KR20150124328A - Hvdc 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Hvdc 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법 Download PDF

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KR20150124328A
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백승택
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는 복수의 밸브 모듈 각각의 동작에 대한 제어 신호를 생성하는 밸브 제어기와 상기 밸브 제어기로부터 생성된 제어 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호를 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 전송하는 중계기 및 상기 중계기로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 기초로 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 밸브 모듈을 포함한다.

Description

HVDC 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법{HVDC CONVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 HVDC 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 HVDC 시스템의 복수의 밸브 모듈을 효율적으로 제어할 수 있는 HVDC 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
초고압 직류 송전(HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT, HVDC)은 송전소가 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜서 송전한 후, 수전소에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 송전 방식을 말한다.
HVDC 시스템은 해저 케이블 송전, 대용량 장거리 송전, 교류 계통 간 연계 등에 적용된다.
또한, HVDC 시스템은 서로 다른 주파수 계통 연계 및 비동기(asynchronism) 연계를 가능하게 한다.
송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 즉, 교류 전력을 해저 케이블 등을 이용하여 전송하는 상황은 매우 위험하기 때문에, 송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 수전소로 전송한다.
한편, HVDC 시스템에는 복수의 밸브 모듈이 포함되어, 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다.
이러한 밸브 모듈은 전력용 반도체로 구성되며, 전력용 반도체로는 싸이리스터(Thyristor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 있다.
HVDC 시스템에서 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위해서는 다수의 밸브 모듈이 사용되므로, 다수의 밸브 모듈을 효율적으로 제어하는 것이 전력 변환 동작에서 가장 중요하다.
이에 따라, HVDC 시스템에서 다수의 밸브 모듈을 효율적으로 제어할 수 있는 전력 변환 장치가 요구된다.
본 발명은 HVDC 시스템의 전력 변환 장치에 포함되는 다수의 밸브 모듈을 효율적으로 제어할 수 있는 HVDC 시스템의 전력 변환 장치 및 그의 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는 복수의 밸브 모듈 각각의 동작에 대한 제어 신호를 생성하는 밸브 제어기와 상기 밸브 제어기로부터 생성된 제어 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호를 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 전송하는 중계기 및 상기 중계기로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 기초로 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 밸브 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 중계기는 상기 복수의 밸브 모듈 각각이 송신하는 밸브 상태 신호를 수신하여, 상기 밸브 제어기에 전송하고, 상기 밸브 제어기는 상기 밸브 상태 신호를 수신하여, 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 밸브 상태 신호는 상기 복수의 밸브 모듈 각각의 전압, 전류, 온도, 물리적인 균열 여부 중 하나 이상을 포함하는 신호일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 밸브 제어기는 상기 HVDC 시스템의 상위 제어기인 제어 파트로부터 전체 지령값을 수신하고, 수신한 전체 지령값을 기초로 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 전체 지령값은 상기 제어 파트가 상기 전력 변환 장치의 전력 변환 동작을 제어하기 위한 제어 신호일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 밸브 제어기는 상기 전력 변환 장치와 연계된 계통의 전압, 전류 중 하나 이상을 측정하는 센서부와 상기 측정된 전압, 전류 중 하나 이상을 기초로 상기 제어 신호를 생성하는 제어부 및 상기 생성된 제어 신호를 상기 중계기에 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 중계기는 상기 중계기의 물리적인 균열, 온도 중 하나 이상을 감지하는 중계 센서부와 상기 제어 신호의 송신 동작을 제어하는 중계 제어부 및 상기 제어 신호를 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 송신하는 중계 통신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 밸브 모듈은 상기 밸브 모듈의 전류, 전압, 온도, 물리적인 균열 중 하나 이상을 감지하는 밸브 센서부와 상기 수신한 제어 신호를 기초로 전력 변환 동작을 제어하는 밸브 제어부 및 상기 밸브 제어부의 제어를 통해 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 스위칭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 상기 밸브 모듈은 싸이리스터(Thyristor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, HVDC 시스템의 전력 변환 장치에 포함되는 다수의 밸브 모듈을 효율적으로 제어하여 전력 변환의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 전력 변환 장치는 다수의 밸브 모듈을 제어하기 위한 신호선을 간소화할 수 있어서, 다수의 밸브 모듈에 대한 신호선 연결을 용이하게 설치하고 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브 모듈의 구성 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 각 구성의 신호선 연결을 나타내는 제1 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 각 구성의 신호선 연결을 나타내는 제2 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 각 구성의 신호선 연결을 나타내는 제3 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 직류 송전(high voltage direct current transmission, HVDC transmission) 시스템을 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 HVDC 시스템(100)은 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 및 제어 파트(190)를 포함한다. 송전 측 변전 파트(103)는 송전 측 트랜스포머 파트(120), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함한다. 수요 측 변전 파트(105)는 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150), 수요 측 트랜스포머 파트(160)를 포함한다.
