KR20200017312A - Hvdc 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 이의 통신 방법 - Google Patents

Hvdc 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 이의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법은 제어모듈에서 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단계; 제 1 광모듈이 상기 제어신호를 수신하여 제 1 광신호로 변환하는 단계; 상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 단계; 상기 제 2 광모듈이 상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 단계 및 상기 서브모듈이 상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 단계를 포함하되, 상기 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 단계는, 광분배기 및 광커플러 중 어느 하나를 통해 상기 제 1 전송용 광신호를 분배한다.

Description

HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 이의 통신 방법{SUB-MODULE CONTROL NETWORK SYSTEM OF HVDC POWER INVERTER AND COMMUNICATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 이의 통신 방법에 관한 것이다.
초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, 이하 HDVC) 시스템은 대용량의 전력을 송신할 때 발생하는 전력 손실을 최소화하기 위해 발전소에서 생산한 교류전력을 직류로 변환하여 송전하는 시스템이다.
HVDC 시스템은 컨버터 스테이션에서 사용되는 전력반도체소자에 따라 전류형과 전압형으로 구분할 수 있는데, IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)를 사용하는 MMC(Modular Multi-level Converter) 기반 전압형 HVDC 시스템은 전류형 HVDC 시스템 대비 설치면적 감소 및 전압제어 용이 등의 장점으로 인해 최근 그 수요가 증가하고 있다.
하지만 MMC-HVDC 시스템에 있어서, 고속의 신뢰성있는 데이터 송수신이 가능함과 동시에 케이블 소요 절감이 가능한 통신 시스템 개발이 여전히 필요한 실정이다.
이와 관련하여 한국공개특허공보 제10-2012-0029476호(발명의 명칭: 전력 변환 장치)는 캐스케이드 접속된 복수의 셀로 구성되는 전력 변환 장치에 있어서, 제어ㆍ통신에 이용하는 광 파이버 케이블의 필요한 길이를 단축하기 위한 기술을 개시하고 있다.
본 발명의 실시예는 전압형 HVDC 전력변환장치에 사용되는 서브모듈 제어에 있어서 고속의 신뢰성 높은 데이터 송수신을 지원함과 동시에 케이블 소요 및 이를 위한 광송수신 소자 소요 절감이 가능한 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 이의 통신 방법을 제공한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 이중화 스타 구조를 기반으로 하는 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어를 위한 네트워크 시스템은 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어모듈, 상기 제어신호를 제 1 광신호로 변환하는 제 1 광모듈, 상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 광분배기, 상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 제 2 광모듈 및 상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 서브모듈을 포함한다.
상기 제어모듈은 상기 서브모듈의 식별자 및 상기 제어신호를 포함하는 다운링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 1 광모듈은 상기 생성된 다운링크 데이터프레임을 상기 제 1 광신호로 변환할 수 있다.
상기 다운링크 데이터프레임은 각 제어주기별로 다운링크 데이터프레임을 구분하기 위한 가드 인터벌, 상기 다운링크 데이터프레임의 시작을 구분하기 위한 프리엠블 및 헤더, 상기 다운링크 데이터프레임의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 광모듈은 상기 제어모듈측에 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 서브모듈측에 구비될 수 있다.
상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 세트는 복수 개가 구비되어 복수 개의 상기 광분배기와 서로 대응되도록 각각 구비될 수 있다. 이때, 상기 제 1 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 광분배기를 통해 상기 제 2 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신될 수 있다.
상기 복수 개의 광분배기는 다운링크측 광분배기일 수 있다.
상기 광분배기는 상기 제 1 광신호를 동일한 크기의 광파워로 분기하여 상기 제 2 광모듈로 전송할 수 있다.
상기 서브모듈은 프리엠블, 헤더, 센서에서의 센싱 데이터, 유효성을 검증하기 위한 에정정코드를 포함하는 업링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 2 광모듈은 상기 생성된 업링크 데이터프레임을 제 2 전송용 광신호로 변환할 수 있다.
