KR19990028845A - 변압기 권선비를 연속적으로 조절 및 조정하는 방법 및 장치,및 그러한 장치가 설치되는 변압기 - Google Patents

변압기 권선비를 연속적으로 조절 및 조정하는 방법 및 장치,및 그러한 장치가 설치되는 변압기 Download PDF

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Abstract

소정 조절 범위 내에서, 한 개 이상의 조절 권선이 설치된 전력 변압기(2)의 1차(4)권선과 2차(6)권선 사이의 권선비를 연속적으로 조절하는 방법 및 장치에 있어서, 제 1탭(6a, 6b, 6c, 6d)은 변압기(2)의 교류 전압의 사이클의 일부 동안 스위치 온되며, 제 2탭(6b, 6c, 6d, 6a)은 교류 전압의 사이클의 다른 부분동안 스위치 온된다. 이를 위해, 장치는 사이리스터 또는 트랜지스터의 형태로 전자 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d)를 구비한다.

Description

변압기 권선비를 연속적으로 조절 및 조정하는 방법 및 장치, 및 그러한 장치가 설치되는 변압기
본 발명은 일정한 조절 범위 내에서 탭이 설치된 한 개 이상의 조정 권선을 갖는 전력 변압기의 1 차와 2 차 권선 사이의 권선비를 조절하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전력 배전용 네트워크에 있어서, 1차 측에서의 전압과 2차 측에서의 전압 사이의 권선비가 스위칭 장치에 의해 선택될 수 있는 탭을 갖는 변압기의 한 개 이상의 권선을 구비하는 결과로서 일정한 한계내에서 단계적으로 조정될 수 있거나 조절가능한 변압기에 의해 일반적으로 상호 결합되는 상이한 전압레벨을 갖는 네트워크부를 사용한다.
소정 변압기 응용에 따라, 이것은 부하시 탭 전환기에 의한 부하 상태의 한 개 이상의 단계에서 권선비의 조정 또는 조절, 또는 탭 선택기에 의한 변압기의 스위치 오프 상태의 한 개 이상의 단계에서 권선비의 반영구적인 조절을 수반할 수 있다. 배전망에 있어서 변압기의 권선비의 조정 또는 조절은 전력 소모자와 관련된 배전지점에서의 단기 및 장기 특성의 발산 부하 상태의 경우에 일정한 한계 내에서 소정 전압 레벨을 보증할 수 있어야 한다.
측정 및 계산으로부터, 본 변압기 조절 및 조정 장치로, 도시의 네트워크에서의 전압 변화량은 정격 전압의 대략 7%이며, 지방의 네트워크에서의 전압 변화량은 대략 14%이라는 것을 알 수 있다. 또한, 모든 배전지점에서의 평균 전압은 정격화된 값보다 2% 내지 4% 더 높다는 것도 알 수 있다. 결국, 변압기에서 불필요한 손실이 발생하며, 소비자는 평균적으로 과도하게 높은 소모를 하게 된다.
발생단으로부터 배전단까지 관측한 바에 의하면, 배전망에서의 전압 변동의 원인은 중간 전압 네트워크, 저전압 변압기 및 저전압 네트워크에 대한 전압 손실의 누적된 결과이며, 정확하게 조절될 수 없는 중간 전압 변압기 및 전류 시스템의 계단식 조정을 접속하는 역할을 한다. 또한, 불균일하게 부하된 케이블 위상 또는 분산된 에너지 발생은 네트워크에서의 전압차를 일으킨다.
