KR20170051938A - Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치 - Google Patents

Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터에 충전된 에너지를 빠르고 안전하게 방전하도록 하는 커패시터의 방전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커패시터 방전장치는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 직류(DC) 전압을 저장하는 커패시터; 상기 커패시터에 저장된 전압을 이용하여 상기 서브모듈 내부에 필요한 동작전원을 공급하는 전원공급장치; 상기 커패시터에 병렬로 연결된 제1저항; 상기 제1저항보다 작은 저항값과 큰 열용량을 가지며 상기 커패시터에 저장된 전압을 급속방전하기 위한 제2저항; 상기 커패시터와 제2저항을 연결 및 차단하기 위한 제1스위칭접점; 상기 전원부로부터 공급되는 동작전원에 의해 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 스위칭부; 상기 전원공급장치와 스위칭부를 연결 및 차단하기 위한 제2스위칭접점; 및 상기 제2스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 제어부를 포함한다.

Description

ＭＭＣ 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치{APPARATUS FOR DISCHARGING VOLTAGE OF CAPACITOR IN SUB-MODULE OF MODULAR CONVERTER}
본 발명은 커패시터의 방전장치에 관한 것으로서, 특히 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC)의 서브모듈(sub-module) 내부의 대용량 커패시터에 충전된 에너지를 빠르고 안전하게 방전하도록 하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터의 방전장치에 관한 것이다.
신재생 에너지, 전력품질의 중요성 부각 등 최근 전력계통은 많은 변화를 겪고 있으며, 이러한 변화는 고전압 직류송전(HVDC:High Voltage Direct Current) 시스템 또는 정지형 동기 보상기(STATCOM:Static Synchronous Compensator) 등과 같은 장치의 필요성을 증가시키고 있다.
최근에는 HVDC 컨버터 또는 STATCOM 장치에 모듈형(modular)의 구성방식이 새롭게 적용되고 있는데, 이것은 큰 용량을 갖는 하나의 컨버터로 HVDC 시스템이나 STATCOM 장치를 구성하는 것이 아니라 작은 용량의 모듈형 컨버터를 다수 개로 구성하여 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC:Modular Multilevel Converter)로 구성하여 하나의 커다란 시스템으로 만들어 가는 것이다.
이러한 MMC 컨버터는 서로 직렬연결된 다수의 서브모듈(sub-module)을 포함한다. 각 서브모듈에는 대용량 커패시터가 사용되며 이러한 대용량 커패시터로의 충전과 방전을 적절히 반복해서 수행함으로써 MMC 컨버터가 동작하게 된다. 그런데 MMC 컨버터를 유지보수하거나 대용량 커패시터에 과충전이 발생하는 경우에는 커패시터에 충전된 에너지를 인위적으로 방전해야 하는 경우가 발생한다. 이러한 커패시터에는 고전압이 충전되기 때문에 수동으로 방전하기는 불가능하다.
이에, 종래기술에서는 대용량 커패시터에 방전저항을 연결하거나 외부에서 방전용 저항으로 구성된 방전장치를 접촉시켜 커패시터 내부에 저장된 에너지를 방전하도록 하고 있다.
하지만, 방전저항을 통해 방전하는 경우에는 방전에 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 있고 운전시의 손실증가 요인이 되므로 실제 적용이 불가능하다. 또한, 외부에서 방전장치를 강제접촉하는 경우 작업자에게 매우 위험하고 방전장치를 별도로 구비해야 하므로 비용이 증가하는 문제점이 있다.
