KR20170013774A

KR20170013774A - 사이리스터 밸브를 위한 합성 시험 회로

Info

Publication number: KR20170013774A
Application number: KR1020150106899A
Authority: KR
Inventors: 김영우; 이진희; 백승택; 정용호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-07

Abstract

실시 예에 따른 합성시험회로는, 3상 교류 전압을 생성하는 3상 교류 전압 생성부; 제 1 시험 밸브를 포함하는 제 1 밸브 시험부; 제 2 시험 밸브를 포함하는 제 2 밸브 시험부; 일단이 상기 3상 교류 전압 생성부의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 밸브 시험부의 일단 또는 제 2 밸브 시험부의 일단에 선택적으로 연결되어, 상기 3상 교류 전압을 시험 대상에 대응하는 시험 밸브를 포함한 밸브 시험부로 출력하는 시험 밸브 선택부; 일단이 상기 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부의 타단에 공통 연결되며, 상기 공통 연결된 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부 중 상기 시험 밸브 선택부의 타단에 연결된 시험 밸브부로 공진 전류와, 역방향 공진 전압 및 순방향 공진 전압을 인가하는 공진 회로부; 및 합성 시험 대상을 결정하고, 상기 결정된 합성 시험 대상에 대응하는 시험 밸브를 포함한 밸브 시험부의 일단과 상기 시험 밸브 선택부의 일단이 연결되도록 제어하고, 상기 공진 회로부를 통해 상기 시험 밸브 선택부의 일단과 연결된 밸브 시험부로 합성 시험을 위한 공진 전류, 역방향 공진 전압 및 순방향 공진 전압이 출력되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

사이리스터 밸브를 위한 합성 시험 회로{SYNTHETIC TEST CIRCUIT FOR THYRISTOR VALVES}

본 발명은 사이리스터(thyristor) 밸브를 테스트하는 합성 시험 회로에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브와, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브를 테스트하는 합성시험회로에 관한 것이다.

고전압직류송전이란 전기 송전 방식의 하나이다. 고전압직류송전(HVDC)은 발전소에서 발전되는 고압의 교류전력을 전력변환기를 이용해 효율성 높은 고압의 직류전력으로 바꾸어 송전한다. 이후에 원하는 지역에서 다시 전력변환기를 통해 교류전력으로 다시 변환 시켜 공급하는 방식이 HVDC이다. HVDC는 고압교류송전에 비해 전력손실의 양이 적어 장거리 송전에 유리하다.

이러한 HVDC에서 사용되는 전력변환기의 밸브 형태는 사이리스터를 기반으로 하는 전류원 방식과 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transitor, IGBT)를 기반으로 하는 전압원 방식으로 구분된다. 전류원 방식은 1980년대 초에 설치 되기 시작하며 지금까지도 상용으로 많이 설치되고 있다. 반면에 전압원 방식은 2000년대 초반에 상용으로 설치되기 시작하여 그 용량이 계속 증가하는 추세이나 아직 전류원에 비해 용량이 적어 주로 대단위 해상풍력 단지를 교류 전력망에 연계하는데 활용되고 있다.

HVDC에서 가장 중요한 요소가 되는 것 중에 하나는 교류를 직류로 그리고 직류를 교류로 변환하는 전력변환기이다. 이 전력변환기는 동작전압이 매우 높아 다수의 사이리스터가 직렬로 연결되어 하나의 밸브를 구성하고 있다. 이러한 밸브들은 전력변환기를 설치하기 전에 동작시 인가될 전압과 전력으로 동작을 확인하는 것이 필요하다. 그러나 동작시 인가될 전압과 전력으로 동작을 확인하기 위해서는 막대한 전력이 소모되며, 안전상 문제가 발생할 수 있다.

따라서 전력변환기의 동작 전압과 용량을 모의(simulation)하여 밸브를 테스트할 수 있는 장치가 필요하다. 이러한 장치를 합성시험회로라 한다. 합성시험회로는 밸브가 턴 온 될 때 인가되는 순방향 전류를 공급하는 전류 생성부와 턴 오프 될 때 인가되는 역방향 전압과 순방향 전압을 공급하는 전압 생성부를 포함한다.

한편, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)는 회전기인 동기 조상기의 무효전력 제어 기능을 사이리스터 밸브를 이용하여 정지형 형태로 구현한 무효전력 보상 장치이다.

또한, 상기와 같은 무효전력 보상 장치에 사용되는 사이리스터 밸브도 상기 HVDC에서 사용되는 사이리스터 밸브와 마찬가지로 시스템 상에 설치되기 전에 동작확인 작업이 필요하다.

그러나, 상기 HVDC 시스템에서 사용되는 사이리스터 밸브와, SVC에서 사용되는 사이리스터 밸브는 적용분야 및 응용 분야가 서로 다르기 때문에, 서로 다른 별도의 합성 시험 회로를 이용하여 테스트를 진행해야만 하는 문제점이 있다.

이에 따라, 상기 HVDC 사이리스터 밸브와 SVC 사이리스터 밸브를 테스트하기 위한 합성시험 회로를 설치 및 운용하려면, 2가지 종류의 설비를 구축해야 함으로써, 설치 비용이 증가하면서, 합성시험설비의 전체 면적이 커지는 단점이 있다.

또한, 상기와 같은 HVDC 사이리스터 밸브와 SVC 사이리스터 밸브의 시험 응용이 다르기 때문에, 제어기 또는 VBE(Valve Base Electrics)의 추가가 필요하며, 이에 따라 광 케이블이 설치되어야 한다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 실제 HVDC에서의 사이리스터 밸브의 동작 환경과 유사한 동작 환경을 만들어, HVDC 시스템에서 사용되는 사이리스터 밸브를 테스트하는 합성시험회로를 제공하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 실제 SVC에서의 사이리스터 밸브의 동작 환경과 유사한 동작 환경을 만들어, SVC에서 사용되는 사이리스터 밸브를 테스트하는 합성시험회로를 제공하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, HVDC에서 사용되는 사이리스터 밸브와, SVC에서 사용되는 사이리스터 밸브를 모두 테스트할 수 있는 합성시험회로를 제공하도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 공진 회로부는, 상기 시험 밸브 선택부의 타단에 상기 제 1 밸브 시험부의 일단이 연결되면, 상기 공통 연결된 일단을 통해 상기 제 1 시험 밸브에 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 인가하며, 상기 시험 밸브 선택부의 타단에 상기 제 2 밸브 시험부의 일단이 연결되면, 상기 공통 연결된 일단을 통해 상기 제 2 시험 밸브에 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 인가한다.