본 발명의 목적은, 간단하고 저렴한 방식으로, 우선, 서문에서 언급된 형태의 방법, 배전망에서의 전압의 조절이 종래 기술에서 및 부하 하에서 훨씬 더 정확하고 신속하게 행해질 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 이 목적을 위해, 본 발명에 따른 방법은 조절범위 내에서 본질적으로 연속적으로 조절될 수 있는 변압기 권선비를 얻기 위하여, 제 1 탭이 변압기의 교류 전압의 사이클의 일부 동안 스위치 온되며 제 2 탭이 교류 전압의 사이클의 다른 부분동안 스위치 온되는 것을 특징으로 한다. 즉, 교류전압의 일 사이클동안, 두 개의 탭이 개별적으로 동작하며, 전류는 각 탭이 스위치 온되는 시간에 따라 탭 중 한 개를 통해 흐른다. 상기 스위치 온 시간은 (실질적으로) 0 일 수 있다는 것을 지적한다.
본 방법의 결과로서 얻어진 부하하의 개선된 전압 조정 장치로, 탭이 설치된 변압기의 권선비는 정격 전압이 특히 배전망의 배전 지점에서 대체적으로 지배적인 방식으로 정확하고 매우 빠르게 조절될 수 있다. 결국, 변압기는 지금까지 사용했던 조절 설비와 비교하여 증가된 전압없이 동작될 수 있다. 이것은 현 상황에 비해 2% 내지 4%의 평균 전압의 감소를 가져온다. 변압기의 제로 부하 손실은 결과적으로 변압기의 제로 부하 손실의 전압 의존도에 따라 대략 5% 내지 9.5% 더 낮게 될 것이다.
전력의 배전지점에서 전압 감소는 네델란드식 배전망에서의 측정 및 "전력 시스템의 동작 및 효율에 대한 감소된 전압의 효과(The Effects of Reduced Voltage on the Operation and Efficiency of Electric System)" 란 제목의 EPRI 보고서 EL-3591(1984년 6월, 프로젝트 1419-1, 제1권)를 기초로 하여, 2%의 평균 전압 감소에 대해 대략 1.8% 및 4%의 평균 전압 감소에 대해 대략 3.6%의 에너지를 절약한다. 그러므로, 변압기가 일부를 형성하는 배전망의 조작자 및 전력 소모자에 대해 현저한 절약이 행해진다.
또한, 임의의 시간 주기 동안 정격 전압으로부터의 편차가 감소한다.
또한, 중간 전압 및 저전압 네트워크의 네트워크 구성 및 조작시 배전 회사가 대규모의 간접적인 절약을 할 수 있다.
스테이션에서의 전압 조정에 대하여, 네트워크에서의 전압의 문제점은 상이하게 부하된 중간 전압 위상으로 해결되며 처리될 수 있다.
네트워크 구성에 관하여, 중간 전압 네트워크는 변압기 전원이 네트워크의 중간 전압부의 전압강하로부터 독립적으로 발생할 수 있기 때문에 훨씬 큰 거리에 대해 동작될 수 있다. 결국, 150kV, 50kV, 25kV 및 10kV의 전압 레벨에서 네트워크 구성에 대한 절약이 가능하다.
전압 강하가 네트워크에 대한 디자인 기준으로서 더 이상 결정적이지 않기 때문에 케이블부도 또한 감소될 수 있으며, 전달 용량만이 디자인 기준이 된다.
에너지의 피이드백과 관련하여, 전압이 전력의 방향에 관계없이 본 발명에 따른 방법으로 조정될 수 있으므로 독립된 변압기가 전력을 공급 및 수용하는데 더 이상 필요하지 않다는 점에서 절약이 가능하다.
마지막으로, 변압기의 병렬 동작의 경우에, 전력 배전은 병렬로 동작하는 변압기의 단락회로 임피던스의 차이와 관계없이 전압 조절에 의해 매우 잘 조절될 수 있다는 것이 지적된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 방법에서 제 1 및 제 2 탭 사이의 스위칭은 펄스폭 변조로 행해진다. 결국, 조파 전압에 대한 양호한 보상이 얻어질 수 있다. 발생된 조파 전류 및 전압은 기본 주파수(일반적으로:50 또는 60Hz)의 배타으로 홀수배인 주파수를 갖는다. 펄스 폭 변조의 주파수가 적어도 교류 전압 또는 보상될 조파 전압 또는 전류의 주파수 보다 크기가 큰 종류인 경우, 기본 주파수가 교류 전압의 기초 주파수와 같은 보정 전압 또는 전류가 얻어진다. 또한, 펄스 폭을 가변시킨 결과로서, 전압은 쉽게 조정될 수 있게 되며, 그 값은 제 1 및 제 2 탭이 스위치온되는 시간 주기의 비에 본질적으로 비례한다.
