KR20120029476A - 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR20120029476A
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

제어ㆍ통신에 이용하는 광 파이버 중, 복수 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 고내압 광 파이버 케이블의 적어도 대부분을 삭감하고, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 저내압 광 파이버 케이블의 사용을 가능하게 한다. 또한, 광 파이버 케이블의 필요한 길이를 단축한다. 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치의 제어 장치는, 중앙 제어 장치와, 각 셀과 동전위의 근방에 설치한 셀 제어 장치로 구성되어 있고, 상기 중앙 제어 장치와 각 셀 제어 장치는 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속된다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}
본 발명은, 전력 변환 장치 및 이것에 이용하는 제어ㆍ통신 장치와 통신용 광 파이버 케이블에 관한 것이다.
모듈러ㆍ멀티 레벨 변환기(MMC)는, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 온ㆍ오프 제어 가능한 스위칭 소자를 사용하고, 상기 스위칭 소자의 내압 이상의 전압을 출력할 수 있는 변환기이며, 직류 송전 시스템(HVDC)이나 무효 전력 보상 장치(STATCOM), 모터 드라이브 인버터 등에의 응용이 기대되고 있다.
비특허 문헌 1은, MMC의 회로 방식에 대해서 개시하고 있다.
비특허 문헌 1에 따르면, MMC는, 복수의 단위 변환기(이하, 셀이라고 부르는 것으로 함)를 직렬(캐스케이드) 접속하여 구성되어 있다. 각 셀은, 예를 들면 쌍방향 초퍼 회로이며, 스위칭 소자와 직류 컨덴서를 구비하고 있다. 각 셀은, 적어도 2단자를 통하여 외부와 접속하고 있고, 상기 2단자간의 전압을, 그 셀이 갖는 직류 컨덴서의 전압이나, 또는 0으로 제어할 수 있다.
각 셀을 PWM 제어하고 있는 경우, 각 셀에 부여하는 삼각파 캐리어의 위상을 적절하게 시프트함으로써, MMC의 출력 전압 파형을 멀티 레벨 파형으로 할 수 있다. 이에 의해, 2레벨 변환기와 비교하여 고조파 성분을 저감할 수 있다.
MMC의 특징으로서, 각 셀의 전위는 서로 다르고, 대지 전위가 높은 셀이 존재하는 점을 들 수 있다. 특히, MMC를 HVDC 등에 응용한 경우, 셀의 대지 전위가 수십㎸?수백100㎸에 미친다. 또한, 각 셀의 대지 전위는 시시각각 변화한다.
그러나, 비특허 문헌 1에서는, 실험실 레벨에서의 장치를 대상으로 하고 있기 때문에, 제어 장치와 각 스위칭 소자의 사이의 절연 내압에 대한 고려는 되어 있지 않다.
비특허 문헌 2는, 각 셀과 동전위의 근방에 신호 처리 회로를 탑재하고, 접지 전위에 있는 중앙 제어 장치와 각 신호 처리 회로의 사이를 광 파이버 케이블로 접속한 구성이 개시되어 있다.
비특허 문헌 1 : 하기와라 마코토ㆍ아카기 히로후미:「모듈러ㆍ멀티 레벨 변환기(MMC)의 PWM 제어법과 동작 검증」, 전기학회 논문지 D, 128권 7호, pp.957-965. 비특허 문헌 2 : B. Gemmell 외:「Prospects of multilevel VSC technologies for power transmission」, IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition 2008, 1?16 페이지.
비특허 문헌 2에서는, 상기 중앙 제어 장치로부터 1개의 셀에 대하여 적어도 1개의 광 파이버 케이블이 접속되어 있는 구성이 개시되어 있다. 즉, 상기 중앙 제어 장치로부터 각 셀에 상기 광 파이버 케이블이 스타 접속되어 있다. 따라서, 비특허 문헌 2에서는 적어도 셀의 수와 동일수의 광 파이버 케이블이 필요하다.
이 경우, 모든 광 파이버 케이블은, 접지 전위에 있는 상기 중앙 제어 장치와, 각 셀의 사이의 전위차에 견디는 절연 내력을 구비하고 있을 필요가 있다. 즉, 모든 광 파이버 케이블을 연면 방전 등에 대한 절연 내력을 가진 특수한 광 파이버 케이블(이하, 고내압 광 파이버 케이블이라고 부르는 것으로 함)로 할 필요가 있다.
또한, 고내압 광 파이버 케이블에는, 특수한 시스 재료를 이용할 필요가 있어, 제조 공정이 복잡해진다.
또한, 비특허 문헌 2와 같이, 제어 장치와 각 셀을 광 파이버 케이블로 스타 접속하는 경우, 개개의 광 파이버의 길이가 장대해진다.
