KR102374699B1 - 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 인쇄 회로 기판, 제어기, 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원을 포함하되, 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원은 광섬유 인터페이스가 구비된 인쇄 회로 기판 위에 설치되고, 충전 대기 밸브 그룹은 병렬 또는 직렬로 연결되는 적어도 2개의 충전 서브 모듈을 포함하고, 각 상기 충전 서브 모듈에는 충전 회로가 제공되어 있고, 제어기는 광섬유 인터페이스를 통해 복수의 충전 서브 모듈과 통신하고, 각 충전 서브 모듈로 충전 제어 신호를 번갈아 전송하도록 구성되고, 충전 서브 모듈은 충전 제어 신호에 응답하여 대응하는 충전 회로를 구동시키며, 상술한 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법은, 모든 충전 서브 모듈에 충전을 동시에 일차적으로 수행할 필요없이, 각 충전 서브 모듈에 교대로 충전을 수행할 수 있으므로, 높은 충전 전압이 필요되지 않고, 충전 전원이 구비해야 할 출력 능력을 줄여주고, 충전비용을 절감할 수 있다.

Description

밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법

본 발명은 전기 전자 기술분야에 관한 것으로, 특히 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법에 관한 것이다.

모듈형 멀티레벨 컨버터는 동일한 구조를 갖는 복수의 서브 모듈이 캐스케이드로 접속되어 구성되고, 여기서 밸브 그룹은 모듈형 멀티레벨 전압원 컨버터의 주요 구성 요소이며, 주로 턴오프 가능 반도체 소자로 이루어진 서브 모듈로 구성된다.

컨버터 스테이션은 직류측 충전 시 매우 높은 직류 충전 전압을 필요로 하기 때문에, 복수의 밸브 그룹을 포함하는 테스트 플랫폼의 경우, 충전 전원은 아주 높은 출력 용량(output capacity)을 필요로 하기에, 이에 따른 비용도 보다 높다.

이를 감안하여, 복수의 밸브 그룹을 포함하는 테스트 플랫폼의 충전비용이 과도한 문제를 해결하기 위한, 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법을 제공할 필요가 있다.

밸브 그룹 충전 장치는 인쇄 회로 기판, 제어기, 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원을 포함하되,

상기 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원은 광섬유 인터페이스가 구비된 상기 인쇄 회로 기판 위에 설치되고;

상기 충전 대기 밸브 그룹은 병렬 또는 직렬로 연결되는 적어도 2개의 충전 서브 모듈을 포함하고, 각 상기 충전 서브 모듈에는 충전 회로가 제공되어 있고;

상기 제어기는 광섬유 인터페이스를 통해 복수의 상기 충전 서브 모듈과 통신하고, 각 충전 서브 모듈로 충전 제어 신호를 번갈아 전송하도록 구성되고, 상기 충전 서브 모듈은 상기 충전 제어 신호에 응답하여 대응하는 충전 회로를 구동시키고;

상기 전원 스위치의 제1 단부는 상기 충전 전원의 양극에 연결되고, 상기 전원 스위치의 제2 단부는 상기 충전 대기 밸브 그룹의 첫 번째 충전 서브 모듈에 연결되고;

상기 충전 전원의 음극은 상기 충전 대기 밸브 그룹의 마지막 하나의 충전 서브 모듈에 연결된다.

일 실시예에서, 상기 제N 충전 서브 모듈의 충전 회로는 제1 스위치, 제2 스위치 및 충전 캐패시터를 포함하고;

직렬로 연결된 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 충전 캐패시터와 병렬로 연결되고, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 연결점은 상기 충전 서브 모듈의 중점(이등분점)과 일치하고;

상기 제1 스위치가 턴온되는 경우, 상기 충전 캐패시터가 충전되고; 상기 제2 스위치가 턴온되는 경우, 상기 전원 스위치의 제2 단부가 상기 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되고;

상기 제N 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 음극은 상기 제N + 1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되고;

제N 충전 서브 모듈의 제2 스위치의 출력단은 제N + 1 충전 서브 모듈의 중점에 연결된다.

