KR20180065041A - an motor variable driving system with unbalanced current correction of the hybrid electric ship for zero emission zone and the method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electric system of a ship, measuring the remaining capacity of a battery in real-time by setting approach up to a destination of the ship sailing a zero-emission zone as a goal, and comparing the required remaining capacity of the battery with the measured remaining capacity of the battery to modify a structure of a driving system in a direction to enhance efficiency in the case of shortage; and a control method thereof. According to the present invention, the electric system comprises: a battery pack including at least one battery supplying power; a motor driving inverter to generate output driving a propulsion motor of the ship with the power supplied from the battery of the electric ship; a direct current (DC)/DC converter to convert DC power of the battery into DC power fit to the motor driving inverter; an alternating current (AC)/DC converter to convert AC power of a diesel generator of the ship into DC power; a motor with a structure capable of forming a dual current path; a variable switching module to connect a dual variable-structured motor with the inverter; and a method to mitigate current imbalance of the motor by addition of the variable switch module. A connection structure between the inverter and the converter is determined by comparison with the remaining capacity of the battery required for approaching the destination of the ship. As such, functional common use of each power conversion parts and a design of an additional variable switch module are performed in an uncertain situation mode for the remaining capacity of the ship battery to approach the destination, thereby being able to construct an optimized system connection of the ship suitable for each condition. Through this, stability is able to be endured in the remaining battery capacity mode up to the destination and efficient optimization of system management is able to be performed.

Description

제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템 및 그 제어 방법 { an motor variable driving system with unbalanced current correction of the hybrid electric ship for zero emission zone and the method thereof }BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive system and a control method thereof for a zero-emission hybrid hybrid electric vehicle having a motor variable structure current imbalance correction function and a control method thereof,

본 발명은 선박에 전기적 가변 구동을 위한 가변 구조 모터, 모터 구동 제어를 위한 인버터, 인버터에 전력 공급을 위한 배터리, 3상 AC 입력 전압을 DC 출력 전압으로 바꾸어 배터리를 충전하는 AC/DC 컨버터, 배터리 출력 전압을 인버터 구동 전압에 맞게 변환 시켜주는 DC/DC 컨버터, 모터 전류 패스(path) 생성 불평형 전류 보정 가변 스위치 모듈 를 이용하여 선박을 구동하는 제로 에미션 죤을 운항하는 중소형 하이브리드 전기선박의 불평형 전류 교정 다단 가변 구조 구동 전기적 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a variable structure motor for an electric variable drive on a ship, an inverter for motor drive control, a battery for supplying power to the inverter, an AC / DC converter for charging a battery by converting a three-phase AC input voltage into a DC output voltage, DC / DC converter to convert the output voltage to the inverter drive voltage, motor current path generation Unbalance current of mid / small hybrid electric vessel operating zero emission zone driving ship using unbalance current compensated variable switch module More particularly, to a calibration multi-stage variable structure drive electrical system and a control method thereof.

전 세계적으로 대기 오염에 의한 온난화가 급속히 진행됨에 따라, 온난화를 개선하고자 다양한 대응 방안들이 만들어지고 있다. 특히, 바다에서 운항하는 선박에 대해서도 대기 오염을 일으키는 이산화탄소 발생을 억제하고자 하는 대응 방안들이 규제화되고 있다. As global warming by air pollution progresses rapidly, various countermeasures are being made to improve warming. In particular, countermeasures to control the generation of carbon dioxide, which causes air pollution, are being regulated in ships operating in the sea.

상기와 같은 대응 방안들 중 하나로서, 바다의 일정한 연근해에서 운항하는 선박은 디젤 발전기를 사용하지 못하도록 규제화 하고 있다. 이와 같이 규제되는 연근해 지역을 제로 에미션 존이라고 한다. As one of the above countermeasures, vessels operating in the constant offshore waters of the sea are prohibited from using diesel generators. This regulated coastal zone is called the zero emission zone.

하이브리드 전기 선박은 석유 등 화석 원료외에 전기를 사용하여 운항할 수 있도록 제조한 선박이다. 하이브리드 전기선박은 제로 에미션 존 내의 항구에서 외부의 전기공급 장치인 충전기에 의해서 충전되나, 제로 에미션 존 밖에서는 선박 내부의 전기 발전기에 의해 발생된 전력을 사용하여 배터리를 충전한다.Hybrid electric ship is a ship manufactured to be able to operate using electricity besides fossil raw materials such as petroleum. The hybrid electric vessel is charged by a charger, which is an external electric supply device, at the port in the zero emission zone, but charges the battery using power generated by the electric generator inside the vessel outside the zero emission zone.

한편, 충전이 이루어진 선박은 충전된 장소로부터 목적지로 이동하기 위하여 제로 에미션 존을 지나며, 제로 에미션 존을 지나는 동안 디젤 엔진을 사용할 수 없다. 따라서 하이브리드 전기 선박은 항상 제로 에미션 지역에서 엔진을 사용하지 않은 채 운항을 해야하는 구조로 설계되어야 한다[특허문헌 1,2]. 또한, 제로 에미션을 충분하게 통과하기 위하여, 선박 모터의 정격 기준에 충분한 용량의 배터리를 반드시 장착해야 한다.On the other hand, the charged vessel passes through the zero emission zone to move from the charged place to the destination and can not use the diesel engine while passing through the zero emission zone. Therefore, a hybrid electric ship should always be designed to operate in a zero-emission region without using an engine [Patent Literatures 1 and 2]. In addition, in order to sufficiently pass the zero emission, a battery of sufficient capacity must be mounted on the rated reference of the ship motor.

일반적인 하이브리드 전기 선박들은 발전기, AC/DC컨버터, 모터구동 인버터, 배터리 충전 DC/DC 컨버터, 배터리 등의 전력 부품들로 연결되어 구성된다.Typical hybrid electric vessels are connected to power components such as generators, AC / DC converters, motor-driven inverters, battery-powered DC / DC converters, and batteries.

구체적으로, 선박은 배터리의 최소화된 에너지만을 사용하여 목적지에 도달하여야 하나 다양한 환경 조건에서 에너지 소모 특성이 변경하여 배터리 소모량이 예상 소모량보다 커질 경우 원하는 목적지까지 도달할 수 없거나 또는 선박을 구동할 수 없다.Specifically, the ship must arrive at its destination using only the minimized energy of the battery, but if the energy consumption characteristic changes in various environmental conditions and the battery consumption becomes larger than the expected consumption, it can not reach the desired destination or drive the ship .