또다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법에서 제 1 및 제 2 탭 사이의 스위칭은 위상 제어, 즉 특정 위상각에서의 탭의 스위치온, 또한 위상 각 제어라 칭해지는 것에 의해 발생한다. 일방향으로 통하는 스위치가 사용될 경우, 위상의 스위치 오프는 전류가 0을 통과하는 순간에서의 자연 전류(commutation)에 의해 행해진다.
본 발명의 다음 목적은 상기 목적을 이루기 위해 도입부에서 언급한 형태의 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 위해, 상기 장치는, 제 1 및 제 2 단자가 설치되며, 제어신호에 의해 일방향 또는 양방향으로 통하며, 제 1 단자는 조정 권선의 탭에 접속되며, 제 2 단자는 한 개 이상의 다른 스위치의 제 1 또는 제 2 단자에 접속되는 다수의 전자 스위치, 및 조절 범위 내에서 본질적으로 연속적으로 조절가능한 변압기 권선비를 얻도록, 제 1 탭이 변압기의 교류 전압의 사이클의 일부동안 스위치 온되며, 제 2 탭이 교류 전압의 사이클의 다른 부분동안 스위치 온되며, 제 1 및 제 2 탭이 스위치 온되는 시간 주기의 비는 제어장치에 입력되는 변압기 권선비 제어신호의 값에 의존하는 방식으로 스위치에 제어신호를 입력하는 제어장치를 특징으로 한다. 그러한 스위치 장치는 종래 역학적으로 동작되는 부하시 탭 전환기 또는 탭 선택기를 대체하며, 관련 변압기의 조작자가 변압기 권선비를 빠르고, 정확하며 반드시 연속적으로 조절하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법 및 스위칭 장치로, 다수의 신규한 제어 설비가 다음과 같은 범위 내에서 행해진다.
- 조파 전압의 보상. 변압기의 조정 권선이 1 차 측상에 있다고 가정하면, 본 발명에 따른 스위치 장치는 1차 측에서의 조파 전압 왜곡이 2차 측에 존재하지 않는 방식으로 제어될 수 있으며, 2차 전압은 반드시 정현파 형태를 갖게 된다.
- 조파전류의 보상. 다시 변압기의 조정 권선이 1차 측상에 있다고 가정하면, 본 발명에 따른 스위치 장치는 한 개 이상의 커패시터를 사용하여, 1차 측상에서의 조파전류가 보상될 수 있으며, 반드시 정현파 1차 네트워크 전류가 생기게 되는 방식으로 제어될 수 있다. 조파 전류에 대한 보상은 조파 전압에 대한 보상과 동시적으로 발생할 수 없다는 것이 지적될 수 있다.
- 비대칭 전압에 대한 보정. 1차 측에서의 위상 전압이 다상 변압기의 경우에 비대칭일 경우, 이러한 비대칭은 본 발명에 따른 스위치 장치를 독립한 위상에 대해 상이하게, 다른 위상과 독립적으로 제어하여 보정될 수 있다.
- 원격 제어. 일반적으로, 변압기 권선비의 조정은 폐쇄 루프 제어 시스템에서 제어신호를 발생시켜 행해지며, 조정될 전압에 대한 기준이 내부적으로 발생된다. 그러한 전압 기준은 외부적으로 발생될 수 있으며, 스위치 장치에 원격적으로 공급될 수 있다.
