KR20160033808A - 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치에 관한 것으로, 3-레벨 중성점 클래핑 타입 전력변환장치에 있어서, 상기 전력변환장치의 컨버터 출력 측에 보호 회로부;를 포함하며, 상기 보호 회로부는, 상기 전력변환장치의 내부 제어부의 제어에 따라, 직류 배전선로에 고장 발생 시 전력변환장치의 전류출력을 내부 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 지속적으로 선로에 전류를 공급시키고, 또한 상기 선로의 고장이 제거되면 고장발생 이전의 상태로 돌아가 정상 출력전류를 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치{POWER CONVERTING APPARATUS FOR SUPPLYING DC POWER FOR DC DISTRIBUTING LINE}

본 발명은 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직류배전시스템에서 수용가에 직류전원을 직접 공급하기 위한 직류 배전선로의 어느 구간에 고장이 발생하더라도 보호협조를 수행하며 직류전원을 공급할 수 있도록 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치에 관한 것이다.

최근 IDC(Internet Data Center) 센터, 직류(DC) 홈(즉, 전기 기기에 필요한 전력을 교류가 아닌 직류로 공급하는 방식의 주택), 직류(DC) 빌딩의 수용가에서 시작된 직류화에 따라, 국가적 차원에서 에너지 효율성을 높이기 위해 전력공급자가 수용가에 직류를 직접 공급하는 직류배전시스템이 부각되고 있으며, 또한 디지털 부하의 급증과 신재생원 연계의 확대로 인한 손실을 줄임과 동시에 품질 높은 전력을 수용가에 공급할 수 있는 직류배전시스템이 세계적으로 개발되고 있다.

하지만, 수용가에 직류를 공급하기 위해서는 직류전원을 공급하는 전력변환장치가 필요하다. 기존의 교류를 직류로 변환하는 전력변환장치와 달리 직류배전시스템의 직류전원공급용 전력변환시스템은 선로에서 일어나는 사고에 대응할 수 있어야 한다.

일반적으로 전력변환장치는 SCR, IGBT 등의 전력용 반도체소자를 스위칭소자로 사용하는데, 이와 같은 반도체 스위칭소자는 수 백 암페어(A) 정도만을 견딜 수 있다. 따라서 전력변환장치는 내부의 스위칭소자를 보호하기 위해 자체적으로 고장을 감지하고, 보호하는 시스템을 갖추고 있다. 즉, 고장을 감지하게 되면, 출력 측에 보호차단기가 동작하여 단락 및 지락 등의 고장이 발생한 선로와 분리를 하게 된다.

하지만, 직류배전시스템에 전력변환장치를 적용하는 경우, 직류의 특성으로 인해 짧은 시간 내에 높은 고장전류가 발생하게 되고, 이것은 전력변환장치의 출력 측에서 보호차단기가 고장을 감시하여 동작하기 이전에 스위칭소자의 피해를 발생시킬 수 있다.

또한, 향후의 직류 배전선로가 확대되면 현재의 배전선로와 같이 수많은 간선과 분기선로가 설치되게 되고, 고장시에 효과적으로 전체선로를 보호하기 위해서는 개폐기, 차단기 등의 보호기기를 설치하여 구간을 나눈 후, 하나의 구간에 발생한 고장이 다른 구간에 파급되지 않도록 보호협조가 이루어져야 한다.

하지만, 전력변환장치는 내부의 스위칭소자를 보호하기 위한 자체 보호시스템을 갖추고 있기 때문에, 고장을 감지하면 바로 자체 보호시스템이 동작하여 직류 전원 공급을 중단한다.

