KR101931813B1 - 전력 변환 장치의 구성 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치 - Google Patents

전력 변환 장치의 구성 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치 Download PDF

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KR101931813B1 KR1020120023630A KR20120023630A KR101931813B1 KR 101931813 B1 KR101931813 B1 KR 101931813B1 KR 1020120023630 A KR1020120023630 A KR 1020120023630A KR 20120023630 A KR20120023630 A KR 20120023630A KR 101931813 B1 KR101931813 B1 KR 101931813B1
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Abstract

구성 방법은 전력 변환 장치 (1) 에 대해 설계된다. 이 장치는 여러 변환기들 (2) 을 포함하고, 이 방법은 활성화될 변환기들의 세트를 결정하는 단계 및 이 세트의 변환기들의 활성화 단계를 포함한다. 전력 변환 장치 (1) 는 여러 변환기들 (2) 및 구성 방법을 구현하는 하드웨어 수단 (11, 12, 13, 100) 및/또는 소프트웨어 수단을 포함한다.

Description

전력 변환 장치의 구성 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치{METHOD FOR CONFIGURATION OF AN ELECTRIC POWER CONVERSION INSTALLATION AND INSTALLATION IMPLEMENTING SUCH A METHOD}
본 발명은 전력 변환 장치의 구성 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 구성 방법을 구현하는 전력 변환 장치에 관한 것이다. 마지막으로 본 발명은 구성 방법의 단계들의 실행에 적합한 컴퓨터 프로그램 인코딩 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명은 특히 부두에 있는 선박들의 전력 공급에 적용된다.
선박들은, 그 선박들의 타입에 따라, 50Hz 또는 60Hz 에서 동작하는 전기 설비 (electric equipment) 를 제공한다. 따라서, 선박이 부두에 있고 그 선박의 발전 장치가 동작중이지 않을 때, 그 전기 설비가 50Hz 또는 60Hz 의 주파수에서 충분한 전력 소스를 공급받을 수 있게 하는 장치가 부두에서 이용가능해야 한다.
공지된 방식으로, 선박들에는 저전압 전력 시스템들이 구비되어 있다. 요즘에는, 전력 요건들이 상당히 증가하고 있고 선박들 상에 구현되는 전력 시스템들은 일반적으로 중간 전압 타입이 된다. 중간 전압의 사용은 더 작은 단면의 케이블들이 사용될 수 있게 하고 선박들의 전력 시스템들의 공급에 있어서의 전력 손실이 감소될 수 있게 한다.
적절한 전력 소스 (50Hz 또는 60Hz) 로 부두에 있는 선박들의 전력 공급을 가능하게 하는 장치들은 주파수 변환기 기술에 기초한다. 시중에 나와 있는 현존 솔루션들은 유니터리 변환 (unitary conversion) 장치와 함께 중간 전압 또는 저전압 기술을 이용한다. 이러한 장치의 (드룹 모드 (droop mode) 에 있어서 종래의 타입 또는 PQ 타입의) 제어는 변환 장치와 선박 사이의 접속을 수반한다. 이러한 장치의 경우, 가외성 (redundancy) 이 보장되지 않고, 유지보수 동작 동안, 선박들은, 2 개의 변환 장치들이 제공되지 않는다면, 더 이상 전력을 공급받지 못할 수도 있다.
부두에서 공급된 선박들은 그들의 타입 (벌크선, 연락선, 컨테이너선, 여객선 등) 에 따라 예를 들어, 1MVA 에서 최대 20MVA 까지에 이르는 높은 전력을 요구한다. 선박의 타입에 따라, 주파수 변환이 요구될 수도 있는데, 이 경우 중대한 문제는, 단락이 발생할 시에, 부두에서, 및 선박에서, 변환 장치가 보호의 선택성을 보증할 수 있도록 하는 충분한 단락 전류를 보장하는 것이다. 고체 (solid-state) 변환기들 (반도체들) 이 이용되는 현재 솔루션들에서, 이 능력은 변환기들의 설계에 이용되는 정적 전력 스위치의 열적 특성에 의해서만 주어지며, 이것은 충분하지 않다. 이 문제는 공급된 선박들에 대해 중대한 문제이며, 결함이 있는 급전선 (feeder) 의 절연 (isolation) 은 부두에 있는 선박들의 전력 공급 시스템들에 부과된 중대한 제약들 중 하나이다.