- 변압기의 병렬 접속. 병렬 접속된 변압기 사이의 전압차는 적당한 제어에 의해 제거될 수 있다. 주/종 제어는 예를 들면 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 주 제어 시스템은 변압기의 전압을 제어하며 다른 변압기의 종 제어시스템에 대한 잔류 제어를 발생시킨다.
바람직하게, 스위치 장치의 제어장치는 펄스폭 변조에 의해 제 1 및 제 2탭상에서 스위칭하기에 적합하다.
이 목적을 위해, 스위치는 바람직하게 직렬 대립으로 접속된 두 개의 트랜지스터 및 직렬 대립으로 접속된 두 개의 다이오드의 병렬회로를 구비하며, 다이오드 사이의 접속 지점은 트랜지스터 사이의 접속 지점에 접속된다. 바람직한 실시예에서, 상기 접속 지점은 트랜지스터의 에미터 및 다이오드의 애노드에 접속되며, 트랜지스터는 IGBT형이다.
또다른 바람직한 실시예에서, 스위치 장치의 제어장치는 스위치가 자연 전류와 역병렬 방식으로 접속된 사이리스터를 구비하는 경우, 제어신호에 의해 제 1 및 제 2 탭 사이를 스위칭하기에 적당하다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 장치는 전압 교차 및 전류 통과를 확실하게 하는 한 개 이상의 소자를 구비하며, 전자 스위치는 소정 한계값을 초과하지 않으므로 전자 스위치는 정격 전압 및 전류에만 적당하다. 그러한 소자는 한편으로는, 변압기의 조정 권선의 탭에 접속되는 제 1 단자와 스위치의 제 1 단자 또는 제 2 단자에 접속되는 제 2 단자로 디자인될 수 있으며, 다른 한편으로, 그러한 소자는 스위치의 제 1 단자에 접속되는 제 1 단자 및 스위치의 제 2 단자에 접속되는 제 2 단자로 디자인될 수 있다.
관련 소자의 예는, 임피던스, 사이리스터, 전압 의존 레지스터 및 서지 전압 보호기이다. 적당한 제어장치와 조합하여, 변압기의 단락 회로화의 경우에, 단락 회로 전류는 제한 소자를 통해 이동할 수 있도록 설치될 수 있다. 동일한 것이 정격 전류보다 높은 다수의 시간이 주변 전류가 발생하는 조건 하에서, 변압기가 스위치 온되는 경우에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스위치 장치는 예를 들면, 제한 소자에 접속된 탭으로부터 전력 변압기 자체에 의해 공급될 수 있다. 이 경우에, 스위치 장치가 변압기의 정적인 상태의 동작 조건으로 동작한 후에, 변압기가 소자를 통해 스위치 온되어, 스위치 장치는 별개의 전원을 필요로 하지 않는다.
본 발명은 또한 탭을 갖는 한 개 이상의 권선이 설치되며 상기한 바와 같은 스위치 장치를 갖는 변압기에 관한 것이다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 이하에 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 한 개의 권선이 본 발명에 따른 스위치 장치에 접속된 네 개 또는 다섯 개의 탭이 설치되는 변압기.
도 2는 도 1에 도시된 전자 스위치의 또다른 형태.
도 3은 탭이 설치된 권선을 갖는 또다른 변압기.
도 4는 변압기의 동상 조정 범위를 증가시키기 위해 탭이 설치된 권선을 갖는 또다른 변압기.
도 5는 3상 변압기의 동상 및 사분 조정을 위해 두 개의 상이한 위상에서 탭이 설치된 권선을 갖는 또다른 변압기.
도 6은 네트워크에서 구체화된 변압기의 매우 간략화된 등가회로도.
도 7은 도 6의 도면에서 도 8에 따른 펄스 폭 변조의 경우 변압기 출력 전압.
도 8은 도 6에서 스위치를 교차하는 관련 전압.
도 9는 펄스 폭 변조의 경우 조정 특성.