상기 업링크 데이터프레임은 일정 시간 간격을 두고 시분할 방식으로 다중화되어 상기 제 2 전송용 광신호로 변환될 수 있다.
상기 광분배기는 상기 제 2 전송용 광신호를 수신하고 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하여 상기 제 1 광모듈로 전송할 수 있다.
상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 세트는 복수 개가 구비되어 복수 개의 광분배기와 서로 대응되도록 각각 구비될 수 있다. 이때, 상기 제 2 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 광분배기를 통해 상기 제 1 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신될 수 있다.
상기 복수 개의 광분배기는 업링크측 광분배기일 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 이중화 링 구조를 기반으로 하는 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어를 위한 네트워크 시스템은 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어모듈, 상기 제어신호를 제 1 광신호로 변환하는 제 1 광모듈, 상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 다운링크측 광커플러, 상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 제 2 광모듈 및 상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 서브모듈을 포함한다.
상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈 및 상기 다운링크측 광커플러는 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 복수 개의 다운링크측 광커플러는 상기 광송신부 및 광수신부의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비될 수 있다. 이때, 상기 제 1 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 다운링크측 광커플러를 통해 상기 제 2 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신될 수 있다.
본 발명에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템은 상기 서브모듈에 포함된 센서에서의 센싱 데이터가 상기 제 2 광모듈을 통해 제 2 전송용 광신호로 변환됨에 따라, 상기 제 2 전송용 광신호를 수신하고 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하여 상기 제 1 광모듈로 전송하는 업링크측 광커플러를 더 포함할 수 있다.
상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되고, 상기 업링크측 광커플러는 복수 개가 구비되되 상기 광송신부 및 광수신부의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비되며, 상기 제 2 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 업링크측 광커플러를 통해 상기 제 1 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신될 수 있다.
상기 제어모듈은 상기 서브모듈의 식별자 및 상기 제어신호를 포함하는 다운링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 1 광모듈은 상기 생성된 다운링크 데이터프레임을 상기 제 1 광신호로 변환하되, 상기 다운링크 데이터프레임은 각 제어주기별로 다운링크 데이터프레임을 구분하기 위한 가드 인터벌, 상기 다운링크 데이터프레임의 시작을 구분하기 위한 프리엠블 및 헤더, 상기 다운링크 데이터프레임의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 더 포함할 수 있다.
상기 서브모듈은 프리엠블, 헤더, 센서에서의 센싱 데이터, 유효성을 검증하기 위한 에정정코드를 포함하는 업링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 2 광모듈은 상기 생성된 업링크 데이터프레임을 제 2 전송용 광신호로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 제어 네트워크에서의 통신 방법은 제어모듈에서 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단계; 제 1 광모듈이 상기 제어신호를 수신하여 제 1 광신호로 변환하는 단계; 상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 단계; 상기 제 2 광모듈이 상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 단계 및 상기 서브모듈이 상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 단계는, 광분배기 및 광커플러 중 어느 하나를 통해 상기 제 1 전송용 광신호를 분배한다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 통신방법은 제 2 광모듈이 상기 서브모듈에 포함된 센서에서의 센싱 데이터를 제 2 전송용 광신호로 변환하는 단계; 상기 광분배기 및 광커플러 중 어느 하나를 통해 상기 변환된 제 2 전송용 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하는 단계 및 상기 제 1 광모듈이 상기 제 2 광신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 기존의 제어 네트워크 시스템 대비 단일 제어모듈에서 제어 가능한 서브모듈의 수를 향상시킬 수 있다.
이와 동시에, 링크 결손 등으로 인한 네트워크 통신 불능화를 대비하는 예비율 확보를 통해 확장성이 용이한 고속의 신뢰성 높은 데이터 송수신이 가능하게끔 할 수 있다.
