KR20130006613A - 다중레벨 컨버터를 갖는 정지형 무효전력 보상장치 - Google Patents

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데이빗 트레이너
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Abstract

무효전력 보상에 사용하기 위한 정지형 동기 보상장치(36)는, 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 및 사용 시에 AC 네트워크(58)에 접속하기 위한 AC 단자(44)를 포함하는 적어도 하나의 1차 보상장치 림(38); 및 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 사이에 접속되는 적어도 하나의 DC 링크 캐패시터(48)를 포함하는 2차 보상장치 림(46)을 포함하고, 상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림(38)은 제1 및 제2 림부(50, 52)를 형성하고, 각각의 림부(50, 52)는 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 중 각각의 하나와 AC 단자(44) 사이에서 체인 링크 컨버터(56)와 직렬로 접속되는 적어도 하나의 스위칭 소자(54)를 포함하고, 제1 및 제2 림부(50, 52)의 스위칭 소자(54)는 각각의 체인 링크 컨버터(56)를 각각의 DC 단자(40, 42)와 AC 단자(44) 사이의 회로 내, 외부로 스위칭시키도록 동작 가능하고, 상기 체인 링크 컨버터(56)는 AC 단자(44)에서 전압 파형을 생성하도록 동작 가능하며, 상기 2차 보상장치 림(46)은 상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림(38)과 병렬로 접속된다.

Description

다중레벨 컨버터를 갖는 정지형 무효전력 보상장치{STATIC VAR COMPENSATOR WITH MULTILEVEL CONVERTER}

본 발명은 무효전력 보상에 사용하기 위한 정지형 동기 보상장치(static synchronous compensator)에 관한 것이다.

고전압 직류 전력 전송에 있어서는, 가공선(架空線) 및/또는 해저 케이블을 경유하여 전송하기 위해 교류(AC) 전력이 고전압 직류(DC) 전력으로 변환된다. 이 변환은 선로 및/또는 케이블 킬로미터 당의 비용을 줄이며, 따라서 전력이 장거리에 걸쳐 전송될 필요가 있을 때 비용 효율적이다. 전송된 전력이 목적지에 도달되면, 고전압 DC 전력은 로컬 네트워크(LAN)로 분배되기 전에 AC 전력으로 다시 변환된다.

상이한 네트워크 조건 하에서, AC 전송선로를 통한 전력의 전송은 정상치(normal value)로부터의 디번전스(divergence)를 야기시킬 수도 있는 전압 특성의 변동(fluctuation)을 받을 수 있다. 이러한 변동은 조정장치(regulating device)와 AC 전송선로 사이의 무효전력의 교환을 통하여 최소화될 수 있다. 이러한 조정장치는 정지형 동기 보상장치(STSTCOM: static synchronous compensator)라고 불리운다.

알려진 정지형 동기 보상장치의 하나의 형태는 도 1a에 도시되어 있는데, 6개 세트의 직렬로 접속된 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)(20)와 역병렬 다이오드(22)를 포함한다. IGBT(20)는 직렬로 접속되어 함께 스위칭됨으로써 수십에서 수백 MW의 높은 정격전력(power rating)의 실현을 가능하게 한다.

그러나, 이러한 접근은 복잡하고 능동적인 IGBT 구동을 필요로 하였고, IGBT(20)의 직렬 스트링을 가로지르는 고전압을 스위칭 중에 적절히 공유하는 것을 보장하기 위해 대규모의 능동 스너버(passive snubber) 부품을 필요로 하는 경우도 있다. 또한, IGBT(20)는 AC 네트워크(24)에 급전되는 고조파 전류(harmonic current)를 제어하기 위해 AC 공급 주파수의 각 사이클에 걸쳐 고전압에서 수회 온, 오프될 필요가 있다. 이러한 요인들은 고 손실, 고 레벨의 전자기 간섭, 및 디자인의 복잡성으로 야기된다.

다른 알려진 정지형 동기 보상장치는 도 1b에 도시되어 있는데, 다중 레벨 구조(multilevel arrangement)를 포함한다. 다중 레벨 구조는 직렬로 접속된 셀(cell)(28)의 컨버터 브릿지(converter bridge)(26)를 포함하며, 각각의 컨버터 셀(28)은 캐패시터(30)와 병렬로 접속되는 한 쌍의 직렬 접속형 IGBT(20)를 포함한다. 각각의 컨버터 셀(28)은 다른 시간에 스위칭되며, 이러한 구조는 개개의 컨버터 셀(28)이 동시에 스위칭되지 않고 컨버터의 스텝(converter step)이 비교적 작기 때문에 직렬 접속형 IGBT(20)의 직접적인 스위칭과 관련된 문제를 없애 준다.

그러나, 각각의 컨버터 셀(28)의 캐패시터(30)는 다중 레벨 구조의 캐패시터 단자에서의 전압 변동을 억제하기 위해 높은 용량값(capacitive value)을 가져야 한다. 6개의 DC 사이드 리액터(DC side reactor)(32) 또한 병렬 접속과 컨버터 림(converter limb)(34)의 동작을 가능하게 하도록 요구되며, 기본적으로는 컨버터 림(34)들 사이의 과도전류 흐름(transient current flow)을 제한하기 위해 사용된다.

이러한 요인들은 저장되는 에너지량이 상당하고, 장비의 선(先)조립, 검사 및 수송이 곤란함에 따라 장치의 고비용, 대형화 및 중량화를 야기시킨다.