도 10은 도 6에 따른 변압기의 1차 권선의 탭이 없는 부분에서의 전류 및 위상 제어의 경우 상기 변압기의 탭을 통과한 전류.
도 11은 위상 제어의 경우 2차 측에서의 전압 및 도 6에 따른 변압기의 또다른 탭을 통과하는 전류.
다양한 도면에서, 동일한 도면부호는 동일한 부품 또는 동일한 기능을 갖는 부품을 가리킨다.
이하의 기재는 단상 변압기 개념을 가정하며, 다상 변압기의 경우, 기술되며 도시된 회로는 위상의 수에 따라 복수개가 존재한다.
도 1은 1차 권선(4) 및 2차 권선(6)을 구비하는 변압기(2)의 위상을 도시한다. 예를 들면,10.5㎸의 정격 1차 전압 및 420V의 2차 전압을 갖는 400kVA의 변압기일 수 있다. 1차 권선(4)은 역병렬로 접속된 한 쌍의 사이리스터(8a 및 10a, 8b 및 10b, 8c 및 10c, 8d 및 10d)의 제 1 단자에 각각 접속된 탭(6a,6b,6c,6d)이 설치된다. 역병렬로 접속된 한 쌍의 사이리스터의 타 단자(제 2 단자)는 상호 내부접속되며 네트워크의 단자(12)로 이끌어진다. 역병렬로 접속되며 쇄선으로 둘러싸인 각 사이리스터 쌍은 이하에 상세하게 기재하지 않는 제어장치(14)에 입력되는 변압기 권선비 제어신호(Uref)를 기초로 하여, 제어장치(14)에 의해 (화살표 13a-13d로 상징적으로 표시됨) 개별적으로 제어된다. 제어장치의 동작은 도 6내지 도11을 참조하여 이하에 더욱 상세하게 포괄적으로 기술된다.
도 1에 따라 역병렬로 접속된 사이리스터 쌍은 자연 전류를 기초로 동작하며 따라서 위상 제어에 특히 적당하다. 펄스 폭 변조의 경우에, 예를 들면 GTO(Gate Turn-Off)소자가 사용될 수 있으므로 강제 전류가 가능하다. 마지막에 언급된 경우에 있어서, 도 2에 도시된, 직렬 대향으로 접속된 사이리스터(16, 18) 및 직렬 대향으로 접속된 다이오드(20, 22)의 병렬회로를 사용할 수 있으며, 사이리스터(16, 18)사이의 접속지점 및 다이오드(20, 22) 사이의 접속지점이 서로 접속된다.
도 1에서, 탭이 설치된 권선의 일부는 1차 권선(4)의 일단에 위치된다. 도 3에서, 탭이 설치된 변압기(2a)의 권선(4a)의 일부는 권선에서 더욱 중앙에 위치된다. 스위치(24a, 24b, 24c, 24d)와 같은 도 3 이하에 도시된 스위치는 간략함을 위해 매우 단순화된 형태로 도시되지만, 실제 디자인시, 도 1에 따른 회로에서의 사이리스터와 같은 제어가능한 반도체 소자 또는 도 2에 따른 회로에서의 사이리스터 또는 다이오드를 구비한다. 도 3 이하에서는 명백함을 위해 제어장치가 도시되지 않는다.
도 1 및 도 3에서, 탭(6e, 6f)은 점선으로 도시되며 타측(소자 26)이 단자(12)에 접속되거나 타측(소자 28)이 스위치(24a)의 제 1 단자에 접속되는 소자(26 또는 28)에 접속되며, 소자는 예를 들면, 변압기가 스위치 온되는 동안 및 단락회로에서 전기 스위치의 전압 부하 및 전류 부하를 감소시키도록 작용한다. 그러한 상황에서, 높거나 매우 높은 전류가 스위치 개방의 결과로서 소자(26 또는 28)를 지나 흐를 수 있다. 스위치의 전압 부하는 소자로 인해 충분히 낮아진다.
