KR20180025253A - 부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법 - Google Patents

부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180025253A
KR20180025253A KR1020170109366A KR20170109366A KR20180025253A KR 20180025253 A KR20180025253 A KR 20180025253A KR 1020170109366 A KR1020170109366 A KR 1020170109366A KR 20170109366 A KR20170109366 A KR 20170109366A KR 20180025253 A KR20180025253 A KR 20180025253A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrical
plug
contact
lines
modules
Prior art date
Application number
KR1020170109366A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101988727B1 (ko
Inventor
슈테판 굇츠
Original Assignee
독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 filed Critical 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20180025253A publication Critical patent/KR20180025253A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101988727B1 publication Critical patent/KR101988727B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/721—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures cooperating directly with the edge of the rigid printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/633—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for disengagement only
    • H01R13/635—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for disengagement only by mechanical pressure, e.g. spring force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7031—Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity
    • H01R13/7034—Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity the terminals being in direct electric contact separated by double sided connecting element
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/27—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency
    • H02M5/271—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency from a three phase input voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/297—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

본 발명은 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 임의의 원하는 개수의 전기 소자를 추가함으로써 전기 회로의 동적 연장을 가능하게 하는 메타 모듈을 제시한다.

Description

부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR INTEGRATING AN ELECTRICAL ELEMENT INTO AN ELECTRICAL CIRCUIT UNDER LOAD}
본 발명은 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 추가 메타 모듈 또는 전기 소자가 또한 작동 중에 추가되는 것을 가능하게 하는 메타 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 전기 회로가 작동 중에 필요시 연장될 수 있는 동시에, 하나 이상의 단자 또는 단자 쌍에 대해 전기 컨버터 또는 인버터로 작용할 수 있도록, 동일한 유형이 아닌 상이한 전기 에너지 저장 장치들, 에너지 공급원들, 및/또는 에너지 소비자들을 전기 회로에 통합하는 장치에 관한 것이다.
분산형 에너지 발생 시스템, 예를 들어 민간 태양광 발전소, 풍력 터빈 발전소, 수력 발전소, 및 열병합 발전소의 도입에 따라, 상당수의 특히 재생 가능한 에너지 공급원들에 의한 에너지 발생의 기술-유도된 시간적 변동을 보완하기 위해 전기 에너지 저장 장치의 통합에 대한 연구가 점차 증가하고 있다. 복수의 선택적으로 분배된 전기 에너지 공급원, 에너지 저장 장치, 및/또는 에너지 소비자의 조합은 여기서 종종 이른바 마이크로그리드(micro grid)로 지칭된다.
전통적인 개념에서, 상이한 전기 에너지 공급원들, 에너지 저장 장치들, 및/또는 에너지 소비자들은 대개는 각각의 별도의 전력 전자 기기들과 함께 따로따로 하나의 시스템에 통합된다. 상이한 특성을 갖는 전기 에너지 공급원들, 에너지 저장 장치들, 및/또는 에너지 소비자들을 포함하는 각각의 유닛은, 전기 출력 변수, 즉 전류 프로파일 및 전압 프로파일을 공통 전력 그리드, 예를 들면 공통 버스바에 따라 조정하기 위해, 컨버터 또는 인버터로 구성되는 별도의 전력 전자 기기를 여기서 필요로 한다. 한편으로, 이와 같은 시스템은 개별적으로 요구된 컨버터 또는 인버터가 최대 전력에 따라 조정되기 때문에 매우 고비용이다. 또한, 각각의 컨버터 또는 인버터가 공통 전기 출력 파라미터, 예를 들어 230 V AC 또는 3상 전류를 준수해야 하는 동시에 일반적으로 큰 전압차가 브리지되어야 하기 때문에, 이는 손실을 증가시킨다. 게다가, 공통 전기 출력 파라미터가 가변 작동점이 남아있어야 하는 주변 조건을-시스템의 전반적인 최적값이 이러한 조건 밖에 있을지라도-생성하기 때문에, 이는 작동 조절기가 전반적인 시스템의 최적의 작동점에 도달할 자유를 제한한다.
특히, 차량의 경우, 진동 모터 또는 3상 모터를 갖는 종래 전기 구동 시스템에 따르면, 대략 정현파 전류 프로파일 또는 전압 프로파일을 생성하기 위한 간단한 컨버터가 일반적으로 전기 기계를 위해 사용된다. 이는 통상적으로 전류-제어식 또는 전압-제어식 2점 회로를 수반한다. 전류-제어식 2점 회로는 대개는 위상각 제어에 의해 전기 기계의 진폭을 생성하기 위해 바이폴라 부품, 여기서 사이리스터를 사용한다. 이와 같은 회로는 또한 대규모 구동부, 예를 들어 열차에 널리 보급되어 있다. 비교적 신규 차량은 사실상 독점적으로 전압-제어식 회로를 사용한다. 그러나, 여기서 전류 및 전압에 관하여 일반적으로 매우 큰 왜곡이 존재하는데, 이는 각각의 전자 장치들의 간섭 및 구동 부품들의 노화뿐만 아니라, 발진 및 토크 리플을 야기할 수 있다. 이른바 멀티레벨 컨버터가 이를 해결할 수 있다. 멀티레벨 컨버터, 예를 들어 중성점 클램프(NPC), 플라잉 커패시터, 모듈형 멀티레벨 컨버터, 또는 직렬 및 병렬 모듈 연결성을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMSPC)는 일반적으로 예를 들어 하나 이상의 구동부를 위해 단 하나의 교류 전압 또는 하나의 3상 전압을 발생시킬 수 있다. 이러한 공급 전압은 일반적으로 60 V, 통상적으로 200 V를 초과하는 고전압 범위에 있고, 대개는 하나 이상의 고전압 어큐뮬레이터로부터 공급된다. 멀티레벨 컨버터의 각각의 출력들은 서로로부터 및/또는 적어도 하나 이상의 고전압 어큐뮬레이터로부터 갈바닉 단절되지 않는다. 그러나, 전기 자동차, 선박, 항공기 등은 일반적으로 적어도 하나의 전압 시스템, 대개는 구동 시스템을 구비할 뿐만 아니라, 추가 에너지 공급 시스템, 대개는 저전압 공급 시스템을 구비한다. 이들은, 예를 들어 2차 조립체, 제어기, 또는 통신 장치를 취급하기 위한 조명 시스템일 수 있다. 예를 들어, 현재의 자동차에는, 대개는 12 V, 24 V, 및/또는 48 V DC 전압을 갖는 적어도 하나의 공급 시스템이 존재한다. 국내형 소켓 형태의 110 V 또는 230 V 교류 전압이 또한 더 적은 정도로 널리 보급되어 있다.
게다가, 멀티레벨 컨버터 외에도, 다른 전력 전자 시스템 및 배터리도 또한 점차 모듈형 설계로 이루어지고 있다. 그러나, 일반적으로 하드 와이어링으로 인해 개별 모듈을 용이하게 확장하거나 교체할 수 없다. 개별 배터리 모듈, 예를 들어 네트워크 액세스 저장 장치를 교체하기 위해, 대응하는 어큐뮬레이터는 일시적으로 작동 불능 상태가 되어야 한다.
CN 204360204에는, 차량의 속도를 제한하기 위한 제어 유닛이 기재되어 있다. 제어 유닛은 여기서 특히 비상 경보, 조향 제어, 전면유리창 와이퍼, 안개등 등을 위한 다양한 모듈들에 연결되는 마이크로컨트롤러(MCU)로 구성된다.
US 7,146,260 B2에는, 동적으로 구성 가능한 멀티프로세서 시스템이 개시되어 있다.
US 2012/0053754 A1 및 WO 2013/052043 A1에는, 차량에 사용하기 위한 전기 통신 및 제어 모듈의 설계가 개시되어 있다.
US 8,548,646 B1에는, 무인 차량을 위한 분산형 하드웨어 아키텍처가 기재되어 있다.
CN 104267217 A 및 CN 204129079 U에는, 외부 영역에 사용하기 위한 핫 플러그의 설계가 기재되어 있다.
동일한 유형이 아닌 전기 에너지 공급원, 에너지 저장 장치, 및/또는 에너지 소비자를 단일 장치에 통합하는 것은 Selvakumar 외[S. Selvakumar, P. Kulanthaivel(2014). 광전지-풍력 에너지 시스템을 위한 새로운 하이브리드 캐스케이드 H-브리지 인버터. Proceedings of the International Conference on Innovative Trends in Electronics Communication and Applications, 130-140], Parker 외[M. A. Parker, L. Ran, S. J. Finney(2013). 직접 구동 풍력 터빈 그리드 인터페이싱을 위한 고장-내성 모듈형 멀티레벨 인버터의 분산 제어. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(2):509-522.], Ahmed 외[N. A. Ahmed, A. K. Al-Othman, M. R. AlRashidi(2011). MPPT 및 DC 버스 전압 조절을 이용한 효율적인 계통 연계형 복합 풍력/광전지/연료 전지 전력 시스템의 개발. Electric Power Systems Research, 81:1096-1106], 및 US 20020036430으로부터 공지되어 있고, 여기서 장치 자체가 변환기 또는 인버터로 작동할 수 있다. 그러나, 이러한 공지된 장치는 어렵게 확장될 수 밖에 없다는 단점이 있다. 모든 전기 에너지 공급원들, 에너지 저장 장치들, 및/또는 에너지 소비자들이 초기 가동을 위해 이미 연결되어 있어야 하거나, 또는 추가 전기 에너지 공급원들, 에너지 저장 장치들, 및/또는 에너지 소비자들을 위해 충분한 단자들이 이미 제공되어 있어야 한다. 예를 들어 작동 진행 중의 결함 소자의 교체는 이에 제공되지 않는다.