따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 운항중 실시간으로 선박의 모터 구동 시스템 구조를 변경하여 제어를 수행하는 시스템 설계를 수행하는 것이 필요하다. 즉, 하이브리드 전기선박의의 운행과정에서 중,소형 에미젼 죤 운항을 수행하기 위한 배터리, 발전기 AC 전압 출력을 DC로 바꿔주는 AC/DC 컨버터, 모터를 구동하는 인버터, 배터리에 연결되어 전력의 입,출력을 수행하는 DC/DC 컨버터를 갖고 제로 에미션 죤에서의 고효율의 구동을 수행하기위한 제어장치 대한 설계기술 및 제어 기술이 필요하다. 또한 이와 같은 가변 구조 모터의 전류 패스(path)를 만들기 위한 추가적인 가변 스위치 모듈이 필요하여 이때 모터의 특성 및 스위치 모듈의 탑재된 스위치 특성에 의해 발생될 수 있는 전류 불평형에 대한 문제를 해결이 필요하다.Therefore, it is necessary to design a system that performs control by changing the structure of the motor drive system of the ship in real time during operation. That is, a battery for performing a medium to small-sized emission operation in the course of operation of a hybrid electric ship, an AC / DC converter for converting the AC voltage output of the generator to DC, an inverter for driving the motor, , A DC / DC converter that performs output, and a design technique and a control technique for a control device for performing high efficiency driving in a zero emission zone are needed. In addition, an additional variable switch module for making the current path of such a variable-geometry motor is required, and it is necessary to solve the problem of the current imbalance that can be caused by the characteristics of the motor and the mounted switch characteristics of the switch module .

[특허문헌 1] 한국공개특허 제10-2013-0060801호(2013.06.10.공개)[Patent Document 1] Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0060801 (published on June 10, 2013) [특허문헌 2] 한국공개특허 제10-2013-0141766호(2013.12.27.공개)[Patent Document 2] Korean Published Patent Application No. 10-2013-0141766 (published Dec. 27, 2013)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박에 탑재된 전력변환 및 모터 구동 부품들이 상호 기능면에서 연관되어 공용적으로 사용될 수 있도록 하는 인버터 및 컨버터들의 스위칭 회로 또는 추가적 보조 장치(가변스위치모듈)를 설계하고, 이를 기반으로 운항 시 발생하는 운항 조건에 맞게 각 전력부품들이 운항 상황에 맞게 각각의 고유한 전기적 시스템의 기능을 변경을 수행할 수 있도록 하는, 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 고효율 운전 대응을 위한 전기적 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a switching circuit or additional auxiliary device of inverters and converters that enables power conversion and motor driven parts mounted on a ship to be commonly used in association with each other in terms of function, (Variable switch module), and based on this, it is possible to change the function of each unique electric system according to the operating condition of each electric power component in accordance with the operating condition occurring during the operation, And an electric system and a control method thereof for a high efficiency operation of a navigation hybrid electric ship.

즉, 본 발명에서는 중,소형 선박의 구동을 위한 전력변환 부품들의 스위칭 회로 구조를 공용화된 구조 기반 모터가 배터리 잔량이 원하는 목적지까지 도달하지 못할수 있는 상황에서 도달 시간은 지연이 되더라도 평균 효율을 상승시킬수 있는 부품 공규기반의 전력 전기 장치를 통합 설계하거나 또는 추가적 가변 스위칭부를 추가하고, 이를 바탕으로능동적 연결 변환 및 제어를 통해 가변구조 모터가 고효율의 성능을 발생할 수 있도록 부품의 연결(인터페이스) 구조가 구성된다. That is, in the present invention, in a situation where the structure-based motor in which the structure of the switching circuit of the power conversion parts for driving small and small ships can not reach the desired destination, the arrival time is delayed, In order to enable the variable structure motor to achieve high efficiency through the active connection conversion and control based on the integrated design of the power electric device based on the actuation or the addition of the additional variable switching part, .

구체적으로, 본 발명에서는 선박 운항의 다양한 조건에서 모터 구동 시에 효율의 향상을 위해 기존 탑재된 부품의 기능변경 사용을 통한 부품 공유화를 위한 모터 및 인버터, 컨버터의 구조적 변경 변경을 통하여 모터의 출력이 운항 조건에 맞는 최대 평균 효율의 출력 전력을 발생될 수 있도록 하는 것이다. 또한 모터 가변 구조 전류 패스 추가에 의해 발생되는 전류 불평형의 문제를 해결 하는 것이다.Specifically, in the present invention, in order to improve the efficiency in driving the motor under various conditions of the ship operation, the output of the motor is changed by changing the structure of the motor, the inverter and the converter, So that the output power of the maximum average efficiency meeting the operating conditions can be generated. It also solves the problem of current imbalance caused by adding a motor variable current path.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배터리로부터 DC/DC 컨버터를 통하여 공급되는 전력으로 선박의 추진용 전동기를 구동하는 출력을 발생시키는 전동기 구동 인버터, 상기 배터리의 DC 전원을 상기 전동기 구동 인버터에 맞는 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터, 상기 선박의 디젤 발전기의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터, 상기 부품들의 연결 구성을 변경하는 전기 장치를 포함하는 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템을 구성한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a motor drive inverter for generating an output for driving a propulsion motor of a ship from electric power supplied from a battery via a DC / DC converter, a DC power source for the battery, An electrical system of a hybrid electric ship including a DC / DC converter for converting power to a power source, an AC / DC converter for converting the AC power of the diesel generator of the ship into a DC power source, and an electric device for changing the connection configuration of the components .