본 발명은, 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치에 있어서, 제어ㆍ통신에 이용하는 광 파이버 케이블의 필요한 길이를 단축하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 실현하기 위해, 본 발명은 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치에 있어서, 그 전력 변환 장치의 제어 장치는, 중앙 제어 장치와, 각 셀과 동전위의 근방에 설치한 셀 제어 장치로 구성되어 있고, 상기 중앙 제어 장치와 각 셀 제어 장치는 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀은, 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자와 직류 컨덴서로 구성된 주회로와, 상기 직류 컨덴서의 전압을 검출하는 직류 전압 센서와, 상기 중앙 제어 장치로부터의 신호를 수신하고, 상기 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자의 게이트 펄스를 생성하는 기능과, 상기 직류 전압 센서로부터의 신호를 중앙 제어 장치에 전송하는 기능을 담당하는 셀 제어 장치와, 상기 셀 제어 장치로부터의 게이트 펄스를 수신하고, 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자를 온ㆍ오프시키는 게이트 드라이버와, 상기 셀 제어 장치와 게이트 드라이버에 전원을 공급하는 자급 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치와 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 복수 셀의 출력 단자의 전압의 합에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 캐스케이드 접속된 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 어느 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽과, 다른 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 상기 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 캐스케이드 접속된 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 상기 캐스케이드 접속된 2개의 셀의 사이의 전기 배선 또는 상기 전기 배선과 동전위의 부재에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 어느 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽과, 다른 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 상기 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 상기 2개의 셀을 캐스케이드 접속하는 전기 배선 또는 상기 전기 배선과 동전위의 부재에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치와의 통신을 관리하는 통신 관리 수단과, 상기 중앙 제어 장치로부터 수신한, 상기 주회로를 위한 변조율을 저장하는 변조율 버퍼와, 상기 직류 전압 센서로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털ㆍ아날로그 변환 수단과, 상기 디지털 신호를 저장하는 직류 전압 버퍼와, 삼각파 캐리어를 생성하는 삼각파 캐리어 발생 수단과, 상기 삼각파 캐리어와 상기 변조율 버퍼에 저장된 변조율을 비교하고, 상기 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자에 부여하는 게이트 펄스를 생성하는 게이트 펄스 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀 제어 장치는, 상기 변조율 버퍼와 상기 삼각파 캐리어 발생 수단과 상기 게이트 펄스 발생 수단에 동작 타이밍의 명령을 부여하는 타이밍 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는, 신호 개시 마크와, 동기 대상 캐리어 번호와, 대상으로 되는 셀 번호를 붙인 변조율 신호와 직류 컨덴서 전압 더미 신호로 이루어지는 신호의 열과, 신호 종료 마크로 이루어지는 광 시리얼 신호 프레임을, 대략 일정 주기로 송신하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임의 상기 동기 대상 캐리어 번호를 수신하고, 상기 동기 대상 캐리어 번호가, 자신의 캐리어 번호와 일치한 경우, 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 신호 종료 마크를 수신한 시점에서, 상기 타이밍 제어 수단을 통하여 삼각파 캐리어 발생 수단을 리셋하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 셀 번호를 붙인 변조율 신호를 수신하고, 부기된 셀 번호가 자신의 셀 번호와 일치하는 경우에, 상기의 수신한 변조율 신호를 상기 변조율 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 있어서, 상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 셀 번호를 붙인 직류 컨덴서 전압 더미 신호를 수신하고, 부기된 셀 번호가 자신의 셀 번호와 일치하는 경우에, 상기의 수신한 직류 컨덴서 전압 더미 신호를, 상기 직류 전압 버퍼에 저장되어 있는 신호로 치환하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은, 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치에 있어서, 제어ㆍ통신에 이용하는 광 파이버 중, 복수 셀의 출력 전압의 합에 대한 절연 내력을 구비한 고내압 광 파이버 케이블의 적어도 대부분을 삭감하고, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블의 사용을 가능하게 한다. 또한, 광 파이버 케이블의 필요한 길이를 단축하는 것을 실현한 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 관한 이하의 본 발명의 실시예의 기재로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 전체 셀을 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속한 MMC를 도시하는 도면.
도 2는 초퍼 셀을 도시하는 도면.
도 3은 셀 제어 장치를 도시하는 도면.
도 4는 광 시리얼 신호 프레임을 도시하는 도면.
도 5는 제K셀의 캐리어를 동기시키는 방법을 도시하는 도면.
도 6a는 고내압 광 파이버의 실시예를 나타내는 도면.
도 6b는 고내압 광 파이버의 인가 전압예를 나타내는 도면.
도 7a는 동일 변환기 아암 내의 인접 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 실시예를 나타내는 도면.
도 7b는 동일 변환기 아암 내의 인접 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 인가 전압예를 나타내는 도면.
도 8a는 타 변환기 아암의 인접 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 실시예를 나타내는 도면.
도 8b는 타 변환기 아암의 인접 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 인가 전압예를 나타내는 도면.
도 9는 상마다 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속한 MMC를 도시하는 도면.
도 10은 전체 셀을 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속한 CMC를 도시하는 도면.
도 11은 풀 브리지 셀을 도시하는 도면.
도 12a는 동일 클러스터 내의 인접 풀 브리지 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 실시예를 나타내는 도면.
도 12b는 동일 클러스터 내의 인접 풀 브리지 셀을 접속하는 저내압 광 파이버의 인가 전압예를 나타내는 도면.
도 13은 상마다 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속한 CMC를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.
<실시예 1>
본 발명을 실시하는 제1 형태에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는, 비특허 문헌 1에서 적어도 셀과 동일수만큼 필요했던 고내압 광 파이버 케이블의 개수를 삭감할 수 있다.
이하, 도 1을 이용하여 실시예 1의 전체 구성에 대해서 설명한다.
전력 변환 장치(103)는, 변압기(102)를 통하여 삼상 전력 계통(101)에 연계되어 있다.
전력 변환 장치(103)의 U점, V점, W점은, 변압기(102)의 2차측에 접속되어 있다.
또한, 전력 변환 장치(103)의 P점과 N점의 사이에, 부하 장치(115)를 접속하고 있다.
본 실시예에서의 전력 변환 장치(103)는, 삼상 전력 계통(101)과 교류 전력 수수를 행한다. 또한, 전력 변환 장치(103)는, 부하 장치(115)와 직류 전력 수수를 행한다. 여기서, 부하 장치(115)는, 직류 부하, 모터 드라이브 인버터의 직류 링크, 직류 전원 등을 대표한 것이다.
본 실시예에서는, 삼상 전력 계통(101)의 상전압을 각각 VR, VS, VT라고 부르는 것으로 한다. 변압기(102)의 2차측을 흐르는 각 상의 전류를 각각 IU, IV, IW라고 부르는 것으로 한다.
본 실시예에서는, 변압기(102)의 2차측(전력 변환 장치(103)가 접속되어 있는 측)의 중성점은, 접지되어 있다.
본 실시예에서는, 전력 변환 장치(103)로서 삼상 전력 계통에 연계되는 삼상 MMC를 채택한다. 단, 본 발명은, 단상 계통에 연계되는 단상 MMC나, 모터를 구동하는 MMC에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 CMC에도 적용 가능하며, 이에 대해서는 실시예 3, 4에서 설명한다.