본 개시의 범주 내의 컨버터의 기능은, 전류 강도 및 전압의 시간 프로파일로 구성되는, 적어도 2개의 연결된 전기 시스템의 상이한 전기적 특성들이 상호 조정되도록, 두 시스템 사이의 에너지를 대체할 수 있는 능력을 나타낸다. 예를 들어, 전압 또는 전류 유동이 증가, 감소, 및/또는 반전된다. 아울러, 전기적 특성들의 조정은 또한 시간 프로파일을 포함하며, 예를 들어 직류 전압을 교류 전압/3상 전류로 변환하거나 교류 전압/3상 전류를 직류 전압으로 변환하는 것과 관련될 수 있다. 또한, 컨버터 기능은 상이한 위상 개수 및/또는 진폭 및/또는 상이한 주파수 및/또는 상이한 위상 위치를 갖는 교류 전압의 변환을 포함할 수 있다.
인버터들은, 에너지 소비자로서 주로 기능하며 연결되는 전기 시스템과는 대조적으로, 교류 전압이 발생된다는 점에 의해 구별되는 컨버터들의 서브그룹으로 종종 간주된다.
종래 기술의 배경에 반하여, 본 발명의 목적은 개별 전기 에너지 공급원, 에너지 저장 장치, 및/또는 에너지 소비자를 추가 및 제거함으로써 전기 회로의 작동 중에 전기 회로를 동적으로 확장 또는 감소시킬 수 있는 방식을 제공하는 데에 있다.
후술하는 내용에서, 전기 에너지 저장 장치, 전기 에너지 공급원, 및 전기 에너지 소비자는 일반적으로 전기 소자로 지칭될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치를 사용 가능하게 한다. 전기 회로는 여기서 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 전기 모듈을 포함한다. 적어도 하나의 전기적 연결은 본 발명에 따른 장치의 일부로서 전기적 연결 라인, 및 연결 라인을 위한 모듈들의 대응하는 단자들에 의해 구현된다. 연결 라인은 2개의 제1 전기 라인을 포함하되, 이들은 각각 2개의 모듈 중 하나로 이어지며, 스프링 메커니즘에 의해 적어도 제1 접촉 지점에서 서로 전기적으로 연결된다. 스프링 메커니즘은 본 발명에 따른 장치의 다른 일부로서 플러그를 완전히 삽입함으로써 단절되되, 플러그는, 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 제1 전기 라인들 중 하나와 제2 전기 라인들 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 각각의 경우 적어도 제2 접촉 지점에서 형성되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인 및 그 사이에 놓인 절연 재료를 포함하고, 플러그는 통합될 적어도 하나의 전기 소자에 연결되어야 한다.
전기 모듈은 본 발명의 범주 내에서 적어도 하나의 전기 소자, 즉 전기 에너지 저장 장치, 전기 에너지 공급원, 및/또는 전기 에너지 소비자, 및 예를 들어 커패시터와 같은 선택적인 전기 저장 장치를 포함한다. 전류 및 전압과 같은 전기적 파라미터들이 각각의 스위치들에 의해, 모듈 내에 포함되는 전기 소자들을 위해 설정될 뿐만 아니라, 구비되며 추가 모듈들이 연결될 수 있는 단자들 사이에도 설정된다. 각각의 모듈은 전원 연결로도 지칭되는, 외부를 향한 적어도 2개의 연결을 구비한다.
본 발명의 의미 내에서, 컨버터, 멀티레벨 컨버터, 및 다른 전력-전자 시스템, 및 모듈형 구성으로 이루어진 배터리도 전기 모듈로 지칭된다. 이는 모든 모듈형 정류기, 특히 멀티포인트 컨버터로도 지칭되는 모듈형 멀티레벨 컨버터를 포함한다. Goetz, Peterchev, Weyh에 기재된 직렬 및 병렬 모듈 연결성을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMSPC)[토폴로지 및 제어. IEEE Transactions on Power Electronics, 30(1):　203 이하 참조]는 또한 전술한 바와 같은 전기 모듈들에 의해 구성된다. 본 발명의 범주 내의 정의에 따른 전기 모듈이 또한 참조하는 또 다른 유형의 컨버터 및 모듈이 DE 10 2014 110 410에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 장치의 개선에서, 플러그는 각각의 경우 2개의 모듈 중 하나와 통합될 전기 소자 사이의 복수의 전기적 연결을 위해 구성되며, 이를 위해 대응하는 다수의 전기 도체 및 접점 쌍을 구비하고, 여기서 각각의 도체 및 접점 쌍의 각각의 파트너들은 서로 대향하여 배치되며, 플러그의 적어도 하나의 절연 재료에 의해 서로 분리된다.
다른 개선에서, 적어도 하나의 전기적 절연 재료는 도체 및 접점 쌍들 사이의 중간 공간까지 연장되고, 그 결과 플러그는 적어도 하나의 평활면(smooth surface)을 갖는다. 이런 맥락에서, 전기적 절연 재료는 외부를 향해 도체 및 접점 쌍의 파트너들 중 적어도 하나와 동일 평면 상에서 끝나고, 그 결과 플러그의 대응하는 표면은 평활해 보인다. 전기적 절연 재료가 하나의 도체 및 접점 쌍 또는 복수의 도체 및 접점 쌍의 중간 공간들 사이의 플러그의 양측에 연장되고, 또한 도체 및 접점 쌍의 각각의 파트너들과 동일 평면 상에서 외부를 향해 끝나는 경우, 플러그는 양측이 평활하다. 즉, 플러그는 양측에 평활면을 갖는다.
이에 대한 대안으로, 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍이 적어도 일 편(piece)의 절연 재료에 대해 카운터싱크(countersunk)되어 놓이는 것을 또한 고려할 수 있고, 그 결과 대응하는 홈들이 플러그의 표면 상에 형성된다. 이는 절연 재료가 도체 및 접점 쌍들 사이의 중간 공간들로부터 외부로 연장되고, 그 결과 홈 구조가 플러그의 표면 상에 형성된다는 것을 의미한다.
또 다른 개선에서, 플러그의 삽입 방향으로 위치되는 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍의 하나의 단부에 둥근 부분이 구비되되, 이 둥근 부분은, 플러그가 스프링 메커니즘에 삽입될 때, 2개의 제1 라인 사이의 전기적 접촉이 플러그의 추가 삽입에 의해 단절되기 전에, 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍의 2개의 제2 라인이 각각 먼저 각각의 경우 2개의 수용 제1 라인 중 하나와 전기적으로 접촉하도록, 구성된다.
플러그를 스프링 메커니즘에 완전히 삽입한다는 것은, 플러그 상에 배치되는 적어도 하나의 라인 및 접점 쌍이 플러그-인 스위칭 연결의 각각의 제1 전기 라인들에 대한 최상의 전기적 접촉을 가지게 되는 제공된 단부 위치에 플러그가 있다는 것을 의미한다.
이는 이 지점까지 적어도 2개의 제1 전기 라인 사이에 존재하는 전기적 접촉이 차단되기 전에, 플러그의 전기적 접점들이 먼저 2개의 제1 전기 라인의 각각의 관련 접촉 지점들과 신뢰할 만한 전기적 접촉을 형성한다는 것을 의미한다.
이는 일반적으로 본 발명에 따라 제공되는 스프링 메커니즘으로의 플러그의 삽입 과정 또는 플러그-인 과정이 복수의 위상으로 분할된다는 것을 의미한다. 먼저, 플러그의 제2 전기 라인들과 스프링 메커니즘의 제1 전기 라인들 사이에 안정된 무반동(bounce-free) 전기적 연결이 형성되는 반면, 병렬로 전기적 연결 라인, 즉 적어도 2개의 제1 전기 라인들 사이의 전기적 접촉은 폐쇄 상태로 남아있다.
기존 전기적 접촉, 즉 제1 접촉 지점에서의 적어도 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 연결 라인은 이후에만 개방되고, 그 결과 새롭게 형성되는 전류 경로가 각각의 제1 및 제2 전기 라인 사이의 이제 단일의 기존 전기적 연결에 의해 해제된다.
신뢰할 만한 전기적 접촉이 모듈들 사이에 항상 존재하거나, 단락 또는 다른 왜곡이 일어날 수 없다는 것을 보장할 수 있도록, 시간적 순서가 이러한 과정에서 중요하다.
이하에서 플러그-인 스위칭 연결로도 지칭되는 본 발명에 따른 장치는 이 경우 일반적으로:
- 전기적 연결 라인, 즉 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 연결이 사용 가능하게 되는 적어도 하나의 접촉부 또는 제1 접촉 지점,
- 본 발명에 따라 제공되는 플러그가 제1 접촉 지점에서 적어도 2개의 제1 전기 라인의 전기적 접촉을 차단하지 않으면서 제1 위치까지 스프링 메커니즘에 삽입될 때, 플러그를 수용하기에 적합한 적어도 하나의 개구를 사용 가능하게 하는 적어도 하나의 리셉터클부(receptacle part),
- 본 발명에 따라 명시되며, 제1 접촉 지점에서 적어도 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉을 폐쇄된 상태로 유지하는 적어도 스프링 메커니즘,
- 플러그가 제1 위치를 넘어서 리셉터클부에 추가로 삽입될 때, 제1 접촉 지점의 전기적 접촉이 스프링 메커니즘의 힘에 반하여 개방되도록 제1 접촉 지점에 작동 가능하게 연결되는 적어도 하나의 기계식 개방 장치를 포함한다.