도 1은 종래 HVDC 전력변환장치에서의 서브모듈 제어 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 이더캣(EtherCAT) 기반의 데이지 체인(daisy chian) 구조를 갖는 제어 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에서의 다운링크 데이터프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에서의 업링크 데이터프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법 중 하향 제어 데이터 전송 동작 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법 중 상향 센싱 데이터 전송 동작 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 이중화 스타 구조 또는 이중화 링 구조를 기반으로 하는 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100, 200) 및 이의 통신 방법에 관한 것이다.
최근 수요가 증가하고 있는 MMC 기반 전압형 HVDC 컨버터 스테이션에서, 서브모듈(Sub Module)은 대용량 커패시터와 커패시터의 충방전을 제어하는 복수개의 IGBT로 구성되어 있다.
MMC 기반 전압형 HVDC 시스템은 컨버터 스테이션을 구성하는 개별 서브모듈의 IGBT 소자의 온오프 제어를 통해 AC 전압의 크기 및 위상을 제어한다.
이러한 대용량 전력 송배전용 MMC-HVDC 컨버터 스테이션의 안정적인 운용을 위해서는 HVDC 중앙제어장치의 복수 개의 서브모듈에 포함된 IGBT의 온오프 제어뿐 아니라, 커패시터의 전압, 온도, 습도 등과 같은 서브모듈의 상태정보를 센서로부터 수집하는 등 고속의 신뢰성 높은 데이터 송수신이 가능한 제어용 통신 시스템이 필수적이다.
도 1은 종래 HVDC 전력변환장치에서의 서브모듈 제어 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
종래 MMC-HVDC 컨버터 스테이션(10)에서, 중앙의 제어모듈(11)과 서브모듈(12)은 점대점(point-to-point, p2p) 토폴로지 기반의 통신 네트워크를 통해 데이터를 교환한다.
그러나 점대점 토폴로지 기반의 통신 네트워크를 대용량 전력 송신을 위한 MMC-HVDC 컨버터 스테이션(10)에 구축하는 것은 제어모듈(11)의 통신 포트 수 증가, 통신 링크 소요 증가 등의 요인으로 인한 인프라 가격 상승 및 네트워크 유지보수 측면에서 비효율적이고, 설비용량 증대에 따른 확장성이 용이하지 않다는 문제가 있다.
도 2는 이더캣(EtherCAT) 기반의 데이지 체인(daisy chian) 구조를 갖는 제어 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
이더캣 기반의 제어 네트워크의 경우, 점대점 기반 네트워크 구조보다 네트워크 대비 제어모듈(21)의 통신 포트 수 및 통신 링크 소요 절감이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 네트워크 노드가 프레임에서 통과하는 데이터를 읽어들이는 “on-the-fly” 프로세싱을 위한 이더캣 전용칩이 서브모듈(22)의 통신단에 필요하다는 제한이 있다. 또한, 데이지 체인 방식의 네트워크 구조를 사용하기 때문에, 2개 이상의 서브모듈(22) 통신단에 장애가 발생할 경우, 전체 통신에 장애가 발생하게 되는 치명적인 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100, 200) 및 이의 통신 방법은 서브모듈(150, 250)과 제어장치(110, 210) 사이의 이중화 네트워크 구조를 통하여 고속의 신뢰성 높은 데이터 전달이 가능하고, 전체 네트워크 구성을 위한 케이블 소요를 절감할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명에서의 다운링크 데이터프레임(P1)을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명에서의 업링크 데이터프레임(P2)을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)은 제어모듈(110), 제 1 광모듈(120), 광분배기(130), 제 2 광모듈(140) 및 서브모듈(150)을 포함한다. 이때, 본 발명의 일 실시예는 양방향성을 지원하는 이중화 스타 구조를 기반으로 서브모듈 제어 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 한다.
제어모듈(110)은 서브모듈(150)에 포함된 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다.