본 발명의 하나의 형태에 따르면, 무효전력 보상에 사용하기 위한 정지형 동기 보상장치에 있어서, 제1 및 제2 DC 단자 및 사용 시에 AC 네트워크에 접속하기 위한 AC 단자를 포함하는 적어도 하나의 1차 보상장치 림(primary compensator limb); 및 제1 및 제2 DC 단자 사이에 접속되는 적어도 하나의 DC 링크 캐패시터를 포함하는 2차 보상장치 림(secondart compensator limb)을 포함하고, 상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림은 제1 및 제2 림부(lim portion)를 형성하고, 각각의 림부는 제1 및 제2 DC 단자 중 각각의 하나와 AC 단자 사이에서 체인 링크 컨버터(chain-link converter)와 직렬로 접속되는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하고, 제1 및 제2 림부의 스위칭 소자는 각각의 체인 링크 컨버터를 각각의 DC 단자와 AC 단자 사이의 회로 내, 외부로 스위칭시키도록 동작 가능하고 체인 링크 컨버터는 AC 단자에서 전압 파형을 생성하도록 동작 가능하며, 2차 보상장치 림은 상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림과 병렬로 접속되는 정지형 동기 보상장치가 제공되어 있다.

2차 보상장치 림을 마련함으로써, 정지형 동기 보상장치가 무효전력을 접속된 AC 네트워크로 교환시켜 AC 네트워크의 안정성과 전압 제어를 향상시킬 수 있다. 이는, 무효전력을 공급하기 위한 소스(source)로서 또는 무효전력을 흡수하기 위한 싱크(sink)로서 DC 링크 캐패시터를 이용함으로써, 그리고 AC 네트워크와 DC 링크 캐패시터 사이에서 무효전력의 교환에 대한 미세 제어(fine control)를 제공하기 위해 각 림부의 체인 링크 컨버터를 이용함으로써 실행된다.

림부가 각각의 DC 단자와 AC 단자 사이의 회로 내, 외부로 스위칭되기 위해 각 림부의 체인 링크 컨버터와 직렬로 접속된 하나 이상의 스위칭 소자의 직렬 결합은 유리한 점이 있는데, 그 이유는 각각의 체인 링크 컨버터가 생성하는데 필요로 하는 전압 범위를 감소시키기 때문이다. 이는 각각의 체인 링크 컨버터의 부품 수를 최소화시키는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 크기, 중량 및 비용의 면에서 절약할 수 있도록 해준다.

본 발명의 실시형태들에서는, 2차 보상장치 림은 직렬로 접속되는 2개의 DC 링크 캐패시터를 포함하여도 좋고, DC 링크 캐패시터들 사이의 접합점(junction)은 사용 시에 접지에 접속된다.

본 발명의 다른 실시형태들에서는, 2차 보상장치 림은 센터 탭(centre tap)을 갖는 DC 링크 캐패시터를 포함하여도 좋고, 이 센터 탭은 사용 시에 접지에 접속된다.

2차 보상장치 림에 2개의 DC 링크 캐패시터 또는 센터 탭을 갖는 DC 링크 캐패시터를 마련함으로써, 접지에 접속될 수 있는 중간 접합점을 제공한다. 이러한 지점에의 접지는, 정지형 동기 보상장치의 전압 기준(voltage reference)을 제공하며, 장비 내의 전압 스트레스를 규정하여 제어하는 것을 가능하게 한다.

다른 실시형태들에서는, 접지 기준(ground reference)을 제공하기 위해 장비 내의 다른 지점을 사용하여도 좋다.

바람직하게는, 각각의 체인 링크 컨버터는, 전압을 생성하여 림부를 가로지르는 전압을 옵셋(offset)함으로써 각각의 스위칭 소자를 가로지르는 전압을 최소화하기 위해 각각의 림부가 회로 외부로 스위칭될 때 동작 가능하다.

이러한 특징은 스위칭 소자를 실행하는 데 요구되는 직렬 접속형 장치의 수를 저감시켜, 하드웨어의 크기, 중량 및 비용을 최소화시킨다는 점에서 유리하다.

림부가 회로로부터 스위칭될 때 각 림부의 스위칭 소자를 가로지르는 전압을 감소시키는 것은, 각각의 스위칭 소자가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 토글링(toggling)할 때 전도 손실과 스위칭 손실을 최소화시킨다는 점에서 또한 이점이 있다.

바람직하게는, 림부 각각의 체인 링크 컨버터는 직렬로 접속된 모듈들의 체인을 포함하고, 각각의 모듈은 에너지 저장장치와 병렬로 접속된 적어도 한 쌍의 2차 스위칭 소자를 포함하며, 2차 스위칭 소자는 사용 시에, 모듈들의 체인이 단계적 가변 전압원을 형성하도록 동작 가능하다.

직렬로 접속된 모듈들의 체인을 사용하면, 체인 링크 컨버터의 각각이 그 체인에 추가적인 모듈을 삽입함으로써 단계적인 증분으로 증가될 수 있는 전압을 제공할 수 있어, 각 개개의 모듈에 의해 제공되는 전압보다 높은 전압을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 구성은, 각 림부의 체인 링크 컨버터에 의해 제공되는 전압을 변화시켜 AC 단자의 전압 파형의 생성을 가능하게 하여 준다.

정지형 동기 보상장치에 접속된 2차 보상장치 림 또는 AC네트워크에 고장이 발생한 경우, 정지형 동기 보상장치에 높은 고장 전류가 일어나게 되는데, 체인 링크 컨버터내의 모듈의 2차 스위칭 소자는 그 모듈들을 체인에 삽입시키도록 동작됨으로써, AC 네트워크의 전압에 반대되거나 그 전압과 정합되는 전압을 제공하고, 이에 의해 정지형 동기 보상장치의 고장 전류를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 체인 링크 컨버터의 상기 모듈 또는 각 모듈은 양전압 또는 음전압을 제공하여 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 4상한 바이폴러 모듈(4-quadran bipolar module)을 규정하기 위해 풀 브릿지 배열(full-bridge arrangement)로, 각각의 에너지 저장장치와 병렬로 접속되는 2쌍의 2차 스위칭 소자를 포함하여도 좋다.

