KR200445292Y1 - 적어도 하나의 로드에 리던던트 전력을 공급하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

제 1 접속부(7)를 통하여 제 1 AC 전압 시스템(8)에 접속될 수 있는 제 1 컨버터(2), 제 2 접속부(11)를 통하여 제 2 AC 전압 시스템(12)에 접속될 수 있는 제 2 컨버터(3), 및 DC 전압측에서 제 1 컨버터(2)를 제 2 컨버터(3)에 접속하는 DC 전압 중간 회로(4)를 가진 적어도 하나의 로드(14)에 리던던트 전력을 공급하기 위한 장치를 제공하기 위하여 - 상기 장치는 가능한 한 리던던트 전력을 공급함 -, 본 고안은 DC 전압 중간 회로(4)가 전력을 로드(10)에 공급하기 위하여 적어도 하나의 로드 접속부를 가진다.

Description

적어도 하나의 로드에 리던던트 전력을 공급하기 위한 장치{DEVICE FOR REDUNDANTLY SUPPLYING POWER TO AT LEAST ONE LOAD}

본 고안은 제 1 접속부를 통하여 제 1 AC 전압 시스템에 접속될 수 있는 제 1 컨버터, 제 2 접속부를 통하여 제 2 AC 전압 시스템에 접속될 수 있는 제 2 컨버터, 및 DC 전압측에서 제 1 컨버터를 제 2 컨버터에 접속하는 DC 전압 중간 회로를 가진 적어도 하나의 로드에 리던던트 전력을 공급하기 위한 장치에 관한 것이다.

상기 장치는 DE 103 40 625 A1에 이미 공지되었다. 여기에 기술된 장치는 제 1 펄스 제어 컨버터 및 제 2 펄스 제어 컨버터들을 가지며, 상기 펄스 제어 컨버터들은 DC 전압 중간 회로를 통하여 서로 접속된다. 각각의 펄스 제어 컨버터는 스위칭 오프될 수 있는 전력 반도체들을 가진 소위 6 펄스 브리지 회로를 포함한다. 백투백(back-to-back) 링크로서 공지된 상기 장치들은 전력 분배 전송 시스템들을 결합하기 위하여 전력 분배 섹터에 사용되고, 상기 장치들은 전력 분배 시스템들이 다른 주파수들, 전압 레벨들, 스타 포인트 접속부들 또는 위상 각도들을 가지게 한다.

리던던트 전력 공급 장치들은 예를들어 시추선들 또는 시추 플랫폼들에 사용 된다. 그러므로 시추선들 및 시추 플랫폼들은 공지되었고 시추 동작들 동안 비교적 깊은 물 깊이들에 정착되는 것이 아니고 소위 추진기들에 의해 동적으로 배치된다. 이들 추진기들은 임의의 정착 없이 시추선 또는 시추 플랫폼들의 위치를 정확하게 배치하는 회전 속도 및 방위각 측면에서 조절될 수 있는 드라이브들 형태이다. 45 초 이상 동안 전력 공급의 실패는 시추선 또는 시추 플랫폼이 재배치되면, 시추를 수행하기 위하여 요구된 드릴 컬럼(column)이 기계적으로 분리되고 다시 함께 결합될 필요가 있기 때문에 많은 비용들을 유발할 수 있다. 상기 모터들 또는 드라이브들을 구동하기 위하여, 신뢰성 있는 전력 공급이 요구된다. 이런 이유로 인해, 시추선들 및/또는 시추 플랫폼들은 일반적으로 리던던트 전력 공급 시스템이 장착된다. 이들 두 개의 전력 공급 시스템들 외에, 비상 전력 공급 시스템은 일반적으로 실패의 경우에 교환할 수 있게 제공된다. 각각의 전력 공급 시스템은 전용 발전기들을 통하여 전력을 공급받는다. 기계적 스위치는 예를들어 전력 공급 시스템들을 결합하기 위하여 사용된다. 그러나, 이런 결합은 결함 있는 전력 공급 시스템이 결함 없는 전력 공급 시스템에 바람직하지 않게 영향을 미칠 수 있다는 단점과 연관된다. 그러나, 이것은 바람직하지 않다. 또한 회전 속도가 변경될 수 있는 드라이브가 스위치 대신 전환 스위치들을 통하여 양쪽 전력 공급 시스템에 접속되는 것 또는 공지되었다. 그러나, 이런 접속은 시간이 걸리고, 스위칭 오버시 전이 단계 동안 잘못된 배치를 유발할 수 있다.

그러므로 본 고안의 목적은 리던던트 전력 공급이 가능한 처음에 언급된 형태의 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 로드에 전력을 공급하기 위하여 적어도 하나의 로드 접속부를 가진 DC 전압 중간 회로에 의해 이런 목적을 달성한다.