이때, 제어모듈(110)은 제어모듈(110)로부터 서브모듈(150)로의 하향 제어 데이터 전송 동작을 위하여, 도 4와 같은 다운링크 데이터프레임(P1)을 구성할 수 있다.
다운링크 데이터프레임(P1)은 해당 서브모듈(150)의 제어신호를 구별하기 위해 사용되는 서브모듈 식별자와 해당 서브모듈 제어신호로 구성된 데이터를 포함하며, 서브모듈 식별자 및 서브모듈 제어신호는 제어하고자 하는 서브모듈(150)의 수(N)만큼 포함된다.
또한, 다운링크 데이터프레임(P1)은 각 제어주기별로 다운링크 데이터프레임(P1)을 구분하기 위한 가드 인터벌, 다운링크 데이터프레임(P1)의 시작을 구분하기 위한 프리앰블 및 헤더와, 다운링크 데이터프레임(P1)의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 포함한다. 이때, 도 4에서 에러정정코드는 FEC가 사용되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, CRC 등 다양한 방식의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드가 사용될 수 있다.
이러한 다운링크 데이터프레임(P1)은 브로드캐스트 방식의 데이터 전송방식을 통해 각 서브모듈(150)로 전송될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제 1 광모듈(120)은 제어모듈(110)측에 구비되며, 제어모듈(110)에서 생성된 제어신호, 즉 상기 다운링크 데이터프레임(P1)을 전달받아 제 1 광신호로 변환하며, 변환된 제 1 광신호를 광링크를 통해 광분배기(130)로 전송한다.
광분배기(130)는 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환한 제 1 전송용 광신호를 각 서브모듈(1501~150N)로 분배한다. 이때, 광분배기(130)는 제 1 광신호를 동일한 크기의 광파워로 분기하여 제 2 광모듈(140)로 전송할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서 광분배기(130)는 양방향성을 지원할 수 있는 광분배기로, 다운링크 데이터프레임의 송수신과 업링크 데이터프레임의 송수신을 동시에 지원할 수 있다.
제 2 광모듈(140)은 서브모듈(150)측에 구비되며 광분배기(130)로부터의 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈(150)로 전송한다.
한편, 제 1 및 제 2 광모듈(120, 140)에는 각각 커플러 및 디플렉서를 포함할 수 있으며, 커플러 및 디플렉서를 통해 다운링크 데이터프레임이나 업링크 데이터프레임의 각 신호를 결합시키거나 분기시킬 수 있다.서브모듈(150)은 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키게 된다.
이때, 서브모듈(150)은 복수 개(N)가 구비될 수 있으며, 이에 따라 제 2 광모듈(140) 역시 복수 개의 서브모듈(150)에 대응되는 개수(N)로 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 서브모듈(150)이 N개가 구비되는 경우, 제 2 광모듈(140) 역시 N개가 구비될 수 있다.
또한, 제 1 광모듈(120)과 제 2 광모듈(140)은 각각 광송신부(121, 142)와 광수신부(122, 141)가 복수 개의 세트로 구성될 수 있으며, 이러한 복수개의 세트는 각각 복수 개의 광분배기(130)와 서로 대응되도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 제 1 광모듈(120)은 제 1 광송수신부(1211, 1221)와 제 2 광송수신부(1212, 1222)의 2개의 세트로 구성된 경우, N개의 제 2 광모듈(140) 역시 제 1 광송수신부(1411-1,…,141N-1, 1421-1,…,142N-1) 및 제2 광송수신부(1411-2,…,141N-2, 1421-2,…,142N-2)의 2개의 세트가 각각 N개로 구성될 수 있다.
그리고 광분배기(1301, 1302)는 제 1 및 제 2 광모듈(120, 140)의 2개의 세트에 대응하는 개수인 2개로 구성될 수 있다.