발전 파트(101)는 3상의 교류 전력을 생성한다. 발전 파트(101)는 복수의 발전소를 포함할 수 있다.
송전 측 교류 파트(110)는 발전 파트(101)가 생성한 3상 교류 전력을 송전 측 트랜스포머 파트(120)와 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)를 포함하는 DC 변전소에 전달한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 송전 측 교류 파트(110)를 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130) 및 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다(isolate).
송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 송전 측 트랜스포머 파트(120)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력를 직류 전력으로 변환한다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측의 직류 전력을 수요 측으로 전달한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 직류 송전 파트(140)에 의해 전달된 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 수요 측 교류 파트(170)를 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)와 직류 송전 파트(140)로부터 격리한다.
수요 측 교류 파트(170)는 수요 측 트랜스포머 파트(160)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 수요 파트(180)에 제공한다.
제어 파트(190)는 발전 파트(101), 송전 측 교류 파트(110), 송전 측 변전 파트(103), 직류 송전 파트(140), 수요 측 변전 파트(105), 수요 측 교류 파트(170), 수요 파트(180), 제어 파트(190), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 중 적어도 하나를 제어한다. 특히, 제어 파트(190)는 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)와 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 내의 복수의 밸브의 턴온 및 턴오프의 타이밍을 제어할 수 있다. 이때, 밸브는 싸이리스터 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT)에 해당할 수 있다.
또한, 제어 파트(190)는 상술한 복수의 밸브를 제어하는 밸브 제어기(250)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 2는 단일의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 단일의 극은 양극(positive pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위하여 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함한다. 양극을 위하여 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)를 포함하고, 이 교류-양극 직류 컨버터(131)는 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 양극 직류 송전 라인(143), 수요 측 양극 직류 필터(145)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함한다.
하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이폴라 방식의 고전압 직류 송전 시스템을 보여준다.
특히, 도 3은 2개의 극의 직류 전력을 송전하는 시스템을 보여준다. 이하의 설명에서는 2개의 극은 양극(positive pole)과 음극(negative pole)임을 가정하여 설명하나 이에 한정될 필요는 없다.
송전 측 교류 파트(110)는 교류 송전 라인(111)과 교류 필터(113)를 포함한다.
교류 송전 라인(111)은 발전 파트(101)가 생성한 3상의 교류 전력을 송전 측 변전 파트(103)로 전달한다.
교류 필터(113)는 변전 파트(103)이 이용하는 주파수 성분 이외의 나머지 주파수 성분을 전달된 3상 교류 전력에서 제거한다.
송전 측 트랜스포머 파트(120)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)를 포함하고, 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)를 포함한다. 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130)는 양극 직류 전력을 생성하는 교류-양극 직류 컨버터(131)와 음극 직류 전력을 생성하는 교류-음극 직류 컨버터(132)를 포함하고, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 양극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(121)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(131a)를 포함하고, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 음극을 위한 하나 이상의 트랜스포머(122)에 각각 대응하는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(132a)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(121)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(131a)가 이용되는 경우, 교류-양극 직류 컨버터(131)는 교류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 양극 직류 전력을 생성할 수 있다. 양극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 6개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 12개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(122)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(132a)가 이용되는 경우, 교류-음극 직류 컨버터(132)는 18개의 펄스를 가지는 음극 직류 전력을 생성할 수 있다. 음극 직류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
직류 송전 파트(140)는 송전 측 양극 직류 필터(141), 송전 측 음극 직류 필터(142), 양극 직류 송전 라인(143), 음극 직류 송전 라인(144), 수요 측 양극 직류 필터(145), 수요 측 음극 직류 필터(146)를 포함한다.