또한, 상기 제 1 시험 밸브는, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브이고, 상기 제 2 시험 밸브는, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브를 포함한다.

또한, 상기 공진 회로부는, 상기 3상 교류 전압 생성부에 연결되어, 기준 전압 값 이상의 직류전압을 생성하여 출력하는 전압 생성부와, 상기 전압 생성부와 연결되어, 상기 전압 생성부를 통해 생성된 직류 전압을 충전하는 고전압 충전부와, 상기 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브에 인가하는 공진 회로를 포함한다.

또한, 상기 고전압 충전부는, 상기 전압 생성부를 통해 생성된 직류 전압에 의해 충전되는 제 1 커패시터(C2) 및 제 2 커패시터(C3)와, 상기 제 1 커패시터(C2) 및 제 2 커패시터(C3) 사이에 배치되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제 1 및 2 커패시터의 연결 상태를 변경하는 연결 상태 변경부를 포함한다.

또한, 상기 연결 상태 변경부는, 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 2 커패시터(C3)의 타단과 연결되는 제 1 스위치와, 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 타단과 연결되는 제 2 스위치와, 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단의 접점에 연결되고, 타단이 접지되는 제 3 스위치를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브이면, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 턴-온하고, 상기 제 3 스위치를 턴-오프하며, 상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브이면, 상기 제 1 및 2 스위치를 턴-오프하고, 상기 제 3 스위치를 턴-온하며, 상기 제 1 커패시터(C2)와 제 2 커패시터(C3)는, 상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브임에 따라 서로 병렬 연결되고, 상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브임에 따라 서로 직렬 연결되면서, 상호 연결 접점이 접지된다.

또한, 상기 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부 각각은, 합성 시험 대상이 되는 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브와, 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브로의 전류를 제어하여, 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전하는 충전 보조 밸브를 포함한다.

또한, 상기 공진회로는, 상기 고전압 충전부로부터 상기 직류전압을 인가받아 충전하는 제4 커패시터(Ct)와 상기 충전 보조밸브와 상기 제3 커패시터(Cs)를 연결하는 제1 인덕터(L1)를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 상기 제1 인덕터(L1) 및 상기 충전 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전한다.

또한, 상기 공진회로는 상기 제3 커패시터(Cs)와 상기 제1 인덕터(L1)를 연결하는 제1 보조밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 상기 제1인덕터(L1), 상기 충전 보조밸브 및 상기 제1 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전한다.

또한, 상기 공진회로는 상기 제3 커패시터(Cs)와 상기 제1 인덕터(L1)를 연결하는 제2 보조밸브와 상기 사이리스터 밸브의 기생용량을 모의하는 제4 커패시터(Ct)를 더 포함하고, 상기 제1 보조밸브의 순방향 전압과 상기 제2 보조밸브의 순방향 전압은 서로 반대 방향으로 인가되고, 상기 제어부는 상기 제2 보조밸브를 턴 온하여 상기 제4 커패시터(Ct), 상기 제 1 인덕터(L1), 상기 제2 보조밸브 및 상기 제3 커패시터(Cs)를 통과하는 전류가 공진하여 제3 커패시터(Cs)의 극성을 변경한다.

또한, 상기 공진회로는 상기 제 1 밸브 시험부 또는 제 2 밸브 시험부와 상기 제3 커패시터(Cs)를 연결하는 제2 인덕터(L2)와 상기 제2 인덕터(L2)와 그라운드를 연결하는 제3 보조밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 제2 인덕터(L2) 및 제3 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 제3 커패시터(Cs)의 극성을 변경한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브와, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브를 하나의 합성 시험 설비에서 테스트함으로써, 시험 대상의 변경을 위해 추가적으로 진행해야 하는 제어기, VBE(Valve Base Electrics) 및 부스바의 변경 작업을 생략할 수 있으며, 이에 따른 시험 시간 단축 및 생산성 향상을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브와, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브의 테스트를 위해 필요한 공진 회로 부분과 고전압 회로 부분을 공용으로 사용함으로써, 시험 설비의 설치 비용을 절감하면서, 시험 설비가 가지는 전체 면적을 획기적으로 줄일 수 있으며, 시험 설비 제어의 간편성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합성 시험 회로의 블록도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 합성 시험 회로의 회로도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 시험 밸브의 합성 시험 시의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 시험 밸브의 합성 시험 시의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 충전부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 합성 시험 회로의 동작을 보여주는 흐름도이다.

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 일 실시 예에 따른 합성 시험 회로의 블록도를 보여준다.

도 1을 참조하면, 합성 시험 회로(100)는 3상 교류 전압 생성부(110)와, 시험 밸브 선택부(120)와, 제 1 밸브 시험부(130)와, 제 2 밸브 시험부(140)와, 공진 회로부(150)와, 제어부(160)를 포함한다.

3상 교류 전압 생성부(110)는 3상 교류 전압을 생성하여 출력한다.

시험 밸브 선택부(120)는 다수의 스위치를 포함하며, 복수의 밸브 시험부 중 시험 대상이 되는 어느 하나의 밸브 시험부를 선택하고, 그에 따라 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 선택된 밸브 시험부 사이를 연결한다.

다시 말해서, 시험 밸브 선택부(120)는 상기 복수의 밸브 시험부 중 어느 하나의 밸브 시험부와 상기 3상 교류 전압 생성부(110) 사이를 연결한다.

제 1 밸브 시험부(130)는 시험 대상이 되는 제 1 시험 밸브를 포함하며, 그에 따라 상기 3상 교류 전압 생성부(110)로부터 공급되는 3상 교류 전압을 토대로 상기 제 1 시험 밸브에 시험 전력을 공급한다.

여기에서, 상기 제 1 시험 밸브는, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브(Vt)이다.

제 2 밸브 시험부(140)는 시험 대상이 되는 제 2 시험 밸브를 포함하며, 그에 따라 상기 3상 교류 전압 생성부(110)로부터 공급되는 3상 교류 전압을 토대로 상기 제 2 시험 밸브에 시험 전력을 공급한다.