양전압 또는 음전압을 제공하기 위한 4 상한 바이폴러 모듈의 능력은, 각각의 체인 링크 컨버터를 가로지르는 전압이 양전압 또는 음전압을 제공하는 모듈들의 조합으로부터 구축할 수도 있다는 것을 의미한다. 따라서, 개개의 에너지 저장장치의 에너지 레벨은 양전압 또는 음전압의 제공을 번갈아 하도록 모듈을 제어함으로써 최적의 레벨로 유지될 수 있다.

또한, 각 림부의 체인 링크 컨버터의 풀 브릿지 모듈의 사용은, 체인 링크 컨버터가 제1 및 제2 DC 단자에 접속된 DC 네트워크의 DC전압을 초과하는, AC 단자에 출력전압을 제공하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시형태에서는, 체인 링크 컨버터의 상기 모듈 또는 각 모듈은 양전압 또는 영(zero)전압을 제공하여 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 2상한 모듈(2-quadrant module)을 규정하기 위해 하프 브릿지 배열(half-bridge arrangement)로 각각의 에너지 저장장치와 병렬로 접속되는 한 쌍의 2차 스위칭 소자를 포함하여도 좋다.

상기 에너지 저장장치 또는 각 에너지 저장장치는 전압을 제공하기 위해 그 전기 에너지를 저장하고 방출할 수 있는 어떠한 장치라도 좋고, 따라서 캐패시터, 연료 전지, 배터리, 또는 연관된 정류기를 갖는 보조 AC 발전기를 포함하여도 좋다.

이러한 융통성(flexibility)은, 수송 곤란의 지역성(locality)으로 인하여 장비의 유용성이 가변될 수 있는 상이한 위치에서의 컨버터 스테이션(converter station)을 설계할 때 유용하다. 예를 들면, 해양 풍력발전소에 대한 각 모듈의 에너지 저장장치는 풍력발전용 터빈에 접속되는 보조 AC 발전기이라도 좋다.

바람직하게는, 각 림부의 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자는 반도체 디바이스를 포함하며, 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터, 게이트 턴 오프 사이리스터 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT:integrated gate-commutated thyristor)를 포함하여도 좋다.

또한 바람직하게는, 각 체인 링크 컨버터는 적어도 하나의 반도체 디바이스를 포함하며, 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터, 게이트 턴 오프 사이리스터 또는 통합 게이트 정류 사이리스터를 포함하여도 좋다.

이러한 반도체 디바이스의 사용은, 그 반도체 디바이스가 크기와 중량이 작고, 비교적 저소비전력을 가져, 냉각 장비의 필요성을 최소화시키기 때문에 유리한 면이 있다. 따라서, 이는 전력 변환장치의 비용, 크기 및 중량의 대폭적인 삭감으로 이어진다.

반도체 디바이스의 고속 스위칭 특성은, 정지형 동기 보상장치가 AC 네트워크의 AC 전압 특성의 변화에 신속히 대응할 수 있게 하여 준다. 정지형 동기 보상장치의 고속 응답은 전력 전송설비에 손상을 일으키는 AC 전압 특성의 어떠한 변동 리스크도 최소화시킨다.

본 발명의 실시형태에서, 정지형 동기 보상장치는 다중 1차 보상장치 림을 포함할 수 있고, 각 림은 다상 AC 네트워크의 각 위상에 접속하기 위한 AC 단자를 포함한다.

이러한 정지형 동기 보상장치에서는, 각 컨버터 림의 스위칭 소자와 체인 링크 컨버터의 직렬 접속은 다른 컨버터 림의 것과 관계없이 동작하고, 따라서 각각의 AC 단자에 접속된 위상에만 직접적인 영향을 줄 뿐이고, 다른 컨버터 림의 AC 단자에 접속되는 위상에 미치는 영향을 제한한다.

바람직하게는, 각 림부의 체인 링크 컨버터는, 사용 시에 2차 보상장치 림 또는 AC 네트워크의 고장에 의해 발생되는 전류의 흐름에 반대되는 전압을 생성하도록 동작 가능하다.

체인 링크 모듈은 고장 전류를 소멸시켜 정지형 동기 보상장치 부품의 손상을 방지하기 위해 필요로 하는 반대 전압이나 정합(matching) 전압을 제공하는 회로내부로 스위칭되어도 좋다. 고장 전류의 전압 변환과 소멸의 양쪽 모두를 실행하는 이러한 체인 링크 모듈을 사용하면, 고장 전류를 전도하고 차단하기 위한 별도의 보호 회로 장비의 설치가 불필요하게 된다. 이는 하드웨어의 크기, 중량 및 비용의 면에서 절감 효과로 이어진다.

각각의 림에서, 체인 링크 컨버터의 정격전압 및 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자의 정격전압은 동일하여도 좋다. 그러나, 다른 실시형태에서는, 각각의 림에서, 체인 링크 컨버터의 정격전압 및 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자의 정격전압은 컨버터의 비용, 크기, 중량, 효율, 및/또는 성능을 최적화시키기 위해 동일하지 않아도 좋다.

제1 및 제2 림부의 스위칭 소자는 체인 링크 컨버터 소자의 전압에서의 어떠한 드리프트(drift)도 리셋하도록 체인 링크 컨버터를 동시에 회로 내부로 스위칭하도록 동작 가능하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 비한정적인 실시예에 의해 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 무효전력 보상을 위한 종래의 정지형 동기 보상장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 정지형 동기 보상장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 정지형 동기 보상장치의 체인 링크 컨버터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 체인 링크 컨버터를 이용하여 50Hz 파형의 합성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 체인 링크 컨버터의 풀 브릿지 모듈(full-bridge module)을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 정지형 동기 보상장치의 AC 단자에서의 정현파 전압 파형의 생성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 정지형 동기 보상장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 정지형 동기 보상장치(36)는 도 2에 도시되어 있다.

정지형 동기 보상장치(36)는 제1 및 제2 DC 단자(40, 42)와 AC 단자(44)를 갖는 1차 보상장치 림(38) 및, DC 링크 캐패시터(48)를 포함하는 2차 보상장치 림(46)을 포함한다. 1차 보상장치 림(38)은 제1 및 제2 림부(limb portion)(50, 52)를 형성하며, 각각의 림부(50, 52)는 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 중 각각의 하나와 AC 단자(44) 사이에서 체인 링크 컨버터(56)와 직렬로 접속된 스위칭 소자(54)를 포함한다.