선박들은 또한, 그 선박들이 부두 옆에 있는 동안 전력 공급의 양호한 지속성을 요구한다. 선박의 타입에 의존하여, 제약들은 가변적이다. 이런 맥락에서, 장치에서 결점이 발생한 후에도 가외성의 양호한 레벨 및 전력 공급 지속성의 양호한 레벨을 제공할 수 있는 장치 구조를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 하나의 목적은 전술에서 제기된 문제들이 제거될 수 있게 하고 종래 기술의 공지된 장치들을 개선하는 전력 변환 장치의 구성 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 단순하고, 경제적이며 효율적인 구성 방법, 특히 변환 장치가 보호의 선택성에 필요한 단락 전력을 제공할 수 있게 하고, 결점을 관리 및 변환 효율을 개선할 수 있게 하는 구성 방법을 제안한다. 본 발명은 또한 이러한 구성 방법을 구현하는 변환 장치에 관한 것이다.
여러 변환기들을 포함하는, 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 구성 방법은 활성화될 변환기들의 세트를 결정하는 단계 및 이 세트의 변환기들의 활성화 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 이 방법은 이 세트의 변환기들 중 적어도 소정의 변환기들의 상호접속 단계를 포함한다.
바람직하게는, 활성화될 변환기들의 결정 단계에서는 :
- 장치의 정격 전력 (rated power) 에 대한 정보, 및/또는
- 변환기의 유니터리 (unitary) 정격 전력에 대한 정보, 및/또는
- 장치에 의하여 공급될 전력 시스템들의 개수에 대한 정보, 및/또는
- 공급될 각각의 전력 시스템에 의해 요구된 전력에 대한 정보, 및/또는
- 변환기의 정격 단락 전류에 대한 정보, 및/또는
- 공급될 전력 시스템에 의해 요구된 최대 단락 전류에 대한 정보
가 이용된다.
바람직하게는, 전력 시스템이 공급되는 경우, 활성화될 변환기들의 개수가 다음의 공식에 따라 결정될 수 있다 :
Figure 112012018717371-pat00001
, 여기서
Figure 112012018717371-pat00002
이고,
Figure 112012018717371-pat00003
이며,
Figure 112012018717371-pat00004
이며,
Figure 112012018717371-pat00005
: 변환 장치의 최대 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00006
: 구성 후의 변환 장치의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00007
: 변환기들의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00008
: 활성화된 변환기들의 개수;
Figure 112012018717371-pat00009
: 공급될 전력 시스템의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00010
: 변환기의 정격 단락 전류;
Figure 112012018717371-pat00011
: 배율 계수 (multiplication factor);
Figure 112012018717371-pat00012
: 공급될 전력 시스템에 의해 요구된 최대 단락 전류;
Figure 112012018717371-pat00013
: 배율 계수.
바람직하게는, 여러 전력 시스템들이 공급되는 경우, 활성화될 변환기들의 개수가 다음의 공식에 따라 결정될 수 있다 :
Figure 112012018717371-pat00014
, 여기서
Figure 112012018717371-pat00015
이며,
Figure 112012018717371-pat00016
: 변환 장치의 최대 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00017
: 구성 후의 변환 장치의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00018
: 주파수 변환기들의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00019
: 활성화된 주파수 변환기들의 개수;
Figure 112012018717371-pat00020
: 공급될 전력 시스템 i 의 정격 전력;
Figure 112012018717371-pat00021
: 배율 계수;
Figure 112012018717371-pat00022
: 배율 계수.
바람직하게는, 이 방법은 활성화된 변환기들 중에서 상호접속될 변환기들의 적어도 하나의 변환기 서브-세트를 결정하는 단계 및 이 적어도 하나의 변환기 서브-세트의 변환기들의 상호접속 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상호접속은 적어도 하나의 제어된 스위치의 제어에 의해 수행된다.
여러 변환기들을 포함하는 본 발명에 따른 전력 변환 장치에서, 이 장치는 상기 정의된 구성 방법을 구현하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단을 포함한다.
바람직하게는, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단은 활성화될 변환기들의 세트를 결정하기 위한 엘리먼트 및 이 세트의 변환기들의 활성화 엘리먼트를 포함한다.
바람직하게는, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단은 활성화된 변환기들의 세트 중에서 상호접속될 변환기들의 적어도 하나의 변환기 서브-세트를 결정하기 위한 엘리먼트 및 이 적어도 하나의 변환기 서브-세트의 변환기들의 상호접속 엘리먼트를 포함한다.
바람직하게는, 상호접속 엘리먼트는 적어도 하나의 제어된 스위치를 포함한다.
바람직하게는, 각각의 변환기는 주파수 변환 엘리먼트 및/또는 전압 변환 엘리먼트를 포함한다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 상기 정의된 방법의 단계들의 실행에 적합한 컴퓨터 프로그램 인코딩 수단을 포함한다.
첨부된 도면들은 예시를 목적으로 본 발명에 따른 장치의 실시형태 및 본 발명에 따른 구성 방법의 실행 모드를 나타낸다.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 실시형태의 배선도이다.
도 2 는 변환기의 정격 전류에 대한 변환기의 최대 단락 전류의 비율 대 시간을 나타내는 도면이다.