전력 변환 장치(103)는, 복수의 셀(105)을 캐스케이드 접속하여 구성되어 있다.
상세한 것은 후술하지만, 각 셀(105)은, 직류 컨덴서를 구비한 쌍방향 초퍼 회로이다(도 2 참조). 각 셀(105)은, 적어도 2단자를 통하여 외부 회로와 접속하고 있고, 상기 2단자간의 전압을, 직류 컨덴서 전압이나, 또는 0으로 제어할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 2단자간의 전압을, 셀의 출력 전압 또는 셀 전압이라고 부르는 것으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 1개 또는 복수의 셀(105)을 캐스케이드 접속하여 구성한 회로를, 변환기 아암(104)이라고 부른다. 본 실시예에서는, 1개의 변환기 아암(104)이 N개의 셀(105)을 포함하고 있는 것으로 한다. 또한, 각 변환기 아암(104)을 흐르는 전류를 아암 전류라고 부르는 것으로 하고, 도 1과 같이, IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL로 정의하는 것으로 한다.
전력 변환 장치(103)는, 6개의 변환기 아암(104)과 6개의 리액터(106)를, 도 1에 도시하는 바와 같이 접속함으로써 구성되어 있다.
전력 변환 장치(103)를 제어하는 목적으로, 중앙 제어 장치(107)를 설치하고 있다. 중앙 제어 장치(107)는 도 1 중에 G점으로 나타낸 접지 전위에 있다.
교류 전압 센서(108)는, 계통 상전압 VR, VS, VT를 검출하고, 그 순시값 신호를 중앙 제어 장치(107)에 전송한다.
또한, 전류 센서(109)는, 각 아암 전류 IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL을 검출하고, 그 순시값 신호를 중앙 제어 장치(107)에 전송한다.
중앙 제어 장치(107)는, 2개의 광 트랜시버(110)를 구비하고 있고, 광 트랜시버(110)를 통하여, 각 셀(105)과 통신한다.
중앙 제어 장치(107)는, 계통 상전압 VR, VS, VT, 아암 전류 IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL, 각 셀(105)의 직류 컨덴서 전압 VC를 검출하고, 이들의 정보에 기초하여, 각 셀(105)에 송신하는 변조율 MOD를 결정하고, 변조율 MOD를 각 셀에 송신한다. 중앙 제어 장치(107)는 이 일련의 동작을 대략 일정 주기로 행한다. 이 주기를 제어 주기라고 부르는 것으로 한다.
중앙 제어 장치(107)는, 상기의 일련의 동작을 행함으로써, 아암 전류 IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL을 제어함으로써, 삼상 전력 계통(101)과 수수하는 전력을 제어한다. 또한, 각 셀(105)의 직류 컨덴서 전압 VC를 적정 범위 내로 유지한다.
중앙 제어 장치(107)는, 광 트랜시버(110)와 광 파이버 케이블(111?114)을 통하여, 각 셀(105)에 변조율 MOD를 송신하고, 또한, 각 셀(105)로부터 직류 컨덴서 전압 VC의 정보를 수신한다. 통신의 상세에 대해서는 후술한다.
본 실시예에서는, 모든 셀(105)을, 중앙 제어 장치(107)로부터 광 파이버 케이블(111?114)을 이용하여 데이지 체인 접속하고 있다.
중앙 제어 장치(107)와 셀(105)을 접속하는 광 파이버 케이블(111)은, 복수의 셀의 출력 전압의 합에 견디는 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블이다.
동일한 변환기 아암(104)의 내부에서 인접하는 셀 2개의 셀(105)을 접속하는 광 파이버 케이블(112)은, 1개의 셀의 셀 전압에 견디는 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블(112)이다.
다른 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀이며, P점에 접속하는 2개의 셀을 접속하는 광 파이버 케이블(113)은, 1개의 셀의 출력 전압에 견디는 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블(113)이다.
다른 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀이며, N점에 접속하는 2개의 셀을 접속하는 광 파이버 케이블(113)은, 1개의 셀의 출력 전압에 견디는 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블(113)이다.
동일 상에 속하는 2개의 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀을 접속하는 광 파이버 케이블(114)은, 복수의 셀의 출력 전압의 합에 견디는 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블이다.
본 실시예에서는, 광 파이버 케이블(111, 114)을 고내압 광 파이버 케이블, 광 파이버 케이블(112, 113)을 저내압 광 파이버 케이블이라고 부르는 것으로 한다.
도 1에 있어서, 대부분의 광 파이버 케이블은 저내압 광 파이버 케이블(112, 113)이며, 고내압 광 파이버 케이블(111, 114)은 합계 5개만이다.
또한, 저내압 광 파이버 케이블(112, 113)의 물리적인 길이는, 셀(105)의 물리적인 치수와 거의 동등한 길이까지 감축할 수 있다.
저내압 광 파이버 케이블(112, 113)을 채용할 수 있는 이유에 대해서는, 각 셀(105)의 설명 및 통신 방식의 설명 후에 상술하는 것으로 한다.
이하, 도 2를 이용하여, 셀(105)의 구성을 설명한다.
셀(105)의 주회로는, 하이 사이드ㆍ스위칭 소자(201)와 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)와 직류 컨덴서(203)로 이루어지는 쌍방향 초퍼 회로이다. 직류 컨덴서(203)의 전압을 VC라고 부르는 것으로 한다.
또한, 하이 사이드ㆍ스위칭 소자(201)와 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)를 총칭하여, 스위칭 소자라고 부르는 것으로 한다.
본 실시예에서는, 스위칭 소자(201, 202)를 IGBT로 하고 있지만, 본 발명은 스위칭 소자(201, 202)가 Gate-Turn-Off Thyristor(GTO), Gate-Commutated Turn-off Thyristor(GCT), Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(MOSFET), 그 밖의 온ㆍ오프 제어 소자의 경우에도 적용 가능하다.