본 고안에 따라, 용어 백투백 링크라 공지된 장치는 제 2 시스템들 결합에 더 이상 사용되지 않는다. 대신, DC 전압 중간 회로에 접속된 로드 접속부의 제공은 로드 접속부에 접속될 수 있는 로드에 리던던트 전력 공급을 가능하게 한다. 그러므로 상기 장치는 깊은 물 깊이들에서 시추선들 또는 시추 플랫폼들을 배치하기 위하여 소위 추진기들처럼 회전 속도 및 방위각 측면에서 조절될 수 있는 드라이브들이 장착된 시추선들 또는 시추 플랫폼들에 설치하기에 특히 적당하다. 따라서, 예를들어 전력이 정상 동작 동안 제 2 AC 전압 시스템으로부터 DC 전압 중간 회로에 접속되는 로드들에 공급되는 것은 가능하고, 로드들에 대한 전력 공급은 상기 제 2 AC 전압 시스템에서 AC 전압이 결함을 가지는 경우 제 1 AC 전압 시스템으로 인계된다. 본 고안에 따라, 컨버터들은 편리하게 GTO들 또는 IBGT들 같은 스위칭 오프될 수 있는 전력 반도체들을 가진다. 스위칭 오프될 수 있는 전력 반도체들은 예를들어 펄스폭 변조에 의해 킬로헤르쯔 범위에서 클럭되고, 그 결과 대응하여 짧은 전이 시간들은 제 2 AC 전압 시스템으로부터 제 1 AC 전압 시스템으로 전 환시 가능하게 된다. 상기 전환 시간들에서, 잘못된 위치 결정은 신뢰성 있게 방지된다.

본 고안의 환경에서 컨버터들은 본래 목표된 바와 같이 조절된다.

하나의 바람직한 다른 전개에 따라, 제 1 컨버터는 DC 전압 중간 회로의 DC 전압을 조절하기 위하여 제 1 DC 전압을 조절한다. 이 경우, 제 1 컨버터는 DC 전압 중간 회로에서 바람직한 DC 전압을 형성하기 위하여 사용된다.

하나의 바람직한 다른 전개에 따라, 제 2 컨버터는 제 2 컨버터를 통하여 전력 흐름을 조절하기 위하여 전력을 조절하고, 상기 전력은 절대 값이 모든 로드들에 의해 소비되는 전력의 절대 값에 대응하는 음의 목표된 DC 전력으로 조절된다. 이런 바람직한 다른 전개에 따라, DC 전압 중간 회로에 접속된 로드들에 대한 전력 공급은 제 2 AC 전압 시스템에 의해 발생하고, 상기 전력은 음의 목표된 DC 전력으로 조절된다. 특히 소비되는 전력이 시간에 따라 연속적으로 변화하는 로드로서 모터를 사용하는 경우, 로드측에서 소비되는 전력을 측정하기 위하여 측정 센서들을 사용하는 것은 편리하다. 예를들어, 조정되는 전압 및 전류 트랜스포머들은 로드 접속부의 상부쪽에 접속되고, 상기 전압 및 전류 트랜스포머들로부터의 출력 신호들이 로드들에 의해 소비되는 전력을 측정하기 위하여 사용되는 것은 가능하다. 조절에 의해 동일한 절대 값을 가진 음의 목표된 DC 전력은 측정된 소비 전력으로부터 결정되고 전력 조절시 목표된 값으로서 사용된다. 따라서 로드들에는 제 2 전력 공급 시스템에 의해 전력이 공급된다. 다른 한편 제 1 컨버터는 DC 전압 중간 회로의 DC 전압을 유지하고 동시에 제 1 AC 전압 시스템의 무효 전력을 제어하 기 위하여 사용된다. 제 2 AC 전압 시스템에 결함이 있는 경우, 제 1 컨버터는 전력 공급 부족에도 불구하고 실제로 지연없이 DC 전압 중간 회로의 DC 전압을 수정하고, 그 결과 제 2 AC 전압 시스템의 결함에도 불구하고 로드들에 대한 전력 공급 차단이 현저하지 않다. 그러나, 본 고안의 이런 개선에서, 제 1 AC 전압 시스템의 결함은 DC 전압 중간 회로의 DC 저압 결함을 유발하고, 이것은 로드들의 추가 구동을 방해한다.