기계식 개방 장치는 일반적으로 리셉터클부에 통합된다. 그러나, 하나의 특정 개선에서, 기계식 개방 장치는 또한 리셉터클부와 별도로 구현될 수 있다.
또 다른 개선에서, 플러그가 상기 플러그의 각각의 표면들 상에 플러그를 리셉터클부 또는 스프링 메커니즘에 삽입하는 방향으로 일측 또는 양측에서 진행되는 절개부를 구비하는 것을 고려할 수 있다.
플러그가 스프링 메커니즘에 삽입된 상태로부터 시작하여, 본 발명에 따른 장치의 또 다른 개선에서, 적어도 하나의 연결 라인의 2개의 제1 라인이 2개의 전기 모듈로부터 및 적어도 하나의 제2 접촉 지점으로부터 멀어지는 방향으로 길어지고, 적어도 하나의 제2 접촉 지점으로부터 시작하여, 이들은, 플러그가 스프링 메커니즘으로부터 인출될 때, 적어도 하나의 연결 라인의 2개의 제1 전기 라인이 적어도 하나의 제1 접촉 지점에서 다시 접촉할 때에만, 플러그의 접점들, 즉 적어도 하나의 제2 접촉 지점에서의 적어도 2개의 제2 라인들이 각각의 경우 2개의 제1 라인으로부터 전기적으로 단절되도록, 각각의 단부들의 방향으로 서로로부터 멀리 완만하게 연장되는 것을 고려할 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도 하나의 전기 모듈을 구비하고, 적어도 제1 단자를 구비하며, 적어도 제2 단자, 및 2개의 제1 전기 라인에 의해 구현되는 전술한 장치의 일부로서, 제2 단자에 연결되는 적어도 하나의 연결 라인을 구비한 이른바 메타 모듈에 있어서, 2개의 제1 전기 라인 중 하나는 전기 모듈에 연결되며, 2개의 제1 전기 라인 중 다른 하나는 제3 단자로 이어지고, 2개의 제1 전기 라인은 스프링 메커니즘에 의해 적어도 제1 접촉 지점에서 서로 전기적으로 연결되며, 스프링 메커니즘은 전술한 장치의 다른 일부로서 플러그를 삽입함으로써 단절되되, 플러그는, 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 제1 전기 라인들 중 하나와 제2 전기 라인들 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 각각의 경우 적어도 제2 접촉 지점에서 사용 가능하게 되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인 및 그 사이에 놓인 절연 재료를 포함하며, 플러그는 추가 전기 소자 및/또는 추가 전기 모듈 및/또는 메타 모듈에 연결되도록 구성되는, 메타 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제공되는 메타 모듈은 종래 모듈 및 또한 적어도 제1 단자 및 적어도 제2 단자 및 제2 단자에 연결되는 전술한 바와 같은 플러그-인 스위칭 장치를 포함한다는 점에 의해 구별된다.
본 발명에 따른 메타 모듈은 작동 중에도 추가 메타 모듈이 추가되는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 추가 확장 가능성이 각각의 확장과 함께 발생한다. 본 발명에 따른 메타 모듈은 또한, 대응하여 제공될 플러그-인 스위칭 장치 및 연결을 대응하여 추가 또는 제거함으로써, 2개의 모듈 사이의 하나 또는 3개 이상의 연결 라인을 위해 형성될 수 있다. 따라서, 전기 회로에서의 본 발명에 따른 하나 이상의 메타 모듈의 사용은 사실상 임의의 원하는 확장성을 가능하게 한다. 이는 특히 부하시, 즉 전기 회로의 작동 진행 중에도 그러하다.
메타 모듈이 추가 모듈 또는 메타 모듈을 위한 2개 이상의 확장 플러그-인 위치를 구비하는 것을 또한 고려할 수 있다. 대응하여, 전술한 바와 같은 복수의 플러그-인 스위칭 장치가 제공되어야 한다.
본 발명은 또한, 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 모듈을 전기 회로에 통합하는 방법에 있어서, 전기 회로는 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 모듈을 포함하는, 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 전기적 연결은 여기서 연결 라인을 위한 모듈들의 대응하는 단자의 연결 라인들에 의해 구현된다. 이런 맥락에서, 연결 라인은 2개의 제1 전기 라인을 포함하되, 이들은 각각 2개의 모듈 중 하나로 이어지며, 스프링 메커니즘에 의해 적어도 제1 접촉 지점에서 서로 전기적으로 연결되고, 스프링 메커니즘은 플러그를 삽입함으로써 단절되되, 플러그는, 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 제1 전기 라인들 중 하나와 제2 전기 라인들 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 각각의 경우 적어도 제2 접촉 지점에서 형성되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인 및 그 사이에 놓인 절연 재료를 포함하고, 플러그는 통합될 적어도 하나의 전기 소자에 연결되어야 한다.
전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 방법이 사용 가능하게 되고, 여기서 전기 회로는 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 모듈을 포함하며, 전술한 바와 같은 장치, 즉 플러그-인 스위칭 장치가 사용된다.
본 발명의 추가 이점들 및 개선들은 상세한 설명 및 첨부 도면에 나타날 수 있다.
물론, 상기에 언급된 특징들 및 이하에서 여전히 설명될 특징들은 본 발명의 범주를 벗어남 없이 각각의 명시된 조합뿐만 아니라 다른 조합 또는 단독으로도 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 의해 개략적으로 도시되며, 도면을 참조하여 상세히 및 개략적으로 설명된다.
도 1은 종래 기술로부터 공지된 바와 같은, 상이한 전기 소자들을 전기 회로에 통합하는 해결방안의 예를 도시한다.
도 2는 종래 기술로부터 공지된 바와 같은, 전기 회로 내에 구비될 수 있는 3개의 예시적인 모듈을 도시한다.
도 3은 마찬가지로 전기 회로에 통합될 수 있는, 확장 기능을 갖는 3개의 예시적인 모듈을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 구현예의 개략도를 도시한다.
도 5는 모듈이 연결된 상태로, 도 4의 장치와 유사한 본 발명에 따른 장치의 구현예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 장치의 구현예에 사용될 수 있는 예시적인 플러그의 하부를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 장치의 구현예에 사용될 수 있는 예시적인 플러그의 다른 구현예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 장치의 구현예를 위한 예시적인 플러그의 또 다른 구현예를 도시한다.
도 9는 플러그가 역시 본 발명에 따라 제공되며 도시되는 스프링 메커니즘에 도입될 때, 도 7의 예시적인 플러그의 구현예를 도시한다.
도 10은, 도 10a 내지 도 10d에서, 추가 모듈에 의한 확장을 가능하게 하는 단자들을 갖는 각각의 경우 2개의 모듈의 개략도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따라 제공되는 메타 모듈의 구현예의 개략도를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따라 제시되는 메타 모듈의 상이한 구현예들에서 개별 스위치들 및 전기 단자들의 대안적인 배치의 3가지 예의 개략도를 도시한다.
도 13은 각각의 메타 모듈들에 대한 스위치들 및 전기 단자들의 대안적인 배정의 예를 도시한다.
도 14 내지 도 18은 각각 본 발명에 따른 메타 모듈의 구현예로 각각 구현될 수 있는 모듈들의 예를 도시한다.
도면은 일관되고 포괄적인 방식으로 설명된다.
본 발명은 Selvakumar 외[S. Selvakumar, P. Kulanthaivel(2014). 광전지-풍력 에너지 시스템을 위한 새로운 하이브리드 캐스케이드 H-브리지 인버터. Proceedings of the International Conference on Innovative Trends in Electronics Communication and Applications, 130-140], Parker 외[M. A. Parker, L. Ran, S. J. Finney(2013). 직접 구동 풍력 터빈 그리드 인터페이싱을 위한 고장-내성 모듈형 멀티레벨 인버터의 분산 제어. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(2):509-522.], Ahmed 외[N. A. Ahmed, A. K. Al-Othman, M. R. AlRashidi(2011). MPPT 및 DC 버스 전압 조절을 이용한 효율적인 계통 연계형 복합 풍력/광전지/연료 전지 전력 시스템의 개발. Electric Power Systems Research, 81:1096-1106], 또는 US 20020036430에 기재된 바와 같이 개별 모듈들을 공통 전기 회로, 예를 들어 마이크로그리드에 통합하거나, 또는 예를 들어 DE 10 2011 108 920, DE 10 2010 052 934, 또는 US 7,269,037에 기재된 바와 같이 이른바 모듈형 멀티레벨 컨버터에 통합하는 것과 관련되어 있다. 이러한 전기 회로에서, 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이른바 모듈들, 즉 독립형 전력 전자 유닛들은 이른바 매크로토폴로지(macrotopology)로 서로 하드 와이어링 연결된다. US 7,269,037은 예를 들어 도 1에 이와 같은 매크로토폴로지를 도시한다. 복수의 인접한 모듈이 여기서 주로 직렬로 연결된다. 예를 들어, US 7,269,037의 도 1에서, 복수의 모듈이 직렬로 연결되고 결합되어 이른바 컨버터 암들을 형성한다. 직렬로 연결되는 2개의 컨버터 암은 하나의 위상 모듈을 가져온다. 복수의 위상 모듈은 병렬로 연결될 때 Marquardt 매크로토폴로지를 가져온다. DE 10 2011 108 920에는, 병렬 상태에서의 모듈들을 위한 유사 토폴로지가 기재되어 있다.