즉, 본 발명은 배터리로부터 DC/DC 컨버터 통해 공급되는 전력으로 선박 추진용 전동기 구동 출력을 발생시키는 전동기 구동 인버터, 상기 배터리의 DC 전원을 상기 인버터에 맞는 DC 전원으로 변환 시키는 DC/DC 컨버터 및 AC/DC 컨버터의 출력 전압을 입력으로 배터리를 충전하는 전압을 발생시키는 DC/DC 양방향 컨버터, 선박의 디젤 발전기의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 배터리를 충전하는 AC/DC 컨버터, 모터구동의 효율을 향상시키기 위한 제어를 위한 연결 구성을 변경시키는 보조 전기장치를 포함하는 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템을 구성하는, 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템에 관한 것이다.That is, the present invention provides a motor driving inverter for generating a driving output of a ship propulsion motor using electric power supplied from a battery via a DC / DC converter, a DC / DC converter for converting the DC power of the battery into a DC power suitable for the inverter, A DC / DC bidirectional converter that generates a voltage to charge the battery by inputting the output voltage of the DC / DC converter, an AC / DC converter that converts the AC power of the ship's diesel generator to DC power to charge the battery, And an auxiliary electric device for changing a connection configuration for control to improve the electric power of the hybrid electric vehicle. The present invention relates to an electric system of a hybrid electric vessel for operation in a floating water zero emission zone, constituting an electric system of a hybrid electric watercraft.

또한, 본 발명은 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템에 관한 것으로서, 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리로 구성된 배터리 팩; 전기 선박의 배터리로부터 공급되는 전력으로 상기 선박의 추진용 전동기를 구동하는 출력을 발생시키는 전동기 구동 인버터; 상기 배터리의 DC 전원을 상기 전동기 구동 인버터에 맞는 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 상기 선박의 디젤 발전기의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 인버터 및 컨버터와 배터리는 순환구조의 수냉 연결 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to an electrical system of a hybrid electric vessel for operation of an off-shore zero emission zone, comprising: a battery pack composed of at least one battery for supplying electric power; A motor drive inverter for generating an output for driving a propulsion motor of the ship with electric power supplied from a battery of an electric ship; A DC / DC converter for converting the DC power of the battery into a DC power suitable for the motor drive inverter; And an AC / DC converter for converting an AC power source of the diesel generator of the ship into a DC power source, wherein the inverter, the converter and the battery have a water-cooled connection structure of a circulation structure.

또, 본 발명은 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 배터리 잔량이 부족하여 목적지까지 도착이 불확실 할 경우 도착 시간과 상관없이 구동시스템(모터와 인버터 통합)의 평균 효율을 최대화를 위한 전기적 시스템을으로써, 상기 가변 스위칭 모듈은 싸이리스터(THYRISTOR)소자 기반 모율 또는 AC/DC 컨버터를 가변 스위칭 모듈로 사용하는 것을 특징으로 한다.또한 가변 스위칭 모듈의 스위치 소자에 의한 전류 불평형 발생 요소 부분에 대한 해결 방법을 제시한다.In addition, the present invention relates to an electric system for maximizing the average efficiency of a drive system (motor and inverter integration) regardless of arrival time when the arrival of the hybrid electric vessel for emission control of zero emission zone is insufficient, The variable switching module is characterized by using a thyristor device-based inheritance or an AC / DC converter as a variable switching module. Also, a solution to a current imbalance occurring part by a switching device of the variable switching module We suggest a method.

또한, 본 발명은 발전기, 배터리, 및, 선박구동 모터로 구성되는, 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 배터리 잔류 용량 대비 목적지 도착이 어려운 경우 대비 대응을 위한, 전기적 시스템에 관한 것으로서, 상기 발전기의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 상기 배터리 또는 상기 AC/DC 컨버터로부터 공급되는 전원으로 선박구동 모터를 구동하는 출력을 발생시키는 모터제어 인버터; 입력되는 DC 전원을 상기 모터제어 인버터에 맞는 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 모터의 구조가 듀얼로 바뀌었은 때 최소한의 로스를 갖는 전류 패스 구조로를 만들기 위한 가변 스위치 모듈; 가변 스위치 모듈에 전류 불평형을 개선하기 위한 보정부; 및, 상기 AC/DC 컨버터, 상기 모터제어 인버터, 및, 상기 DC/DC 컨버터를 포함하는 전력변환 부품을 제어하는 제어장치를 포함하고, 상기 AC/DC 컨버터, 상기 모터제어 인버터, 및, 상기 DC/DC 컨버터는 적어도 6개의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭 모듈을 구비하고, 상기 스위칭 모듈의 출력을 상기 발전기, 배터리, 및, 선박구동 모터 중 적어도 2개 전력변환 부품과 연결 가능하도록 구성되고, 상기 적어도 2개 전력변환 부품 중 어느 하나를 선택적으로 연결하도록 하는 전환 스위치를 구비하고, 상기 제어장치는 상기 AC/DC 컨버터, 가변 스위칭 모듈 중 적어도 하나의 전력변환 부품이 배터리 잔여용량이 부족하면 다른 전력변환 부품으로 대체하여 가동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention relates to an electrical system for a hybrid vehicle in which a generator, a battery, and a ship-driving motor, a hybrid electric vessel for operation in the off-shore zero emission zone, An AC / DC converter for converting AC power of a generator to DC power; A motor control inverter for generating an output for driving the ship driving motor from the battery or the power supplied from the AC / DC converter; A DC / DC converter for converting input DC power into DC power suitable for the motor control inverter; A variable switch module for making a current path structure with a minimum loss when the motor structure is changed to dual; A corrector for improving the current imbalance in the variable switch module; And a control device for controlling a power conversion component including the AC / DC converter, the motor control inverter, and the DC / DC converter, wherein the AC / DC converter, the motor control inverter, and the DC / DC converter is configured to have a switching module including at least six switching elements, and to connect the output of the switching module to at least two of the generator, the battery, and the ship-driving motor, And a changeover switch for selectively connecting any one of the two power conversion parts, wherein the control device controls the power conversion part so that at least one power conversion part of the AC / DC converter, the variable switching module, And is replaced with a component.

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 스위칭 소자는 적어도 6개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 TR의 스위칭 소자인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is a driving system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, characterized in that the switching element is at least six switching elements of IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or TR .

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 전환 스위치는, 상기 모터 또는 상기 선박구동 모터와, 상기 스위칭 모듈 사이에 위치하여, 온(On) 또는 오프(Off)로 제어되는 비상 스위치 모듈; 및, 상기 배터리와 상기 스위칭 모듈 사이에 위치하여, 온(On) 또는 오프(Off)로 제어되는 가변 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a drive system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, the changeover switch being located between the motor or the ship drive motor and the switching module, Emergency switch module controlled by On or Off; And a variable switch which is located between the battery and the switching module and is controlled to be on or off.