도 2에 도시한 실시형태에서는, 제1 및 제2 림부(50, 52)의 각 스위칭 소자(54)는 AC 단자(44)에 접속되며 제1 및 제2 림부(50, 52)의 각 체인 링크 컨버터(56)는 각각의 DC 단자(40, 42)에 접속되어 있다.

제1 및 제2 림부(50, 52)의 각 체인 링크 컨버터(56)와 스위칭 소자(54) 사이의 직렬 접속이란, 다른 실시형태에서는, 그것들이 AC 단자(44)와 각각의 DC 단자(40, 42) 사이에 역순으로 접속될 수 있다는 것을 의미한다.

AC 단자(44)는 AC 네트워크(58)에 사용될 때 접속된다. 다른 실시형태에서는, AC 단자(44)는 하나 이상의 변압기 및/또는 하나 이상의 유도기(62)를 통하여 AC 네트워크(58)에 접속되어도 좋다.

2차 보상장치 림(46)은 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 사이에 접속됨으로써, 2차 보상장치 림(46)이 1차 보상장치 림(38)과 병렬로 접속된다. 제1 DC 단자(40)는 사용 중에 +VDC/2의 전압을 전달하는 DC 링크 캐패시터(48)의 (+)단자에 접속되고, 여기서 VDC는 DC 링크 캐패시터(48)의 DC 전압 범위를 나타낸다. 제2 DC 단자(42)는 사용 시에 -VDC/2의 전압을 전달하는 DC 링크 캐패시터(48)의 (-)단자에 접속된다.

정지형 동기 보상장치(36)가 AC 네트워크(58)에 접속되면, DC 링크 캐패시터(48)는 AC 네트워크(58)에 무효전력을 공급하기 위한 소스로서 또는 AC 네트워크(58)로부터 무효전력을 흡수하기 위한 싱크(sink)로서 기능할 수 있다. 이러한 기능을 제공함으로써, 정지형 동기 보상장치(36)가 AC 네트워크(58)의 AC 전압을 조절할 수 있게 된다.

정지형 동기 보상장치(36)는 그 DC측의 외부 DC 네트워크에 접속되어 있지 않기 때문에, DC 전압은 특정 값에 한정되는 것은 아니며 변동 가능하다. DC 전압의 변동은 정지형 동기 보상장치(36) 및 AC 네트워크(58) 사이의 무효전력 교환에 대한 제어를 제공하는 데 이용될 수 있다.

2차 보상장치 림(46)은 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 사이에 직렬로 접속된 2개의 DC 링크 캐패시터(48)를 포함하고, 접지에의 접속은 DC 링크 캐패시터(48)들 사이의 접합점(junction)에 제공되는 것이 구상된다. 접지(ground)에의 접속은, AC 단자(44)에 접속된 변압기를 가로질러 영(zero)의 순 DC 전압(net DC voltage)이 공급되는 것이 보장된다. 다른 실시형태에서는, 접지에의 접속이 AC 단자(44)에 접속된 변압기의 중성점(neutral(star) point)으로 이동될 수 있는 것이 구상된다.

도 3을 참조하면, 제1 및 제2 림부 각각의 체인 링크 컨버터(56)는 직렬로 접속된 모듈(64)들의 체인을 포함하고, 각각의 모듈(64)은 양의 전압, 영의 전압 또는 음의 전압을 제공하여 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 4상한(4-quadrant) 바이폴러 모듈(64)를 형성하기 위해서 풀 브릿지 배열로 캐패시터(68)와 병렬로 접속되는 2쌍의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)를 포함한다.

2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)는, 모듈(64)들의 체인이 단계적 가변 전압원을 제공하고, AC 네트워크의 기본 주파수로 스위칭되도록 동작 가능하다.

다른 실시형태에서는, 모듈(64)의 각 캐패시터(68)가 연료 전지, 배터리, 또는 연관된 정류기를 갖는 보조 AC 발전기 등의 다른 에너지 저장장치로 대체될 수 있다는 것이 구상된다.

각 모듈(64)의 캐패시터(68)는 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)의 상태를 변화시킴으로써 각각의 체인 링크 컨버터(56)로 바이패스될 수 있거나 그 체인 링크 컨버터(56)에 삽입될 수 있다.

한 쌍의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)가 모듈(64)에 단락 회로(short circuit)를 형성하도록 구성되면 모듈(64)의 캐패시터(68)가 바이패스되어, 정지형 동기 보상장치의 전류가 단락 회로를 통과하여 캐패시터를 바이패스하게 된다.

한 쌍의 2차 스위칭 소자 (66a, 66b, 66c, 66d)가, 보상장치 전류가 캐패시터(68)의 내, 외부로 흐를 수 있도록 구성되면, 모듈(64)의 캐패시터(68)가 체인 링크 컨버터(56)에 삽입되어, 그 저장된 에너지를 충전시키나 방전시켜 전압을 제공할 수 있게 된다.

따라서, 각각 자체 전압을 제공하는 다중 모듈(64)의 캐패시터(68)가 체인 링크 컨버터(56)에 삽입되어 개개의 모듈(64)의 각각으로부터 얻을 수 있는 전압보다 높은, 체인 링크 컨버터(56)를 가로지르는 결합 전압(combined voltage)을 구축하는 것이 가능하다.

체인 링크 컨버터(56)에서의 개개의 모듈(64)의 캐패시터(68)의 삽입 및/또는 바이패스에 의해 전압 파형을 생성시킬 수 있도록 각각의 모듈(64)에 대한 스위칭 동작의 타이밍을 변화시키는 것도 가능하다. 체인 링크 컨버터(56)를 이용하여 생성된 전압 파형의 일례는 도 4에 도시되어 있고, 도 4에 있어서, 개개의 모듈(64)의 캐패시터(68)의 삽입이 50Hz의 정현파형을 생성하기 위해 엇갈리게 되어 있다. 다른 파형의 형상은, 체인 링크 컨버터(56)의 각 모듈(64)에 대한 스위칭 동작의 타이밍을 조절함으로써 생성될 수 있다.