도 3 은 20MVA 변환 장치의 단락 전류 강도의 변동 대 이 장치가 공급해야 하는 부하를 나타내는 도면이다.
도 4 는 이용될 변환기들의 개수 대 공급될 전력 시스템의 정격 전력, 및 변환 장치를 구성하는 변환기들 각각의 정격 전력을 제공하는 테이블이다.
도 5 는 이용된 변환기들의 부하율 대 공급될 전력 시스템의 정격 전력, 및 변환 장치를 구성하는 변환기들 각각의 정격 전력을 제공하는 테이블이다. 그래프는 이 부하율 대 3 개의 상이한 변환기 전력들에 대해 공급될 전력 시스템의 정격 전력을 나타낸다.
도 6a 는 구성된 장치의 전력 대 공급될 제 1 전력 시스템의 정격 전력, 및 공급될 제 2 전력 시스템의 정격 전력을 제공하는 테이블이다.
도 6b 는 구성된 장치에서 이용되는 변환기들의 개수 대 공급될 제 1 전력 시스템의 정격 전력, 및 공급될 제 2 전력 시스템의 정격 전력을 제공하는 테이블이다.
도 7 은 본 발명에 따른 장치의 구성 방법의 실행 모드의 흐름도이다.
본 발명에 따른 장치의 실시형태가 다음에서 도 1 을 참조하여 설명된다.
본 발명에 따른 방법은 다음의 문제들이 해결될 수 있게 한다 :
- 보호의 선택성에 필요한 단락 전력의 제공; 및/또는
- 디폴트 모드의 관리.
장치 (1) 는 그 장치의 제 1 입력 전압이 장치의 제 2 출력 전압으로 변환될 수 있게 한다. 제 1 전압은 제 1 전력 시스템 (41), 특히 상업용 전력 시스템에 의해 제공된다. 제 2 전압은 전기 설비 (electric equipment) 를 포함하는 하나 이상의 제 2 전력 시스템들 (42), 이를 테면 선박을 갖춘 전력 시스템들을 공급하도록 설계된다.
예를 들어, 제 1 전력 시스템 (41) 은 제 1 중간 전압 또는 저전압 전력 소스를 제공한다. 이 입력 전압은 주파수 변환 엘리먼트 (10) 를 포함하는 변환기 (2) 에 의하여 상이한 주파수 및/또는 전압의 출력 전압으로 변환되고/되거나 전압 변환 엘리먼트 (11) 에 의하여 상이한 전압으로 변환된다. 변환기로부터의 출력에서는, 전압 및 주파수가 제 2 전력 시스템 (42) 의 전압 및 주파수에 매칭하는 전력 소스가 획득된다.
변환기들로부터의 부하측에서, 제어된 스위치들 (13) 은 전력 분배 도체들 (14) 에 접속이 행해질 수 있게 하거나 또는 이들 도체들과 각각의 변환기가 절연될 수 있게 한다.
제 2 전력 시스템들은 각각 전력 분배 도체들의 상이한 지점에 접속된다. 전력 분배 도체들은 또한 이들 도체들의 세그먼트들이 절연될 수 있게 하는 제어된 스위치들 (12) 을 제공한다. 이것은, 제어된 스위치들 (13 및 12) 의 상태에 의존하여, 제 2 전력 시스템 (42) 이 단지 전력 분배 도체들 (14) 의 세그먼트에만 접속될 수 있고 또한 단지 전력 분배 도체의 이 세그먼트에 접속될 수 있는 변환기들 (2) 의 일부에만 접속될 수 있다는 결과를 갖는다. 일 변형으로서, 제어된 스위치들 (12) 은 존재하지 않고, 제 2 전력 시스템(들) (42) 은 전력 분배 도체들 (14) 의 세트에 접속될 수 있다.
제어 유닛 (100) 이 제어된 스위치들 (13 및 12) 의 제어를 수행한다.
장치, 특히 제어 유닛은 본 발명의 목적인 구성 방법이 구현될 수 있게 하는 모든 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단을 포함한다. 따라서, 특히, 장치는 본 발명의 목적인 방법의 단계들 각각이 구현될 수 있게 하고 이들 단계들 각각이 논리적으로 및/또는 일시적으로 연계될 수 있게 하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단을 포함한다. 제어 유닛은 특히 활성화될 변환기들의 세트를 결정하기 위한 엘리먼트 (101) 및 이 세트의 변환기들의 활성화 엘리먼트 (102) 를 포함한다. 이것을 행하기 위해, 활성화 엘리먼트는 변환기들과 접속된다. 제어 유닛은 또한 바람직하게는 활성화된 변환기들의 세트 중에서 상호접속될 변환기들의 적어도 하나의 서브-세트를 결정하기 위한 엘리먼트 (103) 를 포함한다. 장치는 바람직하게는 변환기들의 이 적어도 하나의 서브-세트의 변환기들의 상호접속 엘리먼트 (12, 13) 또는 커플링 셀을 포함한다.