여기에서, 상기 제 2 시험 밸브는, 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브(Vt-, Vt+)이다.

공진 회로부(150)는 복수의 보조 밸브들을 포함하는 공진회로와, 복수의 커패시터를 포함하는 고전압 충전부와, 상기 3상 교류 전압으로부터 일정한 기준 전압 값 이상의 직류 전압을 생성하여 상기 공진 회로에 공급하는 전압 생성부를 포함한다.

상기 공진 회로부(150)는 공진 회로에 포함된 복수의 보조 밸브들을 이용하여 합성 시험 대상인 시험 밸브에 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 순방향 직류 전압 및 직류 전압을 인가한다.

바람직하게, 공진 회로부(150)는 상기 제 1 밸브 시험부(130) 및 제 2 밸브 시험부(140)는 상기 시험 밸브 선택부(120)를 통해 선택된 밸브 시험부와 연결되며, 그에 따라 상기 선택된 밸브 시험부 내에 포함된 시험 밸브에 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 순방향 직류 전압 및 직류 전압을 인가한다.

제어부(160)는 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 시험 밸브 선택부(120)를 제어하여 시험 대상을 선택하고, 그에 따라 상기 공진 회로부(150)에 포함된 보조 밸브들과, 상기 선택된 시험 대상의 밸브 시험부 내에 포함된 시험 밸브의 턴-온 및 턴-오프를 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 합성 시험 회로의 회로도를 보여준다.

도 2를 참조하면, 시험 밸브 선택부(120)는 제 1 스위치(121), 제 2 스위치(122), 제 3 스위치(123), 제 4 스위치(124) 및 제 5 스위치(125)를 포함한다.

제 1 스위치(121)는 상기 3상 교류 전압 생성부(110)의 출력 단에 형성되며, 그에 따라 상기 3상 교류 전압 생성부(110)의 출력을 단속한다.

상기 제 1 스위치(121)는 시험 대상이 되는 시험 밸브가 포함된 복수의 밸브 시험부 중 어느 밸브 시험부가 선택되었는지 와는 무관하게, 상기 합성 시험 회로 자체의 동작 여부에 따라 온 또는 오프된다.

즉, 제 1 스위치(121)는 제 1 밸브 시험부(130) 및 제 2 밸브 시험부(140) 중 어느 하나의 밸브 시험부의 합성 시험이 진행되는 경우에 턴-온되어 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압을 출력한다.

또한, 제 1 스위치(121)는 상기 제 1 밸브 시험부(130) 및 제 2 밸브 시험부(140)에 대한 합성 시험이 모두 진행되지 않는 경우, 턴-오프 되어 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압의 출력을 차단한다.

상기 제 1 스위치(121)의 출력 단에는 제 2 스위치(122)와 제 5 스위치(125)가 배치된다.

상기 제 2 스위치(122) 및 제 5 스위치(125)는 복수의 밸브 시험부 중 합성 시험 대상이 되는 밸브 시험부를 선택하기 위한 스위치로써, 합성 시험이 진행되는 조건 내에서 서로 반대의 스위칭 동작을 수행한다.

즉, 제 2 스위치(122)가 턴-온 동작을 하면, 상기 제 5 스위치(125)는 턴-오프 동작을 하며, 상기 제 5 스위치(125)가 턴-온 동작을 하면, 상기 제 2 스위치(122)는 턴-오프 동작을 한다.

상기 제 2 스위치(122)는 상기 합성 시험 대상이 제 1 밸브 시험부(130)로 결정됨에 따라 턴-온 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 제 1 밸브 시험부(130) 사이를 연결한다.

또한, 상기 제 2 스위치(122)는 상기 합성 시험 대상이 제 2 밸브 시험부(140)로 결정되거나, 합성 시험 회로(100) 자체가 동작하지 않음에 따라 턴-오프 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 제 1 밸브 시험부(130) 사이를 분리시킨다.

즉, 상기 제 2 스위치(122)는 상기 제 1 스위치(121)와 연결되어, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압을 선택적으로 상기 제 1 밸브 시험부(130)로 공급하기 위한 스위치이다.

제 5 스위치(125)는 상기 합성 시험 대상이 제 2 밸브 시험부(140)로 결정됨에 따라 턴-온 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 제 2 밸브 시험부(140) 사이를 연결한다.

또한, 상기 제 5 스위치(125)는 상기 합성 시험 대상이 제 1 밸브 시험부(130)로 결정되거나, 합성 시험 회로(100) 자체가 동작하지 않음에 따라 턴-오프 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 제 2 밸브 시험부(140) 사이를 분리시킨다.

즉, 상기 제 5 스위치(125)는 상기 제 1 스위치(121)와 연결되어, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압을 선택적으로 상기 제 2 밸브 시험부(140)로 공급하기 위한 스위치이다.

한편, 상기 제 1 밸브 시험부(130)는 정류기(131) 및 인버터(132)를 포함한다.

이에 따라, 상기 시험 밸브 선택부(120)는 제 3 스위치(130)와 제 4 스위치(140)를 더 포함한다.

상기 제 3 스위치(123)는 상기 합성 시험 대상이 제 1 밸브 시험부(130)로 결정됨에 따라 턴-온 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 정류기(131) 사이를 연결한다.

또한, 상기 제 3 스위치(123)는 상기 합성 시험 대상이 제 2 밸브 시험부(140)로 결정되거나, 합성 시험 회로(100) 자체가 동작하지 않음에 따라 턴-오프 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 정류기(131) 사이를 분리시킨다.

즉, 상기 제 3 스위치(123)는 상기 제 2 스위치(122)와 연결되어, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압을 선택적으로 상기 정류기(131)로 공급하기 위한 스위치이다.

상기 제 4 스위치(124)는 상기 합성 시험 대상이 제 1 밸브 시험부(130)로 결정됨에 따라 턴-온 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 인버터(132) 사이를 연결한다.

또한, 상기 제 4 스위치(124)는 상기 합성 시험 대상이 제 2 밸브 시험부(140)로 결정되거나, 합성 시험 회로(100) 자체가 동작하지 않음에 따라 턴-오프 동작하여, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 상기 인버터(132) 사이를 분리시킨다.