이런 이유로 인해, 본 고안의 하나의 추가 전개는 DC 전압 중간 회로 전압을 조절하기 위하여 제 2 컨버터가 제 2 전압을 조절하도록 한다. 이런 다른 전개에 따라, 두 개의 컨버터들은 DC 전압 중간 회로의 DC 전압을 조절하고, 로드들 모두는 두 개의 시스템들로부터 똑같이 전력이 공급된다. 하나의 시스템의 결함 - 어느 시스템이 결함이든 - 은 드라이브상에 임의의 지속적인 효과를 가지지 못하는데, 그 이유는 각각 완전한 AC 전압 시스템이 로드들에 대한 전력 공급을 인계받기 때문이다. 하나의 AC 전압 시스템으로부터 다른 AC 전압 시스템으로 전력 공급 전이 기간은 본 고안에 따라 몇 밀리초 범위내에 있다. 컨버터들이 조절 파라미터들을 적당하게 선택함으로써 DC 전압 중간 회로의 진동들로 인해 서로 영향을 받는 것이 방지되는 것은 가능하다. 따라서 전류 조절기들은 컨버터들의 오버슈팅 또는 상호 영향을 방지하도록 바람직하게 설계된다. 상기 조절 방법들은 당업자에게 공지되었다.

이것과 관련하여 하나의 바람직한 다른 전개에 따라, DC 전압 중간 회로는 DC 인터럽터들을 가진다. 상기 DC 인터럽터들은 예를들어 종래 퓨즈, 파열 퓨즈 또는 전자 스위치 형태이다. DC 전압 중간 회로는 바람직하게 다수의 DC 브랜치들을 포함하고, 전력 블록이라 불릴 수 있는 각각의 DC 브랜치는 개별적으로 모니터되고 DC 인터럽터들에 의해 보호된다. 그 다음 DC 인터럽터는 다른 DC 브랜치들의 동작이 손상되지 않고 결함이 발생하는 경우 각각 영향을 받은 DC 브랜치를 선택적으로 차단하는 것을 가능하게 한다.

각각의 컨버터는 바람직하게 직렬로 접속된 전력 블록들을 포함한다. 종래 기술에 따라, 상기 전력 블록들은 또한 전력 전자 구성 블록들이라 하고 당업자에게 공지되었고, 그 결과 다른 상세한 것들은 이것과 관련하여 이 시점에서 요구되지 않는다. 전력 블록들은 컨버터들의 모듈식 설계를 허용하고 이에 따라 컨버터가 임의의 목표된 전압 레벨들에 매칭되게 한다. 따라서 컨버터들 및 DC 전압 중간 회로는 중간 전압들을 위하여 및 대응하는 로드들을 분할하기 위하여 편리하게 설계되고, 상기 중간 전압 범위는 1kV 및 52kV 사이이다.

이것과 관련하여 하나의 바람직한 다른 전개에 따라, 각각의 전력 블록은 인터럽터 유니트를 통하여 DC 전압 중간 회로에 접속된다. 이것은 나머지 전력 블록들 및 DC 전압 중간 회로 사이의 접속을 차단하지 않고 전력 블록을 대체할 수 있게 하고, 이는 본 고안에 따른 장치의 관리 및 서비스를 용이하게 한다.

각각의 로드 접속은 바람직하게 인버터 드라이브를 통하여 DC 전압 중간 회로에 접속된다. 인버터 드라이브의 사용으로 인해, AC 모터들을 구동하는 것이 가능하고, 상기 경우 로드들의 구동 주파수는 목표된 바와 같이 조절될 수 있다.

하나의 바람직한 실시예에 따라, 본 고안에 따른 장치는 제 1 접속 브랜치를 통하여 제 1 접속부 및 제 1 컨버터에 접속된 제 1 병렬 컨버터, 및 제 2 접속 브랜치를 통하여 제 2 접속부 및 제 2 컨버터에 접속된 제 2 병렬 컨버터를 가지며, 상기 제 1 병렬 컨버터 및 제 2 병렬 컨버터는 병렬 DC 전압 중간 회로를 통하여 서로 접속된다. 다른 말로, 이런 다른 전개에 따라, 두 개의 백투백 링크들은 제 1 AC 전압 시스템 및 제 2 AC 전압 시스템 사이에 병렬로 또는 바람직하게 병렬로 백투백 접속될 수 있다. 이 경우, 병렬 백투백 링크는 보다 낮은 전압들을 위하여 설계될 수 있고 그러므로 메인 백투백 링크보다 경제적인 설계를 가질 수 있다. 병렬 백투백 링크는 예를들어 대응되게 설계된 컨버터들을 가진 저전압 백투백 링크이다. 병렬 백투백 링크의 병렬 컨버터들은 AC 시스템에 결함이 있는 경우 제 1 컨버터에 AC 전압을 제공하기 위하여 본래 사용되고, 그 결과 전력 공급은 제 1 AC 전압 시스템이 결함들로 인해 결함을 가질 때조차 제공될 수 있다. 정상 동작 동안 및 제 2 AC 전압 시스템의 결함이 있는 경우, 병렬 백투백 링크는 로드 없이 동작한다. 결함이 있는 경우 또는 제 1 AC 전압 시스템에 결함이 있는 경우, 결함있는 제 1 AC 전압 시스템은 제 1 병렬 컨버터, 즉 병렬 백투백 링크에 관련하여 래치된다. 래칭은 예를들어 제 1 AC 전압 시스템 및 제 1 병렬 컨버터 및 제 1 컨버터 사이에 배열된 스위치에 의해 발생한다. 스위치는 예를들어 제 1 접속부를 제공한다. 정상 동작 동안, 병렬 백투백 링크는 바람직하게 제 1 AC 전압 시스템에 공급하는 발전기들의 드룹(droop) 특성 보다 작은 드룹 특성을 가진다. 그럼에도 불구하고, 병렬 백투백 링크는 정상 동작 동안 제 1 컨버터에 관련하여 래치되지 않은 제 1 AC 전압 시스템에 대한 카운터를 동작시킨다.