모듈들은 바람직하게는 서로 직렬로 연결된다. 추가 모듈을 시스템에 삽입하기 위해, 예를 들어 전압 작동 범위 또는 현재 작동 범위를 확장하거나, 개별 모듈이 고장난 경우 전체 시스템의 고장 없이 원활하게 기능을 인계받는 추가 리던던시 모듈을 사용 가능하게 유지하기 위해, 2개의 모듈의 직렬 연결은 추가 모듈의 삽입을 위해 중단되어야 한다. 상당한 전류로 인해, 작동 중 이와 같은 설치는 종종 가능하지 않지만, 그 대신 시스템의 비활성화 및 수동 설치를 필요로 한다.
종래 기술의 시스템에서, 모듈들은 서로 하드 와이어링되며, 이 와이어링은 시간소모적인 분해 없이는 변경될 수 없다. 모듈들은 일반적으로 나사형 구리 레일로, 더 드물게는 또한 케이블 연결, 나사 단자, 또는 플러그 커넥터로 연결된다. 그러나, 간단한 확장은 굉장히 바람직할 것이다. 예를 들어, 샌프란시스코 및 피츠버그의 Marquardt에 의한 모듈형 멀티레벨 컨버터의 현재 매우 큰 상업적 구현은 회로 내에 상당수의 등가 모듈들을 사용 가능하게 유지하여, 등가 모듈들과 원활한 방식으로 연이어 계획된 비활성화까지 모듈들의 매우 큰 가정된 고장을 인계받을 수 있다. 그러나, 각각의 컨버터 암들의 내부 저항 및 기생 인덕턴스가 증가하기 때문에, 등가 모듈들은 전체 시스템의 전기적 특성을 손상시킨다. 또한, 이미 고정 통합된 등가 모듈들은 가동될 때 이미 비용 증가를 초래하며, 추가로 작동 중에 노화 가속을 겪게 된다.
따라서, 모듈들의 최대 가정된 동시 고장을 보상하기 위해, 적은 수의 등가 모듈들만을 통합하는 것이 더 유리할 것이다. 고장난 모듈들의 기능은 대응하여 설치된 등가 모듈에 의해 원활한 방식으로 인계될 수 있다. 이 경우, 추가 고장을 방지할 수 있도록, 작동 중에, 즉 부하시, 추가 등가 모듈들을 추가할 수 있는 방법이 있어야 한다. 동시에, 결함 모듈을 제거하여, 예를 들어 보수할 수 있다. 그러나, 지금까지 이와 같은 가능성이 존재하지 않았다. 오랜 연구 기간에도 불구하고, 지금까지는 본 발명에 근접한 적절한 해결방안이 없었다. 네트워크 작동에 대해 시스템 관련성이 있는 것으로 추정되는 비교적 큰 구현의 경우에서의 유지 비활성화의 비교적 높은 비용과, 해양 풍력 발전소에서 발생된 에너지를 변환하기 위한 Marquardt의 모듈형 멀티레벨 컨버터의 계획된 사용 중의 더 긴급한 상황조차도 본 발명에 따른 본 해결방안을 초래하지 않았다.
따라서, 종래 기술의 현 시스템에서는, 결함 모듈이 각각의 시스템에 남아있고, 유효 고장이 예상 고장을 초과하고 고장이 발생할 수 있는 경우 추가 모듈이 추가될 수 없다. 대신에, 각각의 시스템의 전원이 차단되는 유지 간격이 도입되어야 한다. 이런 맥락에서, 높은 비용이 발생하며, 특정 상황에서 기본 전력 그리드의 안정성이 위태롭게 된다. 다른 예는 발전소 그룹핑의 확장인데, 예를 들어 Selvakumar 외[S. Selvakumar, P. Kulanthaivel(2014). 광전지-풍력 에너지 시스템을 위한 새로운 하이브리드 캐스케이드 H-브리지 인버터. Proceedings of the International Conference on Innovative Trends in Electronics Communication and Applications, 130-140], Parker 외[M. A. Parker, L. Ran, S. J. Finney(2013). 직접 구동 풍력 터빈 그리드 인터페이싱을 위한 고장-내성 모듈형 멀티레벨 인버터의 분산 제어. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(2):509-522.], Ahmed 외[N. A. Ahmed, A. K. Al-Othman, M. R. AlRashidi(2011). MPPT 및 DC 버스 전압 조절을 이용한 효율적인 계통 연계형 복합 풍력/광전지/연료 전지 전력 시스템의 개발. Electric Power Systems Research, 81:1096-1106], 또는 US 20020036430에 따른 모듈들에 기초한 마이크로비드이다.
본 발명의 요지는 이러한 중대한 결함을 극복한다.
도 1은 양방향 화살표로 나타낸 바와 같이, 자체 컨버터들 또는 인버터들(5, 6, 7)로, 적절한 경우 변압기 또는 추가 컨버터들 또는 인버터들(8)을 통해, 공통 전력 시스템(9)에 각각 연결되는, 커패시터(1), 배터리(2), 및 태양 전지(3)로 이에 도시된, 상이한 전기 소자들을 통합하는 종래 해결방안의 예를 도시한다. 다수의 전기 소자, 예를 들어 배터리 팩(2)은 또한, 예를 들어 배터리 관리 시스템(4)과 같은, 각각의 컨버터들 또는 인버터들에 대개 통합되지 않는 특별한 기능을 필요로 한다. 각각의 전력 전자 유닛들(4~7)은 일반적으로 별도의 조절기, 및 상이한 조절 목표를 갖는 독립형 최적화기를 구비한다. 특정 상황에서, 개별 조절기들을 조정하는 공통 조절기(10)가 존재한다.
도 2는 종래 기술로부터 이미 공지된 3개의 예시적인 모듈을 도시한다. 각각의 이러한 모듈은 전기 소자(201, 209, 215), 및 예를 들어 커패시터(202, 210, 216)와 같은 선택적인 전기 저장 장치를 포함한다. 각각의 모듈들은 각각의 스위치들(203~206, 211, 212, 217, 218)에 의해 각각의 단자들(207, 208 또는 213, 214 또는 219, 220) 사이의 그리고 전기 소자들을 위한 전류 및 전압의 전기적 파라미터를 설정한다. 추가 모듈들이 특정 단자들에 연결될 수 있다. 이에 도시된 각각의 모듈은 이런 맥락에서 외부를 향한 2개의 전원 연결 또는 단자를 구비한다.
도 3은 도 2의 모듈에 비해 각각의 경우 확장된 기능을 갖는 3개의 예시적인 모듈을 도시한다. 다음으로, 각각의 모듈은 여기서 각각의 경우 전기 소자(301, 311, 321), 및 예를 들어 커패시터(302, 312, 322)와 같은 선택적인 전기 저장 장치를 포함한다. 다음으로, 각각의 모듈들은 스위치들(303~306, 313~316, 323~330)에 의해, 추가 모듈들이 연결될 수 있는 단자들(307~310, 317~320, 331~334) 사이의 그리고 전기 소자들을 위한 전류 및 전압과 같은 전기 파라미터를 설정한다. 각각의 모듈은 이런 맥락에서 외부를 향한 적어도 4개의 전원 연결을 구비한다.
도 4는 비확장 상태의, 이하에서 플러그-인 스위칭 장치로도 지칭되는, 본 발명에 따른 장치의 구현예를 도시한다. 2개의 제1 전기 라인이 2개의 모듈을 서로 전기적으로 연결하도록 구성되는 연결 라인의 일부로서 도시되어 있다. 따라서, 2개의 도시된 제1 전기 라인(401, 404)은, 각각의 화살표로 나타낸 바와 같이, 대응하여 연결될 모듈들(405, 406)로 이어진다. 2개의 제1 전기 라인(401, 404)은 스프링 메커니즘(402)에 의해 적어도 제1 접촉 지점(403)에서 서로 전기적으로 연결된다.
도 5는 추가 모듈이 연결된 상태에서, 도 4와 유사한 본 발명에 따른 플러그-인 스위칭 장치의 구현예를 도시한다. 자동 플러그-인 스위칭 장치의 스프링 메커니즘은 플러그를 삽입함으로써 단절되는데, 플러그는, 제1 접촉 지점(403)에서 제1 전기 라인들(501, 502) 사이에 전기적 접촉이 더 이상 존재하지 않는 대신에, 각각의 경우 적어도 하나의 제2 접촉 지점에서 전기 라인들(503, 501) 사이 및 전기 라인들(505, 502) 사이에 전기적 접촉이 구현되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인(503, 505), 및 그 사이에 놓인 절연 재료(504)를 포함한다. 대응하여, 이전 시스템을 확장하기 위한 추가 모듈(506)이 플러그에 연결될 수 있다. 다음으로, 추가 모듈은 여기서 화살표(506)에 의해 표시되며, 이미 연결된 모듈들(507, 508)은 각각의 화살표로 표시되어 있다.