이러한 장치의 구성 방법을 실행하는 방법이 다음에서 도 7 을 참조하여 설명된다.
제 1 단계 105 에서, 구성 방법이 초기화된다.
제 2 단계 110 에서, 데이터가 입력된다. 이것은 요구되는 정보를 검출하는 센서들에 의하여, 또는 예를 들어 인간-기계 인터페이스를 통해 오퍼레이터에 의해 수행된 수동 입력에 의해 수행될 수 있다. 특히, 이 단계 동안, 다음의 데이터가 수집된다 :
-
Figure 112012018717371-pat00023
: 장치의 정격 전력 (rated power), 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00024
: 변환기들의 유니터리 (unitary) 전력, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00025
: 변환기들의 세트의 전력, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00026
: 접속된 선박들의 개수, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00027
: 선박 i 에 대해 요구된 전력, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00028
: 주파수 변환기들의 정격 단락 전류, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00029
: 배율 계수 (multiplication factor), 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00030
: 선박에 의해 요구된 최대 단락 전류, 및/또는
-
Figure 112012018717371-pat00031
: 배율 계수.
제 3 단계 120 에서, 변환 장치로부터 부하측에 접속된 적어도 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재하는지 여부가 테스트된다. 변환 장치로부터 부하측에 접속된 적어도 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재하지 않는다면, 단계 130 으로 진행되며, 단계 130 에서, 변환 장치가 대기하도록 스위칭되고, 적용가능하다면, 제 1 전력 시스템과 변환 장치 사이에 위치한 메인 제어된 스위치가 개방된다. 변환 장치로부터 부하측에 접속된 적어도 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재한다면, 단계 140 으로 진행된다.
단계 140 에서, 변환 장치로부터 부하측에 접속된 단일의 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재하는지 여부가 테스트된다. 변환 장치로부터 부하측에 접속된 단일의 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재한다면, 단계 160 으로 진행되며, 단계 160 에서, 구성된 변환 장치가 제공해야 하는 전력
Figure 112012018717371-pat00032
및 이 구성된 변환 장치에서 이용되어야 하는 변환기들의 개수
Figure 112012018717371-pat00033
가 계산 또는 결정된다. 따라서, 변환 장치의 어느 변환기들이 병행 동작하도록 활성화되어야 하는지가 결정된다. 따라서, 활성화될 변환기들의 세트가 정의된다. 변환 장치로부터 부하측에 접속된 단일의 제 2 전력 시스템 (42) 이 존재하지 않는다면, 단계 150 으로 진행되고, 단계 150 에서, 구성된 변환 장치가 제공해야 하는 전력
Figure 112012018717371-pat00034
및 이 구성된 변환 장치에서 이용되어야 하는 변환기들의 개수
Figure 112012018717371-pat00035
가 계산 또는 결정된다. 따라서, 변환 장치의 어느 변환기들이 활성화되어야 하는지가 결정된다. 따라서 활성화될 변환기들의 세트가 정의된다. 더욱이, 개방되어야 하는 제어된 스위치들 (12) 과, 폐쇄되어야 하는 제어된 스위치들 (12) 이 결정된다. 이로써 변환기들이 병행 동작하는 상호접속된 서브-세트들을 형성하는 변환기들이 결정된다.
양자의 경우에, 그 후 테스트 단계 170 으로 진행되며, 테스트 단계 170 에서, 변환 장치가 이전에 활성화였는지 또는 이전에 비활성화였는지가 테스트된다. 변환 장치가 이전에 비활성화였다면, 단계 180 으로 진행되며, 단계 180 에서, 단계 150 동안, 또는 단계 160 동안 결정되었던 변환기들이 스위치 온된다. 다음의 단계 190 에서, 제 1 전력 시스템과 변환 장치 사이에 위치한 메인 스위치가 폐쇄된다.
변환 장치가 이전에 활성화였다면, 단계 200 으로 진행되며, 단계 200 에서, 하나 이상의 추가적인 변환기들이 필요하다면 스위치 온되고, 이용되지 않는 하나 이상의 변환기들은 스위치 오프된다. 이것은 변환 장치의 전력 요구 부하측 (power demand load-side) 이 변경된 경우에만 발생한다. 변환 장치의 전력 요구 부하측이 변경되지 않는 경우에는, 대체로 변환기를 비활성화하거나 변환기를 활성화할 필요가 없다.
다음 단계 210 에서, 제 2 전력 시스템(들)이 변환 장치에 접속되어, 그 변환 장치에 의해 공급된다.
다음 단계 220 에서, 장치의 동작 파라미터들 및 제 2 전력 시스템들의 전력 요건들이 모니터링된다.