제 1 병렬 컨버터는 바람직하게 병렬 DC 전압 중간 회로의 DC 전압을 조절하기 위하여 병렬 DC 전압을 조절한다. 이것과 관련하여 바람직한 다른 전개에 따라, 제 1 병렬 컨버터는 제 1 접속 브랜치에서 AC 전압을 조절하기 위하여 AC 전압을 조절한다. 제 1 및 제 2 컨버터들과 병렬로 배치된 제 1 및 제 2 병렬 컨버터들의 조절은 정확하게 제 1 및 제 2 컨버터들의 조절과 정확히 반대이다. 이것은 만약 래치된 제 1 AC 전압 시스템에 결함이 있으면 제 1 접속 브랜치에 적당한 AC 전압을 공급하기 위하여 구상된 병렬 백투백 링크의 목적과 연관된다.

제 1 접속부 및/또는 제 2 접속부는 바람직하게 인터럽핑 유니트들이다. 인터립핑 유니트들은 예를들어 그 자체로 공지되고 AC 전압 시스템에 접속될 수 있는 스위치기어 어셈블리들 또는 스위치들이다. 스위치들은 기계적 스위치들 또는 전자 스위치들일 수 있다.

제 1 컨버터 및/또는 제 1 병렬 컨버터는 바람직하게 제 1 트랜스포머를 통하여 각각의 경우 제 1 접속 브랜치 및 제 2 컨버터에 접속되고 및/또는 제 2 병렬 컨버터는 제 2 트랜스포머를 통하여 각각의 경우 제 2 접속 브랜치에 접속된다. 이런 방식에서, 상기 장치 및 AC 전압 시스템들 사이의 DC 분리는 동작 동안 제공된다. 물론 병렬 로드 접속부들이 병렬 DC 전압 중간 회로에 접속되는 것은 본 고안의 환경에서 가능하고, 상기 병렬 로드 접속부들이 로드에 접속되는 것은 가능하다.

만약 AC 전압 드라이브들이 로드 접속부들의 상류에 접속되면 다른 장점들이 발생한다. 병렬 로드 접속부에 로드들의 접속은 단순히 병렬 백투백 링크가 정상 동작 동안 로드 없이 동작한다는 사실로 인하여 적당하다. 만약 제 1 병렬 컨버터 및 제 2 병렬 컨버터가 보다 낮은 전압들용으로 설계되면 대응 전압들을 위하여 설계된 로드들에는 리던던트 방식으로 전력이 공급될 수 있다. 본 고안에 따른 장치의 응용 가능성들은 상당히 증가된다.

본 고안은 또한 제 1 AC 전압 시스템 및 제 2 AC 전압 시스템을 가진 시스템, 및 이전 주장들에 따른 장치에 관한 것이다.

본 고안의 다른 실시예들 및 장점들은 도면들을 참조하여 본 고안의 예시적인 실시예들과 관련하여 상세한 설명의 주제이고, 동일한 참조부호들은 기능적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 고안은 리던던트 전력 공급이 가능한 처음에 언급된 형태의 장치를 제공하는 효과를 가진다.

도 1은 종래 기술에 따른 장치 형태의 백투백 링크(1)를 도시한다. 이전에 공지된 백투백 링크(1)는 DC 전압측에서 DC 전압 중간 회로(4)를 통하여 접속되는 제 1 컨버터(2) 및 제 2 컨버터(3)를 가진다. DC 전압 중간 회로(4)는 DC 전압을 유지하기 위하여 캐패시터들(5) 같은 에너지 저장소들을 포함한다. 컨버터(2 및 3)의 설계는 당업자에게 잘 공지되었고, 그 결과 추가 상세한 것들은 이 시점에서 이것과 관련하여 요구되지 않는다. 컨버터들(2 및 3)은 필수적으로 스위치 오프될 수 있는 전력 반도체들, 이 경우 IGBT들을 가진 6 펄스 브리지 회로, 및 스위칭 오 프될 수 있는 각각의 전력 반도체와 병렬로 접속되는 대향하여 배치되는 프리휠링 다이오드를 포함한다. 컨버터(2)는 제 1 접속 브랜치(6)를 통하여 AC 전압측에서 제 1 스위치(7)에 접속되고, 상기 스위치(7)는 제 1 AC 전압 시스템(8)에 접속시키기 위한 접속부로서 작동한다. 트랜스포머(9)는 스위치(7)가 스위치 온 될 때, 제 1 컨버터(2)를 제 1 AC 전압 시스템(8)에 유도적으로 결합하기 위하여 제공된다.