도 6은 전술한 본 발명의 장치, 특히 도 4 및 도 5에 기재된 본 발명의 장치의 구현예들에 사용될 수 있는 플러그의 구현예의 하부를 도시한다. 이에 도시된 플러그는 각각의 경우 2개의 모듈 사이의 3개의 전기적 연결을 위해 구성된다. 대응하여, 서로 대향하여 배치되며 전기적 절연 재료(602)에 의해 분리되는 3개의 도체 및 접점 쌍(601)이 존재한다. 대안적으로, 플러그가 적어도 일측에 평활면을 형성하도록(도 6b), 바람직하게는 양측에 평활면을 형성하도록, 전기적 절연 재료(602)는 도체 및 접점 쌍들(601) 사이의 중간 공간까지 연장될 수 있다. 그 결과, 적절한 경우, 본 발명에 따른 장치의 스프링 메커니즘(이에 미도시)에 플러그를 용이하게 삽입할 수 있다. 또한, 도체 및 접점 쌍들(601)은 절연 재료(602)에 대해 더 깊은 위치에 있고, 그 결과 플러그-인 과정에 유리하며 해당 결합편으로의 플러그의 똑바른 삽입에 유리한 홈들을 형성하도록 카운터싱크될 수 있다.
도 7은 도 4 및 도 5의 본 발명에 따른 장치의 각각의 구현예에 사용될 수 있는 예시적인 플러그의 또 다른 구현예를 도시한다. 하나 이상의 전기 도체 및 접점 쌍(701, 703)이 전기적 절연 재료(702) 상에 배치되는데, 각각의 경우, 각각의 도체 및 접점 쌍의 파트너는 대응하는 도체 및 접점 쌍의 각각의 다른 파트너에 대향하여 놓이도록 배치되며 절연 재료(702)에 의해 분리된다. 2개의 제1 전기 라인(401, 404) 사이의 전기적 접촉이 플러그를 도 4의 수용 전기 전도성 스프링 메커니즘(402; 이에 미도시)에 추가로 삽입함으로써 단절되기 전에, 도체 및 접점 쌍들(701, 703)이 먼저 스프링 메커니즘(402)과 전기적으로 접촉하도록, 둥근 부분(704)이 각각의 도체 및 접점 쌍(701, 703)의 삽입 방향으로 전단부에 구성될 수 있다. 둥근 부분(704)은 여기서 동시에 스프링 메커니즘(402)으로의 삽입을 단순화한다. 또한, 일측 또는 양측에 구비되는 요홈부들(705, 706)은, 완전히 삽입된 상태, 즉 플러깅된 상태에서, 각각 2개의 제1 라인(401, 404)에 대해 플러그 상에 배치되는 도체 및 접점 쌍들(701, 703) 사이의 각각의 전기적 접촉 영역을 증가시킬 수 있고, 대응하는 유지력을 증가시킴으로써 견고한 유지를 향상시킬 수 있고, 그에 따라 스프링 메커니즘(402) 또는 스프링 메커니즘의 피팅부 또는 리셉터클부로부터의 원치않는 탈락(slipping out)이 더 어려워진다.
도 8은 완전히 삽입된, 즉 플러깅된 상태의, 도 4 및 도 5에 각각 개략적으로 도시된 본 발명의 플러그-인 스위칭 장치의 구현예를 위한, 도 7의 플러그와 유사한 예시적인 플러그의 다른 구현예를 도시한다. 도 7의 요홈부들(705, 706)은 여기서 스프링 메커니즘(810, 811)의 내부 접촉 영역들의 결합편에 대략적으로 대응하고, 그 결과 플러그의 양측의 각각의 접촉 영역들이 현저히 증가하고, 스프링 메커니즘(810, 811) 또는 피팅부로부터의 플러그의 원치않는 탈락을 어렵게 만드는 유지력이 현저히 증가한다.
도 9는 절연 재료(907)에 의해 서로 분리되는 하나 이상의 전기 도체 및 접점 쌍(906, 908)이 제1 전기 라인들(901, 902)과 전기적 접촉을 일으킬 때, 삽입이 일어날 때의 본 발명의 플러그-인 스위칭 장치의, 도 4 및 도 5에 각각 개략적으로 도시된 구현예를 위한, 도 7의 플러그와 유사한 예시적인 플러그의 또 다른 구현예를 도시한다. 이러한 접촉의 제1 구현은 접촉 지점들(904, 905)에 의해 표시된다. 그러나, 이 상태에서, 제1 접촉 지점(903)에서의 2개의 제1 라인(901, 902)의 상호 접촉은 아직 단절되지 않는다. 제1 접촉 지점(903)에서의 전기적 접촉의 단절은, 선택적으로 둥근 첨단 및 양측의 절개부(912, 913)로 삽입 메커니즘을 용이하게 하는 플러그의 추가 삽입에 의해서만 일어난다. 플러그는 유사한 역순으로 피팅부 또는 스프링 메커니즘으로부터 제거된다. 스프링 메커니즘 또는 2개의 제1 전기 라인(901, 902)의 상단부들(909, 910)은 여기서 더 길어지며, 양 단부의 방향으로 서로로부터 멀리 완만하게 연장되어, 가능한 한 긴 슬라이딩 과정을 가능하게 하고, 플러그가 스프링 메커니즘 또는 피팅부로부터 신속하게 인출될 때에도, 2개의 전기 라인(901, 902)이 제1 접촉 지점(903)에서 다시 접촉하기 전에, 플러그의 접점들(904, 905)이 피팅부들(909, 910) 또는 스프링 메커니즘의 접점들로부터 전기적으로 단절되지 않도록 보장할 수 있다. 후자는 작동 중에 아크의 형성 또는 짧은 중단을 방지할 수 있다.
도 10a는 적절한 스위치들(1005, 1006) 및 단자들(1007, 1008)에 의해 추가 모듈(1004)에 의한 팽창을 가능하게 하는, 예를 들어 체인으로부터의 2개의 모듈(1002, 1003)을 도시한다. 이러한 확장은 작동 중에 일어날 수 있다. 스위치들(1005, 1006) 및 관련 단자들(1007, 1008)은, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어 본 발명에 따라 제시된 자동 플러그-인 스위칭 장치의 구현예에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 이와 같은 확장은, 가동 중에 이미 존재하며 추가 모듈들의 추가를 가능하게 하는 단자들(1007, 1008) 및 스위치들(1005, 1006)의 개수에 제한된다. 도 10은 예를 들어 도 3의 모듈들에 요구되는, 2개의 모듈 사이의, 각각의 경우 쌍을 이룬 2개의 전기적 연결 라인(1001)에 대해 도시되어 있다. 그러나 유사하게, 예를 들어 도 2의 모듈들의 경우 단 하나의 연결 라인, 또는 2개의 모듈 사이의 3개 이상의 연결 라인에 대한 균등한 해결방안이 또한 단자들(1007, 1008) 및 스위치들(1005, 1006)을 생략 및 추가함으로써 구현될 수 있다.
도 10b, 도 10c, 및 도 10d는 MMC의 예를 이용한 스위칭 시퀀스를 도시한다. 도 10b에서, 모듈(1004)은 여전히 모듈들(1002, 1003)로부터 단절되어 있다.도 10c에는, 모듈(1004)이 이미 모듈들(1002, 1003)의 단자들(1007, 1008)에 각각 연결되는 동시에, 모듈들(1002, 1003)이 또한 여전히 서로 전기적으로 연결되도록 스위치(1005)가 또한 여전히 폐쇄되는 중간 상태가 도시되어 있다. 도 10d에 도시된 바와 같이, 모듈(1004)이 각각 단자들(1007, 1008)을 통해 모듈들(1002, 1003)에 안정된 전기적 연결을 구축할 때까지, 모듈들(1002, 1003) 사이의 접촉 또는 전기적 연결은 스위치(1005)를 개방함으로써 단절되지 않는다. 전이 상태에서, 도 10c에 도시된 바와 같이, 모듈(1004)은 모듈들(1002, 1003)에 의해 이른바 바이패스 모드로 스위칭되고, 그 결과 모듈들(1002, 1004; 1004, 1003) 사이의 전기적 연결에도 불구하고, 모듈(1004)은 말하자면 바이패스되어, 이를 통해 전류가 흐르지 않는다. 최종 상태에서만, 도 10d에 도시된 바와 같이, 모듈(1004)은 바이패스 모드로부터 활성 작동으로 변경될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 메타 모듈들(1114, 1115)의 다른 대응하는 구현예들과 함께 본 발명에 따른 메타 모듈(1116)의 구현예의 개략도를 도시하는데, 여기서 메타 모듈(1115)은 물결모양 파선에 의해 표시된 바와 같이 일부만 도시되어 있다. 각각의 메타 모듈(1114, 1115, 1116)은 여기서 관련 종래 모듈(1113, 1117, 1118) 및 스위치들(1102, 1103; 1109, 1110)을 포함할 뿐만 아니라, 각각의 메타 모듈(1114, 1115, 1116)이 각각의 작동 중에도 대응하는 추가 모듈 또는 메타 모듈의 추가를 가능하게 하도록 전기 단자들(1119, 1101; 1107, 1108)을 포함한다. 메타 모듈을 이용한 각각의 확장에 의해, 새로운 확장 가능성이 생긴다. 도 7에 이미 기재된 바와 같이, 장치는 각각 단자들(1119, 1101; 1107, 1108) 및 스위치들(1102, 1103; 1109, 1110)을 대응하여 추가 또는 제거함으로써 2개의 모듈 사이의 하나 또는 3개 이상의 연결 라인에 대해 균등하게 형성될 수 있다.
도 12는, 도 12a, 도 12b, 및 도 12c에서, 각각의 메타 모듈들 내의 개별 스위치들(1204, 1205) 및 각각의 스위치들(1214, 1215) 및 각각의 스위치들(1224, 1225, 1228, 1229) 및 전기 단자들(1202, 1203) 및 각각의 전기 단자들(1212, 1213) 및 각각의 전기 단자들(1222, 1223, 1226, 1227)의 대안적인 배치의 3가지 예를 도시한다. 후자, 즉 도 12c는 추가 모듈들 또는 메타 모듈들을 위한 2개의 확장 플러그-인 위치를 갖는 메타 모듈을 도시한다. 대응하여, 본 발명에 따르면, 메타 모듈들은 또한 3개 이상의 확장 플러그-인 위치로 구성될 수 있다.