일 실시예에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 턴오프 가능한 반도체 스위치이다.

일 실시예에서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 IGBT, IEGT 및 IGCT 전력 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.

밸브 그룹 충전 제어 방법은, 상기의 밸브 그룹 충전 장치에 적용되며,

전원 스위치가 턴온 되도록 제어하는 단계;

충전 대기 밸브 그룹 내의 모든 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압 크기를 판독하는 단계;

각 상기 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압이 상기 충전 서브 모듈에 기설정된 웨이크업 전압(Wake-up voltage)의 값에 도달하는 경우, 상기 충전 대기 밸브 그룹에서 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통하고, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 단계; 및

상기 충전 대기 밸브 그룹의 충전 전압이 기설정된 값에 도달하는 경우, 상기 전원 스위치가 턴온 되도록 제어하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 단계는,

상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴온 되도록 제어하여, 상기 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전하는 단계; 및

상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 요구에 도달하는 경우, 상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 상기 제1 스위치가 턴오프 되도록 제어하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 각 충전 서브 모듈의 충전 시간이 기설정된 충전 시간에 도달하는 경우, 현재 충전중인 충전 서브 모듈의 제1 스위치는 턴오프, 제2 스위치는 턴온 되도록 제어하고; 상기 기설정된 충전 시간은 상기 충전 전원의 충전 기능(capability)에 따라 설정된다.

일 실시예에서, 상기 방법은,

각 충전 서브 모듈의 상태를 모니터링하는 단계; 및

충전 서브 모듈에 고장이 발생하는 경우, 기설정된 보호 동작을 구동시키는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에서, 상기 기설정된 보호 동작은 전원 스위치를 턴오프 시키는 것을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 방법은,

상기 충전 서브 모듈에 고장이 검측되는 경우, 고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형을 판단하는 단계; 및

고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형에 따라 경보를 발송하는 단계를 포함한다.

상술한 밸브 그룹 충전 장치 및 밸브 그룹 충전 제어 방법은, 모든 충전 서브 모듈에 충전을 동시에 일차적으로 수행할 필요없이, 각 충전 서브 모듈에 교대로 충전을 수행할 수 있으므로, 높은 충전 전압이 필요되지 않고, 충전 전원이 구비해야 할 출력 능력을 줄여주고, 충전비용을 절감할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 구조를 제시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 회로 다이어그램를 제시하는 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 회로 다이어그램를 제시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 제어 방법의 흐름을 제시하는 도면이다.

본 출원의 목적, 기술적 방안 및 장점을 보다 명확하게 이해하기 위해, 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 명세서에 기술된 구체적인 실시예는 단지 본 출원을 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 제한하는 것으로 이해되지 않는다.

도 1은 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 구조를 제시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 그룹 충전 장치는 인쇄 회로 기판(10), 제어기(30), 충전 대기 밸브 그룹(50), 전원 스위치(70) 및 충전 전원(90)을 포함한다.

충전 대기 밸브 그룹(50), 전원 스위치(70) 및 충전 전원(90)은 광섬유 인터페이스(102)가 구비된 인쇄 회로 기판(10) 위에 설치된다.

여기서, 인쇄 회로 기판(10)은 전자 부품의 전기적 연결을 제공하는 것으로서, 각 부품 사이의 연결을 실현하도록 구성된다.

제어기(30)는 인쇄 회로 기판(10) 상의 광섬유 인터페이스(102)를 통해 충전 대기 밸브 그룹(50)과 통신하고, 충전 대기 밸브 그룹(50)의 작동 상태를 제어할 수 있다. 여기서, 충전 대기 밸브 그룹(50)의 작동 상태는 충전 상태와 충전 해제상태의 두 가지 상태로 구분된다.