제 2 컨버터(3)는 트랜스포머(9) 및 제 2 접속 브랜치(10)를 통하여 제 2 접속부로서의 제 2 스위치에 접속된다. 스위치(11)가 스위치 온됨으로써, 제 2 컨버터(3)는 제 2 AC 전압 시스템에 유도적으로 결합된다.

편리하게 컨버터들(2 및 3)을 조절함으로써 제 1 AC 전압 시스템(8)으로부터 제 2 AC 전압 시스템(12)으로 또는 제 2 AC 전압 시스템(12)으로부터 제 1 AC 전압 시스템(8)으로 임의의 목표된 전력 전달이 이루어진다. 개략적인 도면에서, 제 1 및 제 2 컨버터들(2,3)은 단지 개략적으로 도시되고 배선 및 동작 방식이 당업자에게 공지된 캐패시턴스들 및 인덕턴스들을 가진다.

도 2는 본 고안에 따른 장치(13)의 하나의 예시적인 실시예의 개략적인 도면을 도시한다. 이와 같이 도시된 장치(13)는 DC 전압 중간 회로(4)에 의해 DC 전압측에서 서로 접속되는 제 1 컨버터(2) 및 제 2 컨버터(3)를 가진다. 제 1 컨버터(2)는 제 1 접속 브랜치(6) 및 제 1 스위치(7)를 통하여 제 1 AC 전압 시스템(8)에 접속되고, 제 2 컨버터(3)는 제 2 접속 브랜치(10) 및 제 2 스위치(11)를 통하여 제 2 AC 전압 시스템(12)에 결합될 수 있다. AC 전압 시스템들(8 및 12)은 각각 발전기 형태의 전용 전력 공급기를 가지며 특히 만약 시추선이 깊은 물속에서 시추 동작들을 시작하면 시추선들을 배치하기 위하여 제공된 소위 추진기들(14)에 전력을 공급하기 위하여 구상된다. 이미 설명드린 바와 같이, 추진기들은 회전 속도 및 방위각 측면에서 변경될 수 있는 모터들이다. 이들 추진기들에 대한 전력 공급의 단락 측면 결함이 높은 비용들을 유발하기 때문에, 제 1 AC 전압 시스템(8)은 정상 동작 동안 추진기들(14)에 의해 요구되는 전력을 제공하는 제 2 AC 전압 시스템(12)에 더하여 제공되고, 그 의도는 만약 요구되면 상기 제 1 AC 전압 전력 공급기(8)로 변경하는 것이다.

이런 목적을 위하여, DC 전압 중간 회로(4)는 두 개의 로드 접속부들에 접속된다. DC 전압 중간 회로 및 로드 접속부들 사이의 접속은 DC 전압 중간 회로(4)의 양의 접속 라인(4a) 또는 DC 전압 중간 회로(4)의 음의 접속 라인(4b)에 DC 접속되는 로드 접속 라인들(15a 및 15b)에 의해 발생한다. 두 개의 인버터 드라이브들(16)은 로드 접속부의 상류쪽에 접속되고 DC 전압을 AC 전압으로 변경하기 위하여 설계된다. 상기 인버터 드라이브들(16)은 당업자에게 매우 잘 공지되었고, 그 결과 추가 설명들은 이것과 관련하여 이 시점에서 요구되지 않는다. 인버터 드라이브들(16)은 목표된 전압 크기, 위상 각 및 주파수를 가진 AC 전압 또는 교류 전류를 형성한다.

제 1 컨버터(2)는 조절을 위한 목표된 값으로서 미리 결정된 목표된 DC 전압을 조절하는 DC 전압 중간 회로(4)에서의 DC 전압 조절에 의해 제어된다. DC 전압 조절은 화살표가 붙은 Udc에 의해 도 2에서 개략적으로 표시된다. DC 전압 조절은 제 1 AC 전압 시스템(8)의 무효 전력(Q)을 조절하게 한다. 이것은 도 2에서 Q로 표시된 화살표로 표시된다.

