KR20160111394A - 3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법에 관한 것으로서, 상기 시스템 중의 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 각각 하나의 3상 6브릿지 암(three-phase six-bridge-arm) MMC(modular multilevel converter)로 구성되고, 쌍극 직류 시스템 컨버터 직류측에 2개의 컨버터 밸브가 설치되고, 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 상하 2개 컨버터 연결점은 평활 리액터와 극3 직류 선로에 의하여 연결되고, 컨버터 밸브의 트리거를 제어하고, 주기적으로 극3 직류 전압 극성을 변환시킨다. 상기 송전 시스템은 3개의 도선을 이용해 출력을 충분히 전송할 수 있으며, 변환소 점용면적이 작고 전체적인 개조 비용이 적으며 신뢰성이 높은 등의 장점을 가지고 있다.

Description

3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법 {TRIPOLAR FLEXIBLE DIRECT-CURRENT POWER TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 송배전 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 교류 선로를 직류 송전 선로로 개조하는 3극 직류 송전 시스템에 관한 것이다.
중국 경제의 고속 성장세가 지속되면서 전력 수요가 급증하고 있다. 전력 부하의 증가가 기존 교류 송전 선로의 전송 능력을 넘어섰으나, 제한적인 토지 자원으로 인해 새로운 송전 루트를 확보하는 것이 쉽지 않다. 또한 종래의 교류 송전은 절연 및 교류 전력망 특성으로 인한 제한 때문에 선로의 송전 출력이 도선이 수용할 수 있는 최대 열출력에 도달하는 경우가 거의 없어, 새로운 기술로 종래 선로의 송전 잠재력을 추가로 발굴할 필요가 있다.
종래의 교류 선로 송전 루트를 충분히 활용하기 위해, 직접 선로 운행 전압 레벨을 올리는 것 외에도 아래와 같은 기술을 이용해 선로 송출 능력을 향상시킬 수 있다. 즉, 여기에는 고정 직병렬 보상 기술, 유연 교류 송전 기술, 콤팩트형 송전 기술, 선로의 동적 용량 확대 기술, 도선 작업 허용 온도 향상 기술, 새로운 도선 송전 기술, 교류 선로의 직류 선로 변경이 포함된다.
교류 송전 선로 전송 출력은 교류 전력망 특성의 제한을 더 많이 받기 때문에 통상적으로 도선이 수용할 수 있는 최대 열출력보다 훨씬 낮다. 교류 송전에 비해 고압 직류 송전을 채택하면 선로 전류는 도선이 수용할 수 있는 최대 열극한에 도달할 수 있으며 선로 구축 비용이 더욱 낮고 손실이 더욱 적다. 직류 선로에서 절감한 비용은 신축 변환소로 인해 증가하는 비용을 상쇄하기에 충분하므로, 직류 선로를 사용하면 경제적 효용성이 현저하다. 그 외, 직류 송전은 출력제어가 편리하고 시스템 단락 전류가 증가하지 않으며 선로에 표피 효과가 존재하지 않고 선로나 케이블의 절연 이용율이 더욱 높으며 조절속도가 빠르고 운행을 신뢰할 수 있으며 교류 시스템 비동기 연결 등 구현이 가능한 장점을 가지고 있다.