그런데 이때 문제는 직류배전시스템의 직류전원을 공급하는 직류전원공급용 전력변환장치에 고장이 발생할 경우 바로 전력공급을 차단함에 따라, 전체 직류배전선로의 어느 구간에 고장이 발생하더라도 전체 수용가가 정전을 경험해야 하고, 직류 배전선로에 설치된 차단기, 개폐기 및 전력변환장치와 보호협조가 이루어 질 수 없다는 것이다. 예컨대 선로 말단에 발생한 고장의 경우, 고장점에 가까운 보호기기만 동작하여 나머지 건전구간으로 전력을 그대로 공급하는 보호협조가 불가하다는 문제점이 있다는 점이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2006-0019717호(2006.03.06.공개, 전력계통 내의 단위 구간에 대한 직류 전원 공급 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 직류배전시스템에서 수용가에 직류전원을 직접 공급하기 위한 직류 배전선로의 어느 구간에 고장이 발생하더라도 보호협조를 수행하며 직류전원을 공급할 수 있도록 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 차단기로서의 역할을 수행하여 선로에 고장이 발생하여도 전력변환장치 내부에 파손이 발생하지 않고, 또한 선로와 분리되어 직류 전원 공급을 중단할 수 있도록 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 선로에 고장이 발생하여 선로 보호기기 간에 보호협조가 필요할 경우, 고장 전류를 제한하면서 선로 보호기기가 동작할 때까지 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치는, 3-레벨 중성점 클래핑 타입 전력변환장치에 있어서, 상기 전력변환장치의 컨버터 출력 측에 보호 회로부;를 포함하며, 상기 보호 회로부는, 상기 전력변환장치의 내부 제어부의 제어에 따라, 직류 배전선로에 고장 발생 시 전력변환장치의 전류출력을 내부 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 지속적으로 선로에 전류를 공급시키고, 또한 상기 선로의 고장이 제거되면 고장발생 이전의 상태로 돌아가 정상 출력전류를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 보호 회로부는, 상기 컨버터의 출력 측의 (+)단과 (-)단 사이에 직렬 연결된 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)와 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2), 및 상기 커패시터 간의 중성점(N)을 기준으로 구분되는 제1 보호 회로부; 및 제2 보호 회로부;를 포함하여 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보호 회로부는, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제1 저항(R₁)을 통해 제1 스위치(S₁₃)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제2 스위치(S₁₄)의 입력단이 연결되며, 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단이 공통으로 연결되고, 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단의 공통 연결점에 제3 스위치(S₁₅)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)와 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)가 연결된 중성점(N)에 제1 인덕터(L₄)의 일측이 연결되며 상기 인덕터(L₄)의 다른 일측이 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단에 연결되고, 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단, 및 상기 제3 스위치(S₁₅)의 입력단의 공통 연결점에 제2 인덕터(L₅)의 일측이 연결되며 상기 제2 인덕터(L₅)의 다른 일측으로 제1 전압(V_{o_1})과 제1 전류(I_{o_1})가 출력되도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보호 회로부는, 상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제2 저항(R₂)을 통해 제4 스위치(S₁₈)의 출력단이 연결되고, 상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제5 스위치(S₁₇)의 출력단이 연결되며, 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단이 공통으로 연결되고, 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단의 공통 연결점에 제6 스위치(S₁₆)의 출력단이 연결되고, 상기 제1 인덕터(L₄)의 다른 일측과 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단의 공통 연결점에 상기 제6 스위치(S₁₆)의 입력단이 연결되고, 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단, 및 상기 제6 스위치(S₁₆)의 출력단의 공통 연결점에 제3 인덕터(L₆)의 일측이 연결되며 상기 제3 인덕터(L₆)의 다른 일측으로제2 전압(V_{o_2})과 제2 전류(I_{o_2})가 출력되도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력변환장치는, 자체에서 출력되는 제1 전류(I_{o_1})와 제2 전류(I_{o_2})를 검출하고, 상기 검출된 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 큰지 비교하고, 또한 상기 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 큰지 비교하고, 상기 비교 결과에 따라, 상기 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 작고, 또한 상기 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 작으면 선로가 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 제1 전류(I_{o_1})나 제2 전류(I_{o_2}) 중 어느 하나라도 해당 단락전류보다 크면 선로가 단락 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 선로 고장이 해소되면, 상기 전력변환장치는, 상기 보호 회로부의 제1,2 저항(R₁, R₂)에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)를 먼저 턴 온 시키고, 미리 설정된 일정시간이 경과된 후에 상기 보호 회로부의 제2 스위치(S₁₄)와 제5 스위치(S₁₇)를 턴 온 시킨 후 상기 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 턴 오프 시키며, 상기 제1,2 저항(R₁, R₂)과 그에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 선로의 기생 커패시터 및 커패시터성 부하로 인해 발생하는 커패시터 충전 전류를 제한하기 위한 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력변환장치는, 직류 배전선로에 전력을 공급하면서 아울러 출력전류를 센싱하고, 상기 센싱된 전류로부터 고장전류 발생이 감지되면, 상기 전력변환장치는 출력전류를 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 선로에는 지속적으로 전류를 공급시키고, 이후 상기 고장전류가 해소되면, 상기 전력변환장치는 출력전류 제한을 해제하여 정상적인 출력전류를 출력하지만, 상기 고장전류가 해소되지 않으면 출력전류 제한 상태를 계속 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력변환장치는, 상기 전력변환장치가 출력전류를 제한시키기 위하여, 상기 보호 회로부의 제3 스위치(S₁₅)와 제6 스위치(S₁₆)를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 스위칭하여 출력전류를 제한하여 상기 고장전류를 제한하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력변환장치는, 출력전류(I_out)와 선로제한 전류(I_out-Limit)를 비교하여 그 차이값(I_ERR)에 따라 PI(비례-적분) 제어기에서 PWM 계수(Scaler)를 조절하되, 선로에 고장이 발생하여 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 보다 증가할 경우에는 PWM 계수(Scaler)를 작게 조절하여 출력전류를 제한하고, 선로 고장 상황이 제거되어 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 이하로 감소하게 되면, 상기 PWM 계수(Scaler)를 크게 조절하여 출력전류를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력변환장치는, 자체에서 출력되는 제1 전압(V_{o_1})와 제2 전압(V_{o_2})을 검출하고, 상기 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같은지 비교하고, 또한 상기 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같은지 비교하여, 상기 비교 결과에 따라, 상기 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같고, 또한 상기 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같으면, 상기 전력변환장치는 선로의 전압이 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 제1 전압(V_{o_1})이나 제2 전압(V_{o_2}) 중 어느 하나라도 해당 기준전압과 다르면 선로의 전압이 불평형 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 직류배전시스템에서 수용가에 직류전원을 직접 공급하기 위한 직류 배전선로의 어느 구간에 고장이 발생하더라도 보호협조를 수행하며 직류전원을 공급할 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 차단기로서의 역할을 수행하여 선로에 고장이 발생하여도 전력변환장치 내부에 파손이 발생하지 않도록 하고, 또한 선로와 분리되어 직류 전원 공급을 중단할 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 선로에 고장이 발생하여 선로 보호기기 간에 보호협조가 필요할 경우, 고장 전류를 제한하면서 선로 보호기기가 동작할 때까지 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 직류 배전시스템의 일 예의 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 직류 배전시스템의 다른 일 예의 구성을 보인 예시도.
도 3은 일반적인 3-레벨 NPC(Neutral Point Clamped) 전력변환장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 선로 고장 시 전력변환장치 자체의 보호 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 선로의 정상 상태와 고장 시 스위치의 온/오프 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 상기 도 4에 있어서, 선로 고장 시 선로 보호기기들이 보호협조 운영을 수행할 수 있도록 미리 설정된 일정시간 동안 지속적으로 선로에 전류를 공급시키는 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 출력전류를 PWM 방식으로 제한하기 위한 회로의 일 예를 보인 예시도.
도 9는 상기 도 4에 있어서, 선로의 전압 불평형 시 전압평형 기능을 수행하는 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환시스템의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 직류배전시스템의 직류 배전선로에서 단락, 지락 등의 선로 고장은 직류전원을 공급하는 전력변환장치의 정격보다 훨씬 큰 고장전류를 발생시킬 수 있고, 이로 인해 전력변환장치 내 자체 보호시스템의 차단기는 수십 ms내에 내부 스위칭소자를 보호하기 위해 동작하도록 되어있다. 하지만, 실제 배전선로에서 선로 고장이 발생하여 고장전류를 일으키면 수십 us이내에 전력변환장치가 파손될 수 있기 때문에 선로 고장이 발생하는 즉시 전력변환장치를 보호해야 한다.