다른 한편, 제 2 컨버터(3)는 측정 유니트들(18)(개략적으로 도시됨)에 접속된 전력 조절 장치(17)를 가지며, 상기 측정 유니트들(18)은 각각의 경우 직류 전류 및/또는 교류 전류 및 DC 전압 및/또는 AC 전압에 비례하는 출력 신호를 형성하는 전압 트랜스포머들을 포함하고 샘플된 값들을 얻기 위하여 샘플링 유니트에 의해 샘플되고 아날로그 대 디지털 컨버터에 의해 디지털 DC 값들 또는 DC 전압 값들로 전환된다. DC 전압 조절은 또한 DC 전압 조절을 위하여 목표된 값으로서 사용되는 파라미터화된 목표된 DC 전력을 가지며, 이를 바탕으로 제 2 컨버터(3)의 전력 반도체들, 이 경우 IGBT들은 트리거되고 이에 따라 목표된 DC 전력에 의해 미리 결정된 전력은 제 2 컨버터(3)에 의해 전송된다. 본 고안의 환경에서, 음의 목표된 DC 전력은 미리 결정되고 절대 값 측면에서 추진기들(14)에 의해 소비되는 전력과 대응한다. 다른 말로, 음의 목표된 DC 전압으로 인해, 전력 흐름은 제 2 AC 전압 시스템(12)에서 추진기들(14)로 화살표 P 방향으로 제공된다. 다른 한편, 제 1 AC 전압 시스템(8)은 DC 전압 중간 회로(4)에서 DC 전압(Udc)을 유지하기 위하여 사용된다.

제 2 AC 전압 시스템(12)에 결함이 발생하는 경우, 제 1 AC 전압 시스템(8)은 실질적인 시간 지연 없이 추진기들(14)에 대한 전력 공급을 위임받는다. 이 경우, 제 2 AC 전압 시스템(12)의 결함에도 불구하고, DC 전압 중간 회로에서 DC 전압(Udc)은 제 1 컨버터(2)에 의해 유지된다. 그러나, 이 경우 무효 전력이 제 1 AC 전압 시스템(2)에서 제어되는 것은 더 이상 가능하지 않다.

그러나, 만약 제 1 AC 전압 시스템(8)에 결함이 있는 경우, DC 전압 중간 회로(4)에서 DC 전압이 유지되는 것은 더 이상 가능하지 않다. 그 다음 추진기들(14)에 대한 전력 공급은 중단된다.

도 3은 제 1 AC 전압 시스템(8)에 결함이 발생하는 경우에도 추진기들(14)에 대한 전력 공급을 보장하는 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 본 고안의 예시적인 실시예에서, 병렬 백투백 링크(19)는 백투백 링크(13)와 병렬로 특정 범위 접속된 백투백이다. 이를 위하여, 제 1 병렬 컨버터(20)는 트랜스포머(9)에 의해 제 1 접속 브랜치(6)에 유도적으로 결합된다. DC 전압측에서, 제 1 병렬 컨버터(20)는 마찬가지로 바이폴라 병렬 DC 전압 중간 회로(22)를 통하여 제 2 병렬 컨버터(21)에 접속된다. 제 2 병렬 컨버터(21)는 제 2 트랜스포머(9)에 의해 제 2 접속 브랜치(10)에 접속되고 도 3에서 화살표 Udc에 의해 단순하게 표시된 병렬 DC 중간 회로(22)의 DC 전압을 제어하기 위해 병렬 DC 전압을 조절한다.

제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 접속 브랜치(6)에서 형성될 수 있는 AC 전압을 제어하기 위하여 사용될 수 있는 AC 전압 조절을 가진다. 이런 방식으로, 병렬 백투백 링크(19)는 접속 브랜치(6)에서 AC 전압을 형성하고, 이는 제 1 AC 전압 시스템(8)의 결함에도 불구하고 제 1 컨버터(2)의 계속적인 동작을 가능하게 한다. 제 1 스위치(7)는 제 1 접속 브랜치(6)에 관련하여 제 1 AC 전압 시스템(8)을 래치하기 위하여 사용된다. 이것은 도 3에서 열십자로 표시된 바와 같이 제 1 AC 전압 시스템(8)에 결함이 있는 경우에도 모터들 또는 추진기들(14)에 대한 전력 공급을 가능하게 한다. 그러나, 결함이 발생하는 경우 스위치(7)가 제 1 접속부(6) 및 제 1 컨버터(2)로부터 제 1 AC 전압 시스템(8)을 분리하기 위하여 개방되는 것은 중요하다. 무마찰 정상 동작 동안 제 1 병렬 컨버터(20)에 의한 전압 조절의 드룹 특성이 제 1 AC 전압 시스템(8)에 공급하는 발전기들(도면들에 도시되지 않음)의 드룹 특성보다 작다는 것을 고려하는 것이 필요하다. 그렇지 않으면, 제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 AC 전압 시스템(8)에 대한 카운터를 동작시킨다. 그러나, 이것은 바람직하지 않다.