2004년 미국 학자 Barthold L O는 특허 US6714427B1에서 도 1에서 도시하는 바와 같이 통상적인 LCC-HVDC를 채택한 3극 직류 송전 시스템을 공개했으며, 직류 전류 변조 기술을 이용해 교류 송전 선로를 직류 송전 선로로 변환시키는 원리를 사용했다. 교류 선로를 직류 송전 선로로 개조하는 각종 변환 기술에 있어서, 3극 전류 송전 방안은 기존의 교류 3상 선로를 충분히 활용할 수 있기 때문에, 쌍극과 단극 직류 송전 개조 방안에 비해 3극 직류 송전 방안은 송전 능력 향상, 경제적 비용 및 신뢰성 등 측면에서 경쟁력을 가지고 있다. 종래에는 3극 직류 송전 기술을 이용해 교류 선로를 직류 송전 선로로 변환시키는 기술이 아직 연구 단계에 있으며 공정 차원에서의 활용 실례가 없다. LCC-HVDC는 반제어형 사이리스터(half controlled type thyristor)를 채택하기 때문에, 도 1 중의 3극 직류 송전 방안은 다음과 같은 단점을 가지고 있다. 1) 변압측 교류 시스템에 고장이 날 경우 직류 3개 극에 동시에 전류 실패(commutation failure)가 발생할 수 있고, 이로 인해 직류 선로 송출 출력이 중단돼 수신측 시스템 안전의 안정성을 위협할 수 있다. 2) 3극 직류 시스템 운행 과정에서 각 극 전류 크기 및 극 3 전압 극성과 전류 방향이 모두 일정한 주기에 따라 신속하게 변하기 때문에, 반드시 양측 교류 시스템에 교란이 일어난다. 3) 각 선로에는 모두 하나의 완전한 극이 배치되기 때문에 추가해야 할 컨버터 변압기, AC 필터와 무효전력 보상 장치, 12펄스 컨버터 및 관련 보조 설비가 비교적 많다. 따라서 개조 원가가 비교적 높고 신규 추가되는 변환소 점용면적이 비교적 큰 단점을 가지고 있다. 특히 변환소 점용면적에 대한 기준이 특별히 엄격한 대도시 전력 공급 시스템에 있어서 교류 선로를 직류 선로로 개조하는 작업을 실시하는 데 불리하다.
최근 몇 년 동안 완전제어형 전력 전자 장치 IGBT를 채택한 플렉시블 직류 송전 기술이 빠르게 발전하고 있으며, 이는 종래의 직류 송전 기술과 비교할 때 전력망 전류(commutation) 전력 보충이 필요 없으며 수동 회로망으로 전력을 공급할 수 있고, 전류 실패(commutation failure)가 없고, 종래의 유효 전력, 무효 전력을 독립적으로 제어할 수 있고, AC 필터와 무효 전력 보상 장치 등이 필요 없는 장점을 가지고 있다. 사용하는 컨버터의 구조에 따라 플렉시블 직류 송전 시스템은 주로 2개 멀티레벨 컨버터, 3개 멀티레벨 컨버터 및 모듈러 멀티레벨 컨버터(MMC) 구조를 포함하며, 여기에서 MMC의 플렉시블 직류 송전 시스템은 플렉시블 직류 송전의 범용 장점 이외에도 스위치 주파수가 낮고, 에너지 소모가 적으며 확장이 쉽고 출력파형 품질이 높고 제조 난이도가 낮다는 등의 특징을 갖고 있기 때문에 광범위한 분야에 활용될 수 있는 전망을 갖고 있다.
통상적인 LCC-HVDC의 3극 직류 송전 시스템에 존재하는 상기 문제를 해결하고, 신설 변환소 면적을 줄이고 교류 선로의 직류 선로 개조 방안의 경제성을 높이기 위해, 본 발명에서는 MMC-HVDC 쌍극 시스템을 기반으로 3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법을 제안함으로써, 도시 전력 공급 시스템 중 교류 선로의 직류 송전 선로 개조에 있어서 송전 용량을 향상시키고자 하는 수요를 효과적으로 만족시키고자 한다.
본 발명의 목적은 3극 플렉시블 직류 송전 시스템과 방법을 제안함으로써, LCC-HVDC 기반의 3극 직류 송전의 단점을 보완하고, 토지 자원이 부족한 도시 전력 공급 시스템 중 교류 선로의 직류 송전 선로 개조 수요를 만족시키는 것이다.