전원 스위치(70)의 일단은 충전 대기 밸브 그룹(50)에 연결되고, 타단은 충전 전원(90)에 연결되고, 전원 스위치(70)가 턴온 되도록 제어함으로써, 충전 전원(90)에 의해 충전 대기 밸브 그룹(50)에 대한 충전이 구현될 수 있고, 전원 스위치(70)가 턴오프 되는 경우, 충전 전원(90)은 충전 대기 밸브 그룹(50)에 대한 충전을 중단한다.

도 2는 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 회로 다이어그램를 제시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 그룹 충전 장치는 충전 대기 밸브 그룹(50), 충전 대기 밸브 그룹(50)에 연결된 전원 스위치(70), 및 전원 스위치(70)에 연결된 충전 전원(90)을 포함한다.

충전 대기 밸브 그룹(50)은 병렬 또는 직렬로 연결되는 적어도 2개의 충전 서브 모듈(502)을 포함하고, 각 충전 서브 모듈(502)에는 충전 회로가 제공되어 있다.

제어기는 광섬유 인터페이스를 통해 복수의 충전 서브 모듈(502)과 통신하고, 각 충전 서브 모듈(502)로 충전 제어 신호를 번갈아 전송하도록 구성되고, 충전 서브 모듈(502)은 충전 제어 신호에 응답하여 대응하는 충전 회로를 구동시킨다.

구체적으로, 제어기는 광섬유 인터페이스를 통해 충전 서브 모듈과 통신하고, 각 충전 서브 모듈로 충전 제어 신호를 번갈아 전송하고, 각 충전 서브 모듈은 제어기에 의해 전송된 충전 제어 신호에 따라 대응하는 충전 회로의 작동 상태를 제어하고, 여기서 충전 제어 신호는 충전 및 충전 정지의 두 가지를 포함하고, 충전 서브 모듈에 충전 신호가 수신되는 경우, 대응하는 충전 회로를 구동시켜 충전을 수행하고, 충전 정지 신호가 수신되는 경우, 대응하는 충전 회로의 충전은 중단된다.

전원 스위치(70)의 제1 단부는 충전 전원(90)의 양극에 연결되고, 전원 스위치(70)의 제2 단부는 충전 대기 밸브 그룹(50)의 첫 번째 충전 서브 모듈에 연결되고, 충전 전원(90)의 음극은 충전 대기 밸브 그룹의 마지막 하나의 충전 서브 모듈에 연결된다.

모듈형 멀티레벨 전압원 컨버터의 주요 구성 요소인 밸브 그룹은, 주로 턴오프 가능 반도체 소자로 이루어진 충전 서브 모듈로 구성되며, 컨버터 스테이션은 직류측 충전 시 매우 높은 직류 충전 전압을 필요로 하기 때문에, 충전 서브 모듈의 전압은 자연 충전이 끝날 때 공칭 전압의 절반에만 불과하여, 컨버터 스테이션의 충전 서브 모듈에 온 또는 오프 펄스를 발송하여, 충전 서브 모듈이 작동할 때 일정한 충격을 받게 된다. 구체적으로, 컨버터 스테이션의 충전 서브 모듈에서 저전압에서 고전압에 이를 때, 충전이 너무 빠르거나 충전 전류가 너무 높으면 충전 서브 모듈의 사용 수명에 영향을 미친다. 상술한 밸브 그룹 충전 장치는, 모든 충전 서브 모듈에 충전을 동시에 일차적으로 수행할 필요없이, 각 충전 서브 모듈에 교대로 충전을 수행할 수 있으므로, 높은 충전 전압이 필요되지 않고, 충전 전원이 구비해야 할 출력 능력을 줄여주고, 충전비용을 절감할 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 장치의 회로 다이어그램를 제시하는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 그룹 충전 장치의 충전 서브 모듈은 제1 스위치(202), 제2 스위치(204) 및 충전 캐패시터(206)를 포함한다.