이에 따라, 제 1 광모듈(120)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(1211, 1212) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(121M)로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 광분배기(130M)를 통해 제 1 전송용 광신호로 변환되며, 제 1 전송용 광신호는 제 2 광모듈(140) 중 M번째 광수신부(1411-M, 1402-M,…,140N-M)를 통해 수신된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)는 이중화 스타 구조를 갖는 네트워크를 통해 제어모듈(110)에서 각 서브모듈(150)로 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 하향 제어 데이터 전송 동작을 수행할 수 있다.
이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)는 양방향성을 지원하는 이중화 스타 구조를 갖는 네트워크를 통해 상향 센싱 데이터 전송 동작을 동시에 수행할 수 있다.
구체적으로 각 서브모듈(150)에서는 센서를 통해 센싱 데이터를 수집하면, 센싱 데이터는 제 2 광모듈(140)에서 제 2 전송용 광신호로 변환되어 광분배기(130)로 전송된다.
이때, 각 서브모듈(150)은 서브모듈(150)로부터 제어모듈(110)로의 상향 센싱 데이터 전송 동작을 위하여, 도 5와 같은 업링크 데이터프레임(P2)을 구성할 수 있다.
각 서브모듈(150)별 업링크 데이터프레임(P2)은 프리앰블, 헤더, 센서에서의 센싱 데이터, 프레임의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 포함한다. 이때, 도 5에서 에러정정코드는 FEC가 사용되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, CRC 등 다양한 방식의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드가 사용될 수 있다.
이러한 업링크 데이터프레임(P2)은 일정 시간 간격(IFS)을 두고 시분할 방식으로 다중화되어 제 2 광모듈(140)에서 제 2 전송용 광신호로 변환된 후 전송될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이를 수신한 광분배기(130)는 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하며, 변환된 제 2 광신호를 제 1 광모듈(120)로 전송하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 서브모듈(150)과 제 2 광모듈(140)은 각각 서로 대응되는 개수(N)로 구비될 수 있다.
그리고 제 1 광모듈(120)과 제 2 광모듈(140)은 각각 광송신부(121, 142)와 광수신부(122, 141)가 복수 개의 세트로 구성될 수 있으며, 이러한 복수개의 세트는 각각 복수 개의 광분배기(130)와 서로 대응되도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 제 1 및 광모듈(120)이 제 1 광송수신부(1211, 1221)와 제 2 광송수신부(1212, 1222)의 2개의 세트로 구성되고, N개의 제 2 광모듈(140)이 제 1 광송수신부(1411-1,…,141N-1, 1421-1,…,142N-1) 및 제2 광송수신부(1411-2,…,141N-2, 1421-2,…,142N- 2)의 2개의 세트로 구성된 경우, 광분배기(1301, 1302)는 제 1 및 제 2 광모듈(120, 140)의 2개의 세트에 대응하는 개수인 2개로 구성될 수 있다.
이에 따라, 제 2 광모듈(140)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(1421-1, 1421-2,…, 142N-1, 142N-2) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(1421-M, 1422-M,…, 142N-M)로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 광분배기(130M)를 통해 제 2 광신호로 변환되며, 제 2 광신호는 제 1 광모듈(120) 중 M번째 광수신부(122M)를 통해 수신된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100)는 양방향성을 지원하는 이중화 스타 구조를 갖는 네트워크를 통해 각 서브모듈(150)에서 제어모듈(110)로 센싱 데이터를 전송하기 위한 상향 센싱 데이터 전송 동작을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100’)은 도 6과 같은 실시예와 같이 단방향성을 지원하는 이중화 스타 구조로 구성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100’)은 제어모듈(110’), 제 1 광모듈(120’), 제 2 광모듈(140’) 및 서브모듈(150’)을 포함한다. 이때, 도 6의 실시예는 광분배기가 다운링크 데이터프레임(P1’)을 송수신하는 다운링크측 광분배기(130) 및 업링크 데이터프레임(P2’)을 송수신하는 업링크측 광분배기(160)가 구분되어 단방향성을 지원하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 단방향성을 지원함에 따라, 제 1 광모듈(120’)과 제 2 광모듈(140’)은 도 3의 실시예와 달리 커플러 및 디플렉서를 구비하지 않게 된다.