등록특허 제1548578호 공개특허 제2014-0137421호
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, MMC 컨버터의 서브모듈 내부에 구비된 커패시터를 빠르고 안전하게 방전하도록 하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터의 방전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터에 방전저항을 연결하고 서브모듈의 전원공급장치(SMPS)로부터 공급되는 전원을 이용하여 스위치를 동작시켜 커패시터와 방전저항을 연결함으로써 커패시터를 방전시키도록 하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터의 방전장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터의 방전장치는,
MMC 컨버터의 서브모듈 내 직류(DC) 전압을 저장하는 커패시터; 상기 커패시터에 저장된 전압을 이용하여 상기 서브모듈 내부에 필요한 동작전원을 공급하는 전원공급장치; 상기 커패시터에 병렬로 연결된 제1저항; 상기 제1저항보다 작은 저항값과 큰 열용량을 가지며 상기 커패시터에 저장된 전압을 급속방전하기 위한 제2저항; 상기 커패시터와 제2저항을 연결 및 차단하기 위한 제1스위칭접점; 상기 전원부로부터 공급되는 동작전원에 의해 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 스위칭부; 상기 전원공급장치와 스위칭부를 연결 및 차단하기 위한 제2스위칭접점; 및 상기 제2스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 제어부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 서브모듈의 초기상태에서 상기 제1스위칭접점 및 제2스위칭접점은 각각 온(on) 상태를 유지한다.
본 발명에서, 상기 전원부는 상기 커패시터에 저장된 전압이 기설정된 기준전압 이상으로 상승하면 활성화되어 동작전원을 출력하고 상기 기준전압 이하로 떨어지면 비활성화되어 동작전원을 출력이 차단된다.
본 발명에서, 상기 스위칭부에 상기 동작전원이 공급되면 상기 스위칭부는 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시켜 상기 제1스위칭접점을 오프(off)시킨다.
본 발명에서, 상기 스위칭부로 상기 동작전원의 공급이 차단되면 상기 제1스위칭접점은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태를 유지한다.
본 발명에서, 상기 커패시터에 저장된 전압이 상기 기준전압으로 떨어지기 전에 상기 제어부가 상기 제2스위칭접점의 스위칭을 동작하여 상기 제2스위칭접점을 온(on)시켜 상기 전원부로부터 동작전원이 상기 스위칭부로 인가되도록 한다.
본 발명에서, 상기 스위칭부로 상기 동작전원의 공급이 차단되면 상기 제1스위칭접점은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태를 유지한다.
본 발명에서, 상기 스위칭부는, 일정한 반경으로 기설정된 횟수만큼 권선된 코일; 및 상기 권선된 코일의 내부에 위치하는 금속부재를 포함하고, 상기 금속부재는 상기 제1스위칭접점과 물리적으로 연결되며 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 직선운동하여 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시킨다.
본 발명에서, 상기 금속부재는 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자기력에 의해 기설정된 초기위치에서 직선운동하여 상기 제1스위칭접점을 오프(off)시키고 전류가 차단되면 상기 초기위치로 복귀하여 상기 제1스위칭점점을 온(on)시킨다.
본 발명에 의하면 MMC 컨버터의 서브모듈 내부에 구비된 커패시터를 빠르고 안전하게 방전할 수 있으며, 이로써 MMC 컨버터 및 서브모듈의 유지보수 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 MMC 컨버터의 서브모듈의 전원공급장치(SMPS)로부터 공급되는 전원을 이용하여 제어기를 통해 스위치를 동작시켜 커패시터를 방전하므로 제어기와의 연동을 통해 커패시터의 과전압을 억제하는 기능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MMC 컨버터의 개략적인 회로도,
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭부의 개략적인 구성도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MMC 컨버터의 개략적인 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 MMC 컨버터는 1개 이상의 상 모듈(phase module)(1)로 구성되고, 각 상 모듈(1)에는 다수의 서브모듈(10)이 서로 직렬로 연결된다. 또한, 각 상 모듈(1)은 직류전압측을 (+)와 (-)의 직류전압 모선 P 및 N에 각각 접속시킨다. P-N 모선의 입력전압은 접속단자(X1,X2)를 통해 각 서브모듈(10)로 입력된다. 이에, 서브모듈(10)에는 MMC 컨버터의 P-N 모선의 입력전압이 0V에서 기설정된 고전압(예:3㎸)까지 증가하면서 입력되고 이러한 입력전압은 내부의 커패시터에 저장된다. 이때, 서브모듈의 유지보수 등을 위해 필요에 따라 커패시터에 저장된 고전압을 빠르게 방전시키기 위해서는 소정의 방전장치가 필요하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터의 방전장치(100)(이하, 커패시터 방전장치라 함)는 커패시터(110), 전원부(120), 제1저항(130), 제2저항(140), 제1스위칭접점(150), 스위칭부(160), 제2스위칭접점(170), 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
커패시터(110)는 MMC 컨버터를 구성하는 서브모듈 내부에서 인버터(101)로부터 출력되는 직류(DC)전압을 저장한다. 인버터(101)는 외부의 전기회로(미도시)와의 연결을 위해 제공된 단자를 통해 외부 전기회로와의 에너지 흐름을 조정한다. MMC 컨버터의 서브모듈에 적용되는 커패시터(110)는 대략 3㎸ 이상의 DC 전압을 충전할 수 있는 대용량으로 구비됨이 바람직하다. 이러한 커패시터(110)는 MMC 컨버터의 P-N 모선의 입력전압을 저장하며, 특히 MMC 컨버터의 P-N 모선 간의 입력전압이 0V부터 기설정된 고전압, 예컨대 3㎸까지 증가하는 동안 커패시터(110)에 저장되는 것이다.