다음 테스트 단계 230 에서, 제 2 전력 시스템들의 레벨에서의 전력 요건이 변경되는지 여부가 테스트된다. 제 2 전력 시스템들의 레벨에서의 전력 요건이 변경되지 않는다면, 단계 220 으로 되돌아간다. 제 2 전력 시스템들의 레벨에서의 전력 요건이 변경된다면, 단계 120 으로 되돌아간다.
본 발명에 따른 변환 장치 및 본 발명에 따른 구성 방법은 보호의 선택성을 수행하기 위해 충분한 단락 전류가 보장될 수 있게 한다. 선택성의 의미는, 보호 시스템이 전력 시스템의 결정된 영역에서의 결점을 검출하고 적절한 회로 브레이커들의 트리핑 (tripping) 이, 전력 시스템의 이상이 없는 부분에 최소 외란을 주면서 이 결함을 제거하도록 하는 능력이다.
따라서, 이 구성 방법은 변환 장치의 변환기들이 요구된 전력에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프될 수 있게 한다. 따라서, 동시에 투자비를 최소화하고 장치의 다운레이팅을 방지하면서 장치의 단락 강도가 최대화될 수 있다. 이것을 행하기 위해, 전술한 것에서 알 수 있는 바와 같이, 저전력 변환기들은 병렬로 접속되어 이용된다. 예를 들어, 변환 장치를 얻기 위해, 0.5MVA 변환기들 또는 0.5MVA 와 5MVA 사이의 범위에 이르는 전력 값들이 도 4 에 도시한 바와 같이 이용되는 것이 바람직하다.
정적 주파수 변환기에 대한 특성 값들, 예를 들어, 0.8s 에 대한 2.25xln (정격 값들) 으로부터, 변환기의 "단락 전류/정격 전류 대 시간" 특성이 도 2 에 나타낸 바와 같이 획득된다. 이 특성으로부터, 장치의 제어 또는 구성 알고리즘은 모든 변환 장치에서 예를 들어 0.8s 에 대한 3xln 과 동등한 단락 전류를 보장하기 위해 정의될 수 있다.
단락 전력의 증가는 변환 장치에서의 기존의 변환기들을 이용함으로써, 후자를 스위치 온함으로써 변환 장치의 범위에서 달성된다. 따라서 변환 장치의 단락 전류 강도는 공급된 총 전력에 따라 변할 수 있다.
이제, 단일의 제 2 전력 시스템이 변환 장치에 접속되어야 하는 것이 가정된다. 또한, 변환 장치의 전력이 20MVA 인 것이 가정된다. 가장 제약되는 경우, 즉 그 전력이 1MVA 에서 20MVA 까지 변하는 단일의 제 2 전력 시스템의 공급이 더욱 고려된다. 도 4 에서, 부하, 즉 제 2 전력 시스템에 의해 요구된 전력 (도 4 의 제 1 컬럼) 에 따라, 하나 이상의 유니터리 전력 변환기들 (0.5MVA 또는 1MVA 또는 2MVA 또는 3MVA 또는 4MVA 또는 5MVA) 은 충분한 단락 전력을 획득할 수 있도록 스위치 온된다. 사실상 이유로, 33% 의 최대 오버디멘져닝 한계가 설정된다. 따라서, 제시된 예의 경우, 단락 전류는 최대 15MVA 까지 1pu 와 동등하게 보장된다 (여기서 1pu 는 0.8s 에 대한 3xln 을 의미한다). 도 3 에서, 단락 전류의 변동이 20MVA 변환 장치에 대한 부하에 대해 제시된다. k = 2.25, m = 3 및 Sship = 1 내지 20MVA 인 예에서, 동작 시의 변환기들의 총 개수
Figure 112012018717371-pat00036
가 다음의 공식에 따라 계산된다.
Figure 112012018717371-pat00037
는 전력
Figure 112012018717371-pat00038
(최대 단락 전류를 보장하기 위해 변환 장치 내에서 구현 또는 구성되는데 필요한 전력) 로부터 결정된다.
Figure 112012018717371-pat00039
여기서,
-
Figure 112012018717371-pat00040
: 변환 장치의 정격 전력;
-
Figure 112012018717371-pat00041
: 구성된 변환 장치의 전력;
-
Figure 112012018717371-pat00042
: 변환기의 유니터리 전력;
-
Figure 112012018717371-pat00043
: 변환기들의 세트의 전력;
-
Figure 112012018717371-pat00044
: 활성화된 변환기들의 개수;
-
Figure 112012018717371-pat00045
: 공급될 제 2 전력 시스템들의 개수;
-
Figure 112012018717371-pat00046
: 제 2 전력 시스템 i 에 의해 요구된 전력;
-
Figure 112012018717371-pat00047
: 변환기들의 정격 단락 전류;
-
Figure 112012018717371-pat00048
: 배율 계수;
-
Figure 112012018717371-pat00049
: 제 2 전력 시스템에 의해 요구된 최대 단락 전류;
-
Figure 112012018717371-pat00050
: 배율 계수;
-
Figure 112012018717371-pat00051
: 더 높은 정수로 올림하는 애플리케이션.