각 셀(105)은 셀 제어 장치(204)를 구비하고 있고, 셀 제어 장치(204)는 2개의 광 트랜시버(205)와 광 파이버 케이블(111, 112, 113, 또는 114)을 통하여 접속한다.
셀 제어 장치(204)는, 스위칭 소자(201, 202)를 위한 게이트 펄스를 생성하고, 이것을 게이트 드라이버(206)에 송신한다.
게이트 드라이버(206)는, 스위칭 소자(201, 202)와의 게이트ㆍ에미터간에 적절한 전압을 인가하고, 스위칭 소자(201, 202)를 턴 온 또는 턴 오프시킨다.
직류 전압 센서(207)는 직류 컨덴서 전압 VC를 검출하고, 그 순시값 신호를 셀 제어 장치(204)에 전송한다.
자급 전원(208)은, 셀 제어 장치(204)와 게이트 드라이버(206)에 전원을 공급한다.
각 셀 제어 장치(204)의 전위는, 각 셀의 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)의 에미터 단자와 동전위이며, 도 2에서는 이 점을 G(CELL)점으로 나타내고 있다. 또한, 도 2 중의 G(CELL)점은 도 1 중의 G점과는 다른 전위의 점이다.
이하, 도 3을 이용하여, 셀 제어 장치(204)의 내부 구성에 대해서 설명한다. 도 3은, 예를 들면, 제K셀에 속하는 셀 제어 장치(204)의 내부 구성을 도시한 것이다.
셀 제어 장치(204)는, 통신 관리 수단(301)과, 변조율 버퍼(302)와 펄스 폭 변조(PWM) 수단(303)과, 삼각파 캐리어 발생 수단(304)과, 타이밍 제어 수단(305)과, 아날로그 디지털 변환 수단(306)과, 직류 전압 버퍼(307)를 구비하고 있다.
통신 관리 수단(301)은, 광 트랜시버(205)를 통하여 중앙 제어 장치(107) 또는 인접 셀로부터 수신한 자기 셀에 대한 변조율 MOD(K)를, 변조율 버퍼(302)에 저장한다. 단, MOD(K)란, 제K셀의 변조율 MOD를 나타내는 기호이다.
펄스 폭 변조(PWM) 수단(303)은, 변조율 버퍼(302)에 저장되어 있는 변조율 MOD(K)와, 삼각파 캐리어 발생 수단(304)이 발생하는 삼각파 캐리어를 비교하고, 스위칭 소자(201, 202)를 위한 게이트 펄스를 생성한다.
아날로그 디지털 변환 수단(306)은, 직류 전압 센서(207)로부터의 직류 컨덴서 전압의 아날로그 신호를 디지털화하고, 이 정보 VC(K)를 직류 전압 버퍼(307)에 저장한다. 단, VC(K)란, 제K셀의 직류 컨덴서 전압을 나타내는 기호이다.
통신 관리 수단(301)은 직류 전압 버퍼(307)에 저장되어 있는 직류 컨덴서 전압의 정보 VC(K)를, 광 트랜시버(205)를 통하여 중앙 제어 장치(107) 또는 인접 셀에 송신한다.
타이밍 제어 수단(305)은, 변조율 버퍼(302)와 펄스 폭 변조(PWM) 수단(303)과 삼각파 캐리어 발생 수단(304)을 제어한다.
이하, 타이밍 제어 수단(305)의 필요성에 대해서 설명한다.
각 셀(105)의 각 셀 제어 장치(204)는 서로 다른 클럭원을 공급받고 있기 때문에, 삼각파 캐리어의 초기의 위상 시프트 관계는, 클럭원의 근소한 오차에 의해 시간과 함께 변화하여, 적절한 위상 시프트 관계를 유지할 수 없다.
각 셀(105)의 삼각파 캐리어의 위상 시프트 관계를 유지할 수 없는 경우, 전력 변환 장치(103)의 U점-V점간, V점-W점간, W점-U점의 전압에, 과대한 고조파 성분이 포함되어 버리게 된다. 이에 의해, 아암 전류 IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL이나 계통 전류 IU, IV, IW에, 과대한 고조파 성분이 포함되어 버린다고 하는 문제가 생긴다.
따라서, 삼각파 캐리어의 위상 시프트 관계를 적절하게 유지하는 수단이 필요하다.
또한, 본 실시예에서는 광 파이버 케이블을 데이지 체인 접속하고 있기 때문에, 어느 셀 제어 장치(204)가 인접하는 다른 셀 제어 장치(204)에 신호를 전송할 때까지 지연 시간이 생긴다.
모든 셀(105)은 광 파이버 케이블을 이용하여 데이지 체인 접속되어 있기 때문에, 중앙 제어 장치(107)로부터 먼 셀(105)에서는, 셀간의 신호 전송의 지연이 축적된다. 따라서, 중앙 제어 장치(107)로부터 각 셀(105)에 제어 신호가 전달될 때까지의 지연 시간은, 셀마다 다르다.
따라서, 타이밍 제어 수단(305)을 구비함으로써 삼각파 캐리어의 위상 시프트 관계를 유지하고, 또한, 데이지 체인 접속에 기인하여 셀마다 다른 지연 시간의 밸런스를 확보하는 것이 중요하다. 타이밍 제어 수단(305)의 상세한 동작에 대해서는, 후술한다.
여기서, 셀 번호와 캐리어 번호를 정의한다. 셀 번호와 캐리어 번호는, 각 셀(105)의 셀 제어 장치(204)가 그 내부에 보존하고 있는 정보이다.
셀 번호란, 중앙 제어 장치(107)로부터 해당 셀(105)까지의, 광 파이버 케이블(111?114)에 의한 데이지 체인 접속의 순번이다. 그 셀 번호가 K인 셀(105)을 제K셀이라고 부르는 것으로 한다. 제K셀은, 중앙 제어 장치(107)로부터 K번째로 정보를 수신하는 셀이다.