송전 측 양극 직류 필터(141)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함하며, 교류-양극 직류 컨버터(131)가 출력하는 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
송전 측 음극 직류 필터(142)는 인덕터(L3)와 커패시터(C3)를 포함하며, 교류-음극 직류 컨버터(132)가 출력하는 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
양극 직류 송전 라인(143)는 양극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
음극 직류 송전 라인(144)는 음극 직류 전력의 전송을 위한 하나의 DC 라인을 가지고, 전류의 귀환 통로로는 대지가 이용할 수 있다. 이 DC 라인 상에는 하나 이상의 스위치가 배치될 수 있다.
수요 측 양극 직류 필터(145)는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 포함하며, 양극 직류 송전 라인(143)을 통해 전달된 양극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 음극 직류 필터(146)는 인덕터(L4)와 커패시터(C4)를 포함하며, 음극 직류 송전 라인(144)을 통해 전달된 음극 직류 전력을 직류 필터링한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150)는 양극 직류-교류 컨버터(151)와 음극 직류-교류 컨버터(152)를 포함하고, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)를 포함하고, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)를 포함한다.
수요 측 트랜스포머 파트(160)는 양극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(151a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(161)를 포함하고, 음극을 위하여 하나 이상의 3상 밸브 브릿지(152a)에 각각 대응하는 하나 이상의 트랜스포머(162)를 포함한다.
양극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(161)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
양극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(151a)가 이용되는 경우, 양극 직류-교류 컨버터(151)는 양극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
음극을 위하여 하나의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 6개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 그 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, Y-델타(Δ) 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 12개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 이때, 2개 중 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Y 형상의 결선을 가질 수도 있고, 나머지 하나의 트랜스포머(162)의 1차측 코일과 2차측 코일은 Y-Δ 형상의 결선을 가질 수도 있다.
음극을 위하여 3개의 3상 밸브 브릿지(152a)가 이용되는 경우, 음극 직류-교류 컨버터(152)는 음극 직류 전력을 이용하여 18개의 펄스를 가지는 교류 전력을 생성할 수 있다. 교류 전력의 펄스의 수가 많을수록, 필터의 가격이 낮아질 수 있다.
수요 측 교류 파트(170)는 교류 필터(171)와 교류 송전 라인(173)을 포함한다.
교류 필터(171)는 수요 파트(180)가 이용하는 주파수 성분(예컨데, 60Hz) 이외의 나머지 주파수 성분을, 수요 측 변전 파트(105)가 생성하는 교류 전력에서 제거한다.
교류 송전 라인(173)은 필터링된 교류 전력을 수요 파트(180)에 전달한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머와 3상 밸브 브릿지의 결선을 보여준다.
특히, 도 4는 양극을 위한 2개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(131a)의 결선을 보여준다. 음극을 위한 2개의 트랜스포머(122)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(132a)의 결선, 양극을 위한 2개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선, 음극을 위한 2개의 트랜스포머(162)와 음극을 위한 2개의 3상 밸브 브릿지(152a)의 결선, 양극을 위한 1개의 트랜스포머(121)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(131a), 양극을 위한 1개의 트랜스포머(161)와 양극을 위한 1개의 3상 밸브 브릿지(151a)의 결선 등은 도 4의 실시예로부터 용이하게 도출할 수 있으므로, 그 도면과 설명은 생략한다.
도 4에서, Y-Y 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 상측 트랜스포머, Y-Δ 형상의 결선을 가지는 트랜스포머(121)를 하측 트랜스포머, 상측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 상측 3상 밸브 브릿지, 하측 트랜스포머에 연결되는 3상 밸브 브릿지(131a)를 하측 3상 밸브 브릿지라고 부르도록 한다.
상측 3상 밸브 브릿지와 하측 3상 밸브 브릿지는 직류 전력을 출력하는 2개의 출력단인 제1 출력단(OUT1)과 제2 출력단(OUT2)을 가진다.
상측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D1-D6)를 포함하고, 하측 3상 밸브 브릿지는 6개의 밸브(D7-D12)를 포함한다.