이들 공식들은 단계 160 의 실행의 예를 구성한다.
활성화될 또는 스위치 온될 변환기들의 선택은 랜덤일 수 있다.
도 5 는 전술에서 제시된 예에 대해 획득된 결과들을 제공하며, 여기서 변환기들은 0.5MVA, 1MVA, 2MVA, 3MVA, 4MVA 또는 5MVA 의 전력을 가질 수 있다. 선택된 변환기들의 전력에 따라, 장치의 글로벌 효율 (global efficiency) 은, 변환기들의 부하율이 접속된 제 2 전력 시스템의 전력에 따라 변하기 때문에 상이하다. 따라서, 저전력 변환기들, 예를 들어, 0.5MVA 또는 1MVA 의 사용의 경우에 일정한 부하율로 매우 양호한 효율이 획득된다. 그 결과들은 도 5 에서 요약된다. 테이블에서, 각각의 컬럼은, 그 전력이 테이블의 컬럼을 결정하는 변환기들을 이용하여 구성된 변환 장치의 부하율을 나타낸다. 제 1 컬럼은 제 2 전력 시스템의 전력을 나타낸다. 도 5 의 도면은 0.5MVA, 3MVA 및 5MVA 의 변환기들을 각각 이용한 3 개의 구성된 장치들의 부하율의 변동 대 제 2 전력 시스템의 전력을 나타낸다.
여러 제 2 전력 시스템들이 변환 장치로부터 동시에 전력 공급되는 경우에, 제어 룰들은 유사하며 각각의 제 2 전력 시스템에 의해 소비된 전력을 고려한다. 2 개의 제 2 전력 시스템들에 대해 동시 단락이 존재할 수 없다는 것이 고려된다. 결함이 있는 제 2 전력 시스템에 대해 요구된 단락 전류는 구성된 변환 장치 모두에 의해 제공된다. 동작 시의 변환기들의 총 개수가 다음의 공식에 따라 계산된다 :
Figure 112012018717371-pat00052
Figure 112012018717371-pat00053
이들 공식들은 단계 150 의 실행의 예를 구성한다.
활성화될 또는 스위치 온될 변환기들의 선택은 랜덤일 수 있다.
예시로서, 2 개의 제 2 전력 시스템들이 20MVA 변환 장치에 동시에 접속되는 경우가 도 6a 및 도 6b 에서 제시된다. 따라서, 2 개의 제 2 전력 시스템들 (선박 1 및 선박 2) 상에서 소비된 전력에 따라, 충분한 최대 단락 전류를 보장하기 위해 변환 장치 내에서 구현되는데 필요한 전력의 값
Figure 112012018717371-pat00054
가 결정된다. 스위치 온 또는 활성화될 변환기들의 개수
Figure 112012018717371-pat00055
는 이전의 공식에 의해 주어진다.
제 2 전력 시스템들의 전력 공급의 양호한 지속성을 보장하기 위해, 변환기들에 그리고 제 2 전력 시스템들에 모두 결함이 있는 경우에, 전기 구조는 더블 안테나 타입인 것이 바람직하다. 따라서 전기 장치에는 2 차 버스바 (14) 상에 커플링 셀들 (12) 이 제공되는 것이 바람직하다. 일 변형으로서, 전기 구조는 단일의 안테나 타입이 되며, 제어된 스위치들 (12) 은 존재하지 않는다.
접속되는 상이한 제 2 전력 시스템들에 의해 요구된 전력에 따라 장치의 정격 동작 조건 하에서의 2 가지 동작 가능성이 존재한다 :
- 여러 제 2 전력 시스템들이 동등한 전력을 이용하는 경우에, 제어된 스위치들 (12) 은 정상적으로 개방된다. 이것은 제 2 전력 시스템에 결함이 있는 경우에 다른 전력 시스템들에서의 전력 공급 실패가 회피될 수 있게 한다.
- 특히 전력이 전력 분배 도체 (14) 의 세그먼트에 접속될 수 있는 모든 변환기들의 동작에 의해 획득될 수 있는 전력을 초과하는 제 2 전력 시스템에 의해 여러 제 2 전력 시스템들이 매우 상이한 전력들을 이용하는 경우에, 장치는 하나 이상의 정상적으로 폐쇄된 제어된 스위치들 (12) 과 함께 구성되어야 한다. 이것은 상이한 전력들의 제 2 전력 시스템들의 공급, 또는 전력이 변환 장치의 총 전력과 동등하거나 거의 동등한 단일의 제 2 전력 시스템의 공급을 가능하게 한다. 그러나, 접속된 제 2 전력 시스템들 중 하나에 결함이 있는 경우에 글로벌 레벨에서 서비스의 지속성을 보존하기 위해, 제어된 스위치들 (12) 이 개방될 수 있다. 따라서 전력 시스템들의 절연이 수행될 수 있다. 정상적으로 개방된 제어된 스위치는 접속된 제 2 전력 시스템들의 전력에 따라 선택된다. 요구된 전력에 관하여 최하의 것이 절연되는 것이 바람직하다.