캐리어 번호란, 어느 변환기 아암(104)에 있어서의, 해당 셀(105)의 삼각파 캐리어의 위상 시프트 번호이다.
캐리어 번호가 Q인 셀(105)은, 기준 위상에 대하여 Nㆍ(Q-1)/360°만큼 위상 시프트된 삼각파 캐리어에 기초하여, 게이트 펄스를 생성한다. 그 캐리어 번호가 Q인 삼각파 캐리어를 제Q 캐리어라고 부르는 것으로 한다.
이하, 본 실시예에서의 중앙 제어 장치(107)와 각 셀(105)의 사이의 통신 방식과, 각 셀 제어 장치(204)의 동작에 대해서, 도 4와 도 5를 이용하여 설명한다.
중앙 제어 장치(107)는, 2개의 광 트랜시버(110) 중 한쪽으로부터, 대략 일정 주기(제어 주기)로 광 시리얼 신호 프레임을 송신한다.
도 4는, 중앙 제어 장치(107)가 송신하는 광 시리얼 신호 프레임(401)과, 이것을 수신한 제K셀의 동작을 설명한 도면이다. 광 시리얼 신호 프레임(401)에 포함되는 정보는, 예를 들면, 신호 개시 마크(402), 동기 대상 캐리어 번호(403), 대상 셀 번호(404), 각 셀의 변조율(405), 각 셀의 직류 컨덴서 전압의 더미 정보 또는 실제의 직류 컨덴서 전압 정보(406), 신호 종료 마크(407)이다.
이 밖에, 패리티, 체크 섬, Cyclic Redundancy Check(CRC) 등을 포함시키는 것도 가능하지만, 본 실시예에서는 간이한 예로서, 체크 섬이나 CRC를 포함하지 않는 광 시리얼 신호 프레임(401)을 예시하였다.
제K셀은, 제K-1셀로부터 수신한 동기 대상 캐리어 번호(403), 즉 Q(Sync)를 자신의 캐리어 번호 Q와 비교한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 동기 대상 캐리어 번호 Q(Sync)와 Q가 동등한 경우에, 자신의 삼각파 캐리어를 강제적으로 어떤 값으로 리셋한다.
또한, 제K셀은, 수신한 광 시리얼 신호 프레임으로부터, 대상 셀 번호(404)를 참조함으로써 자신에 대한 변조율(405), 즉 MOD(K)를 추출하고, 이것을 변조율 버퍼(302)에 저장한다.
또한, 제K셀은, 자신에 대한 직류 컨덴서 전압 더미 정보(406)를, 실제의 직류 컨덴서 전압 정보 VC(K)로 치환하여, 새로운 광 시리얼 신호 프레임을 생성한다.
제K셀은, 새롭게 생성한 광 시리얼 신호 프레임을, 제K+1셀에 송신한다.
본 실시예에서, 셀 대수가 N인 경우, 제N셀이 송신한 광 시리얼 신호 프레임은, 중앙 제어 장치(107)로 복귀된다.
중앙 제어 장치는, 제N셀로부터 복귀된 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는, 각 셀의 직류 컨덴서 전압 정보를 취득한다.
이하, 타이밍 제어 수단(305)의 동작에 대해서 설명한다.
타이밍 제어 수단(305)은, 통신 관리 수단(301)이 광 시리얼 신호 프레임의 신호 종료 마크를 수신한 시각으로부터 지연 밸런스 시간 TB가 경과된 시점에서, 변조율 버퍼(302)에 래치 신호를 부여한다.
또한, 타이밍 제어 수단(305)은, 동기 대상 캐리어 번호 Q(Sync)가 자신이 속하는 셀의 캐리어 번호 Q와 동등한 경우, 통신 관리 수단(301)이 광 시리얼 신호 프레임의 신호 종료 마크를 수신한 시각으로부터 지연 밸런스 시간 TB가 경과된 시점에서, 삼각파 캐리어 발생 수단(304)에 리셋 신호를 부여하고, 삼각파 캐리어를 강제적으로 어떤 값으로 리셋한다(도 5).
이하, 지연 밸런스 시간 TB에 대해서 설명한다.
지연 밸런스 시간 TB란, 중앙 제어 장치(107)로부터 각 셀(105)에의 신호 전송 지연 시간을 대략 동등하기 위한 시간이며, 셀마다 다른 값을 갖는다.
실시예 1에서는, 중앙 제어 장치(107)로부터 송신된 광 시리얼 신호는, N대의 셀(105)을 통과하고, 다시 중앙 제어 장치(107)로 복귀된다.
따라서, 중앙 제어 장치(107)는, N대의 셀을 광 시리얼 신호가 통과하는 시간(전체 지연 시간) TD를 계측할 수 있다.
예를 들면, 중앙 제어 장치(107) 및 각 셀 제어 장치의 초기화 시에 있어서, 중앙 제어 장치(107)가 지연 시간 측정을 위한 시험용 광 시리얼 신호 프레임을 사용하여 전체 지연 시간 TD를 계측하고, TD의 디지털값을, 전체 셀(105)에 광 시리얼 전송할 수 있다.
이에 의해, 모든 셀(105)은, 전체 셀(N대)분의 전체 지연 시간 TD의 정보를 갖고 있다. 또한, 각 셀은, 자기 셀이 제 몇 셀인가 하는 정보(셀 번호 K)를 갖고 있다.
여기서, 제K셀의 지연 밸런스 시간을 TB(K)로 하면, TB(K)를 다음 식으로 부여함으로써, 중앙 제어 장치(107)로부터 각 셀(105)에의 신호 전송 지연 시간을 대략 동등하게 할 수 있다.
Figure pct00001
이상의 설명에서는, 중앙 제어 장치(107)로부터의 광 시리얼 신호 프레임이, 제1로부터 제N셀로 한쪽 방향으로 전송되는 경우에 대해서 설명하였다.