즉, 상기 제 4 스위치(124)는 상기 제 2 스위치(122)와 연결되어, 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 생성된 3상 교류 전압을 선택적으로 상기 인버터(132)로 공급하기 위한 스위치이다.

제 1 밸브 시험부(130)는 정류기(131), 인버터(132), 평활부(133), 제 1 보조 밸브(Va1), 제 1 시험 밸브(Vt)를 포함한다. 미설명 부호는 전류 흐름을 제어하는 충전 보조 밸브(V1)이다.

정류기(131)는 상기 3상 교류 전압 생성부(110)를 통해 공급되는 교류 전압을 정류한다.

정류기(131)의 출력 단에는 평활부(133)가 배치된다. 상기 정류기(131)는 6개의 사이리스터를 포함하여, 6 펄스 브리지로 연결될 수 있다.

평활부(133)는 상기 정류기(131)를 통해 정류된 전압을 평활한다.

평활부(133)의 출력 단에는 인버터(132)가 배치되며, 인버터(132)는 상기 평활된 전압을 교류 전압으로 인버팅한다. 이에 따라 인버터(132)는 교류 전류를 발생한다. 교류 전류는 정류기(131)로부터 인버터(132)로 입력되는 전류와 합쳐져 고조파를 저감한다. 상기 인버터도 6개의 사이리스터를 포함할 수 있으며, 이에 따라 6 펄스 브리지로 연결될 수 있다.

제 1 보호 밸브(Va1)는 상기 제 1 시험 밸브(Vt)에 전류를 인가한다.

상기 제 1 시험 밸브(Vt)는 합성 시험의 대상인 HVDC 밸브이다.

한편, 상기 제 1 스위치(121)와, 제 2 스위치(122) 및 제 5 스위치(125) 사이에는 Y-델타(?) 형상의 결선을 가진 1차측 코일과 2차측 코일을 포함한 제 1 변압기가 배치될 수 있다. 상기 제 1 변압기는 전압 강하를 위한 6.6kV:308V의 강압 변압기일 수 있다.

또한, 제 3 스위치(123)와 정류기(131) 사이에는 델타-델타 결선된 1차측 코일과 2차측 코일을 포함한 제 2 변압기가 배치될 수 있고, 이와 마찬가지로 제 4 스위치(124)와 인버터(132) 사이에도 델타-델타 형상의 결선을 가진 1차측 코일과 2차측 코일을 포함한 제 3 변압기가 배치될 수 있다. 제 2 변압기와 제 3 변압기는 6 펄스 구현을 위한 백 투 백(back to back) 변압기이다.

제 2 밸브 시험부(140)는 전류 리액턴스(Ls), 제 2 보조 밸브(Va1+, Va1-)와, 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)를 포함한다.

전류 리액턴스(Ls)의 일단은 상기 제 5 스위치(125)의 일단과 연결된다.

상기 전류 리액턴스(Ls)의 타단은 상기 제 2 보조 밸브(Va1+, Va1-)의 일단과 연결된다.

상기 제 2 보조 밸브(Va1+, Va1-)는 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)로 공급되는 전류를 단속한다. 상기 제 2 보조 밸브(Va1+, Va1-)의 타단은 상기 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 일단과 연결된다.

상기 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 일단은 상기 제 2 보조 밸브(Va1+, Va1-)의 타단과 연결되고, 상기 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 타단은 접지된다.

상기 제 1 밸브 시험부(130)와 제 2 밸브 시험부(140)의 출력 단은 공진 회로부(150)의 입력단과 공통 연결된다.

공진 회로부(150)는 시험 밸브 선택부(120)를 통해 연결된 상기 제 1 밸브 시험부(130) 및 제 2 밸브 시험부(140) 중 어느 하나의 밸브 시험부와 연결된다.

공진 회로부(150)는 복수의 보조 밸브들(V2, V3, V4, V5, V6)과 제 3 및 4 커패시터(Cs, Ct)들을 포함하는 공진 회로와, 제 1 및 2 커패시터(C2, C3) 및 복수의 스위치(1511, 1512, 1513)를 포함하는 고전압 충전부(151)와, 상기 3상 교류 전압으로부터 일정한 기준 전압 값 이상의 직류 전압을 생성하여 상기 공진 회로에 공급하는 전압 생성부(152)를 포함한다.

공진 회로부(150)는 구체적으로 다음과 같이 연결된다.

제 4 커패시터(Ct)의 일단은 제 1 밸브 시험부(130)의 제 1 시험 밸브(Vt)의 일단, 또는 제 2 밸브 시험부(140)의 제 2 시험 밸브(Vt-,Vt+)의 일단에 연결되고, 타단은 접지된다.

제 1 인덕터(L1)는 일단이 상기 제 4 커패시터(Ct)의 일단과 연결되고, 타단은 제 3 보조 밸브(V3, V4)의 일단과 연결된다.

제 3 보조 밸브(V3, V4)는 일단이 상기 제 1 인덕터(L1)의 타단과 연결되고, 타단은 제 3 커패시터(Cs)의 일단 및 제 2 인덕터(L2)의 일단과 연결된다.

제 3 커패시터(Cs)는 일단이 상기 제 2 보조 밸브(V3, V4)의 타단과, 제 2 인덕터(L2)의 일단과 연결되고, 타단은 접지된다.

제 2 인덕터(L2)는 일단이 상기 제 3 보조 밸브(V3, V4)의 타단 및 제 3 커패시터(Cs)의 일단과 연결되고, 타단은 제 4 보조 밸브(V5, V6)의 일단과 연결된다.

제 4 보조 밸브(V5, V6)의 타단은 접지된다.

제 5 보조 밸브(V2)의 일단은 제 2 인덕터(L2)의 타단 및 제 4 보조 밸브(V5, V6)의 일단과 연결되고, 타단은 고전압 충전부(151)를 구성하는 제 1 커패시터(C2)의 일단과 연결된다.

제 4 커패시터(Ct)는 상기 시험 밸브 선택부(120)에서 선택된 시험 밸브(제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브)가 실제 전력 변환기에서 동작하는 상황에서 영향을 끼치는 기생용량을 모의하는 것이다.

제 5 보조 밸브(V2)는 손실로 감소된 제 3 커패시터(Cs)의 전압을 보충한다.