도 13은 각각의 메타 모듈들(1310, 1313)에 대한 스위치들(1305, 1311) 및 전기 단자들(1303, 1304) 및 각각의 전기 단자들(1306, 1307)의 대안적인 배정의 예를 도시한다.
예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 이웃한 모듈과 단 하나의 전기적 연결을 공유하는 순수 2극 모듈의 경우, 추후 선택적으로 추가될 수 있는 각각의 모듈을 위해, 스위치를 포함하는 하나의 스위치 및 하나의 단자 쌍이 필요하다. 바로 이웃한 모듈과 2개 이상의 접촉을 공유하는 모듈의 경우, 2개의 모듈 사이에 필요한 즉각적인 전기적 연결의 개수에 따라, 연결당 다수의 전술한 스위치 및 관련 단자 쌍이 필요하다. 도 10은 2개의 모듈 사이의 2개의 즉각적인 전기적 연결을 위해 이를 도시한다.
전기 단자 쌍은 여기서 원칙적으로 임의의 공지된 방식, 예를 들어 플러그-인 접촉, 나사 접촉, 단자 접촉, 회로 기판 플러그-인 위치 등으로 구현될 수 있다.
후술하는 내용에서, 개별 모듈의 추가에 필요한 단자 쌍들, 즉 예를 들어 2-극 모듈을 위한 하나의 단자 쌍 및 각각의 이웃한 모듈과 각각 2개의 전기적 연결을 공유하는 모듈을 위한 2개의 단자 쌍이 기술적인 구현예와 무관하게 "플러그-인 위치" 또는 "확장 플러그-인 위치"라는 용어로 통합된다.
작동 중에 추가될 수 있는 모듈의 개수는 사용 가능한 플러그-인 위치 및 관련 스위치의 개수에 의해 정의된다. 동시에, 이와 같은 플러그-인 위치 및 관련 스위치에 의해 시스템에 통합된 결함 모듈은 작동 중에 제거되어, 기능적으로 유능한 모듈로 대체될 수 있다.
모듈의 추가 및 제거가 일반적으로 명시 및 잘 정의된 피크 전력 및 피크 전압을 갖는 종래 컨버터의 선택 확률을 감소시키기 위해 시스템 리던던시의 관리 및 결함 모듈의 교체를 주로 담당할 수 있는 반면, 다수의 응용에서는, 특정 개수의 플러그-인 위치 및 관련 스위치를 사용 가능하게 유지함으로써 기정의된 확장성이 바람직하지 않다. 대신에, 원래 예상 한도를 초과하는 동적 확장이 바람직하다. 대응하는 예는 마이크로그리드 내의 전기 에너지 공급원들, 전기 에너지 저장 장치들 및/또는 전기 에너지 소비자들의 그룹으로 간주될 수 있다. 추가 전기 에너지 공급원 또는 에너지 저장 장치를 추가하여, 에너지 소비를 증가시키거나 변동의 증가를 허용하려는 경우, 이는 일반적으로 원래 시스템에 의해 우발적으로 불필요하게 제한되지 않아야 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명은 전기 모듈들, 확장 플러그-인 위치들, 및 이러한 확장 플러그-인 위치들을 포함하는 관련 스위치들이 내부에 통합되는, 특히 도 11 및 도 12에 도시된 메타 모듈들을 제안한다. 각각의 메타 모듈은 또한 적어도 하나의 확장 플러그-인 위치 및 관련 스위치에 의해, 추가 모듈들 또는 메타 모듈들로 시스템을 확장할 가능성을 제공한다. 각각의 추가된 메타 모듈은, 시스템에 이미 원래 포함되었든 확장 플러그-인 위치에 의해 그 자체가 추가되었든, 추가 확장 플러그-인 위치로 새로운 확장 가능성을 제공한다.
메타 모듈은 임의의 확장 플러그-인 위치를 갖지 않는 모듈과 자유롭게 결합될 수 있다. 그러므로, 전반적인 시스템은 필요시 확장될 수 있도록 보장하기 위해 단지 메타 모듈을 포함해야 한다. 그러나, 이러한 확장성은 하나의 메타 모듈의 올바른 기능에 따라 좌우된다. 따라서, 시스템은 바람직하게는 복수의 메타 모듈을 포함한다.
모듈 또는 메타 모듈이 전술한 시나리오 중 하나에 추가되는 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 모듈들에서, 연결의 경우, 이른바 활성 0 상태[즉, 단자들(207, 208; 213, 214; 219, 220; 307, 309, 308, 310; 317, 319, 318, 320; 331, 333, 332, 334)이 스위치들(203~206; 211, 212; 217, 218; 303~306; 313~316; 323~330)에 의해 여기서 스위칭되어 쌍으로 전기적으로 연결된다] 또는 수동 상태(즉, 모든 스위치들이 개방되고, 그 결과 다이오드들이 정류기를 형성하며 모듈 내의 전기 소자들에 의한 전압의 축적을 방지한다)를 바람직하게 가정할 것이다. 그러므로, 추가 모듈 또는 메타 모듈의 각각의 단자들에는 0에 상응하지 않는 활성 전압이 존재하지 않는데, 이 전압은 설치 중에 위험한 영향을 미칠 수 있거나, 폐쇄형 스위치를 통한 방전으로 인한 손실로 이어질 수 있다.
2개의 모듈 사이의 라인들을 분리하며, 본 발명에 따른 고정된 플러그-인 위치에서 또는 메타 모듈에서 사용 가능하게 유지되는 각각의 스위치들은 하기 특성들로 인해 매우 비용효율적으로 구현될 수 있다:
a) 필요한 스위칭 속도가 낮고, 또한 기계식 스위치에 의해 보장될 수 있다. 또한, 스위치의 수동 활성화가 가능하다.
b) 모든 스위칭 과정이 작동 중에도 무전압(voltage-free) 방식으로 수행될 수 있다. 각각의 스위치와 관련된 추가 모듈 또는 모듈들은 스위치를 통해 전압을 제어하며 이를 매우 정확하게 설정할 수 있다. 따라서, 아킹 문제가 없으며, 해당 스위치에서의 마모가 심하지 않다.
c) 스위치의 최대 전압이 제한될 수 있으며, 이 스위치에서의 추가 모듈들의 최대 전압으로 인해 발생된다.
이러한 특성들은 비교적 유리한 저전압 부품을 사용함으로써 고전압 제어를 가능하게 하는 Marquardt의 모듈형 멀티레벨 컨버터의 원리를 따른다.
예기치 않은 과전압의 경우 스위치의 손상을 방지하기 위해, 스위치 외에도, 서지 피뢰기, 전압 억제기 등이 통합될 수 있다.
대응하여, 스위치는 임의의 원하는 공지된 전기 스위칭 장치, 예를 들어 기계식 스위치 또는 반도체 스위치로 구현될 수 있다.
스위치 또는 스위치들의 개폐는 복수의 방식으로 이루어질 수 있다. 스위치는 인간 작업자에 의해 수동으로 작동될 수 있다. 이런 맥락에서, 안전 메커니즘이 스위치를 잠그거나 해제할 수 있다. 또한, (메타) 모듈 내의 결함 또는 시스템 내의 추가 (메타) 모듈의 존재가 감지되는 경우, 스위칭은 자동으로 이루어질 수 있다. 이러한 감지는 플러그-인 위치에 연결되는 (메타) 모듈의 존재를 감지하는 센서에 의해 이루어질 수 있다. 이는 예를 들어 광학, 기계, 전기, 또는 정전용량 방식으로 이행될 수 있다. 또한, 스위칭은 추가 (메타) 모듈과 제어기 사이의 디지털 통신에 의해 트리거될 수 있다. 예를 들어, 추가 (메타) 모듈은 상태 메시지를 통해 제어기에 준비 상태를 전달할 수 있다. 대안적으로, 제어기는 (메타) 모듈 또는 모듈들의 기능 진단을 수행하며, 그에 기초하여 스위치들을 제어할 수 있다.
스위치 또는 스위치들의 폐쇄는 일반적으로 추가 (메타) 모듈이 시스템에 추가되며 전기적 연결이 형성되고 제어기가 준비 상태가 되거나 디폴트 상태가 (메타) 모듈에 발생되자마자 이루어진다. 개방은 일반적으로 모듈 또는 메타 모듈의 제거가 시작되기 전에 이루어진다. 본 발명에 따른 플러그-인 스위칭 장치의 구현예가 사용될 때, 플러깅 및 스위칭 과정의 필수적인 시간적 순서는 자동으로 기정의되고, 그 결과 여기서 부하시 (메타) 모듈이 기존 회로에 동적으로 통합될 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각의 스위치를 관련 플러그-인 위치와 통합하는 본 발명에 따른 플러그-인 스위칭 장치의 구현예들을 도시한다. 추가 (메타) 모듈의 삽입된 플러그가 없으면, 플러그-인 위치와 관련된 스위치의 접점들이 폐쇄된다. 추가 (메타) 모듈의 플러그가 삽입되자마자, 추가 삽입이 스위치 또는 2개의 제1 전기 라인(501, 502)의 직접 접촉을 방해하기 전에, 메타 모듈(503, 505)의 접점은 먼저 스위치(501, 502)의 2개의 접점과 접촉하고, 그에 따라 추가 (메타) 모듈에 의한 전류의 원활한, 바람직하게는 무전압 테이크업(take up)이 존재하도록 보장한다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 장치(501, 502)의 구현예의 스위치 또는 2개의 제1 전기 라인의 2개의 접점은 힘의 작용 없이 서로 견고한 전기적 접촉을 일으키는 스프링 메커니즘으로 구현된다. 도 4의 402에 의해 규정되는 접점들의 상부 종결부는 바람직하게는 테이퍼링 요홈부 또는 리셉터클부를 형성하는데, 이는 추가 (메타) 모듈의 대응하는 접점들과 함께 플러그를 수용할 수 있으며, 테이퍼링으로 인해 접점들로부터 멀리 이격될 수 있다.