또한 저압 직류배전선로가 확대되어, 현재의 교류배전시스템과 같은 형태로 구성될 경우, 선로에 개폐기 및 차단기 등의 보호기기가 구성되고, 선고 고장 시 건전 구간을 보호하기 위하여 선로 보호기기 간에 보호협조 운영을 해야 되는데, 가령 선로 말단 고장의 경우, 선로 보호기기가 동작하여 고장 구간을 분리할 수 있도록 하기 위하여 직류전원공급용 전력변환장치는 일정 시간동안 직류 전원을 공급해 주어야 하는 것이다.

따라서 수용가 및 신재생원과 직접 연계하는 직류 배전선로의 직류전원을 직류 배전선로의 특성에 맞도록 단일 또는 몇 개의 수용가에 공급하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치는 차단기로서의 역할을 수행하여 선로에 고장이 발생하여도 전력변환장치 내부에 파손이 발생하지 않도록 하고, 또한 선로와 분리되어 직류 전원 공급을 중단할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치는 직류배전시스템이 확대되어, 선로에 고장이 발생하여 선로 보호기기 간에 보호협조가 필요할 경우, 고장 전류를 제한하면서 선로 보호기기가 동작할 때까지 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치는 직류 배전선로를 바이폴로 구성할 경우, 각 극의 부하 불평형으로 인해 발생하는 전압 불평형 문제를 해결할 수 있도록 한다.

이하 상기와 같은 기술적 특징이 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 구성과 동작에 대해서 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 직류 배전시스템의 일 예의 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 직류 배전시스템이 하나 또는 수 개의 수용가만을 대상으로 직류를 공급하는 상태에서 만약 직류 배전선로에 단락 고장이 발생할 경우 본 실시예에 따른 전력변환장치(100)를 차단기로 활용하게 된다.

그런데 이때 상기 전력변환장치(100)의 자체 보호시스템이 선로의 고장을 감지하여 상기 전력변환장치(100)의 출력 측 보호차단기(미도시)가 동작하기까지 비록 짧은 시간이지만 동작시간이 존재하고, 이때 높은 고장전류로 인해 상기 전력변환장치(100)는 파손될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 직류 배전시스템의 다른 일 예의 구성을 보인 예시도이다. 도 2에 도시된 바와 같은 직류 배전시스템은 상기 도 1에 도시된 직류 배전시스템이 확장된 것이다.

도 2에 도시된 바와 같은 직류 배전시스템은 다수의 수용가와 태양광, 배터리, 풍력 등의 다수의 신재생원과 연계가 되고, 현재의 교류배전선로와 같이 다수의 간선과 분기선로를 포함하여 구성된다.