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 제어장치는, 상기 목적지에 도달하기 위한 배터리 잔류용량의 부족 및 불확실성이 감지되면, 상기 AC/DC 컨버터의 기능을 가변 스위치 모듈로 전환을 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a drive system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, wherein when the lack of battery residual capacity and uncertainty for reaching the destination are detected, / DC converter is switched to a variable switch module.

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 제어장치는, 가변 스위치 모듈을 AC/DC 컨버터로 대체하여 운행 가능하고 배터리 잔여 용량이 목적지까지의 도달이 불확실하면 도달 시간이 목표가 아니라 시간이 지연되더라도 목적지까지의 도착을 목적으로 하여 운행하고, 배터리의 잔여 용량이 목적지까지의 예정 용량 대비 확보되어지는 것으로 판단하면 일반 구동 모드로 변경되는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is a driving system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, wherein the control device is operable by replacing the variable switch module with an AC / DC converter, If the arrival time to the destination is uncertain, the vehicle travels for the purpose of arriving to the destination even if the time is not the target, but if the remaining capacity of the battery is secured against the predetermined capacity to the destination, .

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 제어장치는, 가변 스위치 모듈의 추가로 인해 발생하는 모터의 불평현 전류를 개선하기 위한 전류 불평형 보정부를 각 전류 패스에 대해 독립적으로 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a drive system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, the control apparatus comprising a current control unit for controlling a current for improving a current unbalance current generated by the addition of the variable switch module And an unbalance correction unit independently for each current path.

또한, 본 발명은 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템으로서, 상기 제어장치는, 가변 스위치 모듈을 AC/DC 컨버터로 대체하여 운행 가능하고 배터리 잔여 용량이 목적지까지의 도달이 불확실하면 도달 시간이 목표가 아니라 시간이 지연되더라도 목적지까지의 도착을 목적으로하여 운행하고, 배터리의 잔여 용량이 목적지까지의 예정 용량 대비 명확히 확보되어지면 일반 구동 모드로 변경되는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is a driving system having a motor variable structure current imbalance correcting function of a zero emission operating hybrid electric ship, wherein the control device is operable by replacing the variable switch module with an AC / DC converter, If the arrival time to the destination is uncertain, the vehicle travels for the purpose of arriving to the destination even if the time is delayed rather than the target time, and when the remaining capacity of the battery is secured with respect to the predetermined capacity to the destination, do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 배터리 잔여 용량 기반 도착점까지의 도착이 불확실 할 경우 도착시간에 상관없이 목적지 도착을 목표로하여 구동 시스템의 평균 효율을 최대화 시키기 위한 전기적 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 제로 에미션 조건에 의해 제로 에미션 죤에서 사용할 인버터 및 컨버터들의 스위칭 회로 구조를 결정하고, 배터리 잔여 용량에 따라 추가적 공용화 스위치 부 또는 AC/DC 컨버터부의 스위칭 소자들의 공용화 기반 가변구조 모터 및 이에 매칭되는 가변구조 스위치 모듈의 가변적 연결 제어를 수행함으로써, 적절한 선박의 최적화된 시스템 연결을 구축할 수 있는 효과가 얻어지며, 스위치 모듈에 의해 발생될 수 있는 전류 불평형 문제 해결을 통해 효율을 높이고 강건성을 확보한다. As described above, when the arrival to the destination based on the battery remaining capacity of the hybrid electric vessel for the Emission Zone Emission Zone according to the present invention is uncertain, the average efficiency of the drive system is maximized According to the electric system and the control method thereof, the switching circuit structure of the inverters and converters to be used in the zero-emission zone is determined by the zero-emission condition, and the switching of the additional common switch unit or the AC / The variable connection control of the shared-use variable-structure motor of the elements and the variable-structure switch module matching therewith is performed, whereby an optimized system connection of an appropriate ship can be established, and the current imbalance that can be generated by the switch module Improve efficiency through problem solving To secure the castle.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기 선박의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제로 에미션 존에서 사용하는 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템의 전원 연결 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 IGBT 또는 TR로 구성된 전동기 구동 인버터, AC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터의 공용 스위칭 회로의 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 구동 인버터와 가변 스위칭 모듈의 연결 회로 구성도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구동 모터와 인버터의 상호 연결 회로 구성도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전기, AC/DC 컨버터, 배터리의 상호 연결 회로 구성도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터, 가변스위치모듈, 2개의 코일 구성을 갖는 가변구조 모터의 상호 연결 회로 구성도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터, 가변 스위치 모듈, 2개의 코일 구성을 갖는 가변 구조 모터의 상호 연결 회로 구성 및 전류 불평형 개선부품들(341,342)가변 스위치 모듈을 AC/DC 컨버터로 대체 가능한 구조의 회로 구성도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 가변 구조 전환 및 구동을 위한 제어 흐름도.1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid electric ship according to an embodiment of the present invention;
2 is a power supply connection diagram of an electrical system of a hybrid electric ship used in a zero emission zone according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of a common switching circuit of a motor drive inverter, an AC / DC converter, and a DC / DC converter constituted by IGBTs or TRs according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a connection circuit of a motor-driven inverter and a variable switching module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of an interconnection circuit of a drive motor and an inverter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of an interconnecting circuit of a generator, an AC / DC converter, and a battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an interconnection circuit configuration of an inverter, a variable switch module, and a variable structure motor having two coil configurations according to an embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram of an inverter, a variable switch module, a variable structure motor having a two-coil configuration, and a current unbalance improving component 341, 342 according to an embodiment of the present invention. Circuit diagram of possible structure
9 is a control flowchart for switching and driving a motor variable structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.In the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof will be omitted.