도 3에 도시한 실시형태에서는, 각각의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)는 역병렬로 접속된 다이오드를 수반하는 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터를 포함한다.

다른 실시형태에서는, 각각의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)가 역병렬로 접속된 다이오드를 수반하는 게이트 턴 오프(turn-off) 사이리스터 또는 통합 게이트 정류 사이리스터 등의 다른 반도체 스위치를 포함할 수 있다는 것이 구상된다.

반도체 디바이스의 고속 스위칭 특성은, 정지형 동기 보상장치(36)가 AC 네트워크(58)의 AC전압의 어떠한 변화에도 신속히 응답할 수 있게 한다. 정지형 동기 보상장치(36)의 고속 응답은, 전송설비에 손상을 일으키는 AC전압 특성의 어떠한 변동 리스크도 최소화시킨다.

각 모듈(64)의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)의 상태(도 5)는 모듈(64)을 통해 전류의 경로와, 그에 따라 모듈(64)에 의해 제공되는 전압을 결정한다.

보다 구체적으로는, 모듈(64)은, 캐패시터가 2차 스위칭 소자(66a, 66b)를 폐쇄하든지, 또는 2차 스위칭 소자(66c, 66d)를 폐쇄하든지 어느 한쪽에 의해 바이패스될 때 영의 전압을 제공한다.

모듈(64)은, 전류가 2차 스위칭 소자(66a, 66d)를 경유하여 캐패시터의 내, 외부로 흐르도록 2차 스위칭 소자(66a, 66d)가 폐쇄되고 2차 스위칭 소자(66b, 66c)가 개방될 때에, 양 방향의 전류 흐름를 위해 양의 전압을 제공한다.

모듈(64)은, 전류가 스위치(66b, 66c)를 경유하여 캐패시터의 내, 외부로 흐르도록 스위치(66b, 66c)가 폐쇄되고 스위치(66a, 66d)가 개방될 때에, 양 방향의 전류 흐름를 위해 음의 전압을 제공한다.

각각의 체인 링크 컨버터(56)의 모듈(64)의 수는 정지형 동기 보상장치(36)의 요구되는 정격전압에 의해 결정된다.

사용 시에, 제1 및 제2 림부(50, 52)의 체인 링크 컨버터(56) 및 스위칭 소자(54)는 각각의 DC 단자(40, 42)와 AC 단자(44) 사이의 회로 내, 외부로 체인 링크 컨버터(56)의 각각을 스위칭하도록 동작 가능하다. 체인 링크 컨버터(56)는 AC 단자(44)의 전압 파형을 생성하도록 동작 가능하다.

체인 링크 컨버터(56)는 바람직하게는, 단계적인 근사를 이용하여 정현파 전압 파형을 생성하도록 동작 가능하다. 체인 링크 컨버터(56)는 AC 단자(44)의 출력전압을 증감하기 위한 전압 단계를 제공하는 능력에 기인하여 단계적인 파형 생성에 사용하는데 적합하다.

다른 파형의 형상을 생성하기 위한 체인 링크 컨버터(56)의 능력은, 정지형 동기 보상장치(36)가 다양한 네트워크 조건으로부터 생기는 AC 전압 특성의 다른 변화에 대응할 수 있게 한다. 추가적으로, 체인 링크 컨버터(56)를 마련함으로써, 체인 링크 컨버터(56)의 스위칭 동작이 어떠한 단절도 필요 없이 AC 네트워크(58)의 변화하는 요구에 맞추어 변화시킬 수 있으므로, 정지형 동기 보상장치(36)가 AC 네트워크(58)로 무효전력을 연속적으로 교환할 수 있다.

전술한 바와 같이, 체인 링크 모듈(64)의 스위칭 동작은, 캐패시터(68)의 삽입이나 바이패스가 도 4에 도시한 바와 같이, 정현파형의 단계적 근사를 형성하기 위해 엇갈리게 되어 있도록 구성될 수 있다. 전압 파형의 단계적인 근사는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전압 단계의 수를 늘리기 위해, 보다 낮은 전압 레벨을 갖는 보다 많은 모듈(64)을 이용함으로써 개선될 수 있다. 또한 이는, 정지형 동기 보상장치(36)와 AC 네트워크(58) 사이의 무효전력 교환의 정밀도를 증대시켜 각각의 AC상(phase) 전압의 부드러운 프로파일을 제공하는 데 사용될 수 있다

제2 림부(52)의 스위칭 소자(54)는 개방되어 있는 동안에는 제1 림부(50)의 스위칭 소자(54)는 폐쇄되어 있다. 제1 림부(50)에서의 체인 링크 컨버터(56)는 +VDC/2의 전압을 제공하도록 제어됨으로써, 그 전압은 DC 링크 캐패시터(48)의 (+)단자의 전압에 대향한다. 따라서, AC 단자(44)의 출력 전압은 0V, 즉 (+)단자에서의 양의 DC 전압, 즉 +VDC/2와 (-)단자에서의 음의 DC 전압, 즉 -VDC/2 의 중간이다. 사용하지 않은 임의의 체인 링크 모듈(64)은 바이패스 모드로 그대로 있게 된다.