병렬 백투백 링크(19) 및 백투백 링크(13)는 임의의 목표된 전압 범위들을 위하여 설계될 수 있다. 도면들에 도시된 예시적인 실시예들에서, 백투백 링크(13)는 중간 전압 범위, 즉 1kV 및 52kV 사이의 전압들을 위하여 설계되고, 병렬 백투백 링크(21)는 로우 전압 범위를 위하여 설계된다. 이것은 비교적 큰 로드들 또는 모터들(14) 및 비교적 작은 로드들 또는 모터들(24,25) 모두에 대한 가능한 리던던트 구동을 이룬다. 단순히 완벽성 이유로 인해, 로우 전압들을 위하여 설계된 병렬 백투백 링크(19)의 비용들이 중간 전압들을 위하여 설계된 백투백 링크(13) 보다 작다 라는 사실이 참조된다.

도 4는 병렬 로드 접속부(도면들에 도시되지 않음)가 병렬 회로(22)에 접속되는 본 고안에 따른 장치의 하나의 다른 예시적인 실시예를 도시하고, 부가적인 로드(24)를 구동하기 위하여 병렬 인버터 드라이브(23)는 상기 병렬 로드 접속부 상류쪽에 접속된다. 게다가, DC 전압 모터(25)는 병렬 DC 전압 중간 회로(22)에 직접 접속된다. 도 5는 도 4에 도시된 예시적인 실시예와 잘 대응하는 본 고안에 따른 장치의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 그러나, 이 경우 병렬 DC 전압 중간 회로(22)는 DC 전압 라인들(26a 및 26b)을 통하여 DC 전압측상에서 비상 컨버터(27)에 접속되고, 상기 비상 컨버터(27)는 AC 전압측에서 비상 스위치(28)를 통하여 AC 전압 운반 비상 전력 공급 시스템(29)에 접속된다. DC측에서 DC 전압 중간 회로(4)에 접속되고 AC 전압측에서 다른 비상 전력 공급 시스템 또는 동일한 비상 전력 공급 시스템(29)에 접속되는 다른 비상 컨버터는 간략화를 위하여 도면들에 도시되지 않는다. 비상 전력 공급 시스템(29) 또는 비상 전력 공급 시스템들은 로드들에 결함을 만드는 전력 공급 가능성을 추가로 감소시킨다. 제 1 및 제 2 AC 전압 시스템들 및 비상 전력 공급 시스템(들)은 본 고안의 환경에서 서로 무관하게 목표된 수의 단계들을 가질 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 예시적인 실시예들에 필수적으로 대응하지만, 마찬가지로 제 1 컨버터(2)의 DC 전압 조절에 무관하게 DC 전압을 조절할 수 있는 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이 경우, 제 1 컨버터(2) 및 제 2 컨버터(3)는 컨버터들(2 및 3)이 예를들어 DC 전압 중간 회로(4)의 발진으로 인해 서로 영향받는 것이 방지되도록 조절된다. 컨버터들(2 및 3)은 예를들어 모듈식 설계를 가지며 전력 전자 구조 블록들이라 불리는 전력 블록들을 가진다. 전력 전자 구조 블록들은 당업자에게 상기된 바와 같이 공지되었고, 그 결과 다른 상세한 것들은 이것과 관련하여 이 시점에서 요구되지 않는다.

안정을 이유로, DC 전압 중간 회로(4)는 도시된 예시적인 실시예에서 인터럽터 유니트들(30)을 가지며, 이들 인터럽터 유니트들(30)은 DC 전압 중간 회로(4)에서 전류 흐름이 결함이 있는 경우 차단되게 한다. 인터럽터 유니트들(30)은 예를 들어 퓨즈들, 전기 스위치들 또는 유사한 것들이다

도 7은 도 6에 도시된 예시적인 실시예를 도시하지만, 여기서 병렬로 백투백 접속된 부가적인 병렬 백투백 링크(19)는 도 4와 같이 보다 작은 로드들(24,25)에 전력을 공급하기 위하여 제공된다. 백투백 링크(13)의 컨버터들(2,3)은 도 6에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이 조절된다. 병렬 백투백 링크(19)는 도 4에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이 조절되고, 상기 경우 비상 전력 공급 시스템(29)에 접속될 수 있는 비상 컨버터(27)는 다시 백투백 링크들(13,19) 양쪽을 위하여 제공된다.

도 1은 두 개의 AC 전압 시스템들을 결합하기 위한 종래 기술에 따른 백투백 링크를 도시한다.