소자(26 또는 28)는 도 3에서 표시된 스위치와 병렬로 접속되며, 스위치(24a)를 보호하기 위해, 그 경우에 소자(28)와 탭(6f)사이에서 점선으로 도시된 접속이 쇄선으로 도시된 접속으로 대체된다.
스위치는 변압기(2, 2a)의 정상적인 정적 상태 조건동안에만 동작하며, 변압기의 스위치 온 또는 단락 회로화 동안은 동작하지 않는다. 이것은 전력이 변압기가 동작할 경우에만 요구되기 때문에 스위치에 대한 제어장치의 전역원이 변압기 자체로부터 얻어질 수 있다는 것을 의미한다.
도 4에 따른 변압기는 실제로 전압의 동상 조정 범위를 증가시키는 도 3에 따른 권선(4a)의 직렬회로를 구비하는 1차 권선(30)을 갖는다.
도 1, 도 3 및 도 4에 따른 변압기 회로에서, 소위 동상 조정, 즉 단상으로의 전압 조정이 항상 존재한다. 동상 및 4분 조정의 조합, 즉 상이한 변압기 코어상에서의 권선의 동시적인 조정이 도 5에 도식적으로 도시된다. 도 5에 따른 변압기(2c)는 다른 위상의 조정 권선(34)과 직렬로 접속된 제 1 위상의 조정 권선(32)을 갖는다.
도 6은 저항(38)을 갖는 1차 주 권선(36) 및 저항(42)을 갖는 1차 권선부(40)를 갖는 변압기(2d)를 도시한다. 1차 권선(36, 40)은 스위치(46a, 46b)의 일측에 접속된 탭(44a, 44b)을 각각 갖는다. 스위치(46a, 46b)의 타측은 서로 접속되며 전원(48) 및 인덕턴스(50)에 의해 상징적인 형태로 표시되는 네트워크의 전원측에 접속된다.
저항(54)을 갖는 2차 권선(52)은 부하 임피던스(56)에 접속되며, 출력전압(U2)을 통과한다. 스위치(46a)를 통과하는 전압은 Us로서 도시된다.
펄스 폭 변조에서, 스위치(46b)는 원칙적으로 도 8로부터 유도될 수 있는 리듬으로, 개방위치로부터 출발하여 폐쇄되며, 스위치(46a)는 폐쇄 위치로부터 출발하여 개방된다. 도 8에 따르면, 스위치 온 시간은 스위치(46a)가 개방되는 동안의 시간의 3배 내지 4배정도 크다. 도시된 경우에, 펄스 폭 변조의 주파수(1kHz)는 변조될 전압의 주파수(50Hz)의 20배이다. 도 7에 따른 변압기(2d)의 출력 전압(U2)에서 스위치(46a)가 개방되는 동안 (스위치(46b)가 폐쇄되는 동안의 시간 주기에 해당) 의 전압은 나머지 시간 보다 높게 되며, 결국, 전압(U2)의 rms값은 스위치(46a)가 영구적으로 페쇄될 경우 얻어지는 값과 스위치(46b)가 영구적으로 페쇄될 경우 얻어진 값 사이에 존재한다는 것을 명백하게 알 수 있다. 전압(U2)은 펄스폭을 연속적으로 변화시켜 연속적으로 가변될 수 있다는 것이 명백하다.
스위치 온 계수(d)가 스위치(46b)가 폐쇄되는 동안의 시간 대 펄스 폭 변조의 스위치 시간에 대한 비로 정의될 경우, 도 9에 도시된 바와 같은 변압기 출력 전압의 변화량(ΔU2)과 스위치 온 계수(d)사이의 관계가 존재한다. 얻어진 곡선은 비선형이며, 이것은 사용된 전자 스위치가 비이상적이라는 사실의 결과이다.