그러나, 중앙 제어 장치가 광 트랜시버(110)를 2개 갖고 있는 경우에는, 동일한 광 통신 프레임을 동시에 역방향, 즉 제N셀로부터 제1셀로 전송하는 것도 가능하다.
이에 의해, 동일한 광 시리얼 신호 프레임의 전송로가 2개로 되어, 전송로의 용장성을 확보할 수 있다.
이상으로, 중앙 제어 장치(107)와 각 셀(105)을, 광 파이버 케이블을 이용하여 데이지 체인 접속하여 구성한 제어 장치를 구비한 전력 변환 장치(103)의 제어에 대해서 설명하였다.
전술한 제어법으로 전력 변환 장치(103)를 운전한 경우에서의, 광 파이버 케이블(111?114)에 인가되는 전압 파형에 대해서 설명하고, 광 파이버 케이블(112, 113)에 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있는 이유에 대해서 설명한다.
도 6a는, 도 1에 있어서 P점에 접속하고 있는 셀(105)과 중앙 제어 장치(107)를 접속하는 고내압 광 파이버 케이블(111)과, 그 주변을 추출하여 도시한 것이다.
변압기(102)의 2차측의 중성점과 중앙 제어 장치(107)가, G점에서 접지되어 있다.
이 경우, 고내압 광 파이버 케이블에 인가되는 전압 VOPT1은, 대략, 도 6의 (b) 하단에 도시하는 바와 같은 파형으로 된다. 단, 도 6a, 도 6b에서는 예로서, 각 변환기 아암(104)에 포함되는 셀(105)의 수 N을 8개로 하고 있다.
도 6b에 도시하는 바와 같이, 고내압 광 파이버에는 1개의 셀의 직류 컨덴서 전압을 초과하는 전압이 인가되어 있다. 1개의 변환기 아암(104)에 포함되는 셀(105)의 수를 N으로 하면, 고내압 광 파이버 케이블에 인가되는 전압 VOPT1의 평균값은 (N-1)ㆍVC/2로 표시된다.
도 7은, 도 1에 있어서, 동일 변환기 아암 내에서 인접하는 2개의 셀(105)과, 상기 2개의 셀을 접속하는 저내압 광 파이버 케이블(112)과, 그 주변을 추출하여 도시한 것이다.
도 7a에 있어서, 저내압 광 파이버 케이블(112)에 인가되는 전압 VOPT2는, 하측의 셀(105)의 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)의 에미터 단자로부터, 상측의 셀(105)의 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)의 에미터 단자로까지의 전위차이다.
2개의 셀(105)은 캐스케이드 접속되어 있기 때문에, 상측의 셀(105)의 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)의 에미터 단자의 전위는, 하측의 셀(105)의 로우 사이드ㆍ스위칭 소자(202)의 콜렉터 단자의 전위와 동등하다.
따라서, 저내압 광 파이버 케이블(112)에 인가되는 전압 VOPT2는, 대략, 하측의 셀(105)의 출력 전압 VCELL2에 대략 동등하다.
VOPT2의 파형은, 대략, 도 7b와 같게 된다. VOPT2의 진폭은 VC에 대략 동등하다.
광 파이버 케이블(112)은, 1개의 셀의 출력 전압 진폭, 즉 VC에 견디는 절연 내력을 구비하고 있으면 충분하며, 따라서, 저내압 광 파이버를 채용할 수 있다.
도 8a는, 도 1에 있어서, 다른 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀(105)이며, P점에 접속하는 2개의 셀을 접속하는 저내압 광 파이버 케이블(113)과, 그 주변을 추출하여 도시한 것이다.
광 파이버 케이블(113)에 인가되는 전압 VOPT3의 파형은, 대략, 도 8b와 같게 되고, 그 진폭은 VC에 대략 동등하다.
광 파이버 케이블(113)은, 1개의 셀의 출력 전압 진폭, 즉 VC에 견디는 절연 내력을 구비하고 있으면 충분하며, 따라서, 저내압 광 파이버를 채용할 수 있다.
또한, 도 1에 있어서, 다른 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀(105)이며, N점에 접속하는 2개의 셀에 있어서도, 해당 2개의 셀을 접속하는 광 파이버 케이블(113)에 인가되는 파형은 도 8 하단과 대략 마찬가지로 된다. 따라서, 상기 광 파이버 케이블(113)에는 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있다.
동일 상에 속하는 다른 변환기 아암(104)에 속하는 2개의 셀을 접속하는 광 파이버 케이블(114)에 인가되는 전압은, 통상 운전 상태에 있어서, 최대로 직류 컨덴서 전압 VC의 2직렬분이다.
그러나, 1상 지락 등의 계통 사고가 삼상 전력 계통(101)에 있어서 발생한 경우에는, 광 파이버 케이블(114)에 인가되는 전압이 증가되는 경우가 생각되기 때문에, 광 파이버 케이블(114)에는 고내압 광 파이버 케이블을 채용한다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 대부분의 광 파이버 케이블에, 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있어, 고내압 광 파이버 케이블을 5개로 삭감할 수 있다.
<실시예 2>
다음으로, 본 발명을 실시하는 제2 형태에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는 전체 셀을 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속하고 있었지만, 실시예 2에서는, 각 셀을 상마다 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속하고 있다.
실시예 2에서는, 실시예 1에 비교하여 고내압 광 파이버의 개수가 증가된다.
그러나, 각 변환기 아암(104) 구성은 실시예 1과 동일하므로, 실시예 1과 마찬가지로, 각 변환기 아암(104)의 내부에서 인접하는 셀을 접속하는 대부분의 광 파이버 케이블(112)에는, 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있다.
또한, 실시예 1의 경우와 비교하여, 통신 시간을 단축할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.
도 6에, 실시예 2의 전체 구성을 도시한다.
실시예 2에서는, 중앙 제어 장치(107)가 6개의 광 트랜시버(110)를 갖고 있어, 상마다 광 파이버 케이블을 데이지 체인 접속하고 있다.