먼저, 본 발명을 실시하기 위한 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템의 전체 구성을 도 1를 참조하여 설명한다.First, the overall configuration of an electric system of a hybrid electric ship for carrying out the present invention will be described with reference to Fig.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 선박은 추진용 전동기(10), 전동기 구동 인버터(20), 배터리 팩(30), 디젤 발전기(40), DC/DC 컨버터(51), AC/DC 컨버터(52)로 구성된다. 또한, 추가적으로 전력관리 시스템(ES-PMS)(60)을 더 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, a hybrid electric ship according to the present invention includes a propulsion motor 10, a motor drive inverter 20, a battery pack 30, a diesel generator 40, a DC / DC converter 51, an AC / DC converter 52 as shown in Fig. In addition, it may further comprise a power management system (ES-PMS)

추진용 전동기 또는 선박구동 모터(10)는 선박의 프로펠러를 구동하는 전동기로서, 직접 선박을 운항할 수 있는 회전 동력을 발생시킨다. 전동기 구동 인버터 또는 모터제어 인버터(20)는 디젤 발전기(40) 또는 배터리 팩(30)으로부터 공급되는 전력으로 추진용 전동기(10)를 구동하는 출력을 발생시킨다.A propulsion motor or a ship drive motor (10) is an electric motor that drives a propeller of a ship and generates rotational power capable of directing the ship. The motor drive inverter or the motor control inverter 20 generates an output for driving the propulsion motor 10 by electric power supplied from the diesel generator 40 or the battery pack 30.

DC/DC 컨버터(51)는 배터리 팩(30)의 DC 전원을 전동기 구동 인버터(20)에 맞는 DC 전원으로 변환하는 컨버터이고, AC/DC 컨버터(52)는 디젤 발전기(40)의 AC 전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터이다.The DC / DC converter 51 is a converter for converting DC power of the battery pack 30 into DC power suitable for the motor drive inverter 20. The AC / DC converter 52 converts the AC power of the diesel generator 40 DC converter.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 전기적 시스템의 구성 및, 그 전원 연결 구성을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, the configuration of the electrical system of the hybrid electric vessel for operation of the off-shore zero emission zone navigation according to the embodiment of the present invention and the power connection structure thereof will be described in more detail with reference to FIG.

도 2에서 보는 바와 같이, 먼저 발전기(100)로부터 전원라인(101)을 통해 3상의 AC 전원이 AC/DC 컨버터(102)에 입력된다. 입력된 전원은 AC/DC 컨버터(102)에서 전력변환 수행 후, 전원라인(109)를 거쳐서, 배터리(110)과 DC/DC 컨버터(108)에 공급된다. 인버터(104)에서는 출력 전력이 전원라인(105)를 통해 3상으로 모터(106)에 공급된다.As shown in FIG. 2, three-phase AC power is first input from the generator 100 to the AC / DC converter 102 via the power line 101. The input power is supplied to the battery 110 and the DC / DC converter 108 via the power supply line 109 after power conversion is performed in the AC / DC converter 102. In the inverter 104, the output power is supplied to the motor 106 through the power supply line 105 in three phases.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 공용 스위칭 회로에 대한 구성을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.Next, a configuration of a common switching circuit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 공용 스위칭 회로는 6개의 스위칭 소자(116)로 구성된다. 바람직하게는, 스위칭 소자는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 또는 트랜지스터(TR) 소자이다. DC 전원 입력 단자(111,112)로부터 DC 전원이 공급되면 6개의 스위칭 소자의 온/오프(On/Off)동작에 의해 출력단자(113,114,115)로 출력 전압이 전달된다. As shown in FIG. 3, the common switching circuit according to the present invention includes six switching elements 116. Preferably, the switching element is an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a transistor (TR) element. When the DC power is supplied from the DC power input terminals 111 and 112, the output voltage is transmitted to the output terminals 113, 114, and 115 through on / off operations of the six switching elements.

상기 공용 스위칭 회로는 AC/DC 컨버터(102), 인버터(104), 및, DC/DC 컨버터(108)에 모두 공통적으로 포함되는 회로를 말한다. 상기 공용 스위치는 각각의 전력변환 부품(102,104,108)에 동일하게 구성되되, 각 전력변환 부품의 기능에 따라 스위칭 신호를 달리 주어 제어된다. AC/DC 컨버터(102), 인버터(104)는 공용 스위칭 회로를 공통적으로 구성함으로써, 입출력 전원의 연결과 스위칭 신호에 따라 전력변환 부품 간에 상호 대체될 수 있다.The common switching circuit refers to a circuit commonly included in both the AC / DC converter 102, the inverter 104, and the DC / DC converter 108. The common switch is configured identically to each of the power conversion parts 102, 104 and 108, and is controlled by changing the switching signal according to the function of each power conversion part. The AC / DC converter 102 and the inverter 104 can commonly be replaced by a common switching circuit so that they can be interchanged between the power conversion parts in accordance with the connection of the input / output power source and the switching signal.

한편, 상기 공용 스위칭 회로는 출력단자를 이원화하여, 다른 전력변환 부품으로도 동작시키도록 한다.On the other hand, the common switching circuit allows the output terminals to be dualized to operate with other power conversion parts.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 세부 사항을 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.Next, details according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 2, 3, and 4. Fig.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 선박의 전기적 시스템의 제어를 위하여, 제어장치(150)를 추가하여 구성한다. 또한, AC/DC 컨버터(102), 인버터(104), 및, DC/DC 컨버터(108) 등 전력변환 부품들은 다른 전력변환 부품을 대신하여 구동하기 위하여, 서로 간에 전기적 연결이 형성된다. 또한, 발전기(100), 모터(106), 배터리(110)과도 전기적 연결이 형성된다.As shown in FIG. 2, a controller 150 is additionally provided for controlling an electrical system of an electric ship according to the present invention. Further, electric power conversion parts such as the AC / DC converter 102, the inverter 104, and the DC / DC converter 108 are electrically connected to each other to drive other power conversion parts. Electrical connection is also established with the generator 100, the motor 106, and the battery 110.

한편, 제어장치(150)는 AC/DC 컨버터(102), 인버터(104), 및, DC/DC 컨버터(108) 등 전력변환 부품들에 제어신호를 전송하여, 각 전력변환 부품들이 자신의 원래 기능이나 타 부품의 기능을 수행하도록 제어한다. 이때, 제어신호는 비상스위치 모듈 또는 역전류방지 스위치 등을 제어하는 신호이거나, 스위칭 모듈에 대한 스위칭 신호들이다.On the other hand, the control device 150 transmits control signals to the power conversion parts such as the AC / DC converter 102, the inverter 104, and the DC / DC converter 108, And controls the functions or functions of other components. At this time, the control signal is a signal for controlling the emergency switch module or the reverse current prevention switch, or the switching signals for the switching module.