소정의 제어된 스위치들이 개방되는 경우에, 활성화될 변환기들의 선택은 랜덤이 아닌 것이 바람직하지만, 변환기들의 개방된 제어된 스위치들 (12) 및 도체들 (14) 에 대한 상대적인 위치들에 따라 행해진다.
상기 2 가지 경우에서 설명된 동작은 보호의 선택성을 획득하는데 필요한 단락 전력, 및 제 2 전력 시스템들의 급전선에의 결함의 비-전파가 획득될 수 있게 한다.
단일 안테나 타입의 전기 구조의 경우에, 제어된 스위치들 (12) 이 존재하지 않을 때, 장치는 보호의 선택성을 획득하는데 필요한 단락 전력이 보장될 수 있게 한다.
변환 장치 및 구성 방법의 다른 이점은 장치에 필요한 단락 전력을 보장하기 위해 최소 개수의 변환기들의 이용을 가능하게 하는 것이다. 너무 큰 장치의 다운그레이딩 및 증가된 투자비가 이로써 회피된다. 이것은 또한 변환 장치의 양호한 에너지 효율이 유지될 수 있게 하며, 변환기들의 부하율은 매우 양호한 글로벌 효율에 따라, 65% 보다 항상 더 큰 값으로 유지된다. 변환기들의 효율이 덜 양호한 낮은 부하율은 실제로는 변환기들을 스위치 온 및 스위치 오프함으로써 회피된다.
구성 방법은 오버디멘져닝 룰을 이용할 수 있다. 구성 방법은 구성된 장치가 보호의 선택성을 위해 충분한 단락 전력을 공급할 수 있게 한다. 또한 디폴트 모드들이 관리될 수 있게 한다 (모든 것이 정상적으로 동작중일 때는 많은 부하 및 전력 시스템에 단락이 발생할 시에는 급전선의 절연). 더욱이 장치는 바람직하게는 결함의 다음에 그 장치가 재시동될 수 있게 하는 수단을 제공한다.
상이한 제어된 스위치들, 특히 제어된 스위치들 (12 및 13) 은 예를 들어 회로 브레이커들이다.
1 : 전력 변환 장치
2 : 변환기
10 : 주파수 변환 엘리먼트
11 : 전압 변환 엘리먼트
12 : 제어된 스위치
13 : 제어된 스위치
14 : 전력 분배 도체
41 : 제 1 전력 시스템
42 : 제 2 전력 시스템
100 : 제어 유닛

Claims (13)

  1. 여러 변환기들 (2) 을 포함하는 전력 변환 장치 (1) 의 구성 방법으로서,
    상기 전력 변환 장치의 전기적 보호의 선택성을 보증하는 단락 전류를 제공하기 위해 활성화될 변환기들의 세트를 결정하는 단계 및 상기 세트의 변환기들의 활성화 단계를 포함하고,
    상기 결정하는 단계에 있어서, 전력 시스템 (42) 이 공급되는 경우, 상기 활성화될 변환기들의 개수가 다음의 공식에 따라 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
    Figure 112018048302279-pat00086
    , 여기서
    Figure 112018048302279-pat00087
    이고,
    Figure 112018048302279-pat00088
    이며,
    Figure 112018048302279-pat00089
    이며,
    Figure 112018048302279-pat00090
    : 상기 전력 변환 장치의 최대 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00091
    : 구성 후의 상기 전력 변환 장치의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00092
    : 상기 변환기들의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00093
    : 활성화된 변환기들의 개수;
    Figure 112018048302279-pat00094
    : 공급될 상기 전력 시스템의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00095
    : 변환기의 정격 단락 전류;
    Figure 112018048302279-pat00096
    : 배율 계수 (multiplication factor);
    Figure 112018048302279-pat00097
    : 공급될 상기 전력 시스템에 의해 요구된 최대 단락 전류;
    Figure 112018048302279-pat00098
    : 배율 계수;
    Figure 112018048302279-pat00099
    : 변환기의 정격 전류.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세트의 변환기들 중 적어도 소정의 변환기들의 상호접속 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화될 변환기들을 결정하는 단계에서는,
    - 상기 전력 변환 장치의 정격 전력 (rated power) 에 대한 정보,
    - 변환기의 유니터리 (unitary) 정격 전력에 대한 정보,
    - 상기 전력 변환 장치에 의하여 공급될 전력 시스템들의 개수에 대한 정보,
    - 공급될 각각의 전력 시스템에 의해 요구된 전력에 대한 정보,
    - 변환기의 정격 단락 전류에 대한 정보, 및
    - 공급될 전력 시스템에 의해 요구된 최대 단락 전류에 대한 정보
    중 적어도 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    여러 전력 시스템들 (42) 이 공급되는 경우, 상기 활성화될 변환기들의 개수가 다음의 공식에 따라 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
    Figure 112018048302279-pat00069
    , 여기서
    Figure 112018048302279-pat00070
    이며,
    Figure 112018048302279-pat00071
    : 상기 전력 변환 장치의 최대 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00072
    : 구성 후의 상기 전력 변환 장치의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00073
    : 주파수 변환기들의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00074
    : 활성화된 주파수 변환기들의 개수;
    Figure 112018048302279-pat00075