제 3 보조 밸브(V3, V4), 제 4 보조 밸브(V5, V6), 제 1 인덕터(L1), 및 제 2 인덕터(L2)는 전류의 경로를 변경한다.

이때, 상기 제 4 보조 밸브(V5, V6)는 서로 역방향으로 병렬 연결된 복수의 밸브를 포함하며, 상기 선택된 시험 밸브에 따라 어느 하나의 보조 밸브가 동작한다.

즉, 상기 제 4 보조 밸브(V5, V6)에 포함된 V5는 제 1 밸브 시험부(130)에 포함된 제 1 시험 밸브(Vt)의 합성 시험에 사용되는 보조 밸브이며, 상기 제 4 보조 밸브(V5, V6)에 포함된 V6는 제 2 밸브 시험부(140)에 포함된 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 합성 시험에 사용되는 보조 밸브이다.

따라서, 상기 V5는 상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브(Vt)로 선택된 경우에 전류 흐름에 따라 선택적으로 턴-온 및 턴-오프되며, 상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)로 선택된 경우에 항상 턴-오프된다.

상기 V6는 상기 V5와 반대로, 상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브(Vt)로 선택된 경우에 항상 턴-오프되며, 상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)로 선택된 경우에 전류 흐름에 따라 선택적으로 턴-온 및 턴-오프된다.

상기 전압 생성부(152)는 상기 3상 교류 전압으로부터 일정한 기준 전압 값 이상의 직류 전압을 생성하여 출력한다. 상기 전압 생성부(152)는 복수의 정류기를 포함한다.

고전압 충전부(151)는 상기 전압 생성부(152)를 통해 생성된 고전압을 충전하는 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)와, 상기 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)의 연결 상태를 변경하는 복수의 스위치(1511, 1512, 1513)을 포함한다.

즉, 상기 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)는 상기 제 1 밸브 시험부(130)에 포함된 제 1 시험 밸브(Vt)의 합성 시험 시에는 서로 병렬 연결되어야 하며, 상기 제 2 밸브 시험부(140)에 포함된 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 합성 시험 시에는 서로 직렬 연결되면서 상호 연결점이 접지되어야 한다.

이에 따라, 상기 복수의 스위치(1511, 1512, 1513)는 상기 합성 시험 대상에 따라 선택적으로 스위칭 동작하여, 상기 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)의 연결 상태를 변경한다.

이를 위해, 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단은 상기 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결된다.

그리고, 제 6 스위치(1511)는 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 2 커패시터(C3)의 타단과 연결된다.

제 7 스위치(1512)는 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단과 상기 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 타단과 연결된다.

제 8 스위치(1513)는 일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단과 상기 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 접지된다. 즉, 상기 제 8 스위치(1513)는 어스 스위치(Earth Switch)이며, 턴-오프 동작 시에 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 상기 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되지 않고, 턴-온 동작 시에 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 상기 제 2커패시터(C3)의 일단을 접지와 연결한다.

제 6 스위치(1511)는 턴-온 동작시에 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단과 상기 제 2 커패시터(C3)의 타단을 연결한다.

또한, 제 7 스위치(1512)는 턴-온 동작시에 상기 제 1 커패시터(C2)의 타단과, 상기 제 2 커패시터(C3)의 일단을 서로 연결한다.

상기 6 스위치 및 제 7 스위치(1511, 1512)는 상기 제 1 밸브 시험부(130)에 포함된 제 1 시험 밸브(Vt)의 합성 시험 시 턴-온 동작을 하며, 상기 제 2 밸브 시험부(140)에 포함된 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 합성 시험 시에 턴-오프 된다.

또한, 상기 제 8 스위치(1513)는 상기 제 1 밸브 시험부(130)에 포함된 제 1 시험 밸브(Vt)의 합성 시험 시 턴-오프 동작을 하며, 상기 제 2 밸브 시험부(140)에 포함된 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 합성 시험 시에 턴-온 된다.

한편, 전압 생성부(152)와 3상 교류 전압 생성부(110) 사이에는 제 4 변압기와 제 5 변압기가 형성된다.

제 4 변압기는, Y-델타의 형상으로 결선된 변압기이며, 6.6kV를 380V 로 강압시키는 강압 변압기이다.

제 5 변압기는 델타-델타-Y 형상으로 결선된 변압기이며, 이는 6 펄스 변압기이다.

상기 3상 교류 전압 생성부(110)와 제 4 변압기 사이에는 제 9 스위치(154)가 배치되고, 상기 제 4 변압기와 제 5 변압기 사이에는 제 10 스위치(153)가 배치된다.

제어부(160)는 합성 시험 대상이 결정됨에 따라 상기 복수의 스위치들의 동작을 제어하여, 상기 합성 시험 대상이 포함된 시험 밸브부의 선택 및 고전압 충전부의 커패시터 구성이 이루어지도록 한다.

이하에서는, 상기 제어부(160)의 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 시험 밸브의 합성 시험 시의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 시험 밸브의 합성 시험 시의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 제어부(160)는 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브로 결정되면, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 스위치들의 스위칭 동작을 제어한다.

즉, 제어부(160)는 제 1 스위치(121), 제 2 스위치(122), 제 3 스위치(123), 제 4 스위치(124), 제 6 스위치(1511), 제 7 스위치(1512), 제 9 스위치(154) 및 제 10 스위치(153)를 턴-온 시키고, 제 5 스위치(125) 및 제 8 스위치(1513)를 턴-오프 시킨다.

이때, 제어부(160)는 제 4 보조 밸브에 포함된 보조 밸브(V5)는 선택적으로 턴-온 및 턴-오프 동작시키고, 보조 밸브(V6)는 턴-오프 시킨다.

이에 따라, 상기 제 2 밸브 시험부(140)는 상기 3상 교류 전압 생성부(110) 및 공진 회로부(150)와의 연결이 해제된다.

또한, 도 4를 참조하면, 제어부(160)는 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브로 결정되면, 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 스위치들의 스위칭 동작을 제어한다.

즉, 제어부(160)는 제 1 스위치(121), 제 5 스위치(125), 제 8스위치(1513) 제 9 스위치(154) 및 제 10 스위치(153)를 턴-온 시키고, 제 2 스위치(122), 제 3 스위치(123), 제 4 스위치(124), 제 6 스위치(1511) 및 제 7 스위치(1512)를 턴-오프 시킨다.