도 4는 모터제어 인버터와 가변 스위치 모듈의 연결 구조를 보여준다. 그림에서 인버터의 DC전압 +단자와 DC전압 -단자는 각각 배터리와 연결된 DC/DC 컨버터의 출력단자와 연결되며 내부는 6개의 IGBT 스위칭 모듈로 구성되어 있다. 인버터의 연결단자 1,2,3은 3상 모터의 전원 입력선들과 연결된다. 가변 스위치 모듈은 내부에 인버터와 같이 6개의 사이리스터(thyristor) 스위치 모듈로 구성되어 있다. 6개의 싸이리스터 스위치들은 2개씩 3쌍(117)으로 구성되어 있으며, 가변 스위치 단자들을 통해 인버터와 같이 각 쌍들이 가변구조 모터의 추가적 3쌍의 권선 코일들과 연결된다. 가변 스위치 모듈의 싸이리스터는 싸이리스터 스위치의 제어입력 온(on)/오프(off)를 통해 모터의 추가적 3쌍의 권선에 들어가는 전류를 온(on), 오프(off)시킨다.4 shows the connection structure between the motor control inverter and the variable switch module. In the figure, the DC voltage + terminal and the DC voltage - terminal of the inverter are connected to the output terminal of the DC / DC converter connected to the battery, respectively, and the inside consists of six IGBT switching modules. The connection terminals 1, 2 and 3 of the inverter are connected to the power input lines of the three-phase motor. The variable switch module consists of six thyristor switch modules like inverter. The six thyristor switches are made up of three pairs (117) of two, and through variable switch terminals, like the inverter, each pair is connected to an additional three pairs of winding coils of the variable structure motor. The thyristor of the variable switch module turns on and off the current entering the additional three pairs of windings of the motor via the control input on / off of the thyristor switch.

한편, 가변 스위칭 모듈을 추가하여 구성할 수도 있고, AC/DC 컨버터를 가변 스위칭 모듈로 전환하여 사용할 수 있다. 즉, AC/DC 컨버터는 발전기를 구동할 때 사용되며, 배터리에 의해 모터를 구동하는 경우에는 발전기가 구동되지 않으므로, AC/DC 컨버터를 가변 스위칭 모듈로 전환하여 사용할 수 있다.On the other hand, a variable switching module may be added or an AC / DC converter may be used as a variable switching module. That is, the AC / DC converter is used for driving the generator, and when the motor is driven by the battery, the generator is not driven. Therefore, the AC / DC converter can be used as a variable switching module.

도 5는 도 4에서 인버터(104)부분과 가변구조 모터가 아닌 일반 구조 모터(105)와 연결되었을 경우의 연결 구조를 보여준다. 일반적 3상 모터의 3상 권선과 인버터의 3상 출력선이 연결된 모습을 보여준다.FIG. 5 shows the connection structure when the inverter 104 is connected to the general structure motor 105 and not to the variable structure motor in FIG. It shows the connection of 3-phase motor of 3-phase motor and 3-phase output of inverter.

도 6은 발전기(100)와 AC/DC 컨버터(102) 및 배터리(110)이 연결된 구조를 보여 준다. 발전기에서 발생된 3상의 AC 전원 출력은 AC/DC 컨버터에 의해 DC 전압으로 변환되며 AC/DC 컨버터의 DC 출력이 배터리 단자와 연결된 후 배터리가 충전된다.6 shows a structure in which the generator 100 is connected to the AC / DC converter 102 and the battery 110. FIG. The three-phase AC power output generated by the generator is converted to DC voltage by the AC / DC converter, and the DC output of the AC / DC converter is connected to the battery terminal and the battery is charged.

도 7은 인버터(104)와 가변 스우치 모듈 그리고 가변 구조 모터가 연결된 구조를 보여준다. 도 4에서 설명한 바와 같이 인버터의 +단자와 -단자는 배터리의 전압을 인버터의 인가 전압에 맞는 DC 전압으로 변환 시켜주는 DC/DC 컨버터의 출력 단자들과 연결되어지며, 가변 스위치 모듈(117)의 3상 출력은 가변 구조 모터의 추가적 권선 코일들과 연결된다. 도 5의 일반구조 모터는 권선이 3상당 1개씩 연결되어 있는 반면에, 가변구조 모터(506)는 각 상당 2개의 코일을 가지고 있어 각 상당 2개의 코일을 통하여 전류를 모터에 공급한다.FIG. 7 shows a structure in which the inverter 104, the variable speed module, and the variable structure motor are connected. 4, the + terminal and the negative terminal of the inverter are connected to the output terminals of the DC / DC converter for converting the voltage of the battery to a DC voltage corresponding to the voltage applied to the inverter, The three-phase output is connected to the additional winding coils of the variable structure motor. In the general structure motor shown in Fig. 5, the windings are connected to each other by three equivalents, while the variable structure motor 506 has two equivalent coils, and supplies current to the motor through two equivalent coils.

도 8은 인버터와 가변구조 모터 및 가변 스위치 모듈의 연결구조를 보여 준다. 그림에서 3상 가변 구조 모터는 앞서 설명한 바와 같이 단선의 권선코일이 각 상의 구성을 이루었던 일반 모터 구조에 각 상에 대해 1개씩의 권선 코일이 추가되어 각 상마다 2개씩의 권선 코일을 갖고 전체 6개의 모터 권선을 갖는 구조의 특성을 갖는다. 즉 코일이 이중 권선이 됨에 따라 두 개의 권선 중 한 곳에만 전류가 흐를 수 있으며, 이와 같은 전류의 제어를 통해 상황 조건에 맞추어 가변 구조 모터에서 고효율의 출력을 발생할 수 있도록 다양하게 제어할 수 있다. 이와 같은 각 상에 대한 2개의 권선 중에 1개의 권선이 전체 6개의 싸이리스터 스위치들이 2개가 한 쌍을 이룬 3상 모터 연결 가변 스위치 모듈과 연결이 되고, 이를 통해 일반 모터와 달리 가변구조 모터에서 추가된 권선에 대한 전류의 도통과 차단이 제어를 통하여 이루어 진다.8 shows a connection structure of the inverter, the variable structure motor and the variable switch module. As shown in the figure, in the three-phase variable structure motor, one winding coil is added to each phase in the general motor structure in which the winding coil of the single winding has the constitution of each phase, and two winding coils are provided for each phase, It has the characteristics of a structure with six motor windings. That is, as the coil becomes a double winding, current can flow only in one of the two windings. By controlling such current, it is possible to control variously so as to generate high efficiency output in the variable structure motor according to the situation condition. Among the two windings for each phase, one winding is connected to a three-phase motor-connected variable switch module in which six pairs of thyristor switches are connected in pairs. Thus, unlike general motors, The current conduction and cut-off for the wound windings are controlled.