도 2에 도시된 직류 배전시스템에서 선로 보호기기(210, 220)는 개폐기나 차단기와 같은 선로 보호기기를 포함한다.

만약, 제2 선로 보호기기(220) 이후에 선로의 단락이나 지락과 같은 고장이 발생했을 경우, 상기 제2 선로 보호기기(220)만 동작하여 다른 선로와 분리시키고, 나머지 선로 구간은 정상적으로 직류 전원이 공급되어야 한다. 즉, 제1 전력변환장치(100)와 제1 선로 보호기기(210)는 동작하지 않아야 한다.

하지만, 일반적인 전력변환장치(100)는 고장을 감지하면 전력변환장치의 보호를 위해 자체 보호시스템이 바로 동작한다. 즉, 상기 선로 보호기기들(210, 220)이 보호협조를 통해 동작하는 시간보다 빠르게 동작함으로써 그 이후의 전체 선로의 전원공급을 중단시키게 된다.

도 3은 일반적인 3-레벨 NPC(Neutral Point Clamped) 전력변환장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 3-레벨 중성점 클래핑(NPC) 타입의 전력변환장치는 다수의 컨버터 밸브가 브리지 형태로 연결되어 구성된 컨버터(110)를 포함한다. 이때 상기 컨버터(110)의 각 컨버터 밸브는 복수의 스위치소자(S₁,~ S₁₂)가 두 개씩 직렬로 연결되어 하나의 쌍을 형성한다. 상기 각 스위치소자(S₁,~ S₁₂)에는 다이오드가 병렬 연결되어 있다.

상기 전력변환장치는 변압기(예 : 22.9kVac → 380Vac 로 변압)와 승압용 인덕터(L₁, L₂, L₃)를 통해 교류 측과 연결되며, 상기 승압용 인덕터(L₁, L₂, L₃)는 계통 전류의 제어를 위한 전압 승압과 상기 컨버터(110)의 스위칭으로 발생된 계통으로 흐르는 고조파 전류를 억제하는 역할을 한다.

또한 상기 컨버터(110)의 후단에 접속되는 직렬 연결된 2개 군의 직류 커패시터(C_o1, C_o2)는 직류 케이블(미도시, 육상의 전력계통으로 직류를 전송하기 위한 케이블)의 양 극(+, -) 사이에 연결된다. 이때 상기 2개 군의 직류-링크 커패시터(C_o1, C_o2)의 접속점인 중성점(N)을 중심으로 각각의 전압(V_{o_1}, V_{o_2})과 전류(I_{o_1}, I_{o_2})가 출력된다.

이미 상술한 바와 같이, 직류 배전시스템에서 전력변환장치의 출력 측 선로가 단락될 경우, 출력 측의 보호차단기(미도시)가 동작하기까지는 일정 시간이 요구되어진다.

그런데 상기 도 3에 도시된 바와 같이, SCR, IGBT 등의 스위칭소자로 구성된 일반적인 AC-DC 전력변환장치에서 출력 측 선로가 단락될 경우, 출력 측의 보호차단기(미도시)가 동작하기 전에 전력변환장치 자체의 보호를 위하여 상기 스위칭소자의 스위칭은 멈추게 된다.

그러나 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭소자의 스위칭이 멈추더라도 각 스위칭소자에 병렬 연결되어 있는 다이오드를 통하여 입력 전압이 정류되어 출력 전압이 발생하게 된다.

따라서 선로 보호기기(예 : 차단기)가 상기 다이오드(즉, 정류기 또는 컨버터의 다이오드)에서 부하로의 전력전달을 차단하기까지는 일정 시간이 소요되므로, 상기 다이오드를 통해 정류된 전압에 의한 단락전류에 의하여 전력변환장치가 파손될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 선로 고장 시 선로 말단의 선로 보호기기가 동작하기 전에 전력변환장치 자체의 보호시스템(미도시)에 의해 출력 측 보호차단기(미도시)가 먼저 동작하기 때문에 종래의 전력변환장치로는 선로 보호기기들 간에 보호협조를 수행할 수 없는 문제점이 있다.

이에 따라 본 실시예는 상기와 같은 문제점이 있는 종래의 전력변환장치를 개선하여 전력변환장치 자체를 보호하면서 선로 보호기기들 간에 보호협조를 수행할 수 있도록 기 설정된 일정시간 동안 지속적으로 직류 전원을 공급하는 전력변환장치를 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 상기 도 3에 도시된 전력변환장치의 구성에 있어서, 출력 측에 보호 회로부(120)를 더 포함한다.

이하 상기 도 3에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하고, 상기 보호 회로부(120)의 구성에 대해서만 구체적으로 설명한다.

상기 보호 회로부(120)는 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제1 저항(R₁)을 통해 제1 스위치(S₁₃)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제2 스위치(S₁₄)의 입력단이 연결되며, 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단이 공통으로 연결된다.