정현파 전압 파형의 양전압 성분(76)을 생성하기 위해서, 출력전압이 체인 링크 컨버터(56)의 모듈(64)의 삽입된 캐패시터(68)의 수를 감소시켜 체인 링크 컨버터 전압을 감소시킴으로써 서서히 증가된다. 체인 링크 컨버터 전압의 변화는 AC 단자(44)에서의 출력전압의 단계적인 증분(step-wise increment)으로 관찰될 수 있다. 양전압 성분(76)의 피크 시에는, 체인 링크 컨버터(56)는 양의 DC 전압, 즉 +VDC/2와 같은 피크값(75)을 생성하도록 바이패스될 수 있고, 또는 그것은 DC 링크 캐패시터(48)의 양의 DC 전압에 더해지는 전압을 생성할 수 있다. 따라서, 양전압 성분(76)은 필요에 따라, DC 링크 캐패시터(48)의 양의 DC 전압보다 높은 피크(74)를 가질 수 있다.

정현파 전압 파형의 양전압 성분(76)의 생성 중에, 제2 림부(52)를 가로지르는 전압은 출력 전압과 (-)단자에서의 음의 DC 전압, 즉 DC 링크 캐패시터(48)의 -VDC/2 사이의 차이와 같다.

다음으로, 제1 림부(50)의 체인 링크 컨버터(56)는, 출력 전압이 영(zero: 70)으로 되돌아 올 때까지 체인 링크 컨버터(56)를 가로지르는 결합 전압을 제어함으로써 단계적인 감소분으로 출력 전압을 감소시키도록 제어된다.

출력전압이 영(70)으로 되돌아 올 때에는, 제2 림부(52)의 스위칭 소자(54)가 폐쇄될 때와, 제1 림부(50)의 스위칭 소자(54)가 개방되기 전에 제1 림부(50)의 스위칭 소자(54)가 폐쇄된 채로 있게 된다. 이러한 일시적인 오버랩 기간(over-lap period)은 DC 링크 캐패시터(48)와 직접 병렬로 다수의 모듈(64)을 접속하는 방법을 제공하며, 캐패시터의 전압 레벨의 어떠한 드리프트(drift)도 리셋하는 편리한 방법을 제공한다.

DC 링크 캐패시터(48)의 전체 전압 범위, VDC는 하나의 상태로부터 다른 상태로의 양쪽 모두의 스위칭 소자(54)의 스위칭 동작 중에 양쪽 림부(50, 52)의 체인 링크 컨버터(56)에 의해 제공되는 전압에 의해 반대된다.

제1 림부(50)의 체인 링크 컨버터(56)는 +VDC/2의 전압을 제공하도록 제어되는 반면, 제2 림부(52)의 체인 링크 컨버터(56)는 -VDC/2의 전압을 제공하도록 제어된다. 그 결과, 스위칭 소자(54)가 하나의 상태로부터 다른 상태로 스위칭될 때 제1 및 제2 림부(50, 52)의 스위칭 소자(54)를 가로지르는 전압이 0 또는 최소로 된다. 림부(50, 52)의 각 스위칭 소자(54)를 가로지르는 저전압은 낮은 스위칭 손실로 이어진다.

정현파형의 음전압 성분(78)의 생성은, 제1 림부(50)의 스위칭 소자(54)가 개방된 채로 있고 제2 림부(52)의 스위칭 소자(54)가 폐쇄된 채로 있는 경우를 제외하고 양전압 성분(76)의 생성과 유사하며, 전압 파형의 생성은 제2 림부(52)의 체인 링크 컨버터(56)에의 삽입과 모듈(64)의 바이패스에 의해 발생된다.

정현 전압 파형의 양전압 성분(78)의 생성 중에, 제1 림부(50)를 가로지르는 전압은 출력 전압과 (+)단자에서의 양의 DC 전압, 즉 DC 링크 컨버터(48)의 +VDC/2 사이의 차이와 같다.

하나의 림부의 스위칭 소자(54)가 개방 상태에 있을 때는, 스위칭 소자(54)의 정격 전압은 AC 단자(44)에서의 피크 출력 전압과 같은 림부의 체인 링크 컨버터(56)의 최대 전압 용량 사이의 차이이다. 예를 들면, 피크 출력 전압이 +VDC/2일 때, 제2 림부(52)의 스위칭 소자(54)와 체인 링크 컨버터(56)를 가로지르는 전압은 VDC와 같고, 이는 피크 출력 전압과 DC 링크 캐패시터(48)의 (-)단자에서의 음의 DC 전압 사이의 차이이다. 따라서, 제2 림부(52)는, 피크 출력 전압이 DC 링크 캐패시터(48)의 DC 전압을 초과하면 보다 높은 VDC의 전압 레벨을 지원할 수 있는 전압 용량을 가질 수 있다.

각 림부(50, 52)의 전압 용량은 각각의 체인 링크 컨버터(56)의 전압 용량 및 각각의 스위칭 소자(54)의 정격 전압의 조합이며, 필요에 따라, 비대칭 방식으로 분배될 수 있다.

각 체인 링크 컨버터(56)의 전압 용량은 체인 링크 모듈(64)의 수를 증가시키거나 개개의 캐패시터와 반도체 스위칭 소자(54)의 각 전압을 증가시킴으로써 최대화된다. 따라서, 체인 링크 컨버터(56)의 전압 용량이 VDC에 접근하면, 스위칭 소자(54)의 요구되는 정격 전압은 저감될 수 있다. AC 네트워크(58) 및/또는 DC 링크 캐패시터(48)보다 낮거나 훨씬 낮은 전압을 견딜 수 있는 스위칭 소자(54)의 사용을 가능하게 하기 때문에 스위칭 소자(54)의 정격 전압의 저감은 일부의 애플리케이션에서는 유리하다.

그러나, 각각의 림부(50, 52)의 체인 링크 컨버터(56)의 요구되는 전압 용량이 저감될 수 있도록 보다 높은 정격 전압을 갖는 스위칭 소자(54)가 각각의 림부(50, 52)에 사용될 수 있다는 것도 구상된다. 이는, 체인 링크 컨버터(56) 각각의 모듈(64)의 수가 감소되어 정지형 동기 보상장치(36)의 크기와 중량의 상당한 감소로 이어질 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시형태에서는, 풀 브릿지 모듈(64)의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)가 반대 방향으로 전압을 제공함으로써 AC 단자(44)에서의 출력전압이 DC 링크 캐패시터(48)의 (+)단자와 (-)단자에서의 전압 레벨을 초과하도록 구성되어도 좋다. 이에 의해, 정지형 동기 보상장치(36)의 주어진 정격 전류에 대해 보다 큰 전력 출력을 얻을 수 있다.