본 발명에서 제안하는 3극 플렉시블 직류 송전 시스템은 3개의 도선을 이용해 직류 출력을 전송하고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 각각 하나의 3상 6브릿지 암(three-phase six-bridge-arm) 모듈러 멀티레벨 컨버터(MMC)로 구성되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 1, 2, 3상 유닛 중간 지점은 각각 컨버터 변압기 2차 권선과 연결되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터 직류측 극 1 및 극 2 사이에 각각 2개의 컨버터 밸브가 설치되고, 상기 컨버터 밸브는 완전제어형 장치로 구성한된다. 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 양극은 평활 리액터에 의하여 극 1 직류 선로와 연결되고, 음극은 평활 리액터에 의하여 극 2 직류 선로와 연결되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 상하 2개의 컨버터 밸브 연결점은 상기 평활 리액터에 의하여 극 3 직류 선로와 연결된다.
더 나아가, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터는 3상 6브릿지 암으로 구성되고, 각 상기 브릿지 암은 적어도 하나의 서브 모듈과 하나의 브릿지 암 리액터를 직렬로 구성되고, 각 상의 상하 2개 브릿지 암은 하나의 상 유닛으로 구성된다.
더 나아가, 상기 컨버터의 기본 서브 모듈은 모듈러 멀티레벨 구조를 채택하고, 다른 수량의 기본 유닛을 직병렬함으로써 다른 전압 레벨과 전류의 수요에 적용한다.
더 나아가, 상기 송전 시스템에서 채택한 3개의 도선이 케이블이면 상기 MMC의 서브 모듈은 서브 브릿지 구조이고, 상기 채택한 3개의 도선이 가공선로이면 상기 MMC의 서브 모듈은 2개의 클램프 더블 서브 모듈로 구성된다.
본 발명에서 제안하는 상기 시스템과 관련된 3극 플렉시블 직류 송전 방법에 있어서, 극 1, 극 2 직류 전류 방향은 고정 불변하고, 전류 고정값은 최대값과 최소값 사이에서 주기적으로 변조하고, 상기 전류 고정값 최대값과 최소값의 비율은 2이고, 극 3 전류는 상기 극 1과 극 2 전류의 차이값이고, 극 3 직류 전류 고정값은 상기 극 1, 극 2 직류 전류 고정값 최소값을 취하고, 전류 방향은 주기적으로 변한다. 상기 극 1, 극 2 직류 전압 극성 방향은 고정 불변하고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 상하 2개 컨버터 밸브의 트리거를 제어함으로써, 극 3 선로가 주기적으로 극 1 선로 또는 극 2 선로와 병렬 운행되도록 하여 주기적으로 극 3 직류 전압 극성을 변화시켜 극 3 직류 출력 방향이 변하지 않도록 보장한다.
더 나아가, 상기 출력 시스템 극 1 선로 전압은 양이고, 극 1 전류는 전류 고정값 최대값이고, 극 2 전압은 음이고, 극 2 전류는 전류 고정값 최소값이고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 극 3과 극 2 사이의 2개 컨버터 밸브는 통하고, 극 3과 극 1 사이의 2개 컨버터 밸브는 차단되고, 극 3 선로와 극 2 선로는 병렬 운행되고, 극 3 선로 전압은 음이고, 극 3 전류 지령은 전류 고정값 최소값이고, 전류 방향은 극 2 전류 방향과 동일하고, 극 1 전류가 전류 고정값 최대값에서 전류 고정값 최소값으로 변환되고, 극 2 전류가 전류 고정값 최소값에서 전류 고정값 최대값으로 스위칭될 때, 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 극 3과 극 1 사이의 2개 컨버터 밸브는 통하고, 극 3과 극 2 사이의 2개 컨버터 밸브는 차단되고, 이때의 극 3 선로와 극 1 선로는 병렬 운행되고, 극 3 선로 전압은 양이고, 극 3 전류 지령은 전류 고정값 최소값이고, 전류 방향은 극 1 전류 방향과 동일하다.
본 발명의 특징은 다음과 같다. 즉, 교류 선로의 직류 송전 선로 개조 수요를 만족시킬 수 있고, MMC-HVDC에 전류 실패(commutation failure)가 발생하지 않으며 양측 전류 시스템 전압이 안정적이고 AC 필터와 무효 전력 보상 장치가 필요 없는 특징 이외에도, 통상적인 쌍극 MMC-HVDC 3상 6브릿지 암 구조를 기반으로 4개 컨버터 밸브를 추가해 3개 도선 전송 출력을 구현할 수 있으며, 통상적인 쌍극 MMC-HVDC와 비교할 때 컨버터 변수가 바뀌지 않고 컨버터 밸브는 4개만 증가된다는 특징을 가지고 있다. 또한, 통상적인 쌍극 MMC-HVDC 시스템의 경우 1개의 선로에 고장이 나면 쌍극 시스템 모두 운행을 중단해야 하나, 본 발명에서 제안하는 방안에서는 3개의 선로로 송전하기 때문에 1개의 선로에 고장이 나더라도 나머지 2개 선로가 통상적인 쌍극 MMC-HVDC 시스템을 구성해 운행할 수 있으므로 전체 시스템의 신뢰성이 크게 개선된다. 상기 내용을 종합하면, 본 발명에서 제안하는 방안은 구조가 긴밀하고 변환소 점용면적이 작으며 전체 개조 비용이 낮고 신뢰성이 높은 특징을 가지고 있으며, 3개의 선로 전송 출력을 충분히 활용할 수 있기 때문에, 특히 토지 자원이 부족한 도시 전력 공급 시스템 중 교류 선로를 직류 송전 선로로 용량 확충하는 공정의 실시에 적합하며, 우수한 공정 활용 가치를 가지고 있다.
도 1은 LCC-HVDC의 3극 직류 송전 시스템 원리구조도이고;
도 2는 전형적인 3상 6브릿지 암(three-phase six-bridge-arm) 모듈러 멀티레벨 컨버터(MMC) 시스템 구조원리도이고;
도 3은 본 발명에서 제안하는 3극 플렉시블 직류 송전 시스템 토폴로지 원리도이고;
도 4는 케이블에 적용한 MMC의 서브 모듈 구조도이고;
도 5는 가공선로에 적용한 MMC의 서브 모듈 구조도이고;
도 6은 3극 직류 송전 전류 지령 변조 원리도이고;
도 7은 3극 직류 송전 시스템 극 3 전압이 음인 시스템 구조원리도이고;
도 8은 3극 직류 송전 시스템 극 3 전압이 양인 시스템 구조원리도이다.
이하에서는, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도면을 통해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 전형적인 쌍극 직류 시스템에 채택한 3상 6브릿지 암(three-phase six-bridge-arm) MMC 구조도를 도시한 것으로서, 쌍극 직류 시스템 정류소와 변전소 MMC 직류측 극 1과 극 2 사이에 각각 2개의 컨버터 밸브를 설치하고, 상하 2개 컨버터 밸브 연결점은 평활 리액터에 의하여 극 3 직류 선로와 연결되고, 컨버터 밸브의 트리거를 제어하고, 주기적으로 극 3 직류 전압 극성을 변환하고, 3개 극에 대한 전류 지령을 통해 변조를 진행함으로써 3극 직류 송전을 구현한다. 3극 직류 송전을 구현하는 구체적인 방안은 아래와 같다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 각각 하나의 3상 6브릿지 암 MMC로 구성되고, 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 1, 2, 3상 유닛 중간 지점은 각각 컨버터 변압기 2차 권선과 연결하고, 정류 컨버터, 인버전 컨버터 직류측 극 1 및 극 2 사이에 각각 2개의 컨버터 밸브를 설치하고, 컨버터 밸브는 완전제어형 장치로 구성되고, 도면에서 컨버터 밸브는 IGBT와 역병렬 프리휠링 다이오드로 구성된다. 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 양극은 평활 리액터에 의하여 극 1 직류 선로와 연결되고, 음극은 평활 리액터에 의하여 극 2 직류 선로와 연결되고, 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 상하 2개 컨버터 밸브 연결점은 평활 리액터에 의하여 극 3 직류 선로와 연결되다.
극 1, 극 2 직류 전류 방향은 고정 불변하고, 전류 고정값은 최대값과 최소값 사이에서 주기적으로 변조하고, 극 3 직류 전압 극성과 직류 전류 방향은 주기적으로 변하고, 극 3 전류는 극 1과 극 2 전류의 차이값이고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터의 직류측 상하 2개 컨버터 밸브의 트리거를 제어함으로써, 극 3 직류 전압 극성의 신속한 변환을 구현함으로써 극 3 직류 출력 방향이 바뀌지 않도록 보장한다.
더 나아가, 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 3상 6브릿지 암으로 구성되고, 각 브릿지 암은 적어도 하나의 서브 모듈과 하나의 브릿지 암으로 병렬 구성되고, 다른 수량의 서브 모듈 유닛을 직병렬함으로써 다른 전압 레벨과 전류의 수요에 적용하고, 각 상의 상하 2개 브릿지 암은 하나의 상 유닛으로 구성된다.
정류 컨버터 변압기는 송출단 교류 시스템이 제공하는 3상 교류 전기에 대해 전압 레벨 변환을 진행하는 데 사용한다.
정류 컨버터는 전압 레벨 변환 후의 3상 교류 전기를 직류 전기로 변환하는 데 사용한다.
평활 리액터는 상기 직류 전기 중의 리플을 안정시키는 데 사용한다.
인버전 컨버터는 안정시킨 후의 직류 전기를 3상 교류 전기로 변환시키는 데 사용한다.
인버전 컨버터 변압기는 MMC를 3상 교류 전기로 변환시켜 전압 레벨 변환을 진행하여 수신단 교류 시스템에 수송하는 데 사용한다.
더 나아가 상기 송전 시스템에 채택한 3개의 도선은 케이블일 수도, 가공선로일 수도 있다. 채택한 3개 도선이 케이블인 경우, 케이블은 고장이 적고 고장이 나더라도 통상적으로 영구적인 고장이기 때문에 교류 측 스위치를 트리핑함으로써 고장을 제거할 수 있으므로 전체 시스템의 가용률에 영향을 미치지 않는다. 따라서 MMC의 서브 모듈은 하프 브릿지 구조를 채택할 수 있고, 구체적으로는 도 4에서 도시하는 바와 같다. 채택한 3개 도선이 가공선로인 경우, 가공선로에 일시적인 고장이 발생할 가능성이 비교적 높고, 교류측 스위치를 트리핑해 고장을 제거하더라도 정전 시간이 비교적 길어 전체 시스템의 가용률에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 컨버터 자체의 제어를 통해 직류측의 고장을 제거해야 하고, 이를 위해 상기 MMC의 서브 모듈은 클램프 더블 서브 모듈 구조를 채택하는데 구체적인 구조는 도 5에서 도시하는 바와 같다. 하프 브릿지 구조와 클램프 더블 서브 모듈 구조의 MMC를 채택하는 것은 모두 종래 기술에 속하므로 여기에서 더 이상 설명하지 않는다.
상기 3극 직류 송전 시스템 운행에 있어서, 3개 극의 직류 전류 지령에 대한 변조를 진행해 3극 직류 송전을 구현한다. 극 1, 극 2 직류 전압 극성과 직류 전류 방향은 고정 불변하며, 전류 고정값은 최대값과 최소값 사이에서 주기적으로 변조하고, 극 3 직류 전압 극성과 직류 전류 방향은 주기적으로 변하고, 극 3 전류는 극 1과 극 2 전류의 차이값이다.
상기 3극 직류 송전 시스템에 있어서, 극 1, 극 2 직류 전류 고정값 최대값과 최소값의 비율은 2이고, 극 3 직류 전류 고정값은 극 1, 극 2 직류 전류 고정값 최소값을 취하고, 전류 방향은 주기적으로 변한다. 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 상하 2개 컨버터 밸브의 트리거를 제어함으로써, 극 3 선로가 주기적으로 극 1 선로 또는 극 2 선로와 병렬 운행되도록 하여 주기적으로 극 3 직류 전압 극성을 변화시켜 극 3 직류 출력 방향이 변하지 않도록 보장한다.
3극 직류 전류 변조 제어 전략은 도 6에서 도시하는 바와 같이, 극 1과 극 2 직류 전압 극성과 직류 전류 방향은 고정 불변하고, 교체 주기적으로 대전류와 소전류를 전송하고, 극 3 전류는 극 1과 극 2의 불평형 전류를 흘러 통과해 대지 역류를 제거함으로써 흘러 통과하는 접지전극의 전류를 최소화한다. 극 3은 신속하게 전압 극성과 전류 방향을 바꾸어 출력 송출 방향이 변하지 않도록 보장할 수 있다. 3극 직류 송전이 정상 운행될 때 시스템 각 극 전류 지령에 대해 변조를 진행한다. 극 1과 극 2 전류 지령은 최대값 Idmax와 최소값 Idmin 사이에서 끊임없이 스위칭되고, 극 3 전류 지령은 극 1과 극 2 전류 지령의 차이값을 취한다. 극 1과 극 2의 전압 극성은 변하지 않는다. 극 3의 전류 방향이 주기적으로 변해야 하기 때문에, 극 3 전압은 극 3 전류 방향을 따라 주기적으로 역전해 극 3 출력 방향이 변하지 않도록 보장한다. Idmax와 Idmin의 변조 주기 T m 은 4 내지 5분을 취하고, 구체적인 값은 최적화할 수 있다.
구체적인 전류 변조 과정은 다음과 같다. 즉, 도 3 중 극 1 선로 전압을 양이고, 극 1 전류는 Idmax이고, 극 2 전압은 음이고 극 2 전류는 Idmin이고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 IGBT T2와 T4가 통하고, T1과 T3은 차단되고, 극 3 선로와 극 2 선로가 병렬 운행되고, 극 3 선로 전압은 음이고, 극 3 전류 크기는 Idmin이고, 전류 방향은 극 2 전류 방향과 같고, 이 때 3극 직류 시스템의 구체적인 토폴로지는 도 7에서 도시하는 바와 같고, 극 1 전류가 Idmax에서 Idmin으로 스위칭되고, 극 2 전류가 Idmin에서 Idmax로 스위칭될 때 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 IGBT T1과 T3이 통하고, T2와 T4는 차단되고, 이때 극 3 선로와 극 1 선로가 병렬 운행되고, 극 3 선로 전압은 양이고, 극 3 전류 크기는 Idmin이고, 전류 방향은 극 1 전류 방향과 같고, 이 때 3극 직류 시스템의 구체적인 토폴로지는 도 8에서 도시하는 바와 같다.
도 6에 있어서 Idmax=2Idmin이고, Idmax와 Idmin은 각각 1.26pu와 0.63pu를 취하고, 극 3 전류는 0.63pu이고, 이때 3극 직류 송출 출력은 2.53pu로 통상적인 MMC로 구성된 쌍극 시스템 송출 출력의 1.26배이다.
도 2 MMC로 구성된 쌍극 MMC-HVDC 시스템의 경우, 하나의 선로가 고장 나면 쌍극 시스템은 모두 운행을 정지해야 한다. 그러나 본 발명에서 채택한 방안은 통상적인 MMC로 구성된 쌍극 직류 시스템 토폴로지를 기반으로 컨버터 직류측에 2개 컨버터 밸브를 설치해 3개 극의 전류 지령에 대해 변조를 진행함으로써 3극 직류 송전을 구현할 수 있으며, 송출 출력을 쌍극 직류 시스템보다 26% 향상시킬 수 있다. 하나의 선로에 고장이 나 운행에서 퇴출시킬 경우, 각 극 직류에 15%의 과부하 능력이 생긴다는 것을 감안하더라도 쌍극 시스템은 여전히 2.3pu 직류 출력을 송출할 수 있는데, 이는 91% 고장 전 출력을 송출할 수 있는 셈이기 때문에 전체 시스템에 비교적 높은 신뢰성을 가져다 준다.