그리고 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단의 공통 연결점에 제3 스위치(S₁₅)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)와 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)가 연결된 중성점(N)에 제1 인덕터(L₄)의 일측이 연결되며 상기 인덕터(L₄)의 다른 일측이 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단에 연결된다.

그리고 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단, 및 상기 제3 스위치(S₁₅)의 입력단의 공통 연결점에 제2 인덕터(L₅)의 일측이 연결되며 상기 제2 인덕터(L₅)의 다른 일측으로 (+) 전압이 출력된다.

그리고 상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제2 저항(R₂)을 통해 제4 스위치(S₁₈)의 출력단이 연결되고, 상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제5 스위치(S₁₇)의 출력단이 연결되며, 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단이 공통으로 연결된다.

그리고 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단의 공통 연결점에 제6 스위치(S₁₆)의 출력단이 연결되고, 상기 제1 인덕터(L₄)의 다른 일측과 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단의 공통 연결점에 상기 제6 스위치(S₁₆)의 입력단이 연결된다.

그리고 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단, 및 상기 제6 스위치(S₁₆)의 출력단의 공통 연결점에 제3 인덕터(L₆)의 일측이 연결되며 상기 제3 인덕터(L₆)의 다른 일측으로 (-) 전압이 출력된다.

이때 상기 제3 스위치(S₁₈)의 출력단과 제 6 스위치(S₁₆)의 입력단 및 상기 제1 인덕터(L₄)의 다른 일측이 연결된 공통 연결점은 중성점이 되며, 상기 중성점과 상기 제2 인덕터(L₅)를 통해 제1 전압(V_{o_1})과 제1 전류(I_{o_1})가 출력되고, 상기 중성점과 상기 제3 인덕터(L₆)를 통해 제2 전압(V_{o_2})과 제2 전류(I_{o_2})가 출력된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 단락 등의 선로고장 시 전력변환장치 자체의 파손을 방지하고 동시에 전류제한을 통해 선로 보호기기 간에 보호협조가 가능하도록 한다.

예컨대, 상기 도 1에 도시된 바와 같은 직류배전시스템의 구조에 있어서, 선로의 단락과 같은 고장 발생 시, 도 4에 도시된 바와 같은 본 실시예의 전력변환장치는, 도 5에 도시된 바와 같은 방법으로 동작하여 전력변환장치 자체를 보호한다.

도 5는 상기 도 4에 있어서, 선로 고장 시 전력변환장치 자체의 보호 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 상기 도 5에 있어서, 선로의 정상 상태와 고장 시 스위치의 온/오프 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 이하 상기 도 5와 도 6을 참조하여 전력변환장치 자체의 보호 동작에 대하여 설명한다.

이때 도 6에 도시된 바와 같이, 턴 온된 스위치는 연결된 상태(직선)로 도시되고, 턴 오프된 스위치는 단선된 상태로 도시되었음에 유의한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력변환장치(내부 제어부)는 자체에서 출력되는 제1 전류(I_{o_1})와 제2 전류(I_{o_2})를 검출한다(S101).

그리고 상기 검출된 제1 전류(I_{o_1})와 제2 전류(I_{o_2})는 내부 디지털 처리 프로세서(DSP)를 통해 디지털 값으로 변환된다(S102).

그리고 전력변환장치는 상기 디지털 값으로 변환된 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 큰지 비교하고, 또한 상기 디지털 값으로 변환된 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 큰지 비교한다(S103).

상기 비교 결과에 따라, 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 작고, 또한 상기 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 작으면(S103의 아니오) 전력변환장치(내부 제어부)는 선로가 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 제1 전류(I_{o_1})나 제2 전류(I_{o_2}) 중 어느 하나라도 단락전류보다 크면(S103의 예) 선로가 단락 상태인 것으로 판단한다.

상기 판단 결과에 따라, 정상 상태에서는 제2 스위치(S₁₄)와 제5 스위치(S₁₇)는 턴 온(Turn on) 시키고, 나머지 제1,3,4,6 스위치(S₁₃, S₁₅, S₁₆, S₁₈)는 턴 오프(Turn off) 시켜, 상기 턴 온된 제2 스위치(S₁₄) 및 제5 스위치(S₁₇)를 통해 선로에 직류전원을 공급하게 된다(S104)(도 6 참조).

그런데 만약 선로에 단락 등의 고장이 발생할 경우, 선로의 고장전류가 급격하게 증가하게 되는데, 이때 제2 인덕터(L₅)와 제3 인덕터(L₆)에 의해 전류 상승 시간이 증가하게 되어 정류기(즉, 전력변환장치)의 보호회로(미도시)가 동작하기 위한 충분한 시간이 확보되고, 이후 상기 제2 스위치(S₁₄) 및 제5 스위치(S₁₇)를 턴-오프시킨다(S105)(도 6 참조).

이에 따라, 정류기(즉, 전력변환장치의 컨버터)와 부하가 분리되고 이를 통하여 정류기(즉, 전력변환장치의 컨버터)는 부하 단락에 의해 파손되지 않고 정상 동작하게 된다.