직렬로 연결된 제1 스위치(202) 및 제2 스위치(204)는 충전 캐패시터(206)와 병렬로 연결되고, 제1 스위치(202)와 제2 스위치(204)의 연결점은 충전 서브 모듈의 중점(이등분점)과 일치한다.

충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴온되는 경우, 대응하는 충전 캐패시터가 충전되고, 제2 스위치가 턴온되는 경우, 전원 스위치의 제2 단부가 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결된다.

제N 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 음극은 제N + 1 충전 서브 모듈의 중점에 연결된다.

제N 충전 서브 모듈의 제2 스위치의 출력단은 제N + 1 충전 서브 모듈의 중점에 연결된다. 여기서, N은 자연수이다.

구체적으로, N이 1인 경우, 제1 스위치(202)가 턴온되면 제1 충전 서브 모듈(502)의 충전 캐패시터(206)가 충전되고, 제2 스위치(204)가 턴온되면 전원 스위치(70)의 제2 단부가 제2 충전 서브 모듈(504)의 중점에 연결된다.

제1 스위치(202)가 턴온되면, 충전 전원(90)은 제1 충전 서브 모듈(502)의 충전 캐패시터(206)에 대해 충전을 수행하고, 동시에 전류의 일부는 충전 캐패시터로부터 흘러나와 제2 충전 서브 모듈(502)의 중점을 통해 제2 충전 서브 모듈(504)로 흐르며, 이때 제2 충전 서브 모듈(504)의 제1 스위치가 닫혀 있으면, 충전 전원(90)은 또한 제2 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에 대해 충전을 수행할 수 있다.

구체적으로, N이 1인 경우, 제1 충전 서브 모듈(502)의 충전 캐패시터(206)의 음극은 제2 충전 서브 모듈(504)의 중점에 연결되고, 제1 충전 서브 모듈(502)의 제2 스위치(204)의 출력단은 제2 충전 서브 모듈(504)의 중점에 연결된다.

제1 충전 서브 모듈(502)의 제2 스위치(204)가 닫혀 있을 때, 이는 제1 충전 서브 모듈(502)이 완전히 충전되었거나, 또는 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 요구에 도달하여, 캐패시터의 최대 전압에 근접했음을 나타내며, 이때 충전 전원의 전류는 제1 충전 서브 모듈(502)의 제2 스위치를 통과하여 제2 충전 서브 모듈로 흘러들어, 제2 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에 대해 충전을 수행한다.

본 실시예에서, 제N 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 음극은 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되며, 충전 전원이 제N 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에 대해 충전을 수행함과 동시에, 제어기에 의해 다른 충전 서브 모듈도 개통되었다면, 충전 상태에 있는 충전 서브 모듈과 연결되는 것을 통하여 전류의 일부를 충전 중인 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터를 통과시켜 다시 유출시키고, 충전 중인 충전 서브 모듈의 캐패시터 음극에 연결된 다른 충전 서브 모듈의 중점을 통해 다른 이미 개통된 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터로 유입되어 해당하는 충전 캐패시터에 대해 충전을 수행할 수 있다. 상기 충전 서브 모듈의 제2 스위치의 출력단은 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되며, 충전 중인 충전 서브 모듈의 충전이 완료되면, 상기 충전 서브 모듈의 제2 스위치가 턴온되고, 충전 전원은 제N+1 충전 서브 모듈에 대해 충전을 수행한다.

다른 실시예에서, 제1 스위치(202) 및 제2 스위치(204)는 턴오프 가능한 반도체 스위치이다.

구체적으로, 턴오프 가능 반도체 소자는 완전 제어형 소자라고도 하며, 제어 신호를 통해 소자의 턴온을 제어할 수 있고, 또한 소자의 턴오프를 제어할 수 있는 전력 전자 소자로서, 이러한 소자는 게이트 턴오프 사이리스터, 전력 모스펫, 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터 등을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 제1 스위치(202) 및 제2 스위치(204)는 IGBT, IEGT 및 IGCT 전력 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.