밸브(D1)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D2)는 밸브(D5)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D3)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D4)는 밸브(D1)의 애노드에 연결되는 캐소드와 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D5)는 제1 출력단(OUT1)에 연결되는 캐소드와 상측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D6)는 밸브(D3)의 애노드에 연결되는 캐소드를 가진다.
밸브(D7)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제1 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D8)는 밸브(D11)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D9)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제2 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D10)는 밸브(D7)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D11)는 밸브(D6)의 애노드에 연결되는 캐소드와 하측 트랜스포머의 2차측 코일의 제3 단자에 연결되는 애노드를 가진다.
밸브(D12)는 밸브(D9)의 애노드에 연결되는 캐소드와 제2 출력단(OUT2)에 연결되는 애노드를 가진다.
한편, 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(130), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(150) 중 하나 이상은 전력 변환 장치(200)를 포함할 수 있다.
전력 변환 장치(200)는 복수의 밸브 모듈(210)을 이용하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
또한, 전력 변환 장치(200)는 복수의 밸브 모듈(210)을 이용하여 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다.
도 5를 참고하여 전력 변환 장치(200)의 구성을 설명한다.
도 5는 전력 변환 장치(200)의 구성 블록도이다.
전력 변환 장치(200)는 밸브 모듈(210), 중계기(230), 밸브 제어기(250)를 포함한다.
밸브 모듈(210)은 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환할 수 있다.
또한, 밸브 모듈(210)은 직류 전력을 입력받아 교류 전력으로 변환할 수 있다.
밸브 모듈(210)은 밸브 센서부(211), 밸브 제어부(213), 스위칭부(217)를 포함할 수 있다.
밸브 센서부(211)는 밸브 모듈(210)의 전류, 전압 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
밸브 제어부(213)는 밸브 모듈(210)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
밸브 제어부(213)는 밸브 제어기(250), 중계기(230) 중 하나 이상으로부터 제어 신호를 수신하여, 수신된 제어 신호를 기초로 밸브 모듈(210)의 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 밸브 제어부(213)는 밸브 센서부(211)의 전류, 전압 측정 동작, 스위칭부(217)의 스위칭 동작 등을 제어할 수 있다.
또한, 밸브 제어부(213)는 밸브 센서부(211)가 측정한 밸브 모듈(210)의 전류, 전압 중 하나 이상을 중계기(230), 밸브 제어기(250) 중 하나 이상에 전송할 수 있다.
스위칭부(217)는 밸브 모듈(210)에 입출력되는 전류를 스위칭할 수 있다.
스위칭부(217)는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하여, 밸브 제어부(213)의 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 할 수 있다.
한편, 스위칭부(217)는 전력용 반도체를 포함할 수 있다.
여기서 전력용 반도체는 전력 장치용 반도체 소자를 말하며, 전력의 변환이나 제어용에 최적화될 수 있다. 그리고 전력용 반도체는 밸브 장치라고 하기도 한다.
이에 따라 스위칭부(217)에 포함되는 스위치는 전력 반도체를 포함할 수 있어서, 예를 들면 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-off Thyristor), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor) 등으로 구성될 수 있다.
도 6을 참고하여, 밸브 모듈(210)의 구성을 상세히 설명한다.
도 6은 밸브 모듈(210)의 구성에 대한 예시도이다.
도 6을 참고하면, 밸브 모듈(210)은 밸브 센서부(211), 밸브 제어부(213), 스위칭부(217), 리액터부(218), 커패시터부(219)를 포함할 수 있다.
밸브 센서부(211)는 밸브 모듈(210)의 전류, 전압 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
또한, 밸브 센서부(211)는 밸브 모듈(210)의 물리적인 상태도 감지할 수 있다.
예를 들면, 밸브 센서부(211)는 밸브 모듈(210)의 물리적인 균열, 온도 중 하나 이상을 감지할 수 있다.
밸브 제어부(213)는 밸브 모듈(210)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
밸브 제어부(213)는 밸브 제어기(250), 중계기(230) 중 하나 이상으로부터 제어 신호를 수신하여, 수신된 제어 신호를 기초로 밸브 모듈(210)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
또한, 밸브 제어부(213)는 밸브 상태 신호를 밸브 제어기(250), 중계기(230) 중 하나 이상에 송신할 수 있다.