이때, 제어부(160)는 제 4 보조 밸브에 포함된 보조 밸브(V6)는 선택적으로 턴-온 및 턴-오프 동작시키고, 보조 밸브(V5)는 턴-오프 시킨다.

이에 따라, 제 1 밸브 시험부(130)는 상기 3상 교류 전압 생성부(110) 및 공진 회로부(150)와의 연결이 해제된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 충전부의 구성을 보여주는 도면이다.

도 5의 (a)는 제 1 시험 밸브의 합성 시험 시의 고전압 충전부의 구성을 보여주고, 도 5의 (b)는 제 2 시험 밸브의 합성 시험 시의 고전압 충전부의 구성을 보여준다.

도 5의 (a)를 참조하면, 상기 제 1 시험 밸브의 합성 시험 시에는, 제 7 스위치(1511)와 제 8 스위치(1512)가 턴-온 된다.

이에 따라, 상기 고전압 충전부(151)를 구성하는 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)들은 상호 병렬 연결된다.

또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 제 2 시험 밸브의 합성 시험 시에는, 제 7 스위치(1511)와 제 8 스위치(1512)는 턴-오프되고, 제 9 스위치(1513)는 턴-온 된다.

따라서, 상기 고전압 충전부(151)를 구성하는 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)는 서로 직렬 연결되고, 그에 따라 상기 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)의 접점은 접지된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 합성 시험 회로의 동작을 보여주는 흐름도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 제어부(160)는 합성 시험 대상을 결정한다(S101). 상기 합성 시험 대상은 외부의 관리자로부터 입력되는 명령에 의해 결정될 수 있으며, 이와 다르게 제 1 밸브 시험부(130) 및 제 2 밸브 시험부(140) 중 실제 시험 대상이 되는 시험 밸브가 장착되어 있는 밸브 시험부가 될 수 있다.

이어서, 제어부(160)는 상기 합성 시험 대상이 결정되면, 시험 밸브 선택부(120)를 제어하여, 상기 선택된 밸브 시험부와 3상 교류 전압 생성부(110) 사이가 연결되도록 한다(S102).

그리고, 제어부(160)는 상기 결정된 합성 시험 대상에 따라, 상기 고전압 충전부(151)를 구성하는 스위치들을 제어하여, 상기 제 1 및 2 커패시터(C2, C3)의 연결 상태가 변경되도록 한다(S103).

이하에서는, 일 예를 상기 제 1 밸브 시험부(130)가 선택되었을 때, 상기 제 1 밸브 시험부(130)에 포함된 제 1 시험 밸브(Vt)의 합성 시험 과정에 대해 설명하기로 한다.

다만, 아래에서는 상기 제 1 밸브 시험부(130)에 대해서만 설명하지만, 이에 대응되게 제 2 밸브 시험부(140)에 포함된 제 2 시험 밸브(Vt-, Vt+)의 합성 시험이 이루어지게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 시험 밸브를 위한 합성시험회로의 동작을 보여주는 흐름도이다.

3상 교류전압 생성부(110)는 교류전압을 생성한다(S201).

전류 생성을 위한 정류기(131), 평활부(133) 및 인버터(132)는 교류전압으로부터 기준 전류 값 이상의 직류전류를 생성한다(S202). 정류기(131)는 교류전압을 정류한다. 인버터(133)는 정류된 전압을 직류전압으로 인버팅하여 일정한 크기의 전류를 공급한다.

전압 생성부(152)는 교류전압으로부터 기준 전압 값 이상의 직류전압을 생성한다(S203).

제어부(160)는 다음의 동작들을 통하여 제 1 시험 밸브(Vt)의 게이트 드라이버를 충전한다.

제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 온한다(S204). 제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 온하여 보조밸브(V2), 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 커패시터(Cs)를 연결하는 전류경로를 형성한다. 이를 통해 제어부(160)는 전압 생성부(152)가 생성한 전압을 충전하는 고전압 충전부(151)에 충전된 고전압을 방전하여, 공진 회로로 인가한다. 제 3 커패시터(Cs)에 인가되는 전압의 극성은 전압 생성부(152)의 전압의 극성과 동일하다. 따라서 보조밸브(V3)와 보조밸브(V4)에 연결된 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 +극으로, 접지된 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 -극으로 충전된다.

제어부(160)는 보조밸브(V2) 턴 오프하고 보조밸브(V3)와 충전 보조밸브(V1)를 턴 온한다(S205). 제어부(160)는 보조밸브(V2) 턴 오프하고 보조밸브(V3)와 충전 보조밸브(V1)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V3), 제 1 인덕터(L1) 및 충전 보조밸브(V1)를 연결하는 전류 경로를 형성한다. 전류는 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V3), 제 1 인덕터(L1) 및 충전 보조밸브(V1)를 연결하는 전류 경로를 따라 공진한다. 전류의 공진에 따라 제 3 커패시터(Cs)에 충전된 전압은 충전 보조밸브(V1)에 인가된다. 충전 보조밸브(V1)와 제 1 시험밸브(Vt)는 병렬연결 관계에 있으므로 충전 보조밸브(V1)에 인가되는 전압은 시험밸브(Vt)의 게이트 드라이버를 충전 시킨다. 전류의 공진에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 극성은 변경된다. 즉, 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 -극으로 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 +극으로 변경된다.

제어부(160)는 보조밸브(V3)와 충전 보조밸브(V1)를 턴 오프하고 보조밸브(V4)를 턴 온한다(S206). 제어부(160)는 보조밸브(V3)와 충전 보조밸브(V1)를 턴 오프하고 보조밸브(V4)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V4), 제 4 커패시터(Ct), 및 제 1 인덕터(L1)을 연결하는 전류경로를 형성한다. 전류는 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V4), 제 4 커패시터(Ct), 및 제 1 인덕터(L1)을 통과하여 공진한다. 이에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 극성은 변경된다. 즉, 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 +극으로 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 -극으로 변경된다. 이에 따라, 제 3 커패시터(Cs)가 방전하여 제 1 시험밸브(Vt)의 게이트 드라이버를 충전하더라도 충전 보조밸브(V1)에 전류가 흘러 들어가 제 4 커패시터(Ct)가 충전되지 않으므로 보조밸브(V4)를 턴 온할 수 있다.

제어부(160)는 보조밸브(V4)를 턴 오프하고 보조밸브(V5)를 턴 온한다(S207). 제어부(160)는 보조밸브(V5), 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 커패시터(Cs)를 연결하는 전류경로를 형성한다. 전류는 보조밸브(V5), 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 커패시터(Cs)를 통과하여 공진한다. 이에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 극성이 변경된다. 즉, 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 +극으로 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 -극으로 변경된다. 제어부(160)는 시험밸브(Vt)의 게이트 드라이버가 완전히 충전되지 않은 경우 보조밸브(V2) 턴 온하는 단계부터 반복하여 제 1 시험밸브(Vt)의 게이트 드라이버를 완전히 충전할 수 있다.

제어부(160)는 다음의 동작들을 통하여 시험밸브(Vt)를 시험한다.

제어부(160)는 보조밸브(V5)를 턴 오프하고 보조 밸브(V2)를 턴 온한다(S208). 제어부(160)는 보조밸브(V5)를 턴 오프하고 보조 밸브(V2)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs)를 충전한다.

제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 오프하고 제 1 시험밸브(Vt)를 턴 온한다(S209). 제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 오프하고 시험밸브(Vt)를 턴 온하여 시험밸브(Vt)와 제 4 커패시터(Ct)를 연결하는 전류 경로를 형성한다. 이때 제 1 시험밸브(Vt)의 게이트 드라이버는 앞에서 기재한 과정을 통하여 충전되었으므로 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)를 턴 온할 수 있다.

제어부(160)는 보조밸브(Va1)를 턴 온한다(S210). 제어부(160)는 보조밸브(Va1)를 턴 온하여 정류기 및 인버터가 생성한 직류전류를 제 1 시험밸브(Vt)에 인가한다. 이를 통해 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)에 기준 전류 값 이상의 직류전류가 인가되는 경우 제 1 시험밸브(Vt)가 정상 동작하는지 시험한다.

제어부(160)는 보조밸브(Va1)를 턴 오프하고 보조밸브(V3)를 턴 온한다(S211). 제어부(160)는 보조밸브(Va1)를 턴 오프하고 보조밸브(V3)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V3), 제 1 인덕터(L1) 및 제 1 시험밸브(Vt)를 연결하는 전류 경로를 구성한다. 제어부(160)는 제 3 커패시터(Cs)에 충전된 전압을 제 1 시험밸브(Vt)에 인가한다. 즉, 제어부(160)는 제 1 인덕터(L1)의 일단에 연결된 제 1 시험밸브(Vt)의 일단은 +극이고 접지된 제 1 시험밸브(Vt)의 타단은 -극인 전압을 인가한다. 이하에서는 제 1 시험밸브(Vt)의 일단의 극성이 +극이고 제 1 시험밸브(Vt)의 타단의 극성이 -극인 전압을 순방향 전압이라 하고, 제 1 시험밸브(Vt)의 일단의 극성이 -극이고 제 1 시험밸브(Vt)의 타단의 극성이 +극인 전압을 역방향 전압이라 한다. 전류는 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V3), 제 1 인덕터(L1) 및 제 1 시험밸브(Vt)를 연결하는 전류 경로를 따라 공진한다. 이를 통해 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)에 순방향 전압이 인가되는 경우 제 1 시험밸브(Vt)가 정상 동작하는지 시험한다. 한편 전류가 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V3), 제 1 인덕터(L1) 및 제 1 시험밸브(Vt)를 연결하는 전류 경로를 공진함에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 극성은 변경된다. 즉, 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 -극으로 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 +극으로 변경된다.

제어부(160)는 시험밸브(Vt)와 보조밸브(V3)를 턴 오프하고 보조밸브(V4)를 턴 온한다(S212). 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)와 보조밸브(V3)를 턴 오프하고 보조밸브(V4)를 턴 온하여 제 1 시험밸브(Vt)에 제 3 커패시터(Cs)에 충전된 전압을 인가한다. 즉, 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)에 역방향 전압을 인가한다. 이를 통해 제어부(160)는 제 1 시험밸브(Vt)에 역방향 전압이 인가되는 경우 제 1 시험밸브(Vt)가 정상 동작하는지 시험한다.

제어부(160)는 보조밸브(V4)를 턴 오프하고 보조밸브(V5)를 턴 온한다(S213). 제어부(160)는 보조밸브(V4)를 턴 오프하고 보조밸브(V5)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V5) 및 제 2 인덕터(L2)를 연결하는 전류 경로를 구성한다. 전류는 제 3 커패시터(Cs), 보조밸브(V5) 및 제 2 인덕터(L2)를 연결하는 전류 경로에 따라 공진한다. 이에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 극성이 변경된다. 즉, 제 3 커패시터(Cs)의 일단의 극성은 +극으로 제 3 커패시터(Cs)의 타단의 극성은 -극으로 변경된다.

제어부(160)는 보조밸브(V5)를 턴 오프하고 보조밸브(V2)를 턴 온한다(S214). 이상적이지 않은 실제 소자들에는 저항성분이 존재하므로 시간이 경과함에 따라 제 3 커패시터(Cs)의 인가된 전압은 초기상태보다 감소한다. 제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 온하여 제 3 커패시터(Cs)를 상기 고전압 충전부(151)에 충전된 전압으로 충전한다.

제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 오프한다(S215). 제 3 커패시터(Cs)가 완충된경우, 제어부(160)는 보조밸브(V2)를 턴 오프하여 제 3 커패시터(Cs)의 충전을 중단한다(S215). 제 3 커패시터(Cs)가 완충된 경우 제어부(160)는 보조밸브(Va1)와 제 1 시험밸브(Vt)를 턴 온하는 단계로 돌아가 제 1 시험밸브(Vt)에 대한 합성시험을 다시 진행할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 3상 교류 전압 생성부
120: 시험 밸브 선택부
130: 제 1 밸브 시험부
131: 정류기
132: 인버터
133: 평활부
140: 제 2 밸브 시험부
150: 공진 회로부
151: 고전압 충전부
152: 전압 생성부
160: 제어부
Vt: 제 1 시험 밸브
Vt-, Vt+: 제 2 시험 밸브