구체적으로, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 즉 절연 게이트 양극성 트랜지스터는 BJT(양극성 접합 트랜지스터)와 MOS(절연 게이트 전계효과 트랜지스터)로 구성된 복합 완전 제어형 전압 구동식 전력 반도체 소자이며, MOSFET의 높은 입력 임피던스와 GTR의 낮은 순방향 전압 강하라는 장점을 겸비하고 있다. GTR은 포화 전압 강하가 낮고, 전류 밀도가 크지만, 구동 전류는 크며; MOSFET은 구동 전력이 매우 낮고, 스위칭 속도가 빠르지만, 순방향 전압 강하는 크고 전류 밀도는 작다. IGBT는 상기 두 소자의 장점을 결합하여 구동 전력이 작으면서 포화 전압 강하가 낮다. 교류 전동기, 가변 주파수 드라이브(variable frequency drive), 스위칭 전원, 조명 회로, 트랙션 드라이브 등 분야와 같은 직류 전압이 600V이상인 컨버터 시스템에 매우 적합하다.

IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor, 주입 촉진형 게이트 트랜지스터)는 4KV 이상의 내전압을 갖는 IGBT계열 전력 전자 소자로, 주입을 향상시키는 구조를 채택하여 낮은 온 스테이트 전압(On-state voltage)을 구현함으로써, 대용량 전력 전자 소자의 비약적인 발전이 이루어졌다. IEGT는 MOS계열 전력 전자 소자로서의 잠재적인 발전 전망을 갖고 있고, 저손실, 고속 작동, 높은 내전압, 액티브 게이트 구동 지능화 등의 특성을 갖고 있고, 트렌치 구조와 복수 칩 병렬 연결을 채택하여 자동 전류 공유(automatic current sharing)의 특성을 가짐으로써, 전류 용량의 진일보 확장에 있어서 잠재력이 상당하다.

IGCT 통합 게이트 정류 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristors)는 고압 인버터에 의해 개발된 대형 전력 전자 세트장치에 사용되는 새로운 전력 반도체 스위칭 소자(통합 게이트 정류 사이리스터 = 게이트 정류 사이리스터 + 게이트 유닛)이다. IGCT는 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)의 고속 스위칭 특성과 GTO(게이트 턴오프 사이리스터)의 높은 블로킹 전압 및 낮은 전도 손실 특성을 통합하였으며, 일반적으로 트리거 신호는 광섬유를 통해 IGCT 유닛으로 전송된다. ACS6000의 액티브 정류 유닛의 위상 모듈에서, 각 위상 모듈은 IGCT와 프리 휠링 다이오드, 클램핑 커패시터, 댐핑 저항으로 구성되며, 독립적인 게이트 전원 공급 유닛 GUSP에 의해 에너지가 제공된다. IGCT는 고전류, 높은 블로킹 전압, 높은 스위칭 주파수, 높은 신뢰성, 소형 구조, 낮은 전도 손실 등의 특성을 구비하며, 비용이 낮고 수율이 높으며, 양호한 응용 전망을 갖고 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 밸브 그룹 충전 제어 방법의 흐름을 제시하는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 그룹 충전 제어 방법은 다음 단계를 포함한다.

S202단계: 전원 스위치가 턴온 되도록 제어한다.

충전 동작이 시작되면, 제어기는 먼저 전원 스위치가 턴온 되도록 제어하여, 충전 전원의 전류는 전원 스위치를 통해 각 충전 서브 모듈로 흐른다.

S204단계: 충전 대기 밸브 그룹 내의 모든 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압 크기를 판독한다.

전원 스위치가 닫힌후, 충전 전원의 전류는 전원 스위치를 통해 각 충전 서브 모듈로 흐르고, 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에는 에너지 축적이 진행되고, 제어기는 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압 크기를 판독한다.

S206단계: 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압이 충전 서브 모듈에 기설정된 웨이크업 전압의 값에 도달하는 경우, 충전 대기 밸브 그룹에서 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통하고, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행한다.