이에 의해, 1개의 광 트랜시버(110)와 통신하는 셀의 수가, 실시예 1의 N대로부터, N/3대로 된다. 이에 의해, 도 4에 도시한 광 시리얼 신호 프레임의 길이도, 실시예 1과 비교하여 대략 1/3로 단축할 수 있다. 이에 의해, 실시예 1의 경우와 비교하여, 통신 시간을 단축할 수 있다.
그리고, 상기의 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지이다.
<실시예 3>
본 발명을 실시하는 제3 형태에 대해서 설명한다.
실시예 3은, 캐스케이드ㆍ멀티 레벨 변환기(CMC)에 본 발명을 적용한 경우의 실시예이다.
실시예 3에서는, 종래 기술에 있어서 적어도 셀과 동일수만큼 필요하였던, 고내압 광 파이버 케이블을 3개로 삭감하는 것이 가능해지고, 대부분의 광 파이버 케이블에 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.
도 10은, 실시예 3의 전체 구성을 도시한다.
전력 변환 장치(1001)가 변압기(102)를 통하여 삼상 전력 계통(101)에 연계되어 있다.
실시예 1, 2와의 상위점은, 전력 변환 장치(1001)가 캐스케이드ㆍ멀티 레벨 변환기(CMC)인 점이다.
전력 변환 장치(1001)의 각 셀은, 풀 브릿지 회로(도 11)이다. 복수의 풀 브리지 셀(1002)이 캐스케이드 접속된 회로를, 클러스터(1003)라고 부르는 것으로 한다.
도 11에 풀 브리지 셀(1002)의 내부 구성을 도시한다.
셀 제어 장치(204)는, 스위칭 소자(1101?1104)를 위한 게이트 펄스를 생성하고, 이것을 게이트 드라이버(206)에 송신한다.
게이트 드라이버(206)는, 스위칭 소자(1101?1104)의 게이트ㆍ에미터간에 적절한 전압을 인가하고, 스위칭 소자(1101?1104)를 턴 온 또는 턴 오프시킨다.
자급 전원(208)은, 셀 제어 장치(204)와 게이트 드라이버(206)에 전원을 공급한다.
실시예 3에서는, 실시예 1과 마찬가지로, 중앙 제어 장치(107)가 2개의 광 트랜시버(110)를 구비하고 있고, 모든 풀 브리지 셀(1002)이 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속되고, 이 상기 2개의 광 트랜시버(110)와 통신한다.
이하, 동일한 클러스터(1003) 내에서 인접하는 2개의 풀 브리지 셀(1002)을 접속하는 광 파이버 케이블(112)에 인가되는 전압 파형을 나타내고, 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있는 이유를 설명한다.
도 12a는, 도 10b에 있어서, 동일 클러스터 내에서 인접하는 2개의 풀 브리지 셀(1002)과, 상기 2개의 풀 브리지 셀(1002)을 접속하는 저내압 광 파이버 케이블(112)과, 그 주변을 추출하여 도시한 것이다.
또한, 도 12b에, 저내압 광 파이버 케이블(112)에 인가되는 전압 VOPT4에 인가되는 전압의 파형을 나타낸다.
도 12a에 있어서, 상측의 풀 브리지 셀(1002)의 한쪽의 레그와, 하측의 풀 브리지 셀(1002)의 한쪽의 레그가, 전기적으로 접속(캐스케이드 접속)되어 있다. 광 파이버 케이블(112)에 인가되는 전압 VOPT4는, 상기 2개의 풀 브리지 셀을 접속하고 있는 상기 2개의 레그에 포함되는 합계 4개의 스위칭 소자의 스위칭 상태에 의존하여 결정한다.
상기 합계 4개의 스위칭 소자가 어떠한 스위칭 상태를 취해서도, VOPT4에 나타나는 전압은, 하측의 풀 브리지 셀(1002)의 직류 컨덴서 전압 VC나, 상측의 풀 브리지 셀(1002)의 직류 컨덴서 전압 VC의 극성을 반전한 전압 -VC나, 0 중 어느 하나밖에 취할 수 없다. 따라서, VOPT4의 진폭은, VC이다.
따라서, 광 파이버 케이블(112)은, 1개의 셀의 출력 전압 진폭, 즉 VC에 견디는 절연 내력을 구비하고 있으면 충분하며, 따라서 저내압 광 파이버를 채용할 수 있다.
또한, U상 클러스터와 V상 클러스터를 접속하는 광 파이버 케이블(1004)에 인가되는 전압은, 변압기(102)의 2차측의 선간 전압과, 1개의 풀 브리지 셀의 출력 전압이 중첩된 파형으로 된다. 따라서, 광 파이버 케이블(1004)에는 고내압 광 파이버를 적용한다.
실시예 3은, 상기에 설명한 점 이외에, 실시예 1과 대략 마찬가지이다.
<실시예 4>
본 발명을 실시하는 제4 형태에 대해서 설명한다.
실시예 3에서는 전체 풀 브리지 셀을 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속하고 있었지만, 실시예 4에서는, 각 셀 풀 브릿지를 상마다 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속하고 있다.
실시예 4는, 실시예 3에 비교하여 고내압 광 파이버의 개수가 증가된다.
그러나, 각 클러스터(1003) 구성은 실시예 1과 동일하므로, 실시예 3과 마찬가지로, 각 클러스터(1003)의 내부에서 인접하는 풀 브리지 셀(1002)을 접속하는 대부분의 광 파이버 케이블(112)에는, 저내압 광 파이버 케이블을 채용할 수 있다.
또한, 실시예 3의 경우와 비교하여, 통신 시간을 단축할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.
도 13에 실시예 4의 전력 변환기의 전체 구성을 도시한다.
실시예 4에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 중앙 제어 장치가 6개의 광 트랜시버(110)를 갖고 있고, 상마다 광 파이버 케이블을 데이지 체인 접속하고 있다.