이와 같은 단방향성을 지원하는 이중화 스타 구조를 기반으로 하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100’)은 다음과 같은 전송 과정에 따라 다운링크 데이터프레임(P1’)을 송수신할 수 있다.
즉, 제 1 광모듈(120’)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(1211, 1212) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(121M')로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 다운링크측 광분배기(130M)를 통해 제 1 전송용 광신호로 변환되며, 제 1 전송용 광신호는 제 2 광모듈(140) 중 M번째 광수신부(1411-M, 1402-M,…,140N-M)를 통해 수신된다.
또한, 업링크 데이터프레임(P2’)의 경우, 제 2 광모듈(140)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(1421-1, 1421-2,…, 142N-1, 142N-2) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(1421-M, 1422-M,…, 142N-M)로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 업링크측 광분배기(160M)를 통해 제 2 광신호로 변환되며, 제 2 광신호는 제 1 광모듈(120) 중 M번째 광수신부(122M)를 통해 수신된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 스타 구조를 기반으로 하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템(100, 100’)은 도 3 및 도 6의 구조에 따라 양방향성 및 단방향성 통신을 모두 지원할 수 있게 된다.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)을 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)은 제어모듈(210), 제 1 광모듈(220), 다운링크측 광커플러(230), 제 2 광모듈(240) 및 서브모듈(250)을 포함한다. 이때, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)은 도 3 및 도 6의 실시예에서의 광분배기(130) 대신 광커플러(230)가 적용됨으로써 이중화 링 구조를 기반으로 하는 서브모듈 제어 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 한다.
제어모듈(210)은 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 제 1 광모듈(220)은 제어신호를 제 1 광신호로 변환한다.
다운링크측 광커플러(230)는 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배한다.
제 2 광모듈(240)은 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈(250)로 전송하고, 서브모듈(250)은 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시킨다.
이때, 서브모듈(250)은 복수 개(N)가 구비되고, 제 2 광모듈(240)은 복수 개의 서브모듈(250)에 대응되는 개수(N)로 구비될 수 있다. 그리고 복수 개(N)의 세트으로 구성된 다운링크측 광커플러(230)는 복수 개의 서브모듈(250) 및 제 2 광모듈(240)과 대응되는 개수(N)로 구비될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 광모듈(220, 240)은 각각 광송신부(221, 242)와 광수신부(222, 241)가 복수 개의 세트로 구성될 수 있으며, 복수 개의 다운링크측 광커플러(230)는 광송신부(221, 242) 및 광수신부(222, 241)의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 6에서 서브모듈(2501~250N)이 N개가 구비되는 경우, 제 2 광모듈(240) 역시 N개가 구비될 수 있다. 그리고 제 1 광모듈(220)은 제 1 및 제 2 광송신부(2211, 2212)와 제 1 및 제 2 광수신부(2221, 2222)의 2개의 세트로 구성되는 경우, N개의 제 2 광모듈(240) 역시 제 1 및 제2 광송신부(2421-1, 2422-1,…, 2421-N, 2422-N)와 제 1 및 제 2 광수신부(2411-1, 2412-1,…, 2411-N, 2412-N)의 2개의 세트가 각각 N개로 구성될 수 있다.
또한, 다운링크측 광커플러(2301-1, 2302-1,…,2301-N, 2302-N)는 제 1 및 제 2 광모듈(220, 240)의 2개의 세트에 대응하도록 2개(2301-N, 2302-N)가 서로 세트로 구성되며, 이러한 세트가 서브모듈의 개수인 N개만큼 구비될 수 있다.
