부 AC 전압 그리드(20)를 향한 HVDC 송신 디바이스(40)의 연결 측에서, 셀프-정류 정류기(46)를 또한 가지고, 셀프-정류 정류기는 인버터로서 기능할 수 있으며 DC 송신 라인(42)으로부터 AC 전압 그리드(20)로 에너지를 공급할 수 있다. 따라서, 셀프-정류 정류기(46)는 예를 들어, 에너지 생성 유닛들(30, 31)이 스스로 충분한 전력을 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급할 수 없을 때, 외부 AC 전압 그리드(50)로부터 내부 AC 전압 그리드(20)의 방향으로 에너지 송신에 의해, 내부 AC 전압 그리드(20)의 내부 부하 요구를 커버하기 위해 이용될 수 있다.
도 3은 중앙 디바이스(100)가 통합된 발전소(10)의 예시적 실시예를 나타내고, 중앙 디바이스는 유선 연결에 의해서든 또는 무선 링크에 의해서든, 에너지 생성 유닛들(30 또는 31) 각각에 개별적으로 연결된다. 명료성을 위해, 에너지 생성 유닛(30)과 중앙 디바이스(100) 간의 연결만이 도 1에 명시적으로 나타내어진다; 에너지 생성 유닛들(31)과 중앙 디바이스(100) 간의 나머지 연결들은 도 1에서 암시되기만 한다.
중앙 디바이스(100)의 기능은 각각의 에너지 생성 유닛들(30 또는 31) 상에 또는 에너지 생성 유닛들(30, 31)의 각각의 동기화 디바이스(60) 상에 개별 위상 각 Δφ를 사전설정하는 것이다. 따라서, 동기화 신호 S뿐만 아니라, 각각의 동기화 디바이스들(60)은 또한 그것의 개별적으로 사전설정된 설정포인트 위상 각 Δφ도 수신하며, 이에 의해 입력 측 동기화 신호 S와 관련하여, 사전설정된 설정포인트 위상 각 Δφ를 가정하도록 출력 전압 또는 출력 전류를 조절하는 것이 가능하다.
도 3에 도시된 예시적 실시예에서, 동기화 신호 S는 무선 링크를 통해 GPS 신호로서 송신되고, 개별적으로 사전설정된 설정포인트 위상 각 Δφ의 송신은 유선 연결 또는 무선 링크에 의해, 중앙 디바이스(100)에 의해 달성된다. 대안적으로, 중앙 디바이스(100)로부터 에너지 생성 유닛들(30 또는 31)의 동기화 디바이스들(60)로 개별적인 설정포인트 위상 각 Δφ와 공동으로 동기화 신호 S가 예를 들어, 유선 연결 또는 무선 송신에 의해, 송신되는 것이 가능하다. 유선 연결을 통한 송신의 경우에, 예를 들어, GPS 신호의 수신을 위한 무선 수신기 디바이스들이 생략될 수 있다.
도 4는 발전소의 예시적 실시예를 나타내고, HVDC 송신 디바이스(40)는 내부 AC 전압 그리드(20)의 측에서 라인-정류 정류기(41)뿐만 아니라, 셀프-정류 정류기(46)도 가지며, 셀프-정류 정류기는, 도 2를 참조하여 위에서 이미 설명한 바와 같이, 인버터로서 기능하도록, 그리고 내부 AC 전압 그리드(20)의 내부 부하 요구의 커버리지를 위해, 에너지를 정류기(46)의 DC 측으로부터 또는 DC 송신 라인(42)으로부터 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급하도록 설계된다. 그것에 대한 설명들이 대응적으로 적용된다.
본 발명이 바람직한 예시적인 실시예들을 참조하여 더 상세하게 예시 및 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들로 한정되지 않고, 다른 변형들이, 본 발명의 보호의 범위 내에 있으면서, 통상의 기술자에 의해 추론될 수 있다.
10 발전소
20 내부 AC 전압 그리드
30 에너지 생성 유닛
31 에너지 생성 유닛
40 HVDC 송신 디바이스
41 라인-정류 정류기
42 DC 송신 라인
45 셀프-정류 컨버터
46 셀프-정류 정류기
50 외부 AC 전압 그리드
60 동기화 디바이스
100 중앙 디바이스
S 동기화 신호
Δφ 설정포인트 위상 각

Claims (15)

  1. 발전소(10)로서,
    - 내부 AC 전압 그리드(20),
    - 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되는 복수의 전기 에너지 생성 유닛들(30, 31), 및
    - 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되고, DC 링크를 통해 외부 AC 전압 그리드(50)에 연결 가능하고, 상기 내부 AC 전압 그리드(20)로부터 상기 외부 AC 전압 그리드(50)의 방향으로 에너지 송신을 가능하게 하는 적어도 하나의 HVDC 송신 디바이스(40)를 가지는 발전소(10)에 있어서,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 자신들의 전력을 전력 전자 컨버터를 통해 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하거나, 또는 자신들의 전력을 이중-공급 비동기 머신의 고정자를 통해 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하고, 상기 이중-공급 비동기 머신의 회전자는 전력 전자 컨버터를 통해 공급되고,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 각각 동기화 디바이스(60)를 갖고, 상기 동기화 디바이스는 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)의 출력 전압의 생성 또는 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)을 통한 출력 전류의 공급을 조절하는 데 적합하여, 상기 출력 전압의 위상 각 또는 상기 출력 전류의 위상 각이, 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)의 입력 측에 인가된 동기화 신호(S)에 대하여, 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)에 사전설정된 설정포인트 위상 각(Δφ)을 갖도록 하고,
    상기 설정포인트 위상 각(Δφ) 중 일부는 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)이고, 상기 설정포인트 위상 각 중 적어도 하나는 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)이 무효 전력을 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하도록 상기 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)으로부터 벗어나는 개별 설정포인트 위상 각(Δφ)이고.