또한, 각 광 트랜시버(110)와 통신하는 셀의 수가, 실시예 3의 N대로부터, N/3대로 되고, 광 시리얼 신호 프레임의 길이도, 실시예 3과 비교하여 1/3로 단축할 수 있다.
상기의 점 이외에는, 실시예 3과 마찬가지의 전체 구성이다.
상기 기재는 실시예에 대해서 이루어졌지만, 본 발명은 그에 한정되지 않고, 본 발명의 정신과 첨부된 청구의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 전력 변환 장치는 교류 계통과 교류 전력 수수를 행하는 직류 부하, 모터 드라이브 인버터의 직류 링크, 직류 전원 등에 이용하는 것이 가능하다.
101 : 삼상 전력 계통
102 : 변압기
103, 1001 : 전력 변환 장치
104 : 변환기 아암
105 : 셀
106 : 리액터
107 : 중앙 제어 장치
108 : 교류 전압 센서
109 : 전류 센서
110, 205 : 광 트랜시버
111?114, 1004 : 광 파이버 케이블
115 : 부하 장치
201, 1101, 1103 : 하이 사이드ㆍ스위칭 소자
202, 1102, 1104 : 로우 사이드ㆍ스위칭 소자
203 : 직류 컨덴서
204 : 셀 제어 장치
206 : 게이트 드라이버
207 : 직류 전압 센서
208 : 자급 전원
301 : 통신 관리 수단
302 : 변조율 버퍼
303 : 펄스 폭 변조 수단
304 : 삼각파 캐리어 발생 수단
305 : 타이밍 제어 수단
306 : 아날로그 디지털 변환 수단
307 : 직류 전압 버퍼
401 : 광 시리얼 신호 프레임
402 : 신호 개시 마크
403 : 동기 대상 캐리어 번호
404 : 대상 셀 번호
405 : 변조율
406 : 직류 컨덴서 전압 정보 혹은 직류 컨덴서 전압 더미 정보
407 : 신호 종료 마크
1002 : 풀 브리지 셀
1003 : 클러스터

Claims (13)

  1. 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 전력 변환 장치의 제어 장치는, 중앙 제어 장치와, 각 셀과 동전위의 근방에 설치한 셀 제어 장치로 구성되어 있고, 상기 중앙 제어 장치와 각 셀 제어 장치는 광 파이버 케이블로 데이지 체인 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀은, 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자와 직류 컨덴서로 구성된 주회로와, 상기 직류 컨덴서의 전압을 검출하는 직류 전압 센서와, 상기 중앙 제어 장치로부터의 신호를 수신하고, 상기 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자의 게이트 펄스를 생성하는 기능과, 상기 직류 전압 센서로부터의 신호를 중앙 제어 장치에 전송하는 기능을 담당하는 셀 제어 장치와, 상기 셀 제어 장치로부터의 게이트 펄스를 수신하고, 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자를 온ㆍ오프시키는 게이트 드라이버와, 상기 셀 제어 장치와 게이트 드라이버에 전원을 공급하는 자급 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치와 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 복수 셀의 출력 단자의 전압의 합에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    캐스케이드 접속된 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    어느 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽과, 다른 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 상기 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 1개의 셀의 출력 전압에 대한 절연 내력을 구비한 광 파이버 케이블인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 캐스케이드 접속된 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 상기 캐스케이드 접속된 2개의 셀의 사이의 전기 배선 또는 상기 전기 배선과 동전위의 부재에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    어느 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽과, 다른 셀의 출력 단자의 2단자의 한쪽이 전기적으로 접속되어 있는 상기 2개의 셀의 셀 제어 장치를 접속하는 광 파이버 케이블은, 상기 2개의 셀을 캐스케이드 접속하는 전기 배선 또는 상기 전기 배선과 동전위의 부재에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치와의 통신을 관리하는 통신 관리 수단과, 상기 중앙 제어 장치로부터 수신한, 상기 주회로를 위한 변조율을 저장하는 변조율 버퍼와, 상기 직류 전압 센서로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털ㆍ아날로그 변환 수단과, 상기 디지털 신호를 저장하는 직류 전압 버퍼와, 삼각파 캐리어를 생성하는 삼각파 캐리어 발생 수단과, 상기 삼각파 캐리어와 상기 변조율 버퍼에 저장된 변조율을 비교하고, 상기 온ㆍ오프 제어 스위칭 소자에 부여하는 게이트 펄스를 생성하는 게이트 펄스 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 셀 제어 장치는, 상기 변조율 버퍼와 상기 삼각파 캐리어 발생 수단과 상기 게이트 펄스 발생 수단에 동작 타이밍의 명령을 부여하는 타이밍 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는, 신호 개시 마크와, 동기 대상 캐리어 번호와, 대상으로 되는 셀 번호를 붙인 변조율 신호와 직류 컨덴서 전압 더미 신호로 이루어지는 신호의 열과, 신호 종료 마크로 이루어지는 광 시리얼 신호 프레임을, 대략 일정 주기로 송신하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임의 상기 동기 대상 캐리어 번호를 수신하고, 상기 동기 대상 캐리어 번호가, 자신의 캐리어 번호와 일치한 경우, 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 신호 종료 마크를 수신한 시점에서, 상기 타이밍 제어 수단을 통하여 삼각파 캐리어 발생 수단을 리셋하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 셀 번호를 붙인 변조율 신호를 수신하고, 부기된 셀 번호가 자신의 셀 번호와 일치하는 경우에, 상기의 수신한 변조율 신호를 상기 변조율 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 셀 제어 장치는, 상기 중앙 제어 장치로부터 데이지 체인된 다른 셀 제어 장치를 통하여 수신한 상기 광 시리얼 신호 프레임에 포함되는 상기 셀 번호를 붙인 직류 컨덴서 전압 더미 신호를 수신하고, 부기된 셀 번호가 자신의 셀 번호와 일치하는 경우에, 상기의 수신한 직류 컨덴서 전압 더미 신호를, 상기 직류 전압 버퍼에 저장되어 있는 신호로 치환하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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