도 10 및 도 11을 위해, 도 6에 따른 회로에서의 스위치(46a, 46b)가 역병렬로 접속된 사이리스터에 의해 형성되며, 스위치(46a)는 위상각(α 및 180°+α)에 해당하는 시간에서 폐쇄된다(스위치(46b)는 개방된다). 도 10 및 도 11에서, 도 6에 따른 변압기(2d)의 1차 권선의 탭이 없는 부분을 통과하는 전류(i1)의 두 사이클이 가상의 수직 스케일 상에 도시되며, 스위치(46a)를 통과하는 전류(ia), 스위치(46b)를 통과하는 전류(ib) 및 2차 전압(U2)이 도시된다. 위상각(α, 180°+α)에 해당하는 시간에서, 출력 전압(U2)은 단계적으로 감소하며, 그 순간에 스위치(46a)가 개방되며 스위치(46b)가 폐쇄되므로, 스위치(46a)에 접속되는 탭을 통과하는 전류(ia)의 제로 교차 이후에 계단식으로 증가한다. 명백함을 위해, 출력 전압(U2)에서 계단식 변화는 도시된 스케일 상에서 실제하는 것 보다 더욱 명백한 형태로 도시된다는 것이 지적된다. 출력 전압(U2)의 rms값은 위상각(α)을 변화시킴으로서 소정 조절 범위 내에서 연속적으로 조절될 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 방법 및 장치에서는 두 개의 인접 탭의 스위치를 동작시키는 것이 필요하지 않다는 것이 지적된다. 스위치 장치는 또한 n번째와 m번째 탭(n, m은 자연수)사이에서 스위치되도록 디자인 될 수 있으며, 그 사이의 절대값 차는 1 보다 크다. 그러한 처리는 예를 들면, 스위치 장치의 스위치 중 한 개 또는 그의 제어가 결함이 생길 경우, 결함이 있는 스위치는 연속적으로 개방상태에 놓이게 되며, 변압기는 그럼에도 불구하고 동작상태를 유지하게 되는 것이 필요할 수 있다. 소정 전압은 그 경우에 예를 들면, 다음의 더 높은 것과 다음의 더 낮은 탭 사이에서 스위칭하여 조절될 수 있다.

Claims (16)

  1. 일정한 조절 범위 내에서, 탭(6a, 6b, 6c, 6d)이 설치된 한 개 이상의 조정 권선을 갖는 전력 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)의 1차(4)와 2차(6) 권선 사이의 권선비를 조절하는 방법에 있어서, 조절 범위 내에서 연속적으로 조절가능한 변압기 권선비를 얻기 위해, 제 1 탭(6a, 6b, 6c, 6d)이 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)의 교류 전압의 사이클의 일부동안 스위치 온되며, 제 2 탭(6b, 6c, 6d, 6a)이 교류 전압의 사이클의 다른 부분동안 스위치 온되는 것을 특징으로 하는 권선비 조절방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 탭(6a, 6b, 6c, 6d)사이의 스위칭은 펄스 폭 변조로 발생하는 것을 특징으로 하는 권선비 조절방법.
  3. 제 2항에 있어서, 펄스 폭 변조의 주파수는 교류 전압의 주파수 보다 적어도 크기가 큰 종류인 것을 특징으로 하는 권선비 조절방법.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1과 제 2 탭(6a, 6b, 6c, 6d)사이의 스위칭은 위상 제어에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 권선비 조절방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서, 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)가 정적인 상태의 동작 조건에 존재할 경우 스위칭이 발생하며, 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)가 정적인 상태의 동작 조건의 범위 외에 존재할 경우 탭이 스위칭 온되지 않는 것을 특징으로 하는 권선비 조절방법.