상기 실시예는 본 발명의 기술사상을 설명하기 위한 것에 불과하므로 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다. 본 발명에서 제안한 기술사상에 따라 기술방안을 기반으로 추가한 임의 변경을 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 3개의 도선을 이용해 직류 출력을 전송하고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 각각 하나의 3상 6브릿지 암(three-phase six-bridge-arm) 모듈러 멀티레벨 컨버터(MMC)로 구성되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 1, 2, 3상 유닛 중간 지점은 각각 컨버터 변압기 2차 권선과 연결되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터 직류측 극 1 및 극 2 사이에 각각 2개의 컨버터 밸브가 설치되고, 상기 컨버터 밸브는 완전제어형 장치로 구성되고; 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 양극은 평활 리액터에 의하여 극 1 직류 선로와 연결되고, 음극은 평활 리액터에 의하여 극 2 직류 선로와 연결되고, 상기 정류 컨버터, 인버전 컨버터의 상하 2개의 컨버터 밸브 연결점은 상기 평활 리액터에 의하여 극 3 직류 선로와 연결되는 것을 특징으로 하는 3극 플렉시블 직류 송전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정류 컨버터와 인버전 컨버터는 3상 6브릿지 암으로 구성되고, 각 상기 브릿지 암은 적어도 하나의 서브 모듈과 하나의 브릿지 암으로 병렬 구성되고, 다른 수량의 서브 모듈 유닛을 직병렬함으로써 다른 전압 레벨과 전류의 수요에 적용하고, 각 상의 상하 2개 브릿지 암은 하나의 상 유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3극 플렉시블 직류 송전 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    채택한 3개의 도선이 케이블이면 상기 MMC의 서브 모듈은 서브 브릿지 구조이고, 상기 채택한 3개의 도선이 가공선로이면 상기 MMC의 서브 모듈은 2개의 클램프 더블 서브 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 3극 플렉시블 직류 송전 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 극 1, 극 2 직류 전류 방향은 고정 불변하고, 전류 고정값은 최대값과 최소값 사이에서 주기적으로 변조하고, 상기 전류 고정값 최대값과 최소값의 비율은 2이고, 상기 극 3 전류는 상기 극 1과 극 2 전류의 차이값이고, 극 3 직류 전류 고정값은 상기 극 1, 극 2 직류 전류 고정값 최소값을 취하고, 전류 방향은 주기적으로 변하고; 상기 극 1, 극 2 직류 전압 극성 방향은 고정 불변하고, 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 상하 2개 컨버터 밸브의 트리거를 제어함으로써, 상기 극 3 선로가 주기적으로 상기 극 1 선로 또는 극 2 선로와 병렬 운행되도록 하여 주기적으로 극 3 직류 전압 극성을 변화시켜 극 3 직류 출력 방향이 변하지 않도록 보장하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템의 3극 플렉시블 직류 송전 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 극 1 선로 전압은 양이고, 상기 극 1 전류는 전류 고정값 최대값이고, 상기 극 2 전압은 음이고, 상기 극 2 전류는 전류 고정값 최소값이고, 상기 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 극 3과 극 2 사이의 2개 컨버터 밸브는 통하고, 상기 극 3과 극 1 사이의 2개 컨버터 밸브는 차단되고, 상기 극 3 선로와 극 2 선로는 병렬 운행되고, 상기 극 3 선로 전압은 음이고, 극 3 전류 지령은 전류 고정값 최소값이고, 전류 방향은 극 2 전류 방향과 동일하고, 상기 극 1 전류가 전류 고정값 최대값에서 전류 고정값 최소값으로 변환되고, 상기 극 2 전류가 전류 고정값 최소값에서 전류 고정값 최대값으로 스위칭될 때, 상기 정류 컨버터와 인버전 컨버터 직류측 극 3과 극 1 사이의 2개 컨버터 밸브는 통하고, 상기 극 3과 극 2 사이의 2개 컨버터 밸브는 차단되고, 이때의 상기 극 3 선로와 극 1 선로는 병렬 운행되고, 상기 극 3 선로 전압은 양이고, 극 3 전류 지령은 전류 고정값 최소값이고, 전류 방향은 극 1 전류 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 3극 플렉시블 직류 송전 방법.
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