    : 공급될 전력 시스템 i 의 정격 전력;
    Figure 112018048302279-pat00076
    : 배율 계수;
    Figure 112018048302279-pat00077
    : 배율 계수.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화된 변환기들 중에서 상호접속될 변환기들의 적어도 하나의 변환기 서브-세트를 결정하는 단계 및 상기 적어도 하나의 변환기 서브-세트의 변환기들의 상호접속 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상호접속은 적어도 하나의 제어된 스위치 (12, 13) 의 제어에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 구성 방법.
  8. 여러 변환기들 (2) 을 포함하는 전력 변환 장치 (1) 로서,
    제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 전력 변환 장치의 구성 방법을 구현하는 하드웨어 수단 (11, 12, 13, 100) 및/또는 소프트웨어 수단을 포함하는, 전력 변환 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하드웨어 수단 및/또는 상기 소프트웨어 수단은 활성화될 변환기들의 세트를 결정하기 위한 엘리먼트 (101) 및 상기 세트의 변환기들의 활성화 엘리먼트 (102) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하드웨어 수단 및/또는 상기 소프트웨어 수단은 상기 활성화된 변환기들의 세트 중에서 상호접속될 변환기들의 적어도 하나의 변환기 서브-세트를 결정하기 위한 엘리먼트 (103) 및 상기 적어도 하나의 변환기 서브-세트의 변환기들의 상호접속 엘리먼트 (12, 13, 14) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상호접속 엘리먼트는 적어도 하나의 제어된 스위치 (12, 13) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    각각의 변환기는 주파수 변환 엘리먼트 (10) 및/또는 전압 변환 엘리먼트 (11) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 내부에 저장된 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 상에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 전력 변환 장치의 구성 방법의 단계들의 실행에 적합한 컴퓨터 프로그램 인코딩 수단을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6724505B2 (ja) * 2016-04-07 2020-07-15 富士電機株式会社 船舶用陸上電源システム及び船舶への給電方法
CN109768551A (zh) * 2019-03-20 2019-05-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性接入变电站及控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2110440C1 (ru) * 1997-05-06 1998-05-10 Государственная морская академия им.адм.С.О.Макарова Электроэнергетическая установка судна
US7388303B2 (en) * 2003-12-01 2008-06-17 Conocophillips Company Stand-alone electrical system for large motor loads
DE102005056700A1 (de) * 2005-11-28 2007-06-06 Siemens Ag Verfahren zum Versorgen von elektrischen Schiffs-Bordnetzen mit Fremdenergie
JP5004117B2 (ja) * 2006-07-21 2012-08-22 独立行政法人海上技術安全研究所 舶用電気推進装置
DE102007021089B3 (de) * 2007-05-03 2008-12-11 Piller Power Systems Gmbh Verfahren zur Steuerung parallel geschalteter Ersatzstromquellen und Vorrichtung mit parallel geschalteten Ersatzstromquellen
GB2456179B (en) * 2008-01-07 2012-02-15 Converteam Technology Ltd Marine power distribution and propulsion systems
RU2375804C2 (ru) * 2008-01-09 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Судовая электроэнергетическая система
RU2390896C2 (ru) * 2008-04-04 2010-05-27 Закрытое акционерное общество "ИРИС" Электроэнергетическая система подводной лодки с бесперебойным электропитанием ответственных потребителей напряжениями 27 в постоянного тока и 220 в переменного тока
NZ593359A (en) * 2008-12-12 2013-03-28 Abb Research Ltd Converting AC power from a grid to DC and transfering the DC power to vessels
US8008808B2 (en) * 2009-01-16 2011-08-30 Zbb Energy Corporation Method and apparatus for controlling a hybrid power system
WO2010120952A2 (en) * 2009-04-14 2010-10-21 Cochran, Inc. Automated shore power system

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