도 4 및 도 5의 도면은 각각 2개의 인접한 모듈 사이의 전기적 연결, 단자 쌍, 및 관련 스위치를 단순히 도시한다. 2개의 인접한 모듈 사이의 복수의 전기적 연결의 경우, 복수의 단자 쌍 및 복수의 관련 스위치가 이러한 배치에 따라 반복적으로 구현되어야 한다.
도 14 내지 도 18은 각각 전술한 바와 같이 각각의 경우 적어도 하나의 확장 플러그-인 위치, 및 각각의 단자들에서의 관련 스위치들을 역시 제공함으로써 메타 모듈로 구성될 수 있는 추가 모듈 유형들을 도시하는데, 이런 방식으로 각각의 도시된 시스템을 추가 모듈들 또는 메타 모듈들로 확장시키기 위함이다.
제공될, 그리고 적어도 하나의 관련 스위치, 적절한 경우 복수의 관련 스위치를 구비한 적어도 하나의 확장 플러그-인 위치는 본 발명에 따른 장치의 구현예로 구성될 수 있는데, 이는 시스템의 작동 진행 중에 동적 확장성을 가능하게 한다.

Claims (12)

  1. 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 상기 전기 회로에 통합하는 장치에 있어서,
    상기 전기 회로는 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 모듈(405, 406, 507, 508, 807, 808)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 전기적 연결은 상기 장치의 일부로서 연결 라인, 및 상기 연결 라인을 위한 상기 모듈들의 대응하는 단자들에 의해 구현되고, 상기 연결 라인은 2개의 제1 전기 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902)을 포함하되, 이들은 각각 상기 2개의 모듈(405, 406, 507, 508, 807, 808) 중 하나로 이어지며, 스프링 메커니즘(402, 810, 811)에 의해 적어도 제1 접촉 지점(403, 903)에서 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스프링 메커니즘(402, 810, 811)은 상기 장치의 다른 일부로서 플러그를 완전히 삽입함으로써 단절되되, 상기 플러그는, 상기 2개의 제1 전기 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902) 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 상기 제1 전기 라인들(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902) 중 하나와 제2 전기 라인들(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908) 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 적어도 제2 접촉 지점에서 형성되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908) 및 그 사이에 놓인 절연 재료(504, 602, 704, 804, 907)를 포함하고, 상기 플러그는 통합될 적어도 하나의 전기 소자에 연결되어야 하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플러그는 각각의 경우 상기 2개의 모듈(405, 406, 507, 508, 807, 808) 중 하나와 상기 통합될 전기 소자 사이의 복수의 전기적 연결을 위해 구성되며, 이를 위해 대응하는 다수의 전기 도체 및 접점 쌍(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908)을 구비하고, 각각의 쌍의 각각의 파트너들은 서로 대향하여 배치되며 상기 적어도 하나의 절연 재료(504, 602, 704, 804, 907)에 의해 서로 분리되는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기적 절연 재료(504, 602, 704, 804, 907)는 상기 도체 및 접점 쌍들(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908) 사이의 중간 공간까지 연장되고, 그 결과 상기 플러그는 적어도 하나의 평활면을 가지는, 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908)은 상기 적어도 일 편의 절연 재료(504, 602, 704, 804, 907)에 대해 카운터싱크되어 놓이고, 그 결과 대응하는 홈들이 상기 플러그의 표면 상에 형성되는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그의 삽입 방향으로 위치되는 상기 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908)의 하나의 단부에 둥근 부분(704, 809)이 구비되되, 상기 둥근 부분(704, 809)은, 상기 플러그가 상기 스프링 메커니즘(402, 810, 811)에 삽입될 때, 상기 2개의 제1 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902) 사이의 전기적 접촉이 상기 플러그의 추가 삽입에 의해 단절되기 전에, 상기 적어도 하나의 도체 및 접점 쌍의 상기 2개의 제2 라인(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908)이 각각 먼저 각각의 경우 상기 2개의 수용 제1 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902) 중 하나와 전기적으로 접촉하도록, 구성되는, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그는 상기 플러그의 삽입 방향으로 일측 또는 양측에서 진행되는 절개부(705, 706, 912, 913)를 구비하는, 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그가 상기 스프링 메커니즘(402, 810, 811)에 삽입된 상태로부터 시작하여, 상기 적어도 하나의 연결 라인의 상기 2개의 제1 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902)은 상기 각각의 모듈로부터 및 상기 적어도 하나의 제2 접촉 지점으로부터 멀어지는 방향으로 길어지고, 상기 적어도 하나의 제2 접촉 지점으로부터 시작하여, 이들은, 상기 플러그가 인출될 때, 상기 적어도 하나의 연결 라인의 상기 2개의 제1 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902)이 상기 적어도 하나의 제1 접촉 지점(403, 903)에서 다시 접촉할 때에만, 상기 적어도 하나의 제2 접촉 지점에서의 상기 적어도 2개의 제2 라인(503, 505, 601, 703, 701, 803, 805, 906, 908)의 각각의 접점들이 상기 2개의 제1 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902)으로부터 전기적으로 단절되도록, 각각의 단부들의 방향으로 서로로부터 멀리 완만하게 연장되는, 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 또한:
    - 상기 플러그가 상기 제1 점점(403, 903)에서 상기 2개의 제1 전기 라인(401, 404, 501, 502, 801, 802, 901, 902)의 전기적 접촉을 차단하지 않으면서 제1 위치까지 상기 스프링 메커니즘(402, 810, 811)에 삽입될 때, 상기 플러그를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 개구를 갖는 적어도 하나의 리셉터클부;
    - 상기 제1 접촉 지점(403, 903)과 작동 가능하게 접촉하고, 그 결과 상기 플러그가 상기 제1 위치를 넘어서 상기 리셉터클부에 추가로 삽입될 때, 상기 제1 접촉 지점(403, 903)에서의 전기적 연결이 상기 스프링 메커니즘의 힘에 반하여 개방되게 하는 적어도 하나의 기계식 개방 유닛을 적어도 포함하는, 장치.
  9. 전기 소자를 구비하고, 적어도 제1 단자를 구비하며, 적어도 제2 단자, 및 2개의 제1 전기 라인에 의해 구현되는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 장치의 일부로서, 상기 제2 단자에 연결되는 적어도 하나의 연결 라인을 구비한 메타 모듈(1114, 1115, 1116, 1315, 1310, 1313)에 있어서,
    상기 2개의 제1 전기 라인 중 하나는 상기 전기 소자에 연결되며, 상기 2개의 제1 전기 라인 중 다른 하나는 추가 전기 소자 또는 추가 모듈에 연결되도록 구성되는 제3 단자로 이어지고, 상기 2개의 제1 전기 라인은 스프링 메커니즘에 의해 적어도 제1 접촉 지점에서 서로 전기적으로 연결되며, 상기 스프링 메커니즘은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 장치의 다른 일부로서 플러그를 완전히 삽입함으로써 단절되되, 상기 플러그는, 상기 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 상기 제1 전기 라인들 중 하나와 제2 전기 라인들 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 적어도 제2 접촉 지점에서 형성되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인 및 그 사이에 놓인 절연 재료를 포함하며, 상기 플러그는 추가 전기 소자 또는 추가 전기 모듈에 연결되도록 구성되는, 메타 모듈.
  10. 전기 소자를 구비하고, 적어도 제1 단자를 구비하며, 적어도 제2 단자, 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같이 상기 제2 단자에 연결되는 장치를 구비한 메타 모듈.
  11. 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 방법에 있어서,
    상기 전기 회로는 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 모듈을 포함하며, 상기 적어도 하나의 전기적 연결은 연결 라인, 및 상기 연결 라인을 위한 상기 모듈들의 대응하는 단자들에 의해 구현되고, 상기 연결 라인은 2개의 제1 전기 라인을 포함하되, 이들은 각각 상기 2개의 모듈 중 하나로 이어지며, 스프링 메커니즘에 의해 적어도 제1 접촉 지점에서 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스프링 메커니즘은 플러그를 완전히 삽입함으로써 단절되되, 상기 플러그는, 상기 2개의 제1 전기 라인 사이의 전기적 접촉이 해제되지만 각각의 경우 상기 제1 전기 라인들 중 하나와 제2 전기 라인들 중 하나 사이의 각각의 전기적 접촉이 적어도 제2 접촉 지점에서 형성되도록, 라인 및 접점 쌍을 형성하는 적어도 2개의 제2 전기 라인 및 그 사이에 놓인 절연 재료를 포함하고, 상기 플러그는 통합될 적어도 하나의 전기 소자에 연결되는, 방법.
  12. 전기 회로의 작동 진행 중에 적어도 하나의 전기 소자를 상기 전기 회로에 통합하는 방법에 있어서,
    상기 전기 회로는 적어도 하나의 전기적 연결을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 모듈을 포함하며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 장치가 사용되는, 방법.