양전압 또는 음전압을 제공하기 위한 풀 브릿지 모듈(64)의 능력은, 체인 링크 컨버터(56)의 각각을 가로지르는 전압이 단지 양전압 대신에 양전압 또는 음전압을 제공하는 모듈(64)의 조합으로부터 구축되어도 좋다는 것을 의미한다. 따라서, 개개의 캐패시터(68)의 전압 레벨은 제공하는 양전압 또는 음전압 사이에서 모듈(64)을 번갈아 제어함으로써 최적의 레벨로 유지될 수 있다.

2차 보상장치 림(46)의 고장이 정지형 동기 보상장치(36)에서 높은 고장 전류(fault current)를 야기시키는 경우에, 체인 링크 컨버터(56)의 하나 또는 다른 하나의 각 모듈(64)의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)는 풀 브릿 모듈(64)을 삽입함으로써 AC 네트워크(58)의 구동 전압에 반대하는 전압을 제공하여 정지형 동기 보상장치(36)의 고장 전류를 저감하도록 동작될 수 있다.

예를 들어, DC 링크 캐패시터(48)를 가로질러 발생하는 단락 회로는 (+)단자 및 (-)단자에서 양쪽 전압을 0V로 강하시키는 결과를 가져온다. 이것이 발생하면, 높은 고장 전류는 AC 네트워크(58)로부터 1차 보상장치 림(38)의 제1 림부(50)를 통하여 흘려, 인접하는 위상의 제2 림부(52)와 단락 회로를 통해 AC 네트워크(58)로 되돌릴 수 있다.

단락 회로의 저임피던스는, 정지형 동기 보상장치(36)에 흐르는 고장 전류가 정지형 동기 보상장치(36)의 정격전류를 초과할 수도 있다는 것을 의미한다.

고장 전류는 AC 네트워크(58)로부터의 구동 전압에 반대로 됨으로써 최소화될 수 있다. 이는, 모듈(64)이 각각의 체인 링크 컨버터(56)에 삽입됨으로써 반대로 되는 전압을 제공하여 구동 전압을 저감시키도록 각각의 체인 링크 모듈(64)의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)를 구성함으로써 실행된다.

풀 브릿지 모듈(64)이 각각의 체인 링크 컨버터(56)에 사용되는 실시형태에서는, 각각의 모듈(64)은 양전압 또는 음전압을 제공할 수 있고 또한 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에 AC 구동 전압에 반대되는 전압을 제공할 수 있다.

AC 네트워크(58)에 고장이 발생하는 경우에, AC 네트워크(58)의 전압은 정지형 동기 보상장치(36)의 출력전압보다 낮은 값으로 감소될 수 있다. 이것이 발생하면, 높은 고장 전류는 컨버터로부터 AC 네트워크(58)의 고장이 있는 쪽으로 흐르게 될 수 있다. 이러한 고장 전류는, 모듈(64)이 각 체인 링크 컨버터(56)에 삽입되어 AC 네트워트(58)의 현재의 전압과 정합되는 전압을 제공함으로써 정지형 동기 보상장치(36)와 AC 네트워크(58) 사이에서의 전류 흐름을 방지하도록 각 체인 링크 모듈(64)의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)를 구성함으로써 최소화될 수 있다.

도 2에 도시한 정지형 동기 보상장치(36)는 다상 AC 네트워크(58)의 하나의 위상에 접속하는데 적합하다.

다른 실시형태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 정지형 동기 보상장치(36)는 다중 1차 보상장치 림(38)을 포함하여도 좋고, 각각의 1차 보상장치 림(38)은 다상 AC 네트워크(58)의 개개의 위상에 접속하기 위한 AC 단자(44)를 포함한다. 이러한 실시형태에서는, 1차 보상장치 림(38)의 수는 AC 네트워크(58)의 위상의 수에 의존한다.

도 7에 도시한 정지형 동기 보상장치(36)는 3상 AC 네트워크(58)를 갖는 정지형 동기 보상장치(36)의 사용을 가능하게 하도록 3개의 1차 보상장치 림(38)을 포함한다.

각각의 1차 보상장치 림(38)은 제1 DC 단자(40), 제2 DC 단자(42) 및 AC 단자(44)를 포함한다. 각각의 1차 보상장치 림(38)은 또한 제1 림부(50) 및 제2 림부(52)를 규정하며, 각각의 림부(50, 52)는 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 중 각각의 하나와 AC 단자(44) 사이에서 체인 링크 컨버터(56)와 직렬로 접속되는 스위칭 소자(54)를 포함한다.

제1 및 제2 림부(50, 52)의 각 스위칭 소자(54)는 각각의 AC 단자(44)에 접속되고 제1 및 제2 림부(50, 52)의 각 체인 링크 컨버터(56)는 각각의 제1 및 제2 DC 단자(40, 42)에 접속된다.

제1 및 제2 림부(50, 52)의 체인 링크 컨버터(56)와 각 스위칭 소자(54) 사이의 직렬 접속이란, 다른 실시형태에서는 AC 단자(44)와 각각의 DC 단자(40, 42) 사이에서 역순으로 접속될 수도 있다는 것을 의미한다.

각각의 AC 단자(44)는 사용 시에 3상 AC 네트워크(58)의 각 위상에 접속된다. 다른 실시형태에서는, 각각의 AC 단자(44)는 하나 이상의 변압기(60) 및/또는 하나 이상의 유도기(62)를 경유하여 3상 AC 네트워크(58)의 각 위상에 접속되어도 좋다.