여기서 밸브 상태 신호는 밸브 센서부(211)가 측정한 전류, 전압, 감지한 물리적인 균열, 온도 중 하나 이상을 포함하는 신호일 수 있다.
스위칭부(217)는 밸브 제어부(213)의 제어 신호를 기초로 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다.
또한, 스위칭부(217)는 밸브 제어부(213)의 제어 신호를 기초로 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
그리고 스위칭부(217)에 포함되는 스위치는 전력 반도체를 포함할 수 있다.
리액터부(218)는 스위칭부(217)의 턴 온, 턴 오프 동작 시 발생하는 전류 변화량에 따른 리액턴스의 증가를 필터링 할 수 있다.
커패시터부(219)는 스위칭부(217)의 턴 온, 턴 오프 동작 시 발생하는 과전압을 필터링 할 수 있다.
다시 도 5를 참고한다.
중계기(230)는 밸브 제어기(250)가 전송한 제어 신호를 수신하여, 밸브 모듈(210)에 송신할 수 있다.
예를 들면, 중계기(230)는 중계기(230)에 연결된 밸브 제어기(250)로부터 밸브 모듈(210)의 제어 동작에 대한 제어 신호를 수신할 수 있다.
그리고 중계기(230)는 수신된 제어 신호를 중계기(230)에 연결된 복수의 밸브 모듈(210)에 송신할 수 있다.
중계기(230)는 중계 센서부(231), 중계 제어부(233), 중계 통신부(235)를 포함할 수 있다.
중계 센서부(231)는 중계기(230)의 물리적인 상태를 감지할 수 있다.
예를 들면, 중계 센서부(231)는 중계기(230)의 물리적인 균열, 온도 중 하나 이상을 감지할 수 있다.
중계 제어부(233)는 중계기(230)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 중계 제어부(233)는 중계기(230)에 수신된 제어 신호를 밸브 모듈(210)에 송신하는 동작을 제어할 수 있다.
또한, 중계 제어부(233)는 중계기(230)에 연결된 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 제어 신호를 송신할 수 있다.
예를 들면, 중계 제어부(233)는 밸브 제어기(250)로부터 수신된 제어 신호를 기초로 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대응하는 제어 신호를 각각 송신할 수 있다.
중계 통신부(235)는 밸브 모듈(210), 다른 중계기(230), 밸브 제어기(250)와 데이터를 주고 받을 수 있다.
예를 들면, 중계 통신부(235)는 밸브 제어기(250)에 포함된 통신부(255)와 데이터를 송수신할 수 있다.
또한, 중계 통신부(235)는 중계 통신부(235)가 포함된 중계기(230)와 다른 중계기(230)간에 데이터를 송수신할 수 있다.
그리고 중계 통신부(235)는 밸브 모듈(210)에 포함된 밸브 제어부(213)와 데이터를 송수신할 수 있다.
밸브 제어기(250)는 전력 변환 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
밸브 제어기(250)는 센서부(251), 제어부(253), 통신부(255)를 포함할 수 있다.
센서부(251)는 밸브 제어기(250)와 연계된 교류 파트(110, 170) 및 직류 송전 파트(140)의 전류, 전압 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
제어부(253)는 전력 변환 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(253)는 상위 제어기인 제어 파트(190)로부터 전체 지령값을 수신하여, 수신된 전체 지령값을 기초로 전력 변환 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
여기서 전체 지령값이란, 제어 파트(190)가 전력 변환 장치(200)를 제어하기 위한 제어 신호를 의미할 수 있다.
제어부(253)는 제어 파트(190)로부터 수신한 전체 지령값을 기초로 제어 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 제어부(253)는 통신부(255)를 통해 제어 파트(190)로부터 수신한 지령값인 기준 유효 전력, 기준 무효 전력, 기준 전류, 기준 전압 중 하나 이상을 기초로 전력 변환 장치(200)의 동작을 제어할 수도 있다.
또한, 제어부(253)는 전체 제어값을 직접 산출할 수 있다.
여기서 전체 제어값이란, 전력 변환 장치(200)의 출력 교류 전력의 전압, 전류, 주파수 크기에 대한 목표값일 수 있다.