구체적으로, 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에는 웨이크업 전압이 기설정 된다. 즉, 각 충전 서브 모듈은 웨이크업 전에 모두 잠금 상태에 있으며, 각각의 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 웨이크업 전압값에 도달하는 경우, 각 충전 서브 모듈은 웨이크업 상태가 된다.

제어기는 인쇄 회로 기판 위의 광섬유 인터페이스를 통해 충전 대기 밸브 그룹의 각 충전 서브 모듈과 통신하며, 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 웨이크업 전압에 도달한 것으로 검측되는 경우, 충전 대기 밸브 그룹에서 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통하고, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행한다.

선택적으로, 제어기가 2개의 충전 서브 모듈을 동시에 개통한 경우, 충전 전원의 전류는 전원 스위치를 통해 이미 개통된 2개의 충전 서브 모듈에 유입되어 충전되며, 각 충전 서브 모듈 사이는 직렬 또는 병렬로 연결되고, 전류는 이전의 충전 서브 모듈을 통과한 후 다음의 충전 서브 모듈로 유입될 수 있다.

S208단계: 충전 대기 밸브 그룹의 충전 전압이 기설정된 값에 도달하는 경우, 전원 스위치가 턴오프 되도록 제어한다.

구체적으로, 충전 대기 밸브 그룹의 충전 전압에는 기설정된 값이 있으며, 충전 전원이 각 충전 서브 모듈에 대해 충전을 수행하여 충전 캐패시터 양단의 전압 크기의 합이 충전 대기 밸브 그룹에 기설정된 충전 전압 크기에 도달하는 경우, 전원 스위치가 턴오프 되도록 제어하고 충전을 중단한다.

상술한 충전 밸브 그룹 제어 방법에서, 충전 대기 밸브 그룹에는 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 충전 서브 모듈이 배치되어 있으며, 충전 전원의 출력 전압이 충전 서브 모듈의 웨이크업 전압 크기에 도달하는 경우, 모든 충전 서브 모듈이 웨이크업 상태가 되고, 그다음 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통하며, 충전 대기 밸브 그룹이 기설정된 값에 도달하는 경우, 전원 스위치가 턴오프 되게 하여 충전을 중단한다.

일 실시예에서, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 단계는, 이미 개통된 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴온 되도록 제어하여, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전하는 단계를 포함한다.

이미 개통된 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 요구에 도달하는 경우, 이미 개통된 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴오프 되도록 제어하는 단계를 포함한다.

구체적으로, 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 닫혀 있을 때는, 충전 전원이 상기 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터에 대해 충전을 수행하고 있음을 나타내며, 이미 개통된 충전 서브 모듈의 전압이 상기 충전 서브 모듈의 기설정된 전압값에 근접한 것으로 검측되는 경우, 상기 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴오프 되도록 제어하여 상기 충전 서브 모듈에 대한 충전을 중단한다.

다른 실시예에서, 각 충전 서브 모듈의 충전 시간이 기설정된 충전 시간에 도달하는 경우, 현재 충전되고 있는 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴오프 되고 제2 스위치가 턴온도록 제어하고, 기설정된 충전 시간은 충전 전원의 충전 기능에 따라 설정된다.

구체적으로, 제어기는 충전 전원의 충전 기능에 따라 각 충전 서브 모듈에 충전 시간을 기설정하고, 제어기는 충전 전원의 충전 기능에 따라 동시에 개통되는 충전 서브 모듈의 수량을 설정하며, 각 충전 서브 모듈의 충전 시간이 기설정된 충전 시간에 도달하는 경우, 현재 충전되고 있는 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴오프 되도록 제어하여 충전을 종료시키고, 제2 스위치가 턴온 되도록 제어하여, 충전 전원의 전류가 상기 충전 서브 모듈의 제2 스위치를 통과하여 다음의 이미 개통된 충전 서브 모듈로 유입되도록 하여, 다음의 이미 개통된 충전 서브 모듈에 대해 충전을 수행하도록 한다.