그리고 미리 설정된 일정시간이 경과된 후에 부하가 정상적으로 동작하게 되면(즉, 선로 고장이 해소되면), 선로 기생 커패시터와 커패시터성 부하에 의한 충전 전류를 제한하기 위하여 제1,2 저항(R₁, R₂)에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)를 먼저 턴 온(Turn-on) 시키고, 다시 미리 설정된 일정시간이 경과된 후에 제2 스위치(S₁₄)와 제5 스위치(S₁₇)를 턴 온(Tunrn-on) 시키고 상기 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 턴 오프(Turn-off) 시킨다.

이때 상기 제1,2 저항(R₁, R₂)과 그에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 선로의 기생 커패시터 및 커패시터성 부하로 인해 발생하는 커패시터 충전 전류를 제한하기 위한 것이다.

한편, 상기 도 2에 도시된 바와 같은 직류배전시스템에 있어서, 직류 배전선로에 단락 등과 같은 선로 고장이 발생하여 선로 보호기기들 간에 보호협조 운영이 필요한 경우, 고장 구간의 선로 보호기기(미도시)가 먼저 동작할 수 있도록 직류전원공급용 전력변환장치는 고장시에도 미리 설정된 일정시간 동안 계속해서 직류전원을 공급해줘야 한다.

예컨대, 상기 도 2에 도시된 바와 같은 직류배전시스템의 구조에 있어서, 선로의 단락과 같은 고장 발생 시, 도 4에 도시된 바와 같은 본 실시예의 전력변환장치는, 도 7에 도시된 바와 같은 방법으로 동작하여 전력변환장치의 전류출력을 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 지속적으로 선로에 전류를 공급시키고, 선로 보호기기(예 : 차단기) 등이 선로 고장을 제거하면 본 실시예에 따른 전력변환장치는 고장발생 이전의 상태로 돌아간다.

도 7은 상기 도 4에 있어서, 선로 고장 시 선로 보호기기들이 보호협조 운영을 수행할 수 있도록 미리 설정된 일정시간 동안 지속적으로 선로에 전류를 공급시키는 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 선로에 단락과 같은 고장이 발생하여 급격한 전류의 상승이 발생하면 이를 감지하고, 고장인 것으로 판단될 경우 전력변환장치의 출력전류를 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 지속적으로 선로에 전류를 공급시킨다.

즉, 본 실시예에 따른 전력변환장치가 직류 배전선로에 전력을 공급하면서(S201) 아울러 전류(즉, 출력측 전류)의 센싱을 시작한다(S202).

이때 상기 센싱된 전류로부터 고장전류 발생이 감지되면(S203의 예), 본 실시예에 따른 전력변환장치는 출력전류를 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 선로에는 지속적으로 전류를 공급시킨다(S204).

물론 고장전류 발생이 감지되지 않으면(S203의 아니오), 본 실시예에 따른 전력변환장치는 이전과 마찬가지로 직류 배전선로에 전력을 공급한다(S205).

이후 선로 보호기기(예 : 차단기) 등이 선로 고장을 제거하여 고장전류가 해소되면(S206의 예), 본 실시예에 따른 전력변환장치는 출력전류 제한을 해제하고 정상적인 출력전류를 출력한다(S207).

물론 고장전류가 해소되지 않으면(S206의 아니오), 출력전류 제한 상태를 계속 유지한다(S208).

이때 상기 전력변환장치가 출력전류를 제한시키기 위하여, 본 실시예에 따른 전력변환장치는, 제3 스위치(S₁₅)와 제6 스위치(S₁₆)를 도 8에 도시된 바와 같은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 스위칭하여 출력전류를 제한함으로써 선로의 고장전류를 제한하게 된다.

예컨대, 출력전류(I_out)와 선로제한 전류(I_out-Limit)를 비교하여 그 차이값(I_ERR)에 따라 PI 제어기(비례-적분 제어기)에서 PWM 계수(Scaler)를 조절한다.

가령, 전력변환장치는 선로에 고장이 발생하여 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 보다 증가할 경우에는 PWM 계수(Scaler)를 작게 조절하여 출력전류를 제한하고, 선로 보호기기(미도시)가 동작하여 단락 등의 선로 고장 상황이 사라지게 되면, 즉, 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 이하로 감소하게 되면, 상기 PWM 계수(Scaler)를 크게 조절하여 출력전류를 증가시킨다.

상기와 같은 방식으로 선로의 고장전류를 제한함으로써, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 지속적으로 직류 전류를 선로에 공급할 수 있게 되고, 이를 통해 선로 보호기기(미도시)들의 보호협조 운영이 가능하게 된다.

한편, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 직류배전선로는 바이폴 구조로 구성되기 때문에 (+)극과 (-)극의 부하 불균형으로 인하여 전압 불평형이 발생할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 전력변환장치는 선로의 전압 불평형 상황에서 도 9에 도시된 바와 같은 방법으로 전압평형 기능을 수행하게 된다.