그러나 이와 같은 싸이리스터의 추가는 인버터의 3상 출력과 직접 연결된 다른 한 모터 권선과 비교할 때 싸리리스터가 추가됨에 따라 인버터와 모터 권선이 직접 연결되었을 때와 다른 전류패스 상의 상이한 저항 및 유도성분 그리고 기타 전기적 조건을 같는 패스를 만들어낸다. 이에 따라 인버터와 모터 권선과의 연결에서 싸이리스터가 중간에 없는 모터 권선 패스와 싸이리스터가 들어간 패스가 각각 다른 전류적 불평형을 만든다. 이와 같은 불평형 전류는 모터 구동 시 안정성을 상당히 위협하며 심대한 안정성의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 도 8에 보여주는 바와 같이 권선과 인버터 및 가변구조 스위치 모듈이 연결되는 패스(path)에 불평형 보정부(314)를 삽입하여 전류의 평형을 이루도록 설계를 수행한다.However, the addition of such a thyristor has the advantage that when the inverter and the motor windings are directly connected to each other as compared to the other motor windings connected directly to the inverter's three phase windings, different resistors and induction components on different current paths, It creates a path with the same electrical condition. Thus, in the connection between the inverter and the motor windings, the motor winding path where the thyristor is not in the middle and the thyristor-containing path make different current imbalances. Such an unbalanced current is a serious threat to stability when driving a motor and causes a serious stability problem. In order to solve such a problem, as shown in FIG. 8, the unbalanced correction unit 314 is inserted into the path where the winding, the inverter, and the variable structure switch module are connected to perform the design so as to balance the currents.

불평형 보정부는 전류의 변화에 대해 인덕던스 값과 저항값의 변화를 만드는 부스바, 코일, 자력성분 부품 및 전류와 온도에 따라 부품이 소모하는 전류 및 전압이 변해 이를 이용하여 보정하는 전자부품들의 조합으로 이루어 진다.The unbalance compensating unit includes a combination of a booster bar, a coil, a magnetic force component component that changes the inductance value and a resistance value with respect to a change in current, and a combination of electronic components whose current and voltage consumed by the current and temperature are changed according to the current and temperature. Lt; / RTI >

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 배터리 잔여 용량의 부족에 의한 목적지 도착의 불확실성 대응을 위한 전기적 시스템의 운용 방법에 대하여 도 9을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 9는 선박의 배터리 잔류 용량이 충분히 확보되지 못해 목적지 도달에 대한 불확실성이 발생하였을 때 인버터 및 가변 스위칭 모듈 그리고 모터가 상호 연결되어 모터의 연결 구조가 듀얼 코일 구조로 연결되고 인버터 및 양방향의 가변 스위칭 모듈의 공유 기능을 적용하여 선박을 운항하기 위한 방법을 보여준다.Next, referring to FIG. 9, a method of operating an electrical system for coping with the uncertainty of arrival of a destination due to a shortage of the remaining battery capacity of a hybrid electric vessel for operation of an off-coastal zero emission zone according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Explain. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the inverter and the variable switching module and the motor when the residual capacity of the ship is not sufficiently secured and the arrival of the destination is uncertain. Thus, the connection structure of the motor is connected in a dual coil structure, Shows how to operate the ship by applying the module's sharing function.

먼저, 선박이 제로에미션 존에서 운항을 시작하면 배터리의 잔여 용량을 실시간 체크하는 목적지 도달 가능 확인 체크 모드에 진입한다(200). 배터리 잔여 용량 체크 모드의 단계(200)에 진입 후 순차적으로 배터리 잔량과 목적지 도착 필요 용량 비교 단계(201), 그리고 조건 만족시(배터리 용량이 목적지 도달 기준 잔량에 비하여 부족한 것으로 판단되면) 가변 스위칭 모터의 모터 구동 단계(202)를 수행한다.First, when the ship starts to operate in the zero emission zone, the ship enters a destination attainment check mode (200) in which the remaining capacity of the battery is checked in real time. A step 201 for comparing the residual capacity of the battery with the capacity required for destination arrival, and a step 201 for determining if the battery capacity is less than the target arrival reference residual capacity, (Step 202).

그리고 단위 구동 시간 비교(203)단계를 거쳐 구동 시간이 일정 기준의 단위 구동 시간조건을 만족하면 배터리 잔여 용량을 비교하고 아니면 가변 스위칭 기반 구조의 구동을 계속 지속하는 모드로 들어간다.When the driving time satisfies a predetermined unit driving time condition through the unit driving time comparing step 203, the remaining capacity of the battery is compared or the driving of the variable switching based structure is continued.

배터리 잔여 용량 비교에서 잔여 용량이 목적지에 도달할 만큼 충분한 용량을 나타내면 모터의 듀얼(dual) 코일 구조(가변스위칭 모듈을 이용한 가변 모터 구조)에 연결되었던 체계에서 단일 코어 연결 구조(정상적인 일반 모드의 모터 구동 구조)로 변경된다.In a comparison of the remaining battery capacity, if the remaining capacity shows a sufficient capacity to reach the destination, a single core connection structure (a motor in a normal normal mode) connected to the motor's dual coil structure (variable motor structure using a variable switching module) Drive structure).

일반모드와 가변 스위칭 모드는 모터의 연결 구조와 이와 연결되어 모터를 구동하는 인버터 및 모터의 전류가 지나가는 패스 연결 상태에 따라 나누어진다. 일반모드는 모터와 인버터가 단지 3개의 전원 패스로 연결되어 3상으로 연결되여 중간에 다른 스위칭 소자가 연결되지 않으나, 가변 스위칭 구동은 모터의 연결 구조가 듀얼 구조의 전류 패스(PATH)의 스위칭 구조로 변경하여 수행한다.The normal mode and the variable switching mode are divided according to the connection structure of the motor and the path connection state in which the current of the inverter and the motor that drives the motor are connected to each other. In the normal mode, the motor and the inverter are connected to only three power paths and are connected in three phases, and other switching elements are not connected in the middle. However, in the variable switching drive, the connection structure of the motor is a switching structure .