도 4를 참조하면, 밸브 그룹 충전 제어 방법은 다음 단계를 더 포함한다.

S210단계: 각 충전 서브 모듈의 상태를 모니터링한다.

구체적으로, 충전 서브 모듈의 상태는 잠금 상태, 웨이크업 상태, 충전 상태 및 비정상 상태를 포함한다. 여기서, 잠금 상태는 충전 동작이 수행되기 전, 전원 스위치가 닫혀 있지 않으며 각 충전 서브 모듈이 잠금 상태임을 의미한다. 웨이크업 상태는 충전 동작이 시작될 때, 전원 스위치가 닫혀 있고, 충전 전원의 전류가 각 충전 서브 모듈로 흐르고, 각 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 웨이크업 전압 크기에 도달하는 경우, 각 충전 서브 모듈이 웨이크업 상태인 것이다. 충전 상태는 모든 충전 서브 모듈이 웨이크업된 후, 제어기가 충전 대기 밸브 그룹 중의 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통하고, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 것이다. 비정상 상태라 함은 충전 서브 모듈에 비정상 상황이 발생하였음을 의미하고, 충전 고장, 회로 고장 등 상황을 포함한다.

S212단계: 충전 서브 모듈에 고장이 발생하는 경우, 기설정된 보호 동작을 구동시킨다.

충전 서브 모듈의 상태가 비정상 상태로 검측되는 경우, 상기 충전 서브 모듈에 고장이 발생였음을 의미하고, 제어기는 회로를 보호하기 위해 기설정된 보호 동작을 구동시킨다.

일 실시예에서, 기설정된 보호 동작은 전원 스위치를 턴오프 시키는 것을 포함한다.

고장이 발생한 경우, 제어기는 기설정된 보호 동작을 구동시키고, 상기 보호 동작은 전원 스위치를 턴오프 시키는 것을 포함하고, 전원 스위치가 턴오프 되게 함으로써 전체 회로의 동작을 중단시켜 고장이 발생하지 않은 충전 서브 모듈을 보호할 수 있다.

S214단계: 충전 서브 모듈에 고장이 검측되는 경우, 고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형을 판단한다.

제어기에서 충전 서브 모듈에 고장이 검측되는 경우, 비정상 상황에 따라 정확히 어느 충전 서브 모듈의 고장으로 인한 것인지를 판단하고, 비정상 상황에 따라 상기 충전 서브 모듈의 고장 유형을 획득한다.

S216단계: 고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형에 따라 경보를 발송한다.

특정의 고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장 유형이 접수된 후, 제어기는 경보 및 고장 정보를 발송하여 점검 수리를 기다린다.

상술한 밸브 그룹 충전 제어 방법은, 각 충전 서브 모듈의 상태를 검측하여 고장이 발생 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어기에서 충전 서브 모듈에 고장이 검측되는 경우, 비정상 상황에 따라 정확히 어느 충전 서브 모듈의 고장으로 인한 것인지를 판단하는 동시에, 비정상 상황에 따라 상기 충전 서브 모듈의 고장 유형을 획득하고 경보를 발송함으로써, 작업자가 정시에 점검하여 고장이 해소되도록 하고, 회로의 정상적인 동작을 보장한다.

이상에서 설명된 실시예의 각 기술적 특징은 임의로 조합될 수 있고, 설명의 간략화를 위해, 상기 실시예에서 각 기술적 특징의 모든 가능한 조합은 서술되지 않았지만, 이들의 기술적 특징의 조합 사이에 모순이 없는 한, 본 명세서에서 기재 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

이상에서 설명된 실시예는 단지 본 발명의 특정 실시예를 나타내며, 그에 대한 설명은 보다 구체적이고 상세하게 기술되어 있지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 통상의 기술자는 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 개선을 행할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속하는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 따라 한정된다.