예를 들면, 제어부(253)는 전력 변환 장치(200)와 연계된 교류 파트(110, 170)의 전류, 전압 및 직류 송전 파트(140)의 전류, 전압 중 하나 이상을 기초로 전체 제어값을 산출할 수 있다.
통신부(255)는 중계기(230)에 포함된 중계 통신부(235), 밸브 모듈(210)의 밸브 제어부(213), 제어 파트(190) 중 하나 이상과 데이터를 주고 받을 수 있다.
구체적으로 통신부(255)는 제어부(253)로부터 전달받은 신호를 기초로 데이터를 중계 통신부(235), 밸브 제어부(213), 제어 파트(190) 중 하나 이상에 전달할 수 있다.
또한, 통신부(255)는 중계 통신부(235), 밸브 제어부(213), 제어 파트(190) 중 하나 이상으로부터 전달받은 데이터를 제어부(253)에 전달할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참고하여, 전력 변환 장치(200)의 각 구성의 신호선 연결을 설명한다.
도 7 내지 도 9는 전력 변환 장치(200)의 각 구성의 신호선 연결을 나타내는 개념도이다.
도 7을 참고하면, 밸브 제어기(250)는 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 직접 연결될 수 있다.
이에 따라, 밸브 제어기(250)는 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 직접 송신할 수 있다.
또한, 밸브 제어기(250)는 복수의 밸브 모듈(210) 각각이 전송하는 밸브 상태 신호를 직접 수신할 수 있다.
한편, 밸브 제어기(250)와 밸브 모듈(210)은 하나 이상의 연결선으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 밸브 제어기(250)와 밸브 모듈(210)은 제어 신호를 전달하는 제어 신호선과 밸브 상태 신호를 전달하는 상태 신호선으로 연결될 수 있다.
또한, 밸브 제어기(250)는 하나 이상의 중계기(230)를 통해 복수의 밸브 모듈(210) 각각과 연결될 수 있다.
도 8을 참고하면, 밸브 제어부(250)는 복수의 중계기(230)와 연결될 수 있다.
그리고 복수의 중계기(230) 각각은 복수의 밸브 모듈(210) 각각과 연결될 수 있다.
이에 따라, 밸브 제어기(250)는 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 복수의 중계기(230) 각각에 직접 송신할 수 있다.
또한, 밸브 제어기(250)는 복수의 중계기(230) 각각이 전송하는 밸브 상태 신호를 직접 수신할 수 있다.
그리고 복수의 중계기(230) 각각은 복수의 밸브 모듈(210) 각각과 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 중계기(230) 각각은 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대해 수신한 제어 신호를 직접 송신할 수 있다.
그리고 복수의 밸브 모듈(210) 각각은 중계기(230)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다.
한편, 밸브 제어기(250)와 중계기(230), 중계기(230)와 밸브 모듈(210)은 하나 이상의 연결선으로 연결될 수 있다.
또한, 중계기(230)는 다른 중계기(230)와 직접 연결될 수 있다.
이를 도 9를 참고하여 설명한다.
도 9를 참고하면, 복수의 중계기(230) 각각은 다른 중계기(230)와 직접 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 중계기(230) 각각은 다른 중계기(230)와 제어 신호, 밸브 상태 신호 중 하나 이상을 송신 또는 수신할 수 있다.
도 10을 참고하여, 전력 변환 장치(200)의 동작 방법을 설명한다.
도 10은 전력 변환 장치(200)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
밸브 제어기(250)는 상위 제어기인 제어 파트(190)로부터 전체 지령값을 수신한다(S110).
밸브 제어기(250)는 통신부(255)를 통해 제어 파트(190)가 송신한 전체 지령값을 수신할 수 있다.
밸브 제어기(250)는 수신한 전체 지령값을 기초로 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 생성한다(S120).
밸브 제어기(250)의 제어부(253)은 수신한 전체 지령값을 기초로 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 각각 생성할 수 있다.
밸브 제어기(250)는 생성된 제어 신호를 중계기(230)에 전송한다(S130).
밸브 제어기(250)는 생성된 제어 신호를 통신부(255)를 통해 복수의 중계기(230) 각각에 전송할 수 있다.