도 2는 본 고안에 따른 장치의 하나의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 3은 본 고안에 따른 장치의 다른 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 4는 본 고안에 따른 장치의 다른 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 5는 본 고안에 따른 장치의 다른 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 6은 본 고안에 따른 장치의 다른 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 제 1 컨버터 3 : 제 2 컨버터

4 : DC 전압 중간 회로 6,10 : 제 1 및 제 2 접속 브랜치

7,11 : 제 1 및 제 2 스위치 8,12 : 제 1 및 제 2 AC 전압 시스템

15a,15b : 로드 접속 라인들 14 : 추진기

16 : 드라이버 인버터 17 : 전력 조절 장치

18 : 측정 유니트

Claims (17)

1. 제 1 접속부(7)를 통하여 제 1 AC 전압 시스템(8)에 접속될 수 있는 제 1 컨버터(2), 제 2 접속부(11)를 통하여 제 2 AC 전압 시스템(12)에 접속될 수 있는 제 2 컨버터(3), 및 DC 전압측에서 제 1 컨버터(2)를 제 2 컨버터(3)에 접속하는 DC 전압 중간 회로(4)를 가진 하나 이상의 로드(14)에 리던던트 전력을 공급하기 위한 장치로서,

   상기 DC 전압 중간 회로(4)는 전력을 로드(10)에 공급하기 위하여 하나 이상의 로드 접속부를 가지는,

   리던던트 전력 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 컨버터(2)는 DC 전압 중간 회로(4)의 DC 전압을 조절하기 위하여 제 1 DC 전압을 조절하는,

   리던던트 전력 공급 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 컨버터(3)는 제 2 컨버터(3)를 통한 전력 흐름을 조절하기 위해 전력을 조절하고, 상기 전력은 절대 값이 모든 로드들에 의해 소비된 전력의 절대 값에 해당하는 음의 목표된 DC 전력으로 조절되는,

   리던던트 전력 공급 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 컨버터(3)는 DC 전압 중간 회로(4)에서 전압을 조절하기 위해 제 2 전압을 조절하는,

   리던던트 전력 공급 장치.
5. 제 4 항에 있어서, DC 인터럽터들(30)은 상기 DC 전압 중간 회로(4) 내에 배열되는,

   리던던트 전력 공급 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 컨버터(2,3)는 직렬로 접속된 전력 블록들을 포함하는,

   리던던트 전력 공급 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 각각의 전력 블록은 인터럽팅 유니트를 통하여 상기 DC 전압 중간 회로(4)에 접속되는,

   리던던트 전력 공급 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 로드 접속부는 드라이브 인버터(16)를 통하여 DC 전압 중간 회로(4)에 접속되는,

   리던던트 전력 공급 장치.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 접속 브랜치(6)를 통하여 제 1 접속부(7) 및 제 1 컨버터(2)에 접속되고, 제 2 병렬 컨버터(21)는 제 2 접속 브랜치를 통하여 제 2 접속부(11) 및 제 2 컨버터(3)에 접속되고, 제 1 병렬 컨버터(20) 및 제 2 병렬 컨버터(21)는 병렬 DC 전압 중간 회로(22)를 통하여 서로 접속되는,

   리던던트 전력 공급 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 병렬 컨버터(21)는 병렬 DC 전압 중간 회로(22)의 DC 전압을 조절하기 위하여 병렬 DC 전압을 조절하는,

    리던던트 전력 공급 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 접속 브랜치에서 AC 전압을 조절하기 위하여 AC 전압을 조절하는,

    리던던트 전력 공급 장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 병렬 DC 전압 중간 회로(22)는 부가적인 로드(24,25)를 접속하기 위하여 하나 이상의 병렬 로드 접속부를 가지는,

    리던던트 전력 공급 장치.
13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 접속부 및 상기 제 2 접속부, 또는 상기 제 1 접속부 또는 상기 제 2 접속부는 인터럽팅 유니트들(7,8)인,

    리던던트 전력 공급 장치.
14. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 컨버터(2) 및 상기 제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 트랜스포머(9)를 통하여 제 1 접속 브랜치 및 제 2 컨버터(3)에 접속되고 그리고 제 2 병렬 컨버터(21)는 제 2 트랜스포머(9)를 통하여 제 2 접속 브랜치(16)에 접속되며, 또는 상기 제 1 컨버터(2) 및 상기 제 1 병렬 컨버터(20)는 제 1 트랜스포머(9)를 통하여 제 1 접속 브랜치 및 제 2 컨버터(3)에 접속되거나 또는 제 2 병렬 컨버터(21)는 제 2 트랜스포머(9)를 통하여 제 2 접속 브랜치(16)에 접속되는,

    리던던트 전력 공급 장치.
15. 제 9 항에 있어서, 상기 DC 전압 중간 회로(4)는 비상 컨버터에 의해 AC 전압 운반 비상 전력 공급 시스템에 접속될 수 있는,

    리던던트 전력 공급 장치.
16. 제 1 AC 전압 시스템(8) 및 제 2 AC 전압 시스템(12)을 가지며 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 리던던트 전력 공급 장치를 가진 시스템.
17. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 접속부 및 상기 제 2 접속부, 또는 상기 제 1 접속부 또는 상기 제 2 접속부는 인터럽팅 유니트들(7,8)인,

    리던던트 전력 공급 장치.

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