Claims (10)

1. 인쇄 회로 기판, 제어기, 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원을 포함하되;
   상기 충전 대기 밸브 그룹, 전원 스위치 및 충전 전원은 광섬유 인터페이스가 구비된 상기 인쇄 회로 기판 위에 설치되고;
   상기 충전 대기 밸브 그룹은 병렬 또는 직렬로 연결되는 적어도 2개의 충전 서브 모듈을 포함하고; 각 상기 충전 서브 모듈에는 충전 회로가 제공되며;
   상기 제어기는 광섬유 인터페이스를 통해 복수의 상기 충전 서브 모듈과 통신하고, 각 충전 서브 모듈로 충전 제어 신호를 번갈아 전송하도록 구성되고; 상기 충전 서브 모듈은 상기 충전 제어 신호에 응답하여 대응하는 충전 회로를 구동시키며;
   상기 전원 스위치의 제1 단부는 상기 충전 전원의 양극에 연결되고, 상기 전원 스위치의 제2 단부는 상기 충전 대기 밸브 그룹의 첫 번째 충전 서브 모듈에 연결되며;
   상기 충전 전원의 음극은 상기 충전 대기 밸브 그룹의 마지막 하나의 충전 서브 모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제N 충전 서브 모듈의 충전 회로는 제1 스위치, 제2 스위치 및 충전 캐패시터를 포함하고;
   직렬로 연결된 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 충전 캐패시터와 병렬로 연결되고, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 연결점은 상기 충전 서브 모듈의 중점과 일치하고;
   상기 제1 스위치가 턴온되는 경우, 상기 충전 캐패시터가 충전되고; 상기 제2 스위치가 턴온되는 경우, 상기 전원 스위치의 제2 단부가 상기 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되고;
   상기 제N 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 음극은 상기 제N + 1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되고;
   제N 충전 서브 모듈의 제2 스위치의 출력단은 제N+1 충전 서브 모듈의 중점에 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 턴오프 가능한 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 IGBT, IEGT 및 IGCT 전력 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 밸브 그룹 충전 장치에 적용되는 밸브 그룹 충전 제어 방법으로서,
   전원 스위치가 턴온 되도록 제어하는 단계;
   충전 대기 밸브 그룹 내의 모든 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압 크기를 판독하는 단계;
   각 상기 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터 양단의 전압이 상기 충전 서브 모듈에 기설정된 웨이크업 전압의 값에 도달하는 경우, 상기 충전 대기 밸브 그룹에서 적어도 하나의 충전 서브 모듈을 교대로 제어하여 개통함으로써, 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 단계; 및
   상기 충전 대기 밸브 그룹의 충전 전압이 기설정된 값에 도달하는 경우, 상기 전원 스위치가 턴오프 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전을 수행하는 단계는,
   상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 제1 스위치가 턴온 되도록 제어하여, 상기 이미 개통된 충전 서브 모듈에 충전하는 단계; 및
   상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 충전 캐패시터의 전압이 기설정된 요구에 도달하는 경우, 상기 이미 개통된 충전 서브 모듈의 상기 제1 스위치가 턴오프 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   각 충전 서브 모듈의 충전 시간이 기설정된 충전 시간에 도달하는 경우, 현재 충전중인 충전 서브 모듈의 제1 스위치는 턴오프, 제2 스위치는 턴온 되도록 제어하고; 상기 기설정된 충전 시간은 상기 충전 전원의 충전 기능에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   각 충전 서브 모듈의 상태를 모니터링하는 단계; 및
   충전 서브 모듈에 고장이 발생하는 경우, 기설정된 보호 동작을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 기설정된 보호 동작은 전원 스위치를 턴오프 시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 충전 서브 모듈에 고장이 검측되는 경우, 고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형을 판단하는 단계; 및
    고장이 발생한 충전 서브 모듈의 위치 및 고장의 유형에 따라 경보를 발송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 그룹 충전 제어 방법.

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