중계기(230)는 수신한 제어 신호를 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 전송한다(S140).
복수의 중계기(230) 각각은 수신한 제어 신호를 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 전송할 수 있다.
복수의 밸브 모듈(210) 각각은 수신한 제어 신호를 기초로 동작한다(S150).
복수의 밸브 모듈(210) 각각은 수신한 제어 신호를 기초로 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다.
또한, 복수의 밸브 모듈(210) 각각은 수신한 제어 신호를 기초로 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
밸브 모듈(210)은 밸브 모듈의 상태를 감지한다(S160).
예를 들면, 밸브 모듈(210)은 밸브 센서부(211)를 통해 밸브 모듈(210)의 전류, 전압, 물리적 균열, 온도 중 하나 이상을 감지할 수 있다.
밸브 모듈(210)은 밸브 상태 신호를 중계기(230)에 전송한다(S170).
밸브 모듈(210)은 감지한 전류, 전압, 물리적인 균열 여부, 온도 중 하나 이상을 포함하는 신호인 밸브 상태 신호를 중계기(230)에 전송할 수 있다.
중계기(230)는 수신한 밸브 상태 신호를 밸브 제어기(250)에 전송한다(S180).
복수의 중계기(230) 각각은 복수의 밸브 모듈(210)로부터 수신한 밸브 상태 신호를 밸브 제어기(250)에 전송할 수 있다.
밸브 제어기(250)는 중계기(230)로부터 수신한 밸브 상태 신호를 기초로 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 생성한다(S190).
밸브 제어기(250)는 복수의 중계기(230)로부터 수신한 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 밸브 상태 신호를 기초로 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 대한 제어 신호를 각각 생성할 수 있다.
그리고 밸브 제어기(250)는 생성된 제어 신호를 복수의 중계기(230)를 통해 복수의 밸브 모듈(210) 각각에 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (9)

  1. HVDC 시스템에서 복수의 밸브 모듈을 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 복수의 밸브 모듈 각각의 동작에 대한 제어 신호를 생성하는 밸브 제어기;
    상기 밸브 제어기로부터 생성된 제어 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호를 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 전송하는 중계기; 및
    상기 중계기로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 기초로 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 밸브 모듈을 포함하는
    전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계기는
    상기 복수의 밸브 모듈 각각이 송신하는 밸브 상태 신호를 수신하여, 상기 밸브 제어기에 전송하고,
    상기 밸브 제어기는
    상기 밸브 상태 신호를 수신하여, 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 대한 제어 신호를 생성하는
    전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 상태 신호는
    상기 복수의 밸브 모듈 각각의 전압, 전류, 온도, 물리적인 균열 여부 중 하나 이상을 포함하는 신호인
    전력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는
    상기 HVDC 시스템의 상위 제어기인 제어 파트로부터 전체 지령값을 수신하고, 수신한 전체 지령값을 기초로 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 대한 제어 신호를 생성하는
    전력 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전체 지령값은
    상기 제어 파트가 상기 전력 변환 장치의 전력 변환 동작을 제어하기 위한 제어 신호인
    전력 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는
    상기 전력 변환 장치와 연계된 계통의 전압, 전류 중 하나 이상을 측정하는 센서부;
    상기 측정된 전압, 전류 중 하나 이상을 기초로 상기 제어 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 생성된 제어 신호를 상기 중계기에 전송하는 통신부를 포함하는
    전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중계기는
    상기 중계기의 물리적인 균열, 온도 중 하나 이상을 감지하는 중계 센서부;
    상기 제어 신호의 송신 동작을 제어하는 중계 제어부; 및
    상기 제어 신호를 상기 복수의 밸브 모듈 각각에 송신하는 중계 통신부를 포함하는
    전력 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 모듈은
    상기 밸브 모듈의 전류, 전압, 온도, 물리적인 균열 중 하나 이상을 감지하는 밸브 센서부;
    상기 수신한 제어 신호를 기초로 전력 변환 동작을 제어하는 밸브 제어부; 및
    상기 밸브 제어부의 제어를 통해 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 스위칭부를 포함하는
    전력 변환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 모듈은
    싸이리스터(Thyristor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 중 하나 이상을 포함하는
    전력 변환 장치.
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