이와 같은 듀얼 구조의 전류 패스에서 스위치 모듈의 소자가 전류량 및 온도 조건 변화에 따라 달리 나타나는 전압 강하에 대하여 각 전류 패스에 대해 유도성 성분, 저항성 성분의 변경을 만드는 보정부 위치시켜 독립적으로 조절이 되로록 하였다.In such a dual-structured current path, the elements of the switch module can be controlled independently of each other by varying the inductive component and the resistive component for each current path, Respectively.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

10 : 추진용 전동기(모터) 20 : 전동기 구동 인버터
30 : 배터리 팩 40 : 디젤 발전기
51 : DC/DC 컨버터 52 : AC/DC 컨버터
60 : 전력관리 시스템 70 : 배터리 충전기
80 : 전력 사용 일반 시스템10: Propulsion motor (motor) 20: Motor drive inverter
30: Battery pack 40: Diesel generator
51: DC / DC converter 52: AC / DC converter
60: Power management system 70: Battery charger
80: General system of power use

Claims (6)

발전기, 배터리, 및, 선박구동 모터로 구성되는, 연근해 제로 에미션 존 운항용 하이브리드 전기 선박의 배터리 잔류 용량 대비 목적지 도착이 어려운 경우 대비 대응을 위한, 전기적 시스템에 있어서,
상기 발전기의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터;
상기 배터리 또는 상기 AC/DC 컨버터로부터 공급되는 전원으로 선박구동 모터를 구동하는 출력을 발생시키는 모터제어 인버터;
입력되는 DC 전원을 상기 모터제어 인버터에 맞는 DC 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
모터의 구조가 듀얼로 바뀌었은 때 최소한의 로스를 갖는 전류 패스 구조로를 만들기 위한 가변 스위치 모듈;
가변 스위치 모듈에 전류 불평형을 개선하기 위한 보정부; 및,
상기 AC/DC 컨버터, 상기 모터제어 인버터, 및, 상기 DC/DC 컨버터를 포함하는 전력변환 부품을 제어하는 제어장치를 포함하고,
상기 AC/DC 컨버터, 상기 모터제어 인버터, 및, 상기 DC/DC 컨버터는 적어도 6개의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭 모듈을 구비하고, 상기 스위칭 모듈의 출력을 상기 발전기, 배터리, 및, 선박구동 모터 중 적어도 2개 전력변환 부품과 연결 가능하도록 구성되고, 상기 적어도 2개 전력변환 부품 중 어느 하나를 선택적으로 연결하도록 하는 전환 스위치를 구비하고,
상기 제어장치는 상기 AC/DC 컨버터, 가변 스위칭 모듈 중 적어도 하나의 전력변환 부품이 배터리 잔여용량이 부족하면 다른 전력변환 부품으로 대체하여 가동시키는 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.
In an electrical system for countermeasures against a battery residual capacity of a hybrid electric vessel for operation in a offshore zero emission zone consisting of a generator, a battery, and a ship driving motor,
An AC / DC converter for converting AC power of the generator to DC power;
A motor control inverter for generating an output for driving the ship driving motor from the battery or the power supplied from the AC / DC converter;
A DC / DC converter for converting input DC power into DC power suitable for the motor control inverter;
A variable switch module for making a current path structure with a minimum loss when the motor structure is changed to dual;
A corrector for improving the current imbalance in the variable switch module; And
And a control device for controlling the AC / DC converter, the motor control inverter, and the power conversion part including the DC / DC converter,
Wherein the AC / DC converter, the motor control inverter, and the DC / DC converter have a switching module including at least six switching elements, and the output of the switching module is connected to the generator, the battery, And a changeover switch configured to be connectable to at least two power conversion parts and selectively connecting any one of the at least two power conversion parts,
Wherein the control device replaces the power conversion component of at least one of the AC / DC converter and the variable switching module with another power conversion component when the remaining capacity of the battery is insufficient, thereby activating the motor variable of the zero- A drive system having a structure current imbalance correcting function.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 적어도 6개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 TR의 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the switching device is a switching device of at least six IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or TRs.
제1항에어서, 상기 전환 스위치는,
상기 모터 또는 상기 선박구동 모터와, 상기 스위칭 모듈 사이에 위치하여, 온(On) 또는 오프(Off)로 제어되는 비상 스위치 모듈; 및,
상기 배터리와 상기 스위칭 모듈 사이에 위치하여, 온(On) 또는 오프(Off)로 제어되는 가변 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.
The apparatus of claim 1,
An emergency switch module which is located between the motor or the ship driving motor and the switching module and is controlled to be on or off; And
And a variable switch which is located between the battery and the switching module and is controlled to be on or off. The zero-emission hybrid hybrid electric vehicle according to claim 1, system.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 상기 목적지에 도달하기 위한 배터리 잔류용량의 부족 및 불확실성이 감지되면 상기 AC/DC 컨버터의 기능을 가변 스위치 모듈로 전환을 수행하는 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit switches the function of the AC / DC converter to a variable switch module when a shortage and uncertainty of a battery residual capacity for reaching the destination is sensed. ≪ RTI ID = 0.0 & A drive system having a variable structure current imbalance correction function.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 가변 스위치 모듈의 추가로 인해 발생하는 모터의 불평현 전류를 개선하기 위한 전류 불평형 보정부를 각 전류 패스에 대해 독립적으로 갖는 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control device has a current unbalance correcting section for improving the current unbalance current of the motor caused by the addition of the variable switch module independently for each current path. Driving system with current imbalance correction function.
제1항에 있어서,
상기 제어장치는, 배터리 잔여 용량이 목적지까지의 도달이 불확실하면 가변 스위치 모듈을 AC/DC 컨버터로 대체하여 운행하고, 배터리의 잔여 용량이 목적지까지의 예정 용량 대비 확보되어지는 것으로 판단하면 일반 구동 모드로 변경되는 것을 특징으로 하는 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 모터 가변 구조 전류 불평형 교정 기능을 갖는 구동 시스템.The method according to claim 1,
The control device replaces the variable switch module with an AC / DC converter when the remaining capacity of the battery is uncertain until reaching the destination. If the remaining capacity of the battery is determined to be secured against the predetermined capacity to the destination, Wherein the zero-emission hybrid electric vehicle has a motor-variable structure current imbalance correction function of the zero-emission hybrid hybrid electric vessel.
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