전원부(120)는 커패시터(110)에 저장된 전압을 이용하여 서브모듈(10) 내부에 구성된 각종 회로 및 장치에 필요한 동작전원을 공급한다. 이때, 본 발명에 따른 전원부(120)는 커패시터(110)에 저장되는 전압이 기설정된 제1전압에 도달하는 경우에 활성화되어 동작전원을 공급하게 된다.
제1저항(130)은 커패시터(110)에 병렬연결되어 서브모듈(10) 내의 전체적인 에너지 밸런싱과 커패시터(110)에 저장된 전압을 천천히 방전시키는 역할을 한다.
제2저항(140)은 제1저항(130)보다 상대적으로 작은 저항값과 큰 열용량을 가지며 커패시터(110)에 저장된 전압을 급속방전하기 위해 커패시터(110)에 병렬로 연결된다. 이러한 제2저항(140)은 서브모듈(10)의 유지보수 등으로 커패시터(110)에 저장된 고전압을 급속방전하기 위해 큰 열용량을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 제1저항(130)은 필요에 따라 커패시터(110)의 충전전압을 서서히 방전시키는데 사용되지만, 제2저항(140)은 이 보다 더 빠른 속도로 급속방전을 위해 사용된다.
제1스위칭접점(150)은 커패시터(110)와 제2저항(140)을 전기적으로 연결하거나 차단하기 위한 것으로서 커패시터(110)와 제2저항(140) 사이에 설치된다.
스위칭부(160)는 전원부(120)로부터 공급되는 동작전원을 이용하여 후술하는 제어부(180)의 제어에 따라 제1스위칭접점(150)의 스위칭을 동작시킨다. 본 실시 예에서 이러한 스위칭부(160)는 예컨대 솔레노이드 스위치(solenoid switch), 마그네틱 스위치(magnetic switch), 릴레이 스위치(relay switch) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
제2스위칭접점(170)은 전원부(120)와 스위칭부(160)를 전기적으로 연결하거나 차단하기 위한 것으로서 전원부(120)와 스위칭부(160) 사이에 설치된다.
제어부(180)는 전원부(170)로부터 동작전압으로 인가받아 기설정된 특정조건이 만족하는 경우에 제2스위칭접점(170)의 스위칭을 동작시킨다.
이러한 구성을 갖는 커패시터 방전장치(100)의 동작을 구체적으로 설명한다.
먼저, 서브모듈의 초기상태에서 제1스위칭접점(150)과 제2스위칭접점(170)은 각각 온(on) 상태를 유지하고 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 스위치접점(150,170)이 온(on) 상태라고 하는 것은 접점이 단락(short)되어 전류가 도통됨을 의미하고 오프(off) 상태라고 하는 것은 접점이 개방(open)되어 전류가 차단됨을 의미한다.