    상기 HVDC 송신 디바이스(40)는 상기 내부 AC 전압 그리드(20)와의 연결 측에서 라인-정류 정류기(41), 상기 외부 AC 전압 그리드(50) 측에서 셀프-정류 컨버터(45), 및 상기 내부 AC 전압 그리드(20)와의 상기 연결 측에서 상기 라인-정류 정류기(41)와 병렬이며 인버터로 기능하는 셀프-정류 정류기(46)를 갖고, 상기 셀프-정류 정류기(46)는 상기 내부 AC 전압 그리드(20)의 요구의 커버리지를 위해, 상기 HVDC 송신 디바이스(40)의 DC 측 상에서 전달되는 에너지를 상기 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 HVDC 송신 디바이스(40)는 라인-정류 HVDC 송신 디바이스(40)인 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 HVDC 송신 디바이스(40)는, 상기 내부 AC 전압 그리드(20)의 측에서, 라인-정류된 HVDC 송신 디바이스(40)이고, 상기 외부 AC 전압 그리드(50)의 측에서, 셀프-정류 HVDC 송신 디바이스(40)인 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발전소(10)의 모든 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 동일 동기화 신호(S)를 수신하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  7. 제1항에 있어서,
    - 상기 발전소(10)의 작동 동안, 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)의 적어도 절반은 상기 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)으로 사전설정되고,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)의 상기 절반은 상기 중심 설정포인트 위상 각을 갖는 출력 전압 또는 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 생성 유닛(30, 31)이 무효 전력을 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하도록 하는 상기 개별 설정포인트 위상 각(Δφ)은 상기 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)으로부터 90°만큼 벗어난 개별 설정포인트 위상 각(Δφ)인 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발전소(10)는,
    모든 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)에 연결되며, 각각의 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)에 각각의 설정포인트 위상 각(Δφ)의 사전설정을 위해 구성되는 중앙 디바이스(100)를 갖는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  11. 제1항에 있어서,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 각각 무선 수신기를 갖고,
    - 상기 에너지 생성 유닛(30, 31)의 상기 무선 수신기들은 무선 송신에 의해 상기 에너지 생성 유닛들 각각의 동기화 신호(S)를 수신하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  12. 제11항에 있어서, 상기 무선 수신기들은 GPS 수신기들인 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  13. 제1항에 있어서,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 풍력 터빈들이고, 상기 발전소(10)는 풍력 팜을 구성하거나, 또는
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 광기전력 설비들이고, 상기 발전소(10)는 광기전력 파크를 구성하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10).
  14. 제1항의 발전소(10)를 위한 에너지 생성 유닛(30, 31)으로서,
    상기 에너지 생성 유닛(30, 31)은 동기화 디바이스(60)를 갖고, 상기 동기화 디바이스는 입력-측 동기화 신호(S)와, 상기 에너지 생성 유닛(30, 31)에 의해 생성되는 출력 전압의 위상 각 또는 상기 에너지 생성 유닛(30, 31)에 의해 상기 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급되는 출력 전류의 위상 각의 처리를 위해, 그리고 상기 출력 전압의 위상 각 또는 상기 출력 전류의 위상 각이, 상기 에너지 생성 유닛(30, 31)에 사전설정된 설정포인트 위상 각(Δφ)에 대응하도록 상기 출력 전압의 생성 또는 상기 출력 전류의 공급의 조절을 위해 설계된 것을 특징으로 하는, 에너지 생성 유닛(30, 31).