KR1020170109366A 2016-08-30 2017-08-29 부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법 KR101988727B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016116128.4A DE102016116128A1 (de) 2016-08-30 2016-08-30 Vorrichtung und Verfahren zur Integration eines elektrischen Elements in eine elektrische Schaltung unter Last
DE102016116128.4 2016-08-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180025253A true KR20180025253A (ko) 2018-03-08
KR101988727B1 KR101988727B1 (ko) 2019-09-09

Family

ID=61166317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170109366A KR101988727B1 (ko) 2016-08-30 2017-08-29 부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10014611B2 (ko)
JP (1) JP2018037409A (ko)
KR (1) KR101988727B1 (ko)
CN (1) CN107800003B (ko)
DE (1) DE102016116128A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015112513A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Matroschka-Umrichter
CN107689739A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种可重构mmc子模块单元及其控制单元
DE102017004221A1 (de) * 2017-05-03 2018-11-08 Thyssenkrupp Ag Elektrische Baugruppe
SG11201912049PA (en) 2017-06-12 2020-01-30 Tae Technologies Inc Multi-level multi-quadrant hysteresis current controllers and methods for control thereof
CA3066387A1 (en) 2017-06-16 2018-12-20 Tae Technologies, Inc. Multi-level hysteresis voltage controllers for voltage modulators and methods for control thereof
KR20200135399A (ko) 2018-03-22 2020-12-02 티에이이 테크놀로지스, 인크. 전력 관리 및 제어를 위한 시스템 및 방법
PE20212007A1 (es) 2019-03-29 2021-10-18 Tae Tech Inc Sistemas de energia basados en modulos que tienen modulos de convertidor-fuente y metodos relacionados con los mismos
US11897347B2 (en) 2020-04-14 2024-02-13 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for charging and discharging module-based cascaded energy systems
IL298081A (en) 2020-05-14 2023-01-01 Tae Tech Inc Systems, devices and methods for rail-based electric vehicles and other electric vehicles with modular cascaded energy systems
EP3913781A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-24 GE Energy Power Conversion Technology Ltd. Modular multilevel converters
CN116584028A (zh) 2020-09-28 2023-08-11 阿尔法能源技术公司 基于多相模块的能量系统框架及其相关方法
AU2021353868A1 (en) 2020-09-30 2023-05-18 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for intraphase and interphase balancing in module-based cascaded energy systems
US11888320B2 (en) 2021-07-07 2024-01-30 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for module-based cascaded energy systems configured to interface with renewable energy sources
CN114546030A (zh) * 2022-02-15 2022-05-27 海光信息技术股份有限公司 芯片的时钟设计方法、芯片、装置及相关设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58162584U (ja) * 1982-04-22 1983-10-29 日本電気株式会社 コネクタ
EP0253645A2 (en) * 1986-07-15 1988-01-20 Nec Corporation Connector connectable with no instantaneous shut-off
JPH0394783U (ko) * 1990-01-18 1991-09-26
JPH10189152A (ja) * 1996-12-25 1998-07-21 Toshiba Corp ネットワーク接続用機器接続装置
DE202006012687U1 (de) * 2006-08-17 2007-12-27 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Modulares Steckverbindersystem
DE102014103420A1 (de) * 2014-03-13 2015-09-17 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Sicherheitsprüfanordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6010291Y2 (ja) * 1980-12-04 1985-04-09 ケル株式会社 高密度多極ツ−パ−ツコネクタ
US5286215A (en) * 1992-10-15 1994-02-15 Adc Telecommunications, Inc. Make-before-break PC board edge connector
US5533907A (en) * 1994-05-27 1996-07-09 Methode Electronics, Inc. Electronic module socket with self-cleaning shorting contacts
JP3399160B2 (ja) * 1995-06-15 2003-04-21 松下電工株式会社 電気機器の接続取付構造
JPH1185321A (ja) 1997-09-03 1999-03-30 Sony Corp コネクタ装置、情報処理装置およびネットワーク装置
US20020036430A1 (en) 2000-09-28 2002-03-28 Welches Richard S. Local area grid for distributed power
US7146260B2 (en) 2001-04-24 2006-12-05 Medius, Inc. Method and apparatus for dynamic configuration of multiprocessor system
DE10217889A1 (de) 2002-04-22 2003-11-13 Siemens Ag Stromversorgung mit einem Direktumrichter
DE10229170A1 (de) 2002-06-28 2004-01-29 Infineon Technologies Ag Steckfassung mit im unbestückten Zustand kurzgeschlossenen Kontaktelementen
US7972143B2 (en) * 2009-02-02 2011-07-05 Tyco Electronics Corporation Printed circuit assembly
EP2256874B1 (en) * 2009-05-29 2012-01-04 Tyco Electronics Nederland B.V. Miniature switch connector
US8461856B2 (en) * 2009-10-19 2013-06-11 Hubert Ostmeier Interface test device and method for using the interface
JP2011154978A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Sony Corp コネクタ及び電力給電システム
US8548646B1 (en) 2010-05-04 2013-10-01 Clearpath Robotics Inc. Distributed hardware architecture for unmanned vehicles
US20120053754A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 Karen Pease Electronic communications and control module
DE102010052934B4 (de) 2010-11-30 2024-07-25 Technische Universität München Neue Multilevelkonvertertopologie mit der Möglichkeit zur dynamischen Seriell- und Parallelschaltung von Einzelmodulen
DE102011108920B4 (de) 2011-07-29 2013-04-11 Technische Universität München Elektrisches Umrichtersystem
WO2013052043A1 (en) 2011-10-05 2013-04-11 Celadon Applications, Llc Electronic communications and control module
EP3000168B1 (de) * 2013-07-08 2019-11-06 Siemens Aktiengesellschaft Mehrstufenumrichter
DE102014110410A1 (de) 2014-07-23 2016-01-28 Universität der Bundeswehr München Modulares Energiespeicher-Direktumrichtersystem
CN104267217B (zh) 2014-10-09 2017-06-09 武汉国测恒通智能仪器有限公司 可带电插拔装置及其操作工具
CN204129079U (zh) 2014-10-09 2015-01-28 武汉国测恒通智能仪器有限公司 可带电插拔装置及其操作工具
CN204360204U (zh) 2015-01-27 2015-05-27 中国重汽集团济南动力有限公司 一种带车辆限速功能的控制器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58162584U (ja) * 1982-04-22 1983-10-29 日本電気株式会社 コネクタ
EP0253645A2 (en) * 1986-07-15 1988-01-20 Nec Corporation Connector connectable with no instantaneous shut-off
JPH0394783U (ko) * 1990-01-18 1991-09-26
JPH10189152A (ja) * 1996-12-25 1998-07-21 Toshiba Corp ネットワーク接続用機器接続装置
DE202006012687U1 (de) * 2006-08-17 2007-12-27 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Modulares Steckverbindersystem
DE102014103420A1 (de) * 2014-03-13 2015-09-17 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Sicherheitsprüfanordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
독일 특허공보 DE102014103420(2015.09.17.) 1부. *
독일 특허공보 DE202006012687(2007.12.27.) 1부. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016116128A1 (de) 2018-03-01
CN107800003A (zh) 2018-03-13
US20180062291A1 (en) 2018-03-01
KR101988727B1 (ko) 2019-09-09
JP2018037409A (ja) 2018-03-08
US10014611B2 (en) 2018-07-03
CN107800003B (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101988727B1 (ko) 부하시 전기 소자를 전기 회로에 통합하는 장치 및 방법
CN108476012B (zh) 用于光伏串的分离装置、太阳能系统和用于具有光伏串的太阳能系统的操作方法
EP3651305A1 (en) Chained multi-port grid-connected interface apparatus and control method
CN109690790B (zh) 光伏设备、直流混合式开关机构、用于接通和关断光伏串的应用和方法
US8836162B2 (en) Inverter for photovoltaic systems
KR101030048B1 (ko) 파워 컨버터 회로
RU2550138C2 (ru) Способ устранения неисправности в линии постоянного тока высокого напряжения, установка для передачи электрического тока по линии постоянного тока высокого напряжения и преобразователь переменного тока
US8897040B2 (en) Power converter systems and methods of operating a power converter system
CN107086547B (zh) 一种具有自供能能力的组合式高压直流断路器及其自供能方法
US9509231B2 (en) Power converter system, damping system, and method of operating a power converter system
CN102549907A (zh) 具有主动故障电流限制的变换器
CN208433908U (zh) 电压源换流器模块和换流器
JP2017135889A (ja) 電力変換装置、及び電力変換システム
JP6031519B2 (ja) 太陽光発電システムのためにインバータのサージ保護を行う方法および配列
CN110588389A (zh) 电动汽车牵引电池充电和放电的充电装置和充电系统
AU2004314118A1 (en) Power converter
US20170170663A1 (en) Arrangement and installation for transmitting electric power with a reserve rectifier
EP2290774A1 (en) Device and method to protect an electric power distribution network against current faults
CN106416031B (zh) 用于连接至电网的电能转换系统的瞬态电流保护设备
CN108321787B (zh) 一种电力切换装置及电力供配电系统
CN114336953B (zh) 一种能量路由器的控制方法、中央控制器及能量路由器
CN108767882B (zh) 一种分布式储能系统及控制方法
CN104993696A (zh) Dc/dc变换升压模块
CN108281954B (zh) 一种电力切换装置及电力供配电系统
CN219780106U (zh) 光伏发电系统及其逆变器、故障保护装置及汇流箱

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant