KR20120113271A

KR20120113271A - 다상 ａｃ 그리드의 개별 위상을 흐르는 부분 전력의 레벨링

Info

Publication number: KR20120113271A
Application number: KR20127021666A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 움란트
Original assignee: 에스엠에이 솔라 테크놀로지 아게
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-10-12
Also published as: CA2786512A1; EP2526606A1; EP2348597A1; US9270117B2; JP2013517757A; AU2011208717B2; US20120280566A1; EP2526606B1; AU2011208717A1; CN102714414B; CN102714414A; WO2011089181A1

Abstract

본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터들을 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛 및 상기 다상 AC 파워 그리드에 접속된 소비자 부하 사이의 그리드 접속점에서의 부분 전력을 레벨링 (levelling)하는 방법을 제공하며, 상기 부분 전력은 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르며, 상기 방법은 상기 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하고; 상기 인버터를 사용하여, 개별 위상 컨덕터들로 상이한 부분 전력을 급전함으로써 결정된 차이를 줄이는 단계를 더 포함한다.

Description

다상 ＡＣ 그리드의 개별 위상을 흐르는 부분 전력의 레벨링{Levelling partial powers flowing via the individual phases of a multi-phase AC Grid}

본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터 (conductor)를 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛에 AC 파워 그리드와 접속된 소비자 부하를 더한 것 간의 그리드 접속점에서의 부분 전력 및 개별 위상 컨덕터를 통해 흐르는 부분 전력을 레벨링하는 방법에 관한 것이다.

나아가, 본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터 (conductor)를 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛에 AC 파워 그리드와 접속된 소비자 부하 를 더한 것 간의 그리드 접속점에서의 부분 전력 및 개별 위상 컨덕터를 통해 흐르는 부분 전력을 레벨링하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 특히 본 발명의 방법을 구현하기 위해 사용된다.

나아가, 본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터 (conductor)를 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛에 AC 파워 그리드와 접속된 소비자 부하를 더한 것 간의 그리드 접속점에서의 부분 전력 및 개별 위상 컨덕터를 통해 흐르는 부분 전력을 레벨링하는 다상 인버터에 관한 것이다. 이 다상 인버터는 특히 본 발명의 새로운 방법을 구현하기 위해 사용된다.

그리드 접속점은 공공 파워 그리드 (public power grid) 로의 접속이 제공되는 중계점 (transit point)일 수 있다. 대안으로, 상기 AC 파워 그리드를 제공하는 유닛을 형성하는 로컬 그리드가 그리드 접속점에 제공될 수 있다.

특히, 상기 다상 AC 파워 그리드는 삼상 AC 파워 그리드이다. 하지만 일반적으로 본 발명은 예컨대 2상 AC 파워 그리드와 같은 임의의 다상 AC 파워 그리드에 적용될 수 있다.

본원이 의도하는, 개별 위상 컨덕터를 흐르는 부분 전류의 레벨링 또는 매칭은 불균형한 (unbalanced) 부하들, 즉 예컨대 연결된 단상 소비자 부하로 인한 다상 AC 파워 그리드의 개별 위상 상의 비대칭 부하의 감소를 포함한다. 하지만, 본 발명은 전력을 AC 파워 그리드로부터 취하는 것만을 고려하지 않으며, 전력이 그리드 접속점에서 AC 파워 그리드로 급전되는 것도 고려한다. 만일 이 급전이 단상을 통해 이루어지지만 단상 소비자가 접속된 것과 다른 위상을 통해 이루어지면, 전력이 단상을 통해 AC 파워 그리드로부터 흐르는 반면, 전력이 그리드 접속점에서 다른 위상을 통해 AC 파워 그리드로 급전될 수 있다. 이것이 불균형한 부하의 극단적 경우이다.

다상 AC 파워 그리드로부터 복수의 소비자 부하를 위해 전력을 취하는 데에 있어서, 단상 소비자 부하들이 다상 AC 파워 그리드의 개별 위상을 통해 배분됨으로써 비대칭 부하를 제한하는 것이 공지되어 있다. 하지만, 이것은 통계상의 평균과 관련하여 다상 AC 파워 그리드의 개별 위상 컨덕터를 통해 흐르는 부분 전력을 레벨링하는 것를 제공할 뿐이다.

접속된 AC 파워 그리드를 향해 고 임피던스를 보이는 그리드 접속점에서, AC 파워 그리드로부터 고전력을 받은 후 그리드 전압과 관련된 전압 강하가 일어난다. 가변 변압기에 의해 이 효과가 보상된다는 것을 알려져 있다. 하지만 개별 위상에 비대칭 부하가 있는 경우, AC 파워 그리드를 향해 고 임피던스를 보이는 그리드 접속점에서의 위상들 간의 전압차는 가변 변압기에 의해 보상될 수 없다.

전술한 바와 같이, 원하지 않는 비대칭 전력 분배는 다상 AC 파워 그리드로의 단상 전기 에너지 급전에서도 발생할 수 있다. DE 10 2006 003 904 A1에는 복수의 단상 인버터에 의해 AC 파워 그리드로 공급되는 전력이 AC 파워 그리드의 위상들에 걸쳐 균일하게 분배되고 하나의 위상으로 급전하는 하나의 인버터가 고장난 경우, 다른 위상으로 급전하는 다른 인버터들의 전력이 제한되는 것에 의해 이 비대칭에 대응하는 것이 공지된다.

삼상 AC 파워 그리드에 개별적으로 급전하는 인버터 시스템이 WO　2006/084294 A1에 공지된다. 여기서는 복수의 단상 인버터들이 그 입력 단자에서 복수의 광전 발전기 (photovoltaic power generator)로 급전되는 전력 버스가 연결된다. 상기 광전 발전기에 의해 전력 버스로 공급되는 전력은 태양 복사에 의해 변한다. 개별 인버터들은 전력 손실을 제한하는 적절하게 낮은 수의 인버터들과 AC 파워 그리드로의 전력 버스 상에서 가용한 전력을 공급하기 위해 병렬로 결합 (combine) 또는 접속된다 (connect). 위상들에 비균형의 부하를 방지하기 위해, 전력을 공급하는 단상 인버터들이 세 그룹으로, 즉 위상당 하나의 그룹으로 모인다 (pooled).

출원의 양수인은 "써니 아일랜드 (Sunny Island)"로 불리는 양 방향 배터리를 판매하는데, 이것은 독립 전력망 (island network)을 위한 그리드 형성기 (grid former)로 사용될 수 있으며 로드되지 않은 (unloaded) 위상으로부터 전력을 취하여 로드된 위상에 출력함으로써 독립 전력망의 위상에의 비대칭 부하를 보상한다. 하지만 이 전력 보상은 양 방향 인버터 내에서의 전력 손실을 그 결과로 갖는다.

US 4,177,508는 삼상 네트워크로부터 공급되는 비대칭 부하를 밸런싱 (balancing)하는데 사용되는 장치를 개시한다. 상기 장치에는 네트워크에 반대되는 위상들이 제공되는 자신의 AC 측에 삼상 출력 전류 시스템을 생성하기 위한 인버터가 제공된다. 인버터의 DC 측은 밸런싱될 최대 비대칭 전력에 상응하는 DC 전류를 갖는 DC 소스로 급전된다. 바람직하게는 상기 DC 소스는 네트워크에 접속된 정류기이다. 따라서, 알려진 장치들은 모두 비대칭 부하를 밸런싱하기 위해 제공되며, 이것은 심각한 비용 및 전력 손실을 의미한다.

서두에 언급한 것처럼, 다른 위상을 통해 동시에 AC 파워 그리드로 전력을 급전하면서 한 위상을 통해 그리드 접속점에서 전력을 취함으로써 극도로 균형이 맞지 않는 부하가 생기는 경우에, 인버터에 의해 공급되는 전력이 장점을 갖는다면, AC 파워 그리드에서 야기되는 불균형 부하와 독립적으로 이와 같은 경우가 불리하다. 보통 이 장점들은 국지적으로 생산된 전력의 자가 소비 (self-consumption)가 AC 파워 그리드에 부하가 되지 않는다는 것이다. AC 파워 그리드로부터 취해진 전력이 AC 파워 그리드로 공급되는 전력보다 비싸다면, 추가의 경제적 이점이 있으며, 국지적으로 생산된 전력의 자가 소비를 위한 인텐시브가 그리드로 공급되는 전력을 위한 비용과 그리드로부터 취해진 전력의 가격 간의 차이보다 높아도, 경제적 장점이 발생할 수 있다. 2009년 1월 1일부터 유효한 버전의 독일 재생에너지 법 (Erneuerbare-Energien-Gesetz) (EEG 2009)에 따른 경우에 그러하다. 만일 자가 소비가 경제적 장점을 갖는다면, 서두에 언급한 것처럼, 다른 위상을 통해 동시에 AC 파워 그리드로 전력을 급전하는 것이 모든 수단에 의해 방지될 것이다.

EP 2 114 002 A1는 솔라 배터리와 삼상 전력 시스템의 출력 단자를 사이에 접속된 삼상 전력 변환 (conversion) 장치를 개시한다. 상기 변환 장치는 삼상 인버터 회로 및 상기 삼상 인버터 회로의 AC 출력 라인과 직렬로 연결된 단상 인버터들을 포함한다. 상기 삼상 인버터 회로는 시스템 전압의 반 싸이클에 대응하는 기간 동안에 역 극성 (reverse-polarity) 전압 펄스를 출력한다. 각 반 싸이클에 개별 단상 인버터들에 의해 생기는 전력 부담 (burden)이 약 0으로 되며, 상기 개별 단상 인버터들은 역 극성 펄스가 생성되는 기간 중의 개별 위상들ㄹ의 타겟 출력 전압으로부터 공통 전압을 감산하기 위한 수정을 한다. 삼상 전력 시스템의 개별 위상들 상의 임의의 부하를 밸런싱하는 것에 대해서는 언급이 없다.

한편으로는 복수의 위한 컨덕터를 포함하는 다상 AC 파워 그리드와 다른 한편으로는 전력을 AC 파워 그리드로 급전하는 다상 인버터 및 상기 AC 파워 그리드에 접속된 소비자 부하를 포함하는 유닛 간의 그리드 접속점에서의 부분 전력을 레벨링하기 위한 방법, 장치 및 인버터에 대한 필요가 여전히 존재하는데, 여기서 상기 부분 전력들은 국지적으로 생산된 전력의 자가 소비를 최적화하고 그리드 접속점에서 다상 AC 파워 그리드 상의 비 대칭 부하를 감소시키는 개별 위상 컨덕터들을 통과해서 흐른다.

일 관점에서 본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터들을 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛에 상기 다상 AC 파워 그리드에 접속된 소비자 부하를 더한 것 사이의 그리드 접속점에서의 부분 전력을 레벨링 (levelling)하는 방법을 제공하며, 상기 부분 전력은 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르며, 상기 방법은 상기 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하고; 상기 인버터를 사용하여, 개별 위상 컨덕터들로 상이한 부분 전력을 급전함으로써 결정된 차이를 줄이는 단계를 더 포함한다.

다른 관점에서, 본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터들을 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드에 급전하는 다상 인버터를 포함하는 유닛에 상기 다상 AC 파워 그리드에 접속된 소비자 부하를 더한 것 사이의 그리드 접속점에서의 부분 전력을 전술한 방법으로 레벨링 (levelling)하는 장치를 제공하며, 상기 부분 전력들은 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르며, 상기 장치는 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 측정 장치들을 포함하며; 상기 측정 장치들에 의해 결정된 차이를 개별 위상 컨덕터에 상이한 부분 전력을 급전함으로써 감소시키도록 상기 인버터를 동작시키는 제어 장치를 더 포함한다.

또 다른 관점에서, 본 발명은 한편으로는 복수의 위상 컨덕터들을 포함하는 다상 AC 파워 그리드, 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드에 급전하는 상기 다상 인버터를 포함하는 유닛에 상기 다상 AC 파워 그리드에 접속된 소비자 부하를 더한 것 사이의 그리드 접속점에서의 부분 전력을 전술한 방법으로 레벨링 (levelling)하는 다상 인버터를 제공하며, 상기 부분 전력들은 개별 위상 컨덕터들 을 통해 흐르며, 상기 인버터는 개별 위상 컨덕터들에 목적에 따라 상이한 부분 전력을 급전하도록 상기 인버터를 동작하는 것이 가능한 제어기를 포함한다.

본 발명의 기타 특징 및 장점들은 이하의 도면 및 상세한 설명을 참조하면 당업자에게 자명해질 것이다. 이 명세서에 포함된 모든 추가 특징 및 장점들은 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

본 발명은 이하의 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면의 구성요소들은 실제 크기로 도시되지 않으며 본 발명의 원칙을 명백하게 도시하도록 강조된다. 도면에서 동일한 도면 부호는 수 개의 도면들에서 상응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 새로운 장치 및 새로운 인버터의 제 1 실시예를 가지고 새로운 방법을 구현한 것을 도시하며;
도 2는 도 1에 따른 새로운 장치 및 새로운 인버터의 제 2 실시예를 가지고 새로운 방법을 구현한 것을 도시한다.

새로운 방법에서, 다상 AC 파워 그리드의 개별 위상 컨덕터를 흐르는 부분 전력들 간의 차이는 다상 인버터로 개별 위상 컨덕터에 상이한 부분 전력을 급전함으로써 결정되고 감소된다. 본 발명에서, 상기 다상 인버터는 개별 위상 컨덕터들을 통과해 흐르는 전력을 레벨링 (levelling) 하기 위해 사용된다. 이 목적을 위해, 최고의 전력이 현재 소모되는 AC 파워 그리드의 위상 또는 위상 컨덕터에 출력 전력이 집중될 수 있도록 특별한 방법으로 이것이 제어될 수 있어야만 한다. 이 목적을 위한 충분한 기본 능력 (capability)가 제어기와 관련해서 심지어 인버터를 동작하는데 있어서 제어기에 의해 수행되는 소프트웨어와 관련해서만 수정되면 되는 몇몇 기존 인버터들에 이미 존재한다.

다상 인버터에 의해 공급되는 전력을 하나 또는 수개의 위상들 또는 위상 컨덕터들에 집중하는 것에 의해, 국지적으로 생산된 전력의 자가 소비를 최적화하는 목적을 위해, 그리드 접속점에서 개별 위상 컨덕터들를 흐르는 전력 흐름의 방향을 결정하고 이것을 상호 비교하는 것으로 충분하다. 만일 모든 전력 흐름의 방향들이 동일하다면, 즉, 모든 위상을 통해 전력이 AC 파워 그리드로부터 취해지거나 AC 파워 그리드로 공급된다면, 어떤 조치도 필요하지 않다. 하지만, 전력 흐름 방향, 즉 전력 테이크 업 (take-up) 사인이 상호 상이하면, 인버터로 선택적으로 전력을 공급함으로써 이 조건이 버려져야만 한다. 이 목적을 위해, AC 파워 그리드의 개별 위상에 기여하는 부분 출력 스테이지와 관련한 인버터의 디멘져닝 (dimensioning)은 만일, 최대 급전 전력에서, 국지적으로 생성된 전력이 국지적으로 소모된 전력을 초과하면, 최대 급전 전력의 통상 부분 (usual part)과 관련하여 변할 필요가 없다. 하지만, 만일 다상 인버터가 기본적으로 보다 작은 크기 (dimension)라면, 최대 급전 전력을 가지고도, 전체 급전 전력을 다상 AC 파워 그리드의 단상 또는 위상 컨덕터에 집중한다면, 이것은 장점이다.

AC 파워 그리드의 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 전력 흐름의 방향이 상이하지 않도록 비대칭 부하들을 제거하는 목적을 위해, 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 부분 전력들은 결정되어 그 사인 및 방향과 관련하여서만 비교 되어서는 안되며 그 값과 관련하여서도 비교되어야 하며, 개별 위상 컨덕터들에 선택적으로 전력을 공급함으로써 매칭되어야 한다.

개별 위상 컨덕터들을 흐르는 부분 전력을 결정하는 목적을 위해, 이를 통해 흐르는 전류들이 개별적으로 결정되고 상호 비교될 수 있다. 하지만, AC 파워 그리드와 관련된 임피던스가 접속점에서 전력망 접속점과 인버터 간의 임피던스에 걸쳐 압도 (dominate)적이야 하며, 개별 위상 컨덕터들에 나타나는 유효 전력들 사이의 차이가 결정되어 인버터로 개별 위상 컨덕터들에 상이한 부분 전력을 공급함으로써 감소될 수 있다. 이 경우에, 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 전력들이 존재하는 유효 전력 상의 효과에 의해 상호 비교된다.

새로운 방법에서 사용되는 인버터는 자신의 급전 전력을 집중시키지 않을 AC 파워 그리드의 다른 위상들로 급전되는 전력을 감소하기만 하는 원칙에 따라 작동하지 않으리라는 것이 이해될 것이다. 그 대신, 상기 인버터는 자신의 급전 전력을 한 위상에 증가시키는 집중된 방식으로 자신의 급전 전력을 상기 위상에 집중 (focuse) 시킨다. 이 목적을 위해, 상기 다상 인버터는 그 전력과 관련하여 동일한 전력 소스로 AC 파워 그리드의 모든 개별 위상들에 급전되며, 급전될 수 있다. 특히 상이한 높은 부분 전력들은 인버터에 의해 공통 링크로부터 AC 파워 그리드의 개별 위상 컨덕터들로 공급될 수 있다. 즉, 전체 가용 전력이 상기 링크를 통해 흐르며, 그 후 인버터에 의해 전력 공급이 적합한 AC 파워 그리드의 위상 또는 위상들로 할당된다. 특히, 상이한 부분 전력은 상이한 전류를 개별 위상 컨덕터들에 공급함으로서 구현될 수 있다. 복수의 단상 인버터로 인버터를 구현하는 데 있어, 다수의 에너지 소스가 원하는 대로 개별 위상들에 할당된 단상 인버터들에 연결될 수 있다. 다양한 인버터들 사이에서의 에너지 소스의 스위칭은 DE 100 61 724 A1에 공지되어 있다.

본 발명에 따른 장치는 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 측정 장치 및 개별 위상 컨덕터들에 인버터로 상이한 부분 전력들을 공급함으로써 상기 차이를 감소시키는 제어 장치에 의해 특징 지워진다. 상기 측정 장치는 개별 위상 컨덕터들을 통해 흐르는 전류 방향 또는 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 부분 전력 또는 전류 및/또는 개별 위상 컨덕터들에 존재하는 유효 전압만을 개별적으로 측정할 수 있다.

상기 제어 장치는 개별 위상 컨덕터들을 흐르는 전류 방향과 매치하는 방식으로 구성된다. 나아가, 부분 전력 값들, 위상 컨덕터들을 흐르는 전류의 값 및/또는 위상 컨덕터들에 존재하는 유효 전압이 매칭될 수 있다.

본 발명에 따른 인버터는 개별 위상 컨덕터들에 목적에 따라 상이한 부분 전력을 급전하도록 상기 인버터를 동작하는 것이 가능한 제어기에 의해 특징 지워진다. 전술한 바와 같이, 인버터가 공통 링크로부터 개별 위상 컨덕터들로 상이한 부분 전력을 공급하는 것이 장점이며, 이것은 개별 위상 컨덕터들로 상이한 전류를 공급함으로써 구현된다. 특히, 상기 인버터는 각각 다상 출력 전류를 생성하는 하나 이상의 인버팅 (inverting) 회로를 갖거나 각 위상 당 하나 이상의 단상 인버터로 구성될 수 있다. 개별 위상으로 공급되는 전력과 관련하여, 상기 인버터는 개별 위상 컨덕터들에 할당되는 상기 인버터의 출력 부분단 (partial stage)들이 인버터 의 전체 최대 급전 전력의 적어도 50　%를 단일 위상 컨덕터로 급전할 수 있도록 구성되며, 바람직하게는 전체 최대 급전 전력의 적어도 75　%를 단일 위상 컨덕터로 급전할 수 있으며, 가장 바람직하게는 전체 최대 급전 전력이 단일 위상 컨덕터로 급전되어 그 부분 로드 동잡 범위에서만이 아니라 다상 인버터의 급전 전력이AC 파워 그리드의 단일 위상에 완전히 집중되도록 하는 것이다.

이제 도면들을 보다 자세히 참조하면, 도 1은 삼상 AC 파워 그리드 (2)와, 인버터 (5) 및 복수의 전기 소비자 부하 (6,7)를 갖는 복수의 광전 발전기 (4)로부터 전기 에너지를 급전하기 위한 유닛 (3) 사이의 그리드 접속점 (1)을 도시한다. AC 파워 그리드 (2)의 라인들은 AC 파워 그리드 (2)의 삼상을 위한 위상 컨덕터들 (6, 10, 11) 및 제로 컨덕터 (8)를 포함한다. 상기 인버터 (5)는 3개의 위상 컨덕터들 (9, 10, 11) 모두에 급전한다. 소비자 부하 (6,7)는 각각 AC 파워 그리드 (2)의 하나의 위상으로부터만 전력을 취하는 단상 소비자 부하들이다. 상기 소비자 부하 (6)들은 상기 위상 컨덕터 (11)와 상기 제로 컨덕터 (8) 사이에 접속되며, 상기 소비자 부하 (7)는 상기 위상 컨덕터 (10)와 상기 제로 컨덕터 (8) 사이에 접속된다. 도시된 소비자 부하 (6,7)보다 더 많은 소비자 부하가 있을 수 있으며, 그 중의 몇개는 상기 위상 컨덕터 (9)와 상기 제로 컨덕터 (8) 사이에도 접속된다. 그리드 접속점 (1)에서, 개별 위상 컨덕터들 (9 내지 11)을 통해 흐르는 전력들, 특히 전력 흐름의 방향들이 측정 장치 (12)에 의해 결정된다. 상기 측정 장치 (12)는 AC 파워 그리드 (2)로부터 취해지는 전기 에너지와 상기 AC 파워 그리드 (2)로 공습되는 전기 에너지를 위상 별로 모니터링하는 계량기 (meter)일 수 있다. 상기 측정 장치 (12)의 측정 신호 (13)는 제어 장치 (14)로 전달되는데 상기 제어 장치 (14)는 제어 신호 (15)를 인버터 (5)의 제어기 (16)로 출력한다. 제어기 (16)는 개별 위상 컨덕터들 (9 내지 11)을 통해 상기 인버터 (5)의 급전 전력을 분배한다. 여기서, 전체 급전 전력이 모든 광전 발전기들 (4)이 접속된 링크 (17)를 통해 흘러갈 때, 상기 인버터 (5)의 현재 급전 전력은 AC 파워 그리드 (2)의 하나 또는 2개의 위상들에 집중될 수 있다.

세 개의 소비자 부하 (6,7) 각각이 상기 인버터 (5)의 현재 급전 전력의 1/3을 전력을 소모하며 인버터 (5)의 급전 전력이 상기 위상 컨덕터들 (9 내지 11)을 통해 균일하게 분배된다고 가정하면, 전력이 위상 컨덕터 (11)를 통해 AC 파워 그리드 (2)로부터 취해지면 상기 위상 컨덕터 (9)를 통해 AC 파워 그리드 (2)로 공급될 것이다. 이것은 2개의 소비자 부하 (6)가 위상 컨덕터 (11)에 접속되어 여기에서 상기 인버터 (5)에 의해 공급되는 전력의 2배의 전력을 소비하는 반면, 어떤 소비자 부하 (6 또는 7)도 위상 컨덕터 (9)에 접속되어 있지 않아서 여기에서 인버터 (5)에 의해 AC 파워 그리드 (2)로 전력이 공급되기 때문이다. 2개의 전력이 상기 AC 파워 그리드 (2)로부터 취해지고 전력이 상기 AC 파워 그리드 (2)로 공급되며, 따라서 상기 AC 파워 그리드 (2)가 필요가 없을 때에도 불균형 부하만으로 로드되는 상황을 피하기 위해, 상기 제어 장치 (14)는 적어도 개별 위상 컨덕터들을 지나는 모든 전력 흐름의 방향이 그리드 접속점 (1)에서 동일할 때까지 위상 컨덕터 (9)로부터 급전 전력을 취하여 위상 컨덕터 (11)로의 급전 전력을 증가시키는 방식으로 인버터 (5)의 제어기(16)를 동작시킨다. 이 경우에, 전력망 (net) 접속점을 통해서는 전력이 전혀 흐르지 않을 것이다. 그 대신, 상기 인버터 (5)는 국지적으로 생성된 전력의 자가 소비의 완료 (complete)라는 의미에서 소비자 부하 (6,7)에 전력을 공급한다.

만일 국지적으로 생성되는 전기 에너지 총량이 국지적으로 소모되는 전기 에너지와 다르다면, 상기 제어 장치 (14)는 모든 위상 컨덕터들 (9 내지 11)를 통해 전기 에너지가 상기 AC 파워 그리드 (2)로 급전되거나, 아니면 전기 에너지가 상기 AC 파워 그리드 (2)로부터 취해지는 방식으로 인버터 (5)의 제어기 (16)을 동작한다. 이것은 국지적으로 생성된 전기 에너지가 최대로 국지적으로 소모되는 것을 ㅂ보장한다. 동시에, 상기 AC 파워 그리드 (2) 상의 어떠한 비대칭 부하도 감소된다. 불균형 부하의 감소로, 제어 장치 (14)가 상호간에 대하여 개별 위상 컨덕터들 (9 내지 11)를 통해 흐르는 전력 값의 레벨링을 돌보도록 계속 진행할 수 있다.

상기 AC 파워 그리드 (2)는 공공 파워 그리드이기만 한 것은 아니며, 그리드형성기 (former)인 양 방향 배터리 인버터, 즉 독립 전력망에 의해 제공될 수도 있다. 이 경우, 상기 제어 장치 (14)는 상기 인버터 (5)의 제어기 (16)를 동작시킴으로써 전력이 상기 양 방향 배터리 인버터에 의해 AC 파워 그리드 (2)이 한 위상으로부터 다른 위상으로 전환되어 지는 것을 방지하는데, 이 전환은 원하지 않는 전력 손실을 야기한다. 이 원하지 않는 전력 손실은 특히 이와 같은 그리드 형성기에 접속된 독립 전력망에서 에너지 부족이 있다면, 즉 임의의 불필요한 전기 에너지 소비가 피해져야만 하는 상황에서 발생될 수 있다. 따라서, 새로운 방법의 구현은 그리드 형성기와 독립 전력망 사이의 그리드 접속점에서도 현저한 장점을 갖는다.

상기 인버터 (5)는 2개 이상의 위상 컨덕터들 (9 내지 11)들 중의 하나로만 전력을 급전하지만 그들 자체가 동일한 에너지 소스, 예컨대 개별 위상 컨덕터들 (9 내지 11)로 가용한 전력 전체의 가변 부분을 공급하는 동일한 광전 발전기들로부터 공급되거나 공급될 수 있는 2개 이상의 단상 인버터으로도 이루어질 수 있다.

도 2에는, 그리드 접속점 (1) 에서의 AC 파워 그리드 (2)의 고 임피던스가 저항기 (18)로 도시된다. 이 임피던스는 그리드 접속점 (1)에서 위상 컨덕터들 (9 내지 11)로부터 전력을 취할 때, 그리드 접속점 (1)에서의 그리드 전압이 강하하는 결과를 갖는다. 도 2에 단일 소비자 부하 (6)로 도시된 것처럼, 오직 하나의 위상 컨덕터 (11)로부터만 전력을 취함으로써, 이 위상 컨덕터 (11)에 나타나는 그리드 전압만이 하강한다. 역으로, 개별 위상 컨덕터들에서 그리드 전압의 비대칭성은 예컨대 여기 도시되지 않은 추가의 단일 위상 인버터에 의해 위상 컨덕터들 중의 하나로만 전력이 급전될 때도 발생할 수 있고 이 위상 컨덕터에서의 그리드 전압이 상응하게 증가한다. 각 경우에, 그리드 전압의 비대칭성은 도면에 전압 측정기 (voltmeter:19)로 도시된 측정 장치 (12)에 의해 결정된다. 상기 전압 측정기 (19)로 제어 신호 (15)를 통해 측정된 전압을 레벨링 하는 상기 제어 장치 (14)는 비대칭적 부하 또는 급전 전력의 감소도 돌보며 (care for), 특히 전력이 AC 파워 그리드 (2)의 한 위상을 통해 취해지는 반면, AC 파워 그리드 (2)의 다른 위상으로 전력이 공급되는 것을 방지한다.

1		그리드 접속점
2		AC 파워 그리드
3		전기 에어지 급전 유닛
4		광전 발전기
5		인버터
6		소비자 부하
7		소비자 부하
8		0 컨덕터 (zero conductor)
9		위상 컨덕터
10		위상 컨덕터
11		위상 컨덕터
12		측정 장치
13		측정 신호
14		제어 장치
15		동작 신호
16		제어기
17		링크
18		저항기
19		전압 측정기

Claims

한편으로는 복수의 위상 컨덕터들 (9-11)을 포함하는 다상 AC 파워 그리드 (2), 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 급전하는 다상 인버터 (5) 를 포함하는 유닛 (3)에 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 접속된 소비자 부하 (6,7)를 더한 것 사이의 그리드 접속점 (1)에서의 부분 전력을 레벨링 (levelling)하는 방법에 있어서, 상기 부분 전력은 개별 위상 컨덕터들 (9 내지 11)을 통해 흐르며, 상기 방법은
- 상기 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통해 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하고;
- 상기 인버터 (5)를 사용하여, 개별 위상 컨덕터들 (9-11)로 상이한 부분 전력을 급전함으로써 결정된 차이를 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1항에 있어서, 상기 결정 단계에서, 개별 위상 컨덕터들 (9-11)를 통해 흐르는 부분 전력들의 방향이 결정되고 상호 비교되어 상기 감소 단계에서 감소되어야할 부분 전력들 간의 차이를 결정하는, 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 결정 단계에서, 개별 위상 컨덕터들 (9-11)를 통해 흐르는 부분 전력들이 결정되고 상호 비교되어 상기 감소 단계에서 감소되어야할 부분 전력들 간의 차이를 결정하는, 방법.
제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 결정 단계에서, 개별 위상 컨덕터들 (9-11)를 통해 흐르는 전류가 결정되고 상호 비교되어 상기 감소 단계에서 감소되어야 할 부분 전력들 간의 차이를 결정하는, 방법.
제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 결정 단계에서, AC 파워 그리드 (2)와 관련하여 임피던스가 크다면 (dominating), 개별 위상 컨덕터들 (9-11)에 존재하는 유효 전압들 간의 차이가 결정되고 상호 비교되어 상기 감소 단계에서 감소되어야 할 부분 전력들 간의 차이를 결정하는, 방법.
제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 감소 단계에서, 상기 상이한 부분 전력들이 인버터 (5)로 공통 링크 (17)로부터 개별 위상 컨덕터들 (9-11)로 급전되는, 방법.
제 6항에 있어서, 상기 감소 단계에서, 상기 상이한 부분 전력들은 인버터 (5)로 공통 링크 (17)로부터 상이한 전류를 개별 위상 컨덕터들 (9-11)로 급전함으로써 급전되는, 방법.
한편으로는 복수의 위상 컨덕터들 (9-11)을 포함하는 다상 AC 파워 그리드 (2), 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 급전하는 다상 인버터 (5)를 포함하는 유닛 (3) 및 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 접속된 소비자 부하 (6,7)를 더한 것 사이의 그리드 접속점 (1)에서의 부분 전력을 특히 제 1항 내지 제7항의 방법으로 레벨링 (levelling)하는 장치에 있어서, 상기 부분 전력들은 개별 위상 컨덕터들 (9-11)를 통해 흐르며, 상기 장치는
- 개별 위상 컨덕터들 (9-11)를 통해 흐르는 부분 전력들 간의 차이를 결정하는 측정 장치들 (12)을 포함하며;
- 상기 측정 장치들 (12)에 의해 결정된 차이를 개별 위상 컨덕터들 (9-11)에 상이한 부분 전력을 급전함으로써 감소시키도록 상기 인버터 (5)를 동작시키는 제어 장치 (14)를 더 포함하는, 장치.
제 8항에 있어서, 상기 측정 장치들 (12)은 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통해 흐르는 부분 전력들의 방향을 결정하며, 상기 제어 장치 (14)는 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통과하는 전력 흐름의 방향들을 레벨링하는, 장치.
제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 측정 장치들 (12)은 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통해 흐르는 부분 전력들을 결정하며, 상기 제어 장치 (14)는 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통과하는 전력들을 레벨링하는, 장치.
제 8항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 장치들 (12)은 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통해 흐르는 전류들을 결정하며, 상기 제어 장치 (14)는 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통과하는 전류들을 레벨링하는, 장치.
제 8항 내지 제 11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 장치들 (12)은 상기 개별 위상 컨덕터들 (9-11)에 존재하는 유효 전압을 결정하고, 상기 제어 장치 (14)는 상기 개별 위상 컨덕터들 (9-11)에서의 유효 전압을 레벨링 하는, 장치.
다상 인버터 (5)로서,
한편으로는 복수의 위상 컨덕터들 (9-11)을 포함하는 다상 AC 파워 그리드 (2), 그리고 다른 한편으로는 전기 에너지를 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 급전하는 상기 다상 인버터 (5)를 포함하는 유닛 (3) 및 상기 다상 AC 파워 그리드 (2)에 접속된 소비자 부하 (6,7)를 더한 것 사이의 그리드 접속점 (1)에서의 부분 전력을 제 1 항 내지 제 7항 중의 어느 한 항의 방법으로 레벨링 (levelling)하며, 상기 부분 전력들은 개별 위상 컨덕터들 (9-11)을 통해 흐르며,
상기 인버터는 개별 위상 컨덕터들 (9-11)에 목적에 따라 상이한 부분 전력을 급전하도록 상기 인버터를 동작하는 것이 가능한 제어기 (16)를 포함하는, 다상 인버터.
제 13항에 있어서, 상기 인버터 (5)는 공통 링크 (17)로부터 상기 개별 위상 컨덕터들 (9-11)로 상이한 부분 전력을 급전하는, 인버터.
제 14항에 있어서, 상기 인버터 (5)는 상기 공통 링크 (17)로부터 상이한 전류를 상기 개별 위상 컨덕터들 (9-11)로 급전함으로써 상이한 부분 전력을 급전하는, 인버터.
제 14항 또는 제 15항에 있어서, 상기 인버터 (5)는 상기 공통 링크 (17)로부터 급전되는 다상 인버터 회로를 포함하는, 인버터.
제 14항 또는 제 15항에 있어서, 상기 인버터 (5)는 상기 공통 링크 (17)로부터 급전되는 다수의 단상 인버터 회로를 포함하는, 인버터.
제 14항 내지 제 17항 중의 어느 한 항에 있어서, 개별 위상 컨덕터들에 할당되는 상기 인버터의 출력 부분단 (partial stage)들은 인버터 (5)의 전체 최대 급전 전력의 적어도 50　%를 단일 위상 컨덕터 (9, 10 또는 11)로 급전할 수 있도록 구성된, 인버터.
제 18항에 있어서, 개별 위상 컨덕터들에 할당되는 상기 인버터의 출력 부분단 (partial stage)들은 인버터 (5)의 전체 최대 급전 전력의 적어도 75　%를 단일 위상 컨덕터 (9, 10 또는 11)로 급전할 수 있도록 구성된, 인버터.
제 18항에 있어서, 개별 위상 컨덕터들에 할당되는 상기 인버터의 출력 부분단 (partial stage)들은 인버터 (5)의 전체 최대 급전 전력의 100　%를 단일 위상 컨덕터 (9, 10 또는 11)로 급전할 수 있도록 구성된, 인버터.