2차 보상장치 림(46)은 제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 사이에 접속됨으로써, 2차 보상장치 림(46)이 1차 보상장치 림(38)과 병렬로 접속된다. 각각의 제1 DC 단자(40)는 +VDC/2의 전압을 전달하는 DC 링크 캐패시터(48)의 (+)단자에 접속된다. 여기서, VDC는 DC 링크 캐패시터(48)의 DC 전압 범위이다. 각각의 2차 DC 단자(42)는 -VDC/2의 전압을 전달하는 DC 링크 캐패시터(48)의 (-)단자에 접속된다.

각각의 1차 보상장치 림(38)의 제1 및 제2 림부(50, 52)의 스위칭 소자(54)는 사용 시에, 각각의 체인 링크 컨버터(56)를 각각의 DC 단자(40, 42)와 AC 단자(44) 사이의 회로의 내, 외부로 스위칭하도록 동작 가능하다. 3상 전압 파형이 생성되도록 각각의 1차 보상장치 림(38)의 체인 링크 컨버터(56)는 각각의 AC 단자(44)에서 전압파형을 생성하도록 동작 가능하다.

1차 보상장치 림(38)에서의 체인 링크 컨버터(56)와 스위칭 소자(54)의 직렬 결합의 동작은 그 1차 보상장치 림(38)에 접속된 위상에만 직접 영향을 미칠 뿐이고 다른 1차 보사장치 림(38)에 접속된 위상에 미치는 영향을 제한하기 때문에, 3상 정지형 동기 보상장치(36)의 제어는 단상 정지형 동기 보상장치(36)의 상술한 제어와 유사하다.

Claims (16)

  1. 무효전력 보상에 사용하기 위한 정지형 동기 보상장치(36)에 있어서,
    제1 및 제2 DC 단자(40, 42) 및 사용 시에 AC 네트워크(58)에 접속하기 위한 AC 단자(44)를 포함하는 적어도 하나의 1차 보상장치 림(38); 및
    제1 및 제2 DC 단자 사이에 접속되는 적어도 하나의 DC 링크 캐패시터(48)를 포함하는 2차 보상장치 림(limb)(46)을 포함하고,
    상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림은 제1 및 제2 림부(lim portion)(50, 52)를 형성하고,
    각각의 림부는 제1 및 제2 DC 단자 중 각각의 하나와 AC 단자 사이에서 체인 링크 컨버터(chain-link converter)(56)와 직렬로 접속되는 적어도 하나의 스위칭 소자(54)를 포함하고,
    제1 및 제2 림부의 스위칭 소자는 각각의 체인 링크 컨버터를 각각의 DC 단자와 AC 단자 사이의 회로 내, 외부로 스위칭시키도록 동작 가능하고, 상기 체인 링크 컨버터는 AC 단자에서 전압 파형을 생성하도록 동작 가능하며,
    상기 2차 보상장치 림은 상기 1차 보상장치 림 또는 각각의 1차 보상장치 림과 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 보상장치 림(46)은 직렬로 접속되는 2개의 DC 링크 캐패시터를 포함하고, DC 링크 캐패시터들 사이의 접합점(junction)은 사용 시에 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 보상장치 림은 센터 탭(centre tap)을 갖는 DC 링크 캐패시터를 포함하며, 이 센터 탭은 사용 시에 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 체인 링크 컨버터는, 전압을 생성하여 림부를 가로지르는 전압을 옵셋(offset)함으로써 각각의 스위칭 소자를 가로지르는 전압을 최소화하기 위해 각각의 림부가 회로 외부로 스위칭될 때 동작 가능한 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림부 각각의 체인 링크 컨버터는 직렬로 접속된 모듈(64)들의 체인을 포함하고, 각각의 모듈은 에너지 저장장치와 병렬로 접속된 적어도 한 쌍의 2차 스위칭 소자를 포함하며, 상기 2차 스위칭 소자는 사용 시에, 상기 모듈들의 체인이 단계적 가변 전압원을 형성하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 체인 링크 컨버터의 상기 모듈 또는 각 모듈은 양전압 또는 음전압을 제공하여 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 4상한 바이폴러 모듈(4-quadran bipolar module)을 규정하기 위해 풀 브릿지 배열(full-bridge arrangement)로, 각각의 에너지 저장장치(68)와 병렬로 접속되는 2쌍의 2차 스위칭 소자(66a, 66b, 66c, 66d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 체인 링크 컨버터의 상기 모듈 또는 각 모듈은 양(+)전압 또는 영(zero)전압을 제공하여 양 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 2상한 모듈(2-quadrant module)을 규정하기 위해 하프 브릿지 배열(half-bridge arrangement)로, 각각의 에너지 저장장치와 병렬로 접속되는 한 쌍의 2차 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장장치 또는 각 에너지 저장장치는 캐패시터, 연료 전지, 배터리, 또는 연관된 정류기를 갖는 보조 AC 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 림부의 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자는 반도체 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 림부의 체인 링크 컨버터는 적어도 하나의 반도체 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 반도체 디바이스 또는 각 반도체 디바이스는 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터, 게이트 턴 오프 사이리스터 또는 통합 게이트 정류 사이리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 1차 보상장치 림을 포함하며, 각 1차 보상장치 림은 사용시 다상 AC 네트워크의 각 위상에 접속하기 위한 AC 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 림부의 체인 링크 컨버터는, 사용 시에 2차 보상장치 림 또는 AC 네트워크에서 고장에 의해 발생되는 전류의 흐름에 반대되는 전압을 생성하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 림부에서, 체인 링크 컨버터의 정격전압(voltage rating)과 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자의 정격전압은 동일한 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 림부에서, 체인 링크 컨버터의 정격전압과 상기 스위칭 소자 또는 각 스위칭 소자의 정격전압은 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 림부의 스위칭 소자는 체인 링크 컨버터 소자의 어떠한 전압 드리프트도 리셋하기 위해 동시에 체인 링크 컨버터를 회로 내부로 스위칭하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 정지형 동기 보상장치.
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