도 9는 상기 도 4에 있어서, 선로의 전압 불평형 시 전압평형 기능을 수행하는 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력변환장치(내부 제어부)는 자체에서 출력되는 제1 전압(V_{o_1})와 제2 전압(V_{o_2})을 검출한다(S301).

그리고 상기 검출된 제1 전압(V_{o_1})과 제2 전압(V_{o_2})은 내부 디지털 처리 프로세서(DSP)를 통해 디지털 값으로 변환된다(S302).

그리고 상기 디지털 값으로 변환된 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같은지 비교하고, 또한 상기 디지털 값으로 변환된 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같은지 비교한다(S303).

상기 비교 결과에 따라, 전력변환장치는 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같고, 또한 상기 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같으면(S303의 예) 전력변환장치(내부 제어부)는 선로의 전압이 평형 상태(즉, 정상 상태)인 것으로 판단하고, 상기 제1 전압(V_{o_1})이나 제2 전압(V_{o_2}) 중 어느 하나라도 해당 기준전압과 다르면(S303의 아니오) 선로의 전압이 불평형 상태인 것으로 판단한다.

상기 판단 결과에 따라, 정상 상태에서는 제2 스위치(S₁₄)와 제5 스위치(S₁₇)는 턴 온(Turn on) 시키고, 나머지 제1,3,4,6 스위치(S₁₃, S₁₅, S₁₆, S₁₈)는 턴 오프(Turn off) 시켜, 상기 턴 온된 제2 스위치(S₁₄) 및 제5 스위치(S₁₇)를 통해 선로에 직류전원을 공급하게 된다(S304).

그런데 만약 각 극의 수용가 부하에 따라 각 극의 전압 불평형, 즉 전력변환장치의 측면에서 출력 전압 불평형 상황이 발생하게 되면, 본 실시예에 따른 전력변환장치는 전압 불평형을 보상하기 위한 동작을 수행하게 된다.

즉, 상기 판단 결과에 따라, 전압 불평형 상태인 경우, 먼저 각 극의 전압이 공급전압보다 높으면 (+)극 측은 제2 스위치(S₁₄)와 제3 스위치(S₁₅) 및 제2 인덕터(L₅)를 벅(Buck) 컨버터로서 동작시키고, (??)극 측은 제6 스위치(S₁₆)와 제5 스위치(S₁₇) 및 제3 인덕터(L₆)를 벅(Buck) 컨버터로서 동작시킨다.

반대로 각 극의 전압이 공급전압보다 낮으면 (+)극 측은 제2 스위치(S₁₄)와 제3 스위치(S₁₅) 및 제1 인덕터(L₄)를 부스트(Boost) 컨버터로서 동작시키고, (-)극 측은 제6 스위치(S₁₆)와 제5 스위치(S₁₇) 및 제1 인덕터(L₄)를 부스트(Boost) 컨버터로서 동작시킨다(S305). 이에 따라 출력전압을 수용가 공급전압에 맞추어 출력 전압 불평형 상황을 해소시킨다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 전력변환장치 110 : 컨버터
120 : 보호 회로부 210, 220 : 선로 보호기기
S₁ ~ S₁₈ : 스위치소자 L₁ ~ L₆ : 인덕터
R₁ ~ R₂ : 저항 C_o1, C_o2 : 커패시터

Claims (10)