  15. 발전소(10)의 운영 방법으로서, 상기 발전소는 내부 AC 전압 그리드(20), 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되는 복수의 에너지 생성 유닛들(30, 31), 및 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 연결되고 DC 링크를 통해 외부 AC 전압 그리드(50)에 연결 가능한 적어도 하나의 HVDC 송신 디바이스(40)를 구비하는, 발전소(10)의 운영 방법에 있어서,
    - 동기화 신호(S)가 각각 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)에 공급되고,
    - 상기 에너지 생성 유닛들(30, 31)은 각각 입력-측 동기화 신호(S)와 함께 각각의 상기 에너지 생성 유닛(30, 31)에 의해 생성되는 출력 전압의 위상 각, 또는 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)에 의해 상기 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급되는 출력 전류의 위상 각을 검출하고, 상기 출력 전압의 위상 각 또는 상기 출력 전류의 위상 각이 상기 동기화 신호(S)와 관련하여, 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)에 사전설정된 설정포인트 위상 각(Δφ)에 대응하도록, 상기 출력 전압의 발생 또는 상기 출력 전류의 공급을 조절하고, 상기 설정포인트 위상 각(Δφ) 중 일부는 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)이고, 상기 설정포인트 위상 각 중 적어도 하나는 상기 각각의 에너지 생성 유닛(30, 31)이 무효 전력을 상기 내부 AC 전압 그리드(20)에 공급하도록 상기 중심 설정포인트 위상 각(Δφ)으로부터 벗어나는 개별 설정포인트 위상 각(Δφ)이고,
    상기 HVDC 송신 디바이스(40)는 상기 내부 AC 전압 그리드(20)와의 연결 측에서 라인-정류 정류기(41), 상기 외부 AC 전압 그리드(50) 측에서 셀프-정류 컨버터(45), 및 상기 내부 AC 전압 그리드(20)와의 상기 연결 측에서 상기 라인-정류 정류기(41)와 병렬이며 인버터로 기능하는 셀프-정류 정류기(46)를 갖고,
    상기 셀프-정류 정류기(46)는 상기 내부 AC 전압 그리드(20)의 요구의 커버리지를 위해, 상기 HVDC 송신 디바이스(40)의 DC 측 상에서 전달되는 에너지를 상기 내부 AC 전압 그리드(20) 내로 공급하는 것을 특징으로 하는, 발전소(10)의 운영 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10585712B2 (en) 2017-05-31 2020-03-10 International Business Machines Corporation Optimizing a workflow of a storlet architecture
JP6772118B2 (ja) 2017-08-24 2020-10-21 三菱重工業株式会社 分散電源システムの制御装置、分散電源システム、分散電源システムの制御方法、及び分散電源システムの制御プログラム
CN107769263B (zh) * 2017-10-19 2019-07-09 华中科技大学 基于锁相环同步控制的vsc黑启动装置及黑启动方法
DE102017011235A1 (de) * 2017-12-06 2019-06-06 Senvion Gmbh Windpark mit autarker Phasenwinkelregelung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116835A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Kyocera Corp 太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電システム
JP2008289354A (ja) * 2007-05-19 2008-11-27 Converteam Ltd パワーコンバータのパルス幅変調（ｐｗｍ）ストラテジーの同期化および移相のための制御方法
US20110178646A1 (en) * 2010-12-29 2011-07-21 Vestas Wind Systems A/S Reactive power management for wind power plant internal grid

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3265398B2 (ja) * 1992-01-30 2002-03-11 株式会社日立製作所 直流送電装置の制御装置
JPH09191567A (ja) * 1996-01-10 1997-07-22 Toshiba Corp 自励式交直変換器の制御装置
JPH10201105A (ja) * 1997-01-14 1998-07-31 Nissin Electric Co Ltd 太陽光発電装置
SE521290C2 (sv) * 1997-03-24 2003-10-21 Abb Ab Anläggning för överföring av elektrisk effekt mellan ett växelspänningsnät och en likspänningssida
US6915186B2 (en) * 2002-08-07 2005-07-05 Frank Patterson, Jr. System and method for synchronizing electrical generators
DE102007044601A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-09 Repower Systems Ag Windpark mit Spannungsregelung der Windenergieanlagen und Betriebsverfahren
DE202009018444U1 (de) * 2009-12-22 2011-09-29 2-B Energy B.V. Windkraftanlage
CN102142688B (zh) * 2010-01-29 2015-07-08 西门子公司 电能并网系统以及电能传输系统和方法
CA2793701C (en) * 2010-04-08 2017-05-16 Alstom Technology Ltd Hybrid hvdc converter
US8405251B2 (en) * 2010-04-20 2013-03-26 General Electric Company Method and apparatus for reduction of harmonics in a power supply
EP2715907B1 (en) * 2011-05-30 2016-10-05 Danmarks Tekniske Universitet Assessment of power systems
CA2860147C (en) * 2012-01-31 2016-02-23 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Systems and methods for blackout protection
JP6076692B2 (ja) * 2012-10-26 2017-02-08 株式会社東芝 インバータ装置及びインバータシステム
US9209679B2 (en) * 2013-12-18 2015-12-08 Abb Technology Ag Method and apparatus for transferring power between AC and DC power systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116835A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Kyocera Corp 太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電システム
JP2008289354A (ja) * 2007-05-19 2008-11-27 Converteam Ltd パワーコンバータのパルス幅変調（ｐｗｍ）ストラテジーの同期化および移相のための制御方法
US20110178646A1 (en) * 2010-12-29 2011-07-21 Vestas Wind Systems A/S Reactive power management for wind power plant internal grid

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