Claims

3상 교류 전압을 생성하는 3상 교류 전압 생성부;
제 1 시험 밸브를 포함하는 제 1 밸브 시험부;
제 2 시험 밸브를 포함하는 제 2 밸브 시험부;
일단이 상기 3상 교류 전압 생성부의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 밸브 시험부의 일단 또는 제 2 밸브 시험부의 일단에 선택적으로 연결되어, 상기 3상 교류 전압을 시험 대상에 대응하는 시험 밸브를 포함한 밸브 시험부로 출력하는 시험 밸브 선택부;
일단이 상기 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부의 타단에 공통 연결되며, 상기 공통 연결된 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부 중 상기 시험 밸브 선택부의 타단에 연결된 시험 밸브부로 공진 전류와, 역방향 공진 전압 및 순방향 공진 전압을 인가하는 공진 회로부; 및
합성 시험 대상을 결정하고, 상기 결정된 합성 시험 대상에 대응하는 시험 밸브를 포함한 밸브 시험부의 일단과 상기 시험 밸브 선택부의 일단이 연결되도록 제어하고, 상기 공진 회로부를 통해 상기 시험 밸브 선택부의 일단과 연결된 밸브 시험부로 합성 시험을 위한 공진 전류, 역방향 공진 전압 및 순방향 공진 전압이 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는
합성시험회로.
제 1항에 있어서,
상기 공진 회로부는,
상기 시험 밸브 선택부의 타단에 상기 제 1 밸브 시험부의 일단이 연결되면, 상기 공통 연결된 일단을 통해 상기 제 1 시험 밸브에 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 인가하며,
상기 시험 밸브 선택부의 타단에 상기 제 2 밸브 시험부의 일단이 연결되면, 상기 공통 연결된 일단을 통해 상기 제 2 시험 밸브에 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 인가하는
합성시험회로.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 시험 밸브는,
고전압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC) 시스템에 사용되는 사이리스터 밸브이고,
상기 제 2 시험 밸브는,
무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)에 사용되는 사이리스터 밸브를 포함하는
합성시험회로.
제 2항에 있어서,
상기 공진 회로부는,
상기 3상 교류 전압 생성부에 연결되어, 기준 전압 값 이상의 직류전압을 생성하여 출력하는 전압 생성부와,
상기 전압 생성부와 연결되어, 상기 전압 생성부를 통해 생성된 직류 전압을 충전하는 고전압 충전부와,
상기 역방향 직류 전류, 순방향 직류 전류, 역방향 직류 전압 및 순방향 직류 전압을 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브에 인가하는 공진 회로를 포함하는
합성시험회로.
제 4항에 있어서,
상기 고전압 충전부는,
상기 전압 생성부를 통해 생성된 직류 전압에 의해 충전되는 제 1 커패시터(C2) 및 제 2 커패시터(C3)와,
상기 제 1 커패시터(C2) 및 제 2 커패시터(C3) 사이에 배치되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제 1 및 2 커패시터의 연결 상태를 변경하는 연결 상태 변경부를 포함하는
합성시험회로.
제 5항에 있어서,
상기 연결 상태 변경부는,
일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 2 커패시터(C3)의 타단과 연결되는 제 1 스위치와,
일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 타단과 연결되는 제 2 스위치와,
일단이 상기 제 1 커패시터(C2)의 일단 및 제 2 커패시터(C3)의 일단의 접점에 연결되고, 타단이 접지되는 제 3 스위치를 포함하는
합성시험회로.
제 6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브이면, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 턴-온하고, 상기 제 3 스위치를 턴-오프하며,
상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브이면, 상기 제 1 및 2 스위치를 턴-오프하고, 상기 제 3 스위치를 턴-온하며,
상기 제 1 커패시터(C2)와 제 2 커패시터(C3)는,
상기 합성 시험 대상이 제 1 시험 밸브임에 따라 서로 병렬 연결되고,
상기 합성 시험 대상이 제 2 시험 밸브임에 따라 서로 직렬 연결되면서, 상호 연결 접점이 접지되는
합성시험회로.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 밸브 시험부 및 제 2 밸브 시험부 각각은,
합성 시험 대상이 되는 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브와,
상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브로의 전류를 제어하여, 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전하는 충전 보조 밸브를 포함하는
합성시험회로.
제 8항에 있어서,
상기 공진회로는,
상기 고전압 충전부로부터 상기 직류전압을 인가받아 충전하는 제3 커패시터(Cs)와
상기 충전 보조밸브와 상기 제3 커패시터(Cs)를 연결하는 제1 인덕터(L1)를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 충전 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 상기 제1 인덕터(L1) 및 상기 충전 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전하는
합성시험회로.
제9항에 있어서,
상기 공진회로는
상기 제3 커패시터(Cs)와 상기 제1 인덕터(L1)를 연결하는 제1 보조밸브를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 상기 제1인덕터(L1), 상기 충전 보조밸브 및 상기 제1 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 상기 제 1 시험 밸브 또는 제 2 시험 밸브의 게이트 드라이버를 충전하는
합성시험회로.
제9항에 있어서,
상기 공진회로는
상기 제3 커패시터(Cs)와 상기 제1 인덕터(L1)를 연결하는 제2 보조밸브와 상기 사이리스터 밸브의 기생용량을 모의하는 제4 커패시터(Ct)를 더 포함하고,
상기 제1 보조밸브의 순방향 전압과 상기 제2 보조밸브의 순방향 전압은 서로 반대 방향으로 인가되고,
상기 제어부는 상기 제2 보조밸브를 턴 온하여 상기 제4 커패시터(Ct), 상기 제 1 인덕터(L1), 상기 제2 보조밸브 및 상기 제3 커패시터(Cs)를 통과하는 전류가 공진하여 제3 커패시터(Cs)의 극성을 변경하는
합성시험회로.
제9항에 있어서,
상기 공진회로는
상기 제 1 밸브 시험부 또는 제 2 밸브 시험부와 상기 제3 커패시터(Cs)를 연결하는 제2 인덕터(L2)와
상기 제2 인덕터(L2)와 그라운드를 연결하는 제3 보조밸브를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제3 보조밸브를 턴 온하여 상기 제3 커패시터(Cs), 제2 인덕터(L2) 및 제3 보조밸브를 통과하는 전류가 공진하여 제3 커패시터(Cs)의 극성을 변경하는
합성시험회로.