KR102485760B1 - 전기기계 전력 전송 체인용 전기 시스템 - Google Patents

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Abstract

전기기계 전력 전송 체인의 전기 시스템은 제1 용량성 회로(101), 상기 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 사이의 컨버터 장치(102), 제2 용량성 회로(103) 및 상기 제1 및 제2 용량성 회로들 사이의 직류 전압 컨버터(104)를 포함한다. 상기 전기 시스템은 상기 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압(UDC1)의 변화에 대응하여 상기 직류 전압 컨버터를 제어하고, 상기 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하기 위한 제어 시스템(105)을 포함한다. 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압을 피크 파워 수요에 대응하기 위해 변동하게 하도록, 상기 제1 직류 전압의 제어는 제2 직류 전압의 제어보다 더 빠르다.

Description

전기기계 전력 전송 체인용 전기 시스템{An electric system for an electromechanical power transmission chain}
본 발명은 전기기계 전력 전송 체인의 일부가 되기에 적합한 전기 시스템(electric system)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
액추에이터, 예를 들어 휠(wheel) 또는 체인 트랙을 구동하기 위한 전기기계 전력 전송 체인은 통상적으로 용량성 회로(capacitive circuit), 하나 이상의 전기기계 및 상기 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함한다. 상기 전기기계 전력 전송 체인은, 적어도 하나의 전기기계들이 발전기로서 작동하는 직렬 전송 체인일 수 있고, 상기 컨버터 장치는 각각의 발전기로부터 전기 에너지를 용량성 회로로 전달하기 위한 하나 이상의 컨버터 스테이지 및 상기 용량성 회로로부터 전기 에너지를 액추에이터 구동용 전기 모터로서 작동하는 각각의 전기기계로 전달하기 위한 하나 이상의 다른 컨버터 스테이지를 포함한다. 각각의 발전기는, 예를 들어 전기적으로 여기된 동기 발전기(electrically excited synchronous generator) 또는 영구자석 동기 발전기일 수 있고, 발전기와 용량성 회로 사이의 컨버터 스테이지는, 예를 들어 펄스 폭변조(PWM) 컨버터 스테이지일 수 있다. 각각의 전기 모터는, 예를 들어 영구 자석 또는 유도 모터일 수 있고, 상기 용량성 회로와 상기 전기 모터 사이의 컨버터 스테이지는, 예를 들어 PWM-컨버터 스테이지일 수 있다. 각각의 발전기는, 예를 들어 디젤 엔진, 오토-사이클 엔진 또는 터빈 엔진일 수 있는 연소 기관으로 구동될 수 있다.
또한, 전기기계 전력 전송 체인은, 상기 전기기계를 연소 기관 및 액추에이터에 기계적으로 연결시키는 병렬 전송 체인일 수 있다. 상기 전기기계는 때론 전기기계 전력 전송 체인의 용량성 회로 및/또는 다른 에너지-저장소(energy-storage)를 충전하는 발전기로서 작동하고, 때론 용량성 회로 및/또는 다른 에너지-저장소로부터 전기 에너지를 수신하고, 높은 기계 이 필요할 때 연소 기관을 보조하는 전기 모터로서 작동한다. 또한, 전기기계 전력 전송 체인은, 하나 이상의 전기기계가 연소 기관 및 액추에이터에 기계적으로 연결되고, 하나 이상의 다른 전기기계가 직렬 전송 체인에서와 같은 방식으로 하나 이상의 다른 액추에이터를 구동하도록 배열되도록 결합식 직병렬 전력 전송 체인(combined series-parallel transmission chain)일 수도 있다. 상술한 유형의 전기기계 전력 전송 체인들은 종래의 기계력 전송 체인에 비해 이점들을 제공하는데, 가령 연소 기관의 회전 속도-토크 작동점(operating point)이 연소 기관의 작동 효율의 관점에서 더욱 자유롭게 선택될 수 있어, 연료 비용을 절감할 수 있기 때문이다. 많은 경우, 상술한 용량성 회로가 낮은 기계 출력을 필요로 할 때 충전되고, 높은 기계 출력을 필요로 할 때 방전되는 것으로 상기 이점은 달성될 수 있다. 즉, 상기 용량성 회로는 에너지 버퍼로서 사용된다. 그러나, 상기 용량성 회로를 에너지 버퍼로서 사용하는 것은 문제점이 없는 것은 아니다. 용량성 회로에 의해 저장된 전기 에너지는 용량성 회로의 전압의 제곱에 직접 비례하므로, 상기 용량성 회로의 직류 전압은, 상기 용량성 회로가 에너지 버퍼로서 작용할 때 변한다. 상기 직류 전압의 변화는 전기기계 전력 전송 체인의 전기기계의 제어를 복잡하게 한다. 또한, 상술한 직류 전압이 낮은 상황에서는, 전기기계의 자속이 너무 작아서 전기기계의 작동 효율과 최대 토크가 감소될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 구체예들의 몇몇 측면들에 대한 기본적인 이해를 돕기 위한 본 발명의 간략한 개요를 설명한다. 이 개요는 본 발명의 광범위한 개관이 아니다. 이 개요는 본 발명의 주요 또는 필수 요소들을 식별하기 위한 목적으로 쓰인 것이 아니며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 이 개요는 단지 본 발명의 구체예들의 좀 더 상세한 설명에 대한 서두로서 본 발명의 몇몇 개념들을 간략한 형태로 제시하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 직렬 전송 체인, 병렬 전송 체인, 또는 결합된 직병렬 전송 체인일 수 있는 전기기계 전력 전송 체인의 일부가 되기에 적합한 새로운 전기 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 전기 시스템은 다음을 포함한다:
- 제1 용량성 회로,
- 상기 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치로서, 상기 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환하도록 구성된 컨버터 장치,
- 제2 용량성 회로,
- 상기 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로들 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터, 및
- 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 직류 전압 컨버터를 제어하고, 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하기 위한 제어 시스템.
상기 제어 시스템은, 제1 직류 전압을 제1 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 상기 제1 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 제2 직류 전압의 변화보다 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응한다.
상술한 전기 시스템을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인에 있어서, 제2 용량성 회로는 피크 파워 수요에 대응하기 위한 에너지 버퍼로서 사용할 수 있는 반면에, 제1 용량성 회로의 직류 전압은 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 상기 제1 용량성 회로의 실질적으로 일정한 직류 전압은 전기기계들의 제어를 용이하게 한다. 또한, 제1 용량성 회로의 직류 전압의 실질적인 감소는 피할 수 있기 때문에, 상기 전기기계들의 작동 효율 및 최대 토크에 있어서의 대응하는 감소도 피할 수 있다.
본 발명에 따르면, 직렬 전송 체인, 병렬 전송 체인, 또는 결합식 직병렬 전송 체인일 수 있는 새로운 전기기계 전력 전송 체인이 또한 제공된다. 본 발명에 따른 전기기계 전력 전송 체인은 다음을 포함한다:
- 하나 이상의 연소 기관으로부터 기계력을 수신하고, 기계력을 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 하나 이상의 휠 및/또는 하나 이상의 체인 트랙에 공급하기 위한 하나 이상의 전기기계,
- 전기기계가 전기 모토로서 작동할 때는 전력을 하나 이상의 전기기계의 각각에 공급하고, 전기 기계가 발전기로서 작동할 때는 하나 이상의 전기기계의 각각으로부터 전력을 수신하기 위한 본 발명에 따른 전기 시스템.
본 발명에 따르면, 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 상기 제1 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함하는 새로운 전기기계 전력 전송 체인의 제어방법을 제공하고, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환한다.
본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계, 및
- 상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 상기 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 상기 직류 전압 컨버터의 제어가 상기 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하도록 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하는 단계.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 상기 제1 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 새로운 컴퓨터 프로그램을 제공하고, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환하도록 구성된다. 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다:
- 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로 간에 전기 에너지를 전달하기 위해 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계, 및
- 상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 상기 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 상기 직류 전압 컨버터의 제어가 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하도록, 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하는 단계.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은, 예를 들어 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램으로 암호화된 콤팩트 디스크("CD")와 같은 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들 다수가 첨부된 종속항들에 기재되어 있다.
구성들 및 작동 방법들에 대한 본 발명의 다양한 예시적 및 비제한적 구체예들 및 그에 대한 추가적인 목적들 및 이점들은, 첨부된 도면을 참조로 했을 때 특정한 예시적 및 비제한적 구체예들에 대한 아래의 설명으로부터 가장 잘 이해되어질 것이다.
본 명세서에서 사용된 "함유하다" 및 "포함하다"라는 동사들은 기재되지 않은 특징들의 존재 가능성을 배제하지도 요구하지도 않는 열린 표현이다. 종속항들에 기재된 특징들은 달리 명시되지 않는 한, 상호 자유롭게 결합 가능하다. 또한, "하나의" 등의 단수 형태의 사용은 복수 형태의 존재 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 할 것이다.
이하, 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들 및 그 이점들을 예시적인 관점에서 첨부된 도면들을 참조로 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 전기 시스템을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 전기 시스템을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 방법의 공정 흐름도를 도시한 것이다.
이하의 설명에 기재된 비제한적 구체예들은 첨부한 청구항들의 범위 및/또는 적용 가능성을 한정하기 위한 목적으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 제시된 모든 예시들의 리스트 및 그룹은, 달리 명시되어 있지 않은 한, 모든 것을 망라하는 완전한 리스트 및 그룹은 아니다.
도 1은 본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른, 전기기계들(108, 109) 및 전기 시스템(100)을 포함하는 전기기계 전략 전송 체인을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 구체예의 경우에, 전기기계 전력 전송 체인은, 전기기계(108)가 연소 기관(110)으로 구동되는 발전기로서 작동하고, 전기기계(108)가 주로 액추에이터(111)를 구동하는 전기 모터로서 작동하는 전기기계(108)인 직렬 전송 체인이다. 상기 액추에이터(111)는, 예를 들어 차량 또는 휴대용 작동 기기, 유압 펌프, 또는 기계력으로 구동되는 몇몇 다른 장치의 예를 들어 휠 또는 체인 트랙일 수 있다. 상기 전기기계(109)는 제동 동작 중에 일시적으로 발전기로서 작동할 수 있다. 상기 전기 시스템(100)은 제1 용량성 회로(101) 및 상기 제1 용량성 회로(101)와 상기 전기기계들(108, 109) 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치(102)를 포함한다. 상기 컨버터 장치(102)는, 용량성 회로(101)의 직류 전압(UDC1)을 전기기계들(108, 109)에 적합한 전압들로 변환하도록 구성된다. 상기 전기기계(108)는, 예를 들어 전기적으로 여기된 동기기(synchronous machine), 또는 영구자석 동기기, 비동기기(asynchronous machine), 또는 자기저항기(reluctance machine)일 수 있다. 상기 전기기계(108)는, 컨버터 장치(102)가 전기기계(108)에 무효 전력(reactive power)을 공급할 수 있거나, 전기기계(108)에 무효 전력을 공급하기 위한 다른 수단이 있는 경우, 비동기기 또는 자기저항기일 수 있다. 상기 전기기계(109)는, 예를 들어 전기적으로 여기된 동기기, 영구자석 동기기, 비동기기, 또는 자기저항기일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 구체예에 따른 전기 시스템을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인은 하나 이상의 직류(“DC”) 기계를 포함하는 것도 가능하다.
전기 시스템(100)은 제2 용량성 회로(103)와, 용량성 회로들(101, 103) 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터(104)를 포함한다. 상기 전기 시스템(100)은, 용량성 회로(101)의 직류 전압(UDC1)의 변화에 대응하여 직류 전압 컨버터(104)를 제어하기 위한 제1 컨트롤러(112)를 포함하는 제어 시스템(105)을 포함한다. 상기 제어 시스템(105)은 용량성 회로(103)의 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 컨버터 장치(102)를 제어하기 위한 제2 컨트롤러(113)을 더 포함한다. 상기 컨트롤러(112)는, 예를 들어 직류 전압(UDC1)의 측정값을 수신하고, 직류 전압 컨버터(104)의 작동을 제어함으로써 상기 직류 전압(UDC1)이 해당 기준값(UDC1 REF)을 유지하도록 하는 비례-적분(proportional and integrative; “PI”)컨트롤러를 포함할 수 있다. 이에 맞추어, 상기 컨트롤러(113)는, 예를 들어 직류 전압(UDC2)의 측정값을 수신하고, 컨버터 장치(102)의 작동을 제어함으로써 상기 직류 전압(UDC2)이 해당 기준값(UDC2 REF)을 유지하도록 하는 비례-적분(“PI”) 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러들(112, 113)은, 직류 전압(UDC1)을 기설정된 전압 범위, 즉, 기준값(UDC1 REF)에 근접하게 유지하고, 동시에 직류 전압(UDC2)이 제1 용량성 회로(101)와 전기기계들(108, 109) 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하도록, 상기 컨트롤러(113)가 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 반응하는 것보다 상기 컨트롤러(112)가 직류 전압(UDC1)의 변화에 더 빠르게 반응하도록 구성된다.
도 1에서, 제1 용량성 회로(101)와 전기기계들(108, 109) 간의 전력 전달은 전기 에너지가 컨버터 장치(102) 쪽으로 흐를 때 양의 값이 되는 P1으로 표시된다. 제1 용량성 회로들(101, 103) 간의 전력 전달은 전기 에너지가 용량성 회로(103)로부터 멀어지는 방향으로 흐를 때 양의 값인 P2로 표시된다. 상기 용량성 회로(101)의 직류 전압(UDC1)은, P2가 실질적으로 P1일 때, 즉 d(½C2UDC2 2)/dt = C2UDC2 dUDC2/dt = P1일 때 실질적으로 일정하게 유지되고, 상기 ½C2UDC2 2는 용량성 회로(103)에 의해 저장되는 전기 에너지이고, C2는 용량성 회로(103)의 전기용량이다. 직류 전압 컨버터(104)가 상기 직류 전압(UDC1)이 실질적으로 일정하게 유지되도록 제어될 때, P2, 즉 d(½C2UDC2 2)/dt는 실질적으로 P1이고, 따라서 용량성 회로(103)는 액추에이터(111)의 피크 파워 수요에 대응하기 위한 에너지 버퍼로서 사용된다. 실질적으로 일정한 직류 전압(UDC1)은 전기기계들(108, 109)의 제어를 용이하게 한다. 또한, 상기 직류 전압(UDC1)의 실질적인 감소를 피할 수 있기 때문에, 이에 대응하여 상기 전기기계들(108, 109)의 작동 효율 및 최대 토크들의 감소도 피할 수 있다.
에너지 버퍼로서 사용될 수 있는 용량성 회로(103)의 전기용량(C2)은, 바람직하게는 전압(UDC1)이 실질적으로 일정하게 유지되는 용량성 회로(101)의 전기용량(capacitance) 보다 유리하게 더 크다. 용량성 회로(103)는, 예를 들어 하나 이상의 전기 이중층 커패시터(EDLC)를 포함할 수 있다. 많은 경우에, 전기 이중층 커패시터는 “슈퍼 커패시터”라 불리운다. 직류 전압 컨버터(104)는 용량성 회로(103)로부터 및 용량성 회로(103)로 전기 에너지를 양방향 전달할 수 있는 양방향 컨버터이다. 직류 전압(UDC1)이 직류 전압(UDC2) 보다 높은 경우, 각 인버터 브랜치의 직류 전압극들은 용량성 회로(101)에 연결되고, 각 인버터 브랜치의 교류 전압극은 인덕터 코일을 통해 용량성 회로(103)의 양극에 연결되며, 용량성 회로(103)의 음극은 각 인버터 브랜치의 직류 전압 음극에 연결되도록, 상기 직류 전압 컨버터(104)는, 예를 들면 인버터 브리지의 하나 이상의 인버터 브랜치 및 하나 이상의 인덕터 코일로 구현될 수 있다. 그러나, 상기 직류 전압 컨버터(104)는 다른 여러 방식으로 구현될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 전기 시스템에서, 제어 시스템(105)의 컨트롤러(113)는, 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위를 벗어날 때 보다 기설정된 전압 범위에 있을 때, 직류 전압(UDC2)의 변화에 더 느리게 반응하도록 구성된다. 상기 컨트롤러(113)는, 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위에 있을 때, 더 느려지도록 구성되기 때문에, 용량성 회로(103)에 의해 저장되는 전기 에너지(½C2UDC2 2)는, 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위에 있을 때, 액추에이터(111)의 피크 파워 수요에 대하여 효과적으로 반응한다. 다른 한편으로는, 상기 컨트롤러(113)는, 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위를 벗어날 때 더 빠르게 반응하기 때문에, 상기 직류 전압(UDC2)은 기설정된 전압 범위 내에서 충분히 잘 유지될 수 있다. 상기 컨트롤러(113)의 제어 이득(control gain)은, 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위를 벗어날 때보다 상기 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위에 있을 때 더 작으므로, 상기 컨트롤러(113)는 상기 직류 전압(UDC2)이 기설정된 전압 범위에 있을 때 더 느려지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 구체예에 따른 전기 시스템에서, 제어 시스템(105)의 컨트롤러(113)는 적어도 부분적으로 기준값(UDC2 REF)으로부터의 직류 전압(UDC2)의 편차, 즉 UDC2―UDC2 REF를 기반으로 하여 컨버터 장치(102)를 제어하도록 구성된다. 상기 컨트롤러(113)는, 상기 편차(UDC2―UDC2 REF)가 양의 값일 때는, 제1 이득 계수(G1)로 상기 편차를 가중하도록 구성되고, 상기 편차가 음의 값일 때는, 제1 이득 계수와는 다른 제2 이득 계수(G2)로 편차를 가중하도록 구성된다. 상기 기준값(UDC2 REF)은 일반적으로 직류 전압(UDC2)의 허용 변동 범위 내에 있지 않기 때문에, 상기 제1 이득 계수(G1)는 상기 제2 이득 계수(G2)와는 다른 값을 갖는다. 상기 기준값(UDC2 REF)이 직류 전압(UDC2)의 허용 변동 범위 내에 있지 않는 경우는, 에너지(½C2UDC2 REF 2)의 기준 레벨이 상기 에너지의 허용 변동 범위 내에 있을 때 존재한다. 많은 경우에, 상기 에너지는 상기 에너지의 기준 레벨보다 높거나 낮은 유사한 안전 한계(safety margins)를 갖는 것이 유리하다. 즉, 상기 에너지의 기준 레벨은 상기 에너지의 허용 변동 범위 내에 있다. 이러한 경우에, 상기 기준값(UDC2 REF)을 초과하는 직류 전압(UDC2)의 안전 한계는 상기 기준값(UDC2 REF) 미만의 직류 전압(UDC2)의 안전 한계보다 좁다. 이것은 상기 에너지가 직류 전압(UDC2)에 직접 비례하지는 않지만, 대신에 직류 전압(UDC2)의 제곱에 직접 비례한다는 사실의 당연한 결과이다. 상기 편차(UDC2―UDC2 REF)가 양의 값일 때, 즉 UDC2의 보다 좁은 안전 한계에 사용되는 제1 이득 계수(G1)는, 상기 편차(UDC2―UDC2 REF)가 음의 값일 때, 즉 UDC2의 보다 넓은 안전 한계에 사용되는 제2 이득 계수(G2) 보다, 바람직하게는 더 큰 값을 갖는다. 따라서, 본 구체예의 경우에, 상기 UDC2가 UDC2 REF 미만이고 및 상기 UDC2의 변화가 에너지(½C2UDC2 2)의 더 작은 변화에 대응할 때보다, 상기 UDC2가 UDC2 REF 이상이고 상기 UDC2의 변화가 상기 에너지(½C2UDC2 2)의 더 강한 변화에 대응할 때, 컨트롤러(113)는 UDC2의 변화에 더 빠르게 반응한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 전기 시스템에 있어서, 제어 시스템(105)의 컨트롤러(112)는 과-전압 보호를 제공하도록 구성된다. 상기 컨트롤러(112)는, 직류 전압(UDC1)이 기설정된 과-전압 한계값을 초과하는 상황에 대응하여 용량성 회로(101)로 전달되는 전력을 감소시키도록 상기 컨버터 장치(102)를 제어하도록 구성된다. 도 1에 표시된 것을 참조로 하면, 제1 용량성 회로(101)로 전달되는 전력은 P2―P1이다. 따라서, 제1 용량성 회로(101)로 전달되는 전력은, 전력 전달(P1)을 증가시키도록 컨버터 장치(102)를 제어함으로써 감소될 수 있다. 상기 전력 전달(P1)은, 발전기로서 작동하는 전기기계(108)로부터 취해진 전력이 감소되고 그리고/또는 전기 모터로서 작동하는 전기기계(109)에 제공되는 전력이 증가할 때 증가한다. 상기 전기기계(108)로부터 취해진 전력은, 전기기계(108)의 토크 기준이 감소됨으로써 감소될 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 전기 시스템에서, 제어 시스템(105)의 컨트롤러(112)는 부족-전압 보호를 제공하도록 구성된다. 상기 컨트롤러(112)는, 직류 전압(UDC1)이 기설정된 부족-전압 한계값 이하로 되는 상황에 대응하여 용량성 회로(101)로부터 전달되는 전력을 감소시키도록 컨버터 장치(102)를 제어하도록 구성된다. 도 1에서 표시된 것을 참조로 하면, 제1 용량성 회로(101)로부터 전달되는 전력은 P1―P2이다. 따라서, 상기 제1 용량성 회로(101)로부터 전달되는 전력은, 전력 전달(P1)을 감소시키도록 컨버터 장치(102)를 제어함으로써 감소될 수 있다. 상기 전력 전달(P1)은, 발전기로서 작동하는 전기기계(108)로부터 취해진 전력이 증가하고 그리고/또는 전기 모터로서 작동하는 전기기계(109)에 공급되는 전력이 감소할 때 감소된다. 상기 전기기계(108)로부터 취해진 전력은 전기기계(108)의 토크 기준을 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
도 1에 예로서 도시된 전기기계 전력 전송 체인에서, 컨버터 장치(102)는, 발전기로서 작동하는 전기기계(108)로부터 전기 에너지를 제1 용량성 회로(101)로 전달하기 위한 제1 컨버터 스테이지(106), 및 용량성 회로(101)로부터 전기 에너지를 전기 모터로서 작동하는 전기기계(109)로 전달하기 위한 제2 컨버터 스테이지(107)를 포함한다. 상기 컨버터 스테이지들(106, 107)은, 예를 들어 펄스 폭변조(PWM) 컨버터 스테이지일 수 있다. 도 1에 도시된 구체예에서, 액추에이터(111)는 외부에서 주어진 토크 기준(Ref_Torq_A)에 따라 구동되는 것으로 추정된다. 상기 컨버터 스테이지(107)는 외부에서 주어진 토크 기준(Ref_Torq_A)에 따라 전기기계(109)의 토크를 제어하도록 구성된다. 요구되는 제어 정확도에 따라, 상기 전기기계(109)의 제어는 회전 속도 및/또는 위치 측정을 하거나 하지 않은 스칼라 제어(scalar control), 또는 회전 속도 및/또는 위치 측정을 하거나 하지 않은 벡터 제어일 수 있다. 도 1에 도시된 구체예에서, 상기 전기기계(109)의 제어는 회전 속도 및/또는 위치 신호(ω/θ_A)를 발생하는 회전 속도 및/또는 위치 센서(116)로 구현되는 회전 속도 및/또는 위치 측정을 포함한다. 또한, 상기 액추에이터(111)는 외부에서 주어진 회전 속도 또는 위치 기준값에 따라 구동되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 전기 시스템에서, 전력 기준값은, 직류 전압(UDC2)이 해당 직류 전압의 기준값(UDC2 REF) 미만일 때는 일반적으로 증가하고, 상기 전력 기준값은 직류 전압(UDC2)이 해당 직류전압의 기준값(UDC2 REF) 이상일 때는 일반적으로 감소하도록, 제어 시스템(105)의 컨트롤러(113)는 적어도 부분적으로 직류 전압(UDC2)을 기반으로 하여 전기기계(108)에 대한 전력 기준값을 결정하도록 구성된다. 또한, 전기기계(108)의 전력 기준값은 전기기계(109)에 공급되는 전력에 따라 결정될 수 있다. 상기 컨트롤러(113)는, 상기 전력 기준값, 및 연소 기관(110)이 상기 전력 기준값과 실질적으로 동등한 기계력을 발생시키는 상황에서의 상기 연소 기관(110)에 대한 바람직한 토크-속도 작동점을 표시하는 기저장된(pre-stored) 데이터를 기반으로 하여 전기기계(108)에 대한 토크 기준값(Ref_Torq) 및 회전 속도 기준값(Ref_Speed)을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 상기 기저장된 데이터는, 예를 들어 상기 연소 기관(110)이 요구되는 기계력을 최대 효율로, 즉 최소 손실로 생성할 수 있는 토크-속도 작동점을 나타낼 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 기저장된 데이터는, 상기 연소 기관(110)이 요구되는 기계력을 최대에 근접한 효율로, 즉 최소에 근접한 손실로 생성할 수 있고, 상기 연소 기간이 변화에 대응하는 충분한 능력을 갖는 토크-속도 작동점을 나타낼 수 있다.
도 1에 도시된 구체예에서, 연소 기관(110)은 속도 컨트롤러(114)의 도움으로 회전 속도 제어 모드로 구동된다. 상기 속도 컨트롤러(114)는, 예를 들어 회전 속도 및/또는 위치 센서(115)로 생성되는 상술한 회전 속도 기준값(Ref_Speed) 및 회전 속도 및/또는 위치 신호(ω/θ)를 기반으로 하여 연소 기관(110)의 연료 공급 및 공기 공급을 제어할 수 있다. 컨버터 스테이지(106)는 상술한 토크 기준값(Ref_Torq)에 따라 전기기계(108)의 토크를 제어하도록 구성된다. 요구되는 제어 정확도에 따라, 상기 전기기계(108)의 제어는 회전 속도 및/또는 위치 측정을 하거나 하지 않은 스칼라 제어, 또는 회전 속도 및/또는 위치 측정을 하거나 하지 않은 벡터 제어일 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 경우에서, 상기 회전 속도 및/또는 위치 신호(ω/θ)는 전기기계(108)의 제어에 이용된다. 상기 전기기계(108)는 회전 속도 제어 모드로 구동되고, 상기 연소 기관은 토크 제어 모드로 구동되는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른, 전기기계(208) 및 전기 시스템(200)을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 개략적으로 도시한 것이다. 본 구체예의 경우에서, 전기기계 전력 전송 체인은 전기기계(208) 및 연소 기관(210)이 서로 기계적으로 연결되어, 상기 전기기계(208) 및 상기 연소기관(210) 모두가 기계력을 액추에이터(211)에 공급하도록 구성된다. 상기 전기기계(208)는 때론 전기 에너지를 생성하는 발전기로서 작동하고, 때론 전기 에너지를 소비하는 전기 모터로서 작동하며, 높은 기계 출력이 필요할 때는 연소 기관(210)을 돕기도 한다. 상기 전기 시스템(200)은 제1 용량성 회로(201) 및 상기 제1 용량성 회로(201)와 상기 전기기계(208) 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치(202)를 포함한다. 상기 컨버터 장치(202)는 상기 용량성 회로(201)의 직류 전압(UDC1)을 상기 전기 기계(208)에 적합한 전압들로 변환시키도록 구성된다. 상기 전기 시스템(200)은 제2 용량성 회로(203) 및 용량성 회로들(201, 203) 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터(204)를 포함한다. 상기 전기기계(208)는, 예를 들어 전기적으로 여기된 동기기, 영구자석 동기기, 비동기기, 또는 자기저항기일 수 있다. 상기 전기기계(208)는 상기 컨버터 장치(202)가 전기기계(208)에 무효 전력을 제공할 수 있거나, 또는 상기 전기기계(208)에 무효 전력을 제공하기 위한 다른 수단이 존재하는 경우에 비동기기 또는 자기저항기일 수 있다. 상기 전기 시스템(200)은 배터리 소자(218) 및 상기 배터리 소자(218)를 충전하고 방전하기 위한 직류 전압 컨버터(217)를 더 포함할 수 있다.
상기 전기 시스템(200)은 용량성 회로(201)의 직류 전압(UDC1)의 변화에 대응하여 직류 전압 컨버터(204)를 제어하기 위한 제1 컨트롤러(212)를 포함하는 제어 시스템(205)을 포함한다. 상기 제어 시스템(205)은 용량성 회로(203)의 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 컨버터 장치(202)를 제어하기 위한 제2 컨트롤러(213)를 더 포함한다. 상기 컨트롤러들(212, 213)은, 상기 직류 전압(UDC1)을 기설정된 전압 범위, 즉 기준값(UDC1 REF)에 근접하게 유지하고, 동시에 직류 전압(UDC2)이 용량성 회로(201)와 전기기계(208) 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 컨트롤러(213)가 직류 전압(UDC2)의 변화에 반응하는 것보다 컨트롤러(212)가 직류 전압(UDC1)의 변화에 더 빠르게 반응하도록 구성된다.
도 2에 도시된 전기기계 전력 전송 체인의 구체예에 있어서, 컨버터 장치(202)는 전기기계가 발전기로서 작동할 때는, 상기 전기기계(208)로부터 전기 에너지를 용량성 회로로 전달하고, 상기 전기기계가 전기 모터로서 작용할 때는, 용량성 회로(201)로부터 전기 에너지를 전기기계(208)로 전달하기 위한 컨버터 스테이지(206)를 포함한다. 상기 컨버터 스테이지(206)는, 예를 들어 펄스 폭변조(“PWM”) 컨버터 스테이지일 수 있다.
도 2에 도시된 구체예에서, 연소 기관(210)은 외부에서 주어진 전력 제어 신호에 의해 제어된다. 상기 전력 제어 신호는, 예를 들어 상기 연소 기관(210)의 연료 공급 및 공기 공급을 결정할 수 있다. 상기 컨트롤러(213)는 적어도 부분적으로 직류 전압(UDC2), 연소 기관(210)의 전력 제어 신호, 및 상기 전기기계(208)의 높은 또는 예측 회전 속도를 기반으로 하여 상기 전기기계(208)에 대한 토크 기준값(Ref_Torq)을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 구체예의 경우, 높은 회전 속도(ω)는 회전 속도 센서(215)로 측정된다. 상기 토크 기준값(Ref_Torq)은, 예를 들어 다음의 예시되는 방식으로 결정될 수 있다:
전기기계(208)를 위한 모터력(MP; motor power) 및 발전기력(GP; generator power)은 하기의 직류 전압(UDC2)의 함수로서 결정된다:
- UDC2 ≤ 모터 한계 전압(UM)일 때, 모터력(MP)(UDC2)은 0(제로)이고,
- UDC2 > UM일 때, 모터력(MP)(UDC2)은 UDC2의 증가 함수이며,
- UDC2 ≥ 발전기 한계 전압(UG)일 때, 발전기력(GP)(UDC2)은 0이고, 그리고,
- UDC2 < UG일 때, 발전기력(GP)(UDC2)은 UDC2의 감소 함수이며,
UG > UM, 즉 전기기계(208)의 허용된 모터 작동의 전압 영역 및 전기기계(208)의 허용된 발전기 작동의 전압 영역은 부분적으로 중첩된다.
상기 연소 기관(210)의 상술한 전력 제어 신호가 증가한 후에, 상기 Ref_Torq가 실질적으로 높은 회전 속도(ω)에 의해 분리된 모터력(MP)(UDC2)이 되도록, 상기 전기기계(208)는 토크 제어 모드에서 전기 모터로서 작동한다. 따라서, 상기 UDC2가 모터 한계 전압(UM) 이상일 때, 상기 전력 제어 신호의 증가는, 직류 전압(UDC2)에 따라 연소 기관(210) 뿐만 아니라 전기기계(208)에 의해서도 반응한다. 상술한 전력 제어 신호가 감소한 후에, Ref_Torq가 실질적으로 높은 회전 속도(ω)에 의해 분리된 발전기력(GP)(UDC2)이 되도록 상기 전기기계(208)는 토크 조절 모드로 발전기로서 작동된다. 따라서, UDC2가 발전기 한계 전압(UG) 미만인 경우에, 전력 제어 신호의 감소는, 직류 전압(UDC2)에 따라 연소 기관(210)뿐만 아니라 전기기계(208)에 의해서도 반응한다.
도 3은 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 제1 용량성 회로 및 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하는 컨버터 장치를 포함하는 본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 방법의 흐름 공정도를 나타낸 것으로서, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환시킨다.
상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 단계(301): 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계, 및
- 단계(302): 상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 상기 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 상기 직류 전압 컨버터의 제어가 상기 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하도록 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하는 단계.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 상기 컨버터 장치의 제어는, 상기 제2 직류 전압이 제2 기설정된 전압 범위를 벗어날 때 보다, 상기 제2 직류 전압이 제2 기설정된 전압 범위일 때 상기 제2 직류 전압의 변화에 더 느리게 반응한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 상기 컨버터 장치의 제어는, 적어도 부분적으로 기준값으로부터의 제2 직류 전압의 편차를 기반으로 하고, 상기 편차가 양의 값일 때는 제1 이득 계수로 편차를 가중하고, 상기 편차가 음의 값일 때는 제1 이득 계수와는 다른 제2 이득 계수로 편차를 가중한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 컨버터 장치는, 제1 직류 전압이 기설정된 과-전압 한계값을 초과하는 상황에 대응하여 제1 용량성 회로로의 전기 에너지의 전달을 감소시키도록 제어된다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 컨버터 장치는 제1 직류 전압이 기설정된 부족-전압 한계값 이하로 되는 상황에 대응하여 제1 용량성 회로로부터의 전기 에너지의 전달을 감소시키도록 제어된다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 제2 용량성 회로의 전기용량은 제1 용량성 회로의 전기용량보다 크다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 제2 용량성 회로는 적어도 하나의 전기 이중층 커패시터를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 전기기계 전력 전송 체인은 직렬 전송 체인이고, 컨버터 장치는 발전기로서 작동하는 제1 전기기계로부터 전기 에너지를 제1 용량성 회로로 전달하기 위한 제1 컨버터 스테이지(106) 및 제1 용량성 회로로부터 전기 에너지를 전기 모터로서 작동하는 제2 전기기계로 전달하기 위한 제2 컨버터 스테이지를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 전력 기준값은 적어도 부분적으로 제2 직류 전압을 기반으로 하여 제1 전기기계에 대하여 결정되고, 토크 기준값 및 속도 기준값은 상기 전력 기준값 및 상기 전력 기준값과 실질적으로 동등한 기계력을 발생시키는 연소 기관에 대한 토크-속도 작동점을 표시하는 기저장된 데이터를 기반으로 하여 제1 전기기계에 대하여 결정된다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 전기기계 전력 전송 체인은 병렬 전송 체인이고, 컨버터 장치는 전기기계가 발전기로서 작동할 때는 전기기계로부터 전기 에너지를 제1 용량성 회로로 전달하고, 전기기계가 전기 모터로서 작동할 때는 제1 용량성 회로로부터 전기 에너지를 전기기계로 전달하기 위한 컨버터 스테이지를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 방법에서, 토크 기준값은 적어도 부분적으로 제2 직류 전압, 전기기계에 기계적으로 연결된 연소 기관의 전력 제어 신호, 및 전기기계의 높은 회전 속도를 기반으로 하여 병렬 전송 체인의 전기기계에 대하여 결정된다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 프로그램 가능한 프로세서가 본 발명의 상술한 예시적 및 비제한적인 일 구체예에 따른 임의의 방법을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 상기 제1 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 소프트웨어 모듈들을 포함하고, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환시키도록 구성된다.
상기 소프트웨어 모듈들은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다:
- 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로 간에 전기 에너지를 전달하기 위해 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계, 및
- 상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 직류 전압 컨버터의 제어가 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하도록 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 컨버터 장치를 제어하는 단계.
상기 소프트웨어 모듈들은, 예를 들어 서브루틴들 및/또는 적합한 프로그래밍 언어로 생성된 함수들일 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 상술한 소프트웨어 모듈들로 암호화된 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체, 예를 들어 컴팩트 디스트(“CD”)를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적인 구체예에 따른 신호는 본 발명의 일 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램을 규정하는 정보를 수행하도록 암호화된다.
상술한 설명에 기재된 비한정적 특정 예시들은 첨부한 청구항들의 범위 및/또는 적용 가능성을 한정하기 위한 목적으로 해석되어져서는 안된다. 또한, 본 명세서에 제시된 모든 예시들의 리스트 및 그룹은, 달리 명시되어 있지 않는 한, 모든 것을 망라하는 완전한 리스트 및 그룹은 아니다.

Claims (15)

  1. 제1 용량성 회로(101, 201) 및 상기 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치(102, 202)를 포함하는 전기 시스템(100, 200)으로서, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압((UDC1)을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환하도록 구성되고, 상기 전기 시스템은,
    - 제2 용량성 회로(103, 203),
    - 제1 및 제2 용량성 회로들 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류
    전압 컨버터(104, 204), 및
    - 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 상기 직류 전압 컨버터를 제어하고,
    제2 용량성 회로의 제2 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 상기 컨버터
    장치를 제어하기 위한 제어 시스템(105, 205)을 포함하며,
    상기 제어 시스템은, 제1 직류 전압을 제1 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 제2 직류 전압의 변화보다 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 제2 직류 전압이 제2 기설정된 전압 범위를 벗어날 때 보다 제2 직류 전압이 제2 기설정된 전압 범위에 있을 때 제2 직류 전압의 변화에 더 느리게 반응하도록 구성되는 전기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 적어도 부분적으로 기준값으로부터의 제2 직류 전압의 편차를 기반으로 하여 컨버터 장치를 제어하도록 구성되고, 상기 컨버터 장치를 제어하기 위해 상기 편차를 사용할 때, 상기 제어 시스템은, 상기 편차가 양의 값일 때는 제1 이득 계수로 편차를 가중하도록 구성되고, 상기 편차가 음의 값일 때는 제1 이득 계수와는 다른 제2 이득 계수로 편차를 가중하도록 구성되는 전기 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 제1 직류 전압이 기설정된 과-전압 한계값을 초과하는 상황에 대응하여 제1 용량성 회로로의 전기 에너지의 전달을 감소시키도록 컨버터 장치를 제어하도록 구성되는 전기 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 제1 직류 전압이 기설정된 부족-전압 한계값 이하로 되는 상황에 대응하여 제1 용량성 회로로부터의 전기 에너지의 전달을 감소시키도록 컨버터 장치를 제어하도록 구성되는 전기 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 용량성 회로의 전기용량은 제1 용량성 회로의 전기용량보다 큰 전기 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량성 회로는 적어도 하나의 전기 이중층 커패시터를 포함하는 전기 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터 장치는 전기기계들 중 발전기로서 작동하는 제1 전기기계로부터 전기 에너지를 제1 용량성 회로로 전달하기 위한 제1 컨버터 스테이지(106) 및 제1 용량성 회로로부터 전기 에너지를 전기기계들 중 전기 모터로서 작동하는 제2 전기기계로 전달하기 위한 제2 컨버터 스테이지(107)를 포함하는 전기 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 시스템(105)은 적어도 부분적으로 제2 직류 전압을 기반으로 하여 전기기계들 중 제1 전기기계에 대한 전력 기준값을 결정하도록 구성되고, 전력 기준값 및 상기 전력 기준값과 실질적으로 동등한 기계력을 발생시키는 연소 기관에 대한 토크-속도 작동점을 표시하는 기저장된 데이터를 기반으로 하여 전기기계들 중 제1 전기기계에 대한 토크 기준 및 속도 기준값을 결정하도록 구성되는 전기 시스템.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터 장치는 상기 전기기계가 발전기로서 작동할 때는 전기기계로부터 전기 에너지를 제1 용량성 회로로 전달하고, 상기 전기기계가 전기 모터로서 작동할 때는 제1 용량성 회로로부터 전기 에너지를 전기기계로 전달하기 위한 컨버터 스테이지(206)를 포함하는 전기 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 시스템(205)은, 적어도 부분적으로 제2 직류 전압, 전기기계에 기계적으로 연결된 연소 기관의 전력 제어 신호 및 전기기계의 회전 속도를 기반으로 하여 전기기계에 대한 토크 기준값을 결정하도록 구성되는 전기 시스템.
  12. - 하나 이상의 연소 기관으로부터 기계력을 수신하고, 기계력을 하나 이
    상의 액추에이터에 공급하기 위한 하나 이상의 전기기계(108, 109, 208),
    - 전기기계가 전기 모터로서 작동할 때는 전력을 하나 이상의 전기기
    계의 각각에 공급하고, 전기기계가 발전기로서 작동할 때는 하나 이상의 전
    기기계의 각각으로부터 전력을 수신하기 위한, 제1항 내지 제3항 중 어느
    한 항에 따른 전기 시스템(100, 200)을 포함하는 전기기계 전력 전송 체인.
  13. 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 상기 제1 용량성 회로와 상기 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인의 제어방법으로서,
    상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압((UDC1)을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환하고, 상기 방법은,
    - 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로
    간에 전기 에너지를 전달하기 위한 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계
    (301), 및
    - 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 상기 컨버
    터 장치를 제어하는 단계(302)를 포함하고,
    상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 상기 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 상기 직류 전압 컨버터의 제어가 상기 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하는 것을 특징으로 하는 전기기계 전력 전송 체인의 제어방법.
  14. 제1 용량성 회로, 하나 이상의 전기기계, 및 상기 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전기 에너지를 전달하기 위한 컨버터 장치를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 컨버터 장치는 제1 용량성 회로의 제1 직류 전압((UDC1)을 하나 이상의 전기기계에 적합한 하나 이상의 전압으로 변환하도록 구성되고, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함하고,
    - 제1 직류 전압의 변화에 대응하여 제1 용량성 회로와 제2 용량성 회로 간에 전기 에너지를 전달하기 위해 직류 전압 컨버터를 제어하는 단계, 및
    - 제2 용량성 회로의 제2 직류 전압(UDC2)의 변화에 대응하여 컨버터 장치를 제어하는 단계,
    상기 제1 직류 전압을 기설정된 전압 범위로 유지하고, 제2 직류 전압이 제1 용량성 회로와 하나 이상의 전기기계 간에 전달되는 전력의 변동에 대응하여 변동하게 하도록, 상기 컨버터 장치의 제어가 제2 직류 전압의 변화에 반응하는 것보다 상기 직류 전압 컨버터의 제어가 제1 직류 전압의 변화에 더 빠르게 반응하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체.
  15. 삭제
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