1. 3-레벨 중성점 클래핑 타입 전력변환장치에 있어서,
   상기 전력변환장치의 컨버터 출력 측에 보호 회로부;를 포함하며,
   상기 보호 회로부는, 상기 전력변환장치의 내부 제어부의 제어에 따라, 직류 배전선로에 고장 발생 시 전력변환장치의 전류출력을 내부 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 지속적으로 선로에 전류를 공급시키고, 또한 상기 선로의 고장이 제거되면 고장발생 이전의 상태로 돌아가 정상 출력전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 보호 회로부는,
   상기 컨버터의 출력 측의 (+)단과 (-)단 사이에 직렬 연결된 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)와 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2), 및 상기 커패시터 간의 중성점(N)을 기준으로 구분되는 제1 보호 회로부; 및 제2 보호 회로부;를 포함하여 구현된 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 보호 회로부는,
   상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제1 저항(R₁)을 통해 제1 스위치(S₁₃)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)의 (+)단에 제2 스위치(S₁₄)의 입력단이 연결되며, 상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단이 공통으로 연결되고,
   상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단의 공통 연결점에 제3 스위치(S₁₅)의 입력단이 연결되고, 상기 제1 직렬-링크 커패시터(C_o1)와 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)가 연결된 중성점(N)에 제1 인덕터(L₄)의 일측이 연결되며 상기 인덕터(L₄)의 다른 일측이 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단에 연결되고,
   상기 제1 스위치(S₁₃)의 출력단과 상기 제2 스위치(S₁₄)의 출력단, 및 상기 제3 스위치(S₁₅)의 입력단의 공통 연결점에 제2 인덕터(L₅)의 일측이 연결되며 상기 제2 인덕터(L₅)의 다른 일측으로 제1 전압(V_{o_1})과 제1 전류(I_{o_1})가 출력되도록 구현된 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 제1 보호 회로부는,
   상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제2 저항(R₂)을 통해 제4 스위치(S₁₈)의 출력단이 연결되고, 상기 제2 직렬-링크 커패시터(C_o2)의 (-)단에 제5 스위치(S₁₇)의 출력단이 연결되며, 상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단이 공통으로 연결되고,
   상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단의 공통 연결점에 제6 스위치(S₁₆)의 출력단이 연결되고, 상기 제1 인덕터(L₄)의 다른 일측과 상기 제3 스위치(S₁₅)의 출력단의 공통 연결점에 상기 제6 스위치(S₁₆)의 입력단이 연결되고,
   상기 제4 스위치(S₁₈)의 입력단과 상기 제5 스위치(S₁₇)의 입력단, 및 상기 제6 스위치(S₁₆)의 출력단의 공통 연결점에 제3 인덕터(L₆)의 일측이 연결되며 상기 제3 인덕터(L₆)의 다른 일측으로제2 전압(V_{o_2})과 제2 전류(I_{o_2})가 출력되도록 구현된 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 전력변환장치는,
   자체에서 출력되는 제1 전류(I_{o_1})와 제2 전류(I_{o_2})를 검출하고,
   상기 검출된 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 큰지 비교하고, 또한 상기 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 큰지 비교하고,
   상기 비교 결과에 따라, 상기 제1 전류(I_{o_1})가 제1 단락전류(I_o1,short) 보다 작고, 또한 상기 제2 전류(I_{o_2})가 제2 단락전류(I_o2,short) 보다 작으면 선로가 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 제1 전류(I_{o_1})나 제2 전류(I_{o_2}) 중 어느 하나라도 해당 단락전류보다 크면 선로가 단락 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 선로 고장이 해소되면,
   상기 전력변환장치는, 상기 보호 회로부의 제1,2 저항(R₁, R₂)에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)를 먼저 턴 온 시키고,
   미리 설정된 일정시간이 경과된 후에 상기 보호 회로부의 제2 스위치(S₁₄)와 제5 스위치(S₁₇)를 턴 온 시킨 후 상기 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 턴 오프 시키며,
   상기 제1,2 저항(R₁, R₂)과 그에 각기 직렬 연결된 제1 스위치(S₁₃)와 제4 스위치(S₁₈)는 선로의 기생 커패시터 및 커패시터성 부하로 인해 발생하는 커패시터 충전 전류를 제한하기 위한 것임을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 전력변환장치는,
   직류 배전선로에 전력을 공급하면서 아울러 출력전류를 센싱하고,
   상기 센싱된 전류로부터 고장전류 발생이 감지되면, 상기 전력변환장치는 출력전류를 스위칭소자의 정격 이내로 제한시키면서 선로에는 지속적으로 전류를 공급시키고,
   이후 상기 고장전류가 해소되면, 상기 전력변환장치는 출력전류 제한을 해제하여 정상적인 출력전류를 출력하지만, 상기 고장전류가 해소되지 않으면 출력전류 제한 상태를 계속 유지하는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 전력변환장치는,
   상기 전력변환장치가 출력전류를 제한시키기 위하여,
   상기 보호 회로부의 제3 스위치(S₁₅)와 제6 스위치(S₁₆)를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 스위칭하여 출력전류를 제한하여 상기 고장전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 전력변환장치는,
   출력전류(I_out)와 선로제한 전류(I_out-Limit)를 비교하여 그 차이값(I_ERR)에 따라 PI(비례-적분) 제어기에서 PWM 계수(Scaler)를 조절하되,
   선로에 고장이 발생하여 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 보다 증가할 경우에는 PWM 계수(Scaler)를 작게 조절하여 출력전류를 제한하고,
   선로 고장 상황이 제거되어 상기 출력전류(I_out)가 선로제한 전류(I_out-Limit) 이하로 감소하게 되면, 상기 PWM 계수(Scaler)를 크게 조절하여 출력전류를 증가시키는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.
   
10. 제 1항에 있어서, 상기 전력변환장치는,
    자체에서 출력되는 제1 전압(V_{o_1})와 제2 전압(V_{o_2})을 검출하고,
    상기 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같은지 비교하고, 또한 상기 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같은지 비교하여,
    상기 비교 결과에 따라, 상기 제1 전압(V_{o_1})과 제1 기준전압(V_o1,ref)이 같고, 또한 상기 제2 전압(V_{o_2})과 제2 기준전압(V_o2,ref)이 같으면, 상기 전력변환장치는 선로의 전압이 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 제1 전압(V_{o_1})이나 제2 전압(V_{o_2}) 중 어느 하나라도 해당 기준전압과 다르면 선로의 전압이 불평형 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 직류 배전선로용 직류전원공급 전력변환장치.

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