  6. 탭(6a, 6b, 6c, 6d)이 설치된 한 개 이상의 조정 권선을 갖는 전력 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)의 1차(4)와 2차 권선(6) 사이의 권선비를 일정한 조절 범위내에서 조절하는 스위치 장치에 있어서,
    제 1 및 제 2단자가 설치되며, 제어신호(13a, 13b, 13c, 13d)에 의해 일방향 또는 양방향으로 통할 수 있으며, 제 1단자는 조정권선의 탭(6a, 6b, 6c, 6d)에 접속되며, 제 2단자는 한 개 이상의 타 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d, 16, 18, 24a, 24b, 24c, 24d, 46a, 46b)의 제 1 또는 제 2단자에 접속되는 다수의 전자 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d, 16, 18, 24a, 24b, 24c, 24d, 46a, 46b), 및
    조절 범위 내에서 연속적으로 조절가능한 변압기 권선비를 얻기 위해, 제 1 탭(6a, 6b, 6c, 6d)이 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)의 교류 전압의 사이클 일부동안 스위치 온되며, 제 2 탭(6b, 6c, 6d, 6a)이 교류 전압의 사이클의 다른 부분동안 스위치 온되며, 제 1 및 제 2탭(6a, 6b, 6c, 6d)이 스위치 온되는 시간 주기의 비는 제어장치(14)에 입력되는 변압기 권선비 제어신호의 값에 의존하는 방식으로, 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d, 16, 18, 24a, 24b, 24c, 24d, 46a, 46b)에 제어신호를 입력하는 제어장치(14)를 특징으로 하는 스위치 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 제어장치(14)는 펄스 폭 변조에 의해 제 1 과 제 2탭(6a, 6b, 6c, 6d) 사이에서 스위칭하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 스위치는 직렬 대향으로 접속된 두 개의 트랜지스터(16, 18) 및 직렬 대향으로 접속된 두 개의 다이오드(20, 22)의 병렬회로를 각각 구비하며, 다이오드(20, 22) 사이의 접속 지점은 트랜지스터(16, 18)사이의 접속지점에 접속되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 트랜지스터(16, 18)는 IGBT 형인 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  10. 제 6항에 있어서, 제어장치(14)는 위상 제어에 의해 제 1 과 제 2 탭(6a, 6b, 6c, 6d) 사이에서 스위칭하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 스위치는 역병렬로 접속된 사이리스터(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  12. 제 6항 내지 제 11항 중 한 항에 있어서, 소정 전압 또는 전류 제한 값을 각각 초과하지 않는 방식으로, 전자 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d, 16, 18, 24a, 24b, 24c, 24d)를 교차하는 전압 및 통과하는 전류를 제한하는 한 개 이상의 소자(26, 28)로서, 한 개 이상의 소자(26, 28)는 변압기(2, 2a)의 조정 권선의 탭(6e, 6f)에 접속되는 제 1단자 및 스위치(8a, 8b, 8c, 8d, 10a, 10b, 10c, 10d, 16, 18, 24a, 24b, 24c, 24d)의 제 1 또는 2단자에 접속될 제 2단자를 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  13. 제 6항 내지 제 11항 중 한 항에 있어서, 소정 전압 또는 전류 제한 값을 각각 초과하지 않는 방식으로, 전자 스위치를 교차하는 전압 및 통과하는 전류를 제한하는 한 개 이상의 소자(28)로서, 한 개 이상의 소자(28)는 스위치(24a)의 제 1 단자에 접속되도록 조절된 제 1단자 및 스위치(24a)의 제 2단자에 접속될 제 2단자를 갖는 전자 스위치를 특징으로 하는 스위치 장치.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 소자(26, 28, 27)는 임피던스, 사이리스터, 전압 의존 레지스터 또는 서지 전압 보호기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  15. 제 6항 내지 제 14항 중 한 항에 있어서, 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d)에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  16. 탭(6a, 6b, 6c, 6d)을 갖는 한 개 이상의 조절 권선이 설치되며 청구항 6 내지 청구항 15항중 어느 한 항에 따른 스위치 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기(2, 2a, 2b, 2c, 2d).
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