이러한 초기상태에서 MMC 컨버터의 P-N 모선의 입력전압이 서브모듈(10)에 인가되면서 서브모듈(10)의 내부에서 커패시터(110)에 직류전압이 충전되기 시작한다. 이러한 입력전압은 바람직하게는 0V에서 기설정된 고전압(예:3㎸)까지 충전된다. 이때, 본 실시 예에서 전원부(120)는 커패시터(110)에 전압이 충전되기 시작하여 커패시터(110)에 충전되는 전압이 기설정된 기준전압 이상으로 상승하면 활성화되어 동작전원을 출력한다. 반대로, 전원부(120)는 커패시터(110)에 충전된 전압이 방전되기 시작하여 상기 기준전압 이하로 떨어지면 비활성화되어 동작전원을 출력이 차단되도록 설계된다. 본 실시 예에서 이러한 기준전압을 일례로 DC 500V로 가정하여 설명하기로 한다. 물론, 이러한 기준전압으로 변경이 가능하며 서브모듈의 설계조건에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
상기한 바와 같이 커패시터(110)의 충전전압이 기준전압에 도달함으로써 전원부(120)가 활성화되어 동작전원을 출력하게 되면, 이러한 동작전원은 후단의 스위칭부(160)로 공급된다. 그러면, 스위칭부(160)는 제1스위칭접점(150)의 스위칭을 동작시켜 제1스위칭접점(150)을 오프(off)시킨다. 여기서, 제1스위칭접점(150)이 오프(off) 상태가 되면 커패시터(110)와 제2저항(140)의 전기적 연결은 개방되어 커패시터(110)로부터 제2저항(140)으로 전류흐름이 차단되므로 제2저항(140)에 의한 커패시터(110)의 방전은 일어나지 않는다. 이는 서브모듈(10) 내부의 각종 장치 및 소자로 동작전원을 공급하는 전원부(120)가 활성화되면 동작전원을 공급하여 서브모듈(10)이 정상적으로 동작하게 된다. 이처럼 서브모듈(10)이 정상동작하는 경우에는 커패시터(110)와 제2저항(140)의 연결을 차단하여 제2저항(140)에 의해 커패시터(110)가 방전되지 못하게 한다. 이때, 커패시터(110)에 기준전압(예:500V)까지 저장되기 전까지, 즉 전원부(120)가 활성화되기 전까지 커패시터(110)에 전압이 저장되는 동안 제1저항(130)과 제2저항(140)이 커패시터(110)에 연결되어 있어 방전이 일어난다. 이는 제2저항(140)의 연결로 인해 커패시터(110)에 500V까지 충전되는 시간이 제1저항(130)만 연결된 종래기술보다 상대적으로 길다. 하지만, 본 실시 예에서는 커패시터(110)를 빠른 시간으로 안전하게 방전하는 것을 목적으로 하므로 이러한 약간의 충전시간 지연은 무시할 수 있다.
만약, 운전 중에 서브모듈(10)의 유지보수 등을 위해 서브모듈(10)의 동작을 정지하고자 하는 경우 기설정된 프로세스에 따라 서브모듈(10)의 내부 소자나 회로의 동작이 멈추게 되고 커패시터(110)에 저장된 전압은 제1저항(130)에 의해 고전압에서 0V로 서서히 방전된다. 이때, 커패시터(110)의 충전전압이 계속 방전되어 상기 기준전압 이하로 떨어지게 되면 전원부(120)는 비활성화되어 동작전원의 출력이 차단된다. 그러면, 스위칭부(160)는 더 이상 동작하지 않게 되며 제1스위칭접점(150)은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태가 된다. 이로써, 커패시터(110)와 제2저항(140)은 다시 연결되어 제2저항(140)을 통해 커패시터(110)에 충전된 전압을 급속하게 방전할 수 있게 된다. 이에, 제2저항(140)은 커패시터(110)의 급속방전을 위해 제1저항(130)에 비해 상대적으로 작은 저항값과 큰 열용량을 가지도록 한다.
여기서, 본 발명의 다른 실시 예에서 커패시터(110)에 저장된 전압이 제1저항(130)에 의해 서서히 방전되면서 상기 기준전압(예:500V) 이하로 떨어지기 전에 제2저항(140)을 연결하여 더 빠르게 방전시킬 수 있도록 할 수도 있다. 다시 말하면, 상기한 일 실시 예에서는 커패시터(110)의 전압이 기준전압 이하로 떨어지는 경우에 제2저항(140)을 커패시터(110)에 연결하도록 하지만, 다른 실시 예에서는 커패시터(110)의 전압이 기준전압 이하로 떨어지기 전에도 제2저항(140)을 커패시터(110)에 연결하도록 함으로써 방전되는 시간을 단축할 수 있도록 하는 것이다.
이를 구체적으로 설명하면, 커패시터(110)에 저장된 전압이 상기 기준전압 이하로 떨어지기 전에 제어부(180)가 제2스위칭접점(170)의 스위칭을 동작하여 제2스위칭접점(170)을 오프(off)시켜 전원부(120)로부터 동작전원이 스위칭부(160)로 인가되는 것을 차단하도록 한다. 이와 같이 스위칭부(160)로 동작전원의 공급이 차단되면 상술한 바와 같이 제1스위칭접점(150)은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태를 유지하게 된다. 이로써 제1스위칭접점(150)이 온(on)됨에 따라 제2저항(140)은 커패시터(110)와 연결되어 커패시터(110)에 저장된 전압이 급속방전되도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 MMC 컨버터의 서브모듈 내에 구비된 커패시터(110)에 저장되는 전압 값에 따라 커패시터(110)에 저장된 전압을 방전하도록 한다. 이때, 본 발명에서는 MMC 컨버터의 서브모듈의 특성상 내부의 커패시터(110)에 저장되는 전압 값에 따라 활성화 또는 비활성화되는 전원부(120)의 동작에 따라 커패시터(110)의 전압을 방전하도록 한다. 예컨대, 커패시터(110)에 계속 충전이 되어 충전전압이 전원부(120)의 활성화 전원인 500V에 도달하면 이러한 전원부(120)가 활성화되어 서브모듈의 내부 소자 및 회로에 동작전원을 공급하여 서브모듈(10)이 정상적으로 운전되도록 할 때에는 상대적으로 큰 열용량을 갖는 제2저항(140)과 커패시터(110)의 전기적 연결을 차단하여 제2저항(140)에 의해 커패시터(110)의 전압을 방전하지 않게 한다. 만약, 서브모듈을 정지시키는 경우에는 상대적으로 작은 열용량을 갖는 제1저항(130)을 통해 커패시터(110)의 전압을 서서히 방전시키다가 충전전압이 500V 이하로 떨어지면 전원부(120)가 비활성화되어 제2저항(140)과 커패시터(110)를 전기적으로 연결하여 제2저항(140)을 이용하여 커패시터(110)의 전압을 급속방전하도록 한다. 특히, 커패시터(110)의 충전전압이 500V 이하로 떨어지기 전에 더 빨리 방전하고자 하는 경우에는 제어부(180)에 의해 전원부(120)에서 스위칭부(160)로 공급되는 전원이 차단되도록 하여 제2저항(140)을 커패시터(110)와 연결함으로써 제2저항(140)을 통해 커패시터(110)를 급속방전할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭부의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스위칭부(160)는 하우징(161)의 내부에 일정한 반경의 원통형으로 기설정된 횟수만큼 권선된 코일(162), 상기 코일(162)의 내부에 위치하는 금속부재(163) 및 금속부재(163)를 초기위치로 복귀시키기 위한 탄성부재(164)를 포함하여 구성된다. 이러한 금속부재(162)는 바람직하게는 직선이동하여 상기한 제1스위칭접점(150)과 접촉 및 분리될 수 있으며, 코일(161)에 전원이 공급되어 전류가 흐르게 되면 기설정된 초기위치에서 직선운동하여 이동하게 되고 전류가 차단되면 탄성부재(164)에 의해 초기위치로 복귀한다. 이때, 초기위치는 제1스위칭접점(150)이 온(on) 상태를 유지하는 위치가 된다. 이러한 탄성부재(164)는 예컨대 스프링으로 구현될 수 있다. 구체적으로, 코일(161)에 흐르는 전류에 의해 금속부재(163)가 기설정된 초기위치에서 직선운동하여 제1스위칭접점(150)을 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 전환시켜 제2저항(140)과 커패시터(110)를 전기적으로 분리시키고, 이후에 코일(161)에 전류가 차단되면 초기위치로 탄성부재(164)에 의해 다시 초기위치로 복귀하여 제1스위칭접점(150)을 오프(off) 상태에서 다시 온(on) 상태로 전환시켜 제2저항(140)과 커패시터(110)를 전기적으로 연결하도록 한다. 본 실시 예에서 금속부재(162)는 예컨대 플런저(plunger)로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 MMC 컨버터의 서브모듈 내에 소정의 스위칭부를 이용하여 고전압을 저장하는 커패시터(110)와 급속방전을 위한 제2저항을 연결함으로써 필요에 따라 고속방전이 가능하도록 한다. 이를 위한 본 발명의 구성은 고가의 반도체 소자를 필요로 하는 종래기술에 비해 가격 경쟁력이 있으며, 빠른 방전으로 인해 유지보수 시간을 단축할 수 있고, 유지보수 작업의 안전성도 확보할 수 있다. 또한, 제어부의 동작에 따라 커패시터의 과전압을 억제하는 기능을 추가적으로 구현할 수도 있다는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 커패시터 120 : 전원부
130 : 제1저항 140 : 제2저항
150 : 제1스위칭접점 160 : 스위칭부
161 : 하우징 162 : 코일
163 : 금속부재 164 : 탄성부재
170 : 제2스위칭접점 180 : 제어부

Claims (9)

  1. MMC 컨버터의 서브모듈 내 직류(DC) 전압을 저장하는 커패시터;
    상기 커패시터에 저장된 전압을 이용하여 상기 서브모듈 내부에 필요한 동작전원을 공급하는 전원공급장치;
    상기 커패시터에 병렬로 연결된 제1저항;
    상기 제1저항보다 작은 저항값과 큰 열용량을 가지며 상기 커패시터에 저장된 전압을 급속방전하기 위한 제2저항;
    상기 커패시터와 제2저항을 연결 및 차단하기 위한 제1스위칭접점;
    상기 전원부로부터 공급되는 동작전원에 의해 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 스위칭부;
    상기 전원공급장치와 스위칭부를 연결 및 차단하기 위한 제2스위칭접점; 및
    상기 제2스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 제어부; 를 포함하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브모듈의 초기상태에서 상기 제1스위칭접점 및 제2스위칭접점은 각각 온(on) 상태를 유지하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 커패시터에 저장된 전압이 기설정된 기준전압 이상으로 상승하면 활성화되어 동작전원을 출력하고 상기 기준전압 이하로 떨어지면 비활성화되어 동작전원을 출력이 차단되는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭부에 상기 동작전원이 공급되면 상기 스위칭부는 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시켜 상기 제1스위칭접점을 오프(off)시키는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭부로 상기 동작전원의 공급이 차단되면 상기 제1스위칭접점은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태를 유지하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 커패시터에 저장된 전압이 상기 기준전압으로 떨어지기 전에 상기 제어부가 상기 제2스위칭접점의 스위칭을 동작하여 상기 제2스위칭접점을 온(on)시켜 상기 전원부로부터 동작전원이 상기 스위칭부로 인가되도록 하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭부로 상기 동작전원의 공급이 차단되면 상기 제1스위칭접점은 초기상태로 복귀하여 온(on) 상태를 유지하는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    일정한 반경으로 기설정된 횟수만큼 권선된 코일; 및
    상기 권선된 코일의 내부에 위치하는 금속부재를 포함하고,
    상기 금속부재는 상기 제1스위칭접점과 물리적으로 연결되며 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 직선운동하여 상기 제1스위칭접점의 스위칭을 동작시키는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자기력에 의해 기설정된 초기위치에서 직선운동하여 상기 제1스위칭접점을 오프(off)시키고 전류가 차단되면 상기 초기위치로 복귀하여 상기 제1스위칭점점을 온(on)시키는 MMC 컨버터의 서브모듈 내 커패시터 방전장치.
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