이에 따라, 제 1 광모듈(220)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(2211, 2212) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(221M)로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 다운링크측 광커플러(230M-1, 230M-2,…,230M-N)를 통해 제 1 전송용 광신호로 변환되며, 제 1 전송용 광신호는 제 2 광모듈(240) 중 M번째 광수신부(241M-1, 240M-2,…,240M-N)를 통해 수신된다.
이와 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)은 이중화 링 구조를 갖는 네트워크를 통해 제어모듈(210)에서 각 서브모듈(250)로 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 하향 제어 데이터 전송 동작을 수행할 수 있다.
이와 더불어, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)은 이중화 링 구조를 갖는 네트워크를 통해 상향 센싱 데이터 전송 동작을 수행할 수 있다.
각 서브모듈(250)이 센서를 통해 센싱 데이터를 수집하면, 센싱 데이터는 제 2 광모듈(240)을 통해 제 2 전송용 광신호로 변환되어 업링크측 광커플러(260)로 전송된다. 그리고 업링크측 광커플러(260)는 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하여 제 2 광신호를 제 1 광모듈(220)로 전송한다.
한편, 상술한 바와 같이 서브모듈(250)과 제 2 광모듈(240)은 각각 서로 대응되는 개수(N)로 구비될 수 있다. 그리고 제 1 광모듈(220)과 제 2 광모듈(240)은 각각 광송신부(221, 242)와 광수신부(222, 241)가 복수 개의 세트로 구성될 수 있으며, 업링크측 광커플러(260)는 복수 개가 구비되되 광송신부(221, 242) 및 광수신부(222, 241)의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 7에서 제 1 및 제 2 광모듈(220, 240)이 각각 제 1 및 2 광송신부(2211, 2212, 2421-1, 2422-1,…, 2421-N, 2422-N)와 제 1 및 제 2 광수신부(2221, 2222, 2411-1, 2412-1,…,2411-N, 2412-N)의 2개의 세트로 구성된 경우, 업링크측 광커플러(2601-1, 2602-1,…,2601-N, 2602-N)는 제 1 및 제 2 광모듈(220, 240)의 2개의 세트에 대응하는 개수인 2개 세트(2601-N, 2602-N)로 구성되며, 이러한 세트가 서브모듈(250)의 개수인 N개만큼 구비될 수 있다.
이에 따라, 제 2 광모듈(240)에 포함된 복수 개의 세트로 구성된 광송신부(2421-1, 2422-1,…, 2421-N, 2422-N) 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부(242M-1, 242M-2,…, 242M-N)로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 업링크측 광커플러(260M-1, 260M-2,…,260M-N)를 통해 제 2 광신호로 변환되며, 제 2 광신호는 제 1 광모듈(220) 중 M번째 광수신부(222M)를 통해 수신된다.
이와 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템은 이중화 링 구조를 갖는 네트워크를 통해 각 서브모듈에서 제어모듈로 센싱 데이터를 전송하기 위한 상향 센싱 데이터 전송 동작을 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템(200)에서 송수신되는 다운링크 데이터프레임(P1)과 업링크 데이터프레임(P2)의 구조는 도 4 및 도 5에서 구체적으로 설명하였으므로 이하 생략하도록 한다.
한편, 도 3, 도 6 및 도 7에서의 제어모듈(110, 110’, 210) 및 각 서브모듈(150, 150’, 250)은 제어신호를 생성하거나, 센싱 데이터를 수집 및 전송하기 위한 프로그램이 저장된 메모리(미도시) 및 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 3 내지 도 6에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
이하에서는 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어 네트워크(100, 100’ 200)에서의 통신 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법 중 하향 제어 데이터 전송 동작 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법 중 상향 센싱 데이터 전송 동작 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저 도 8a를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신방법 중 하향 제어 데이터 전송 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제어모듈(110, 110’, 210)에서 IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하면(S110), 제 1 광모듈(120, 120’, 220)이 제어신호를 수신하여 제 1 광신호로 변환한다(S120).
그 다음 광분배기(130, 130’) 및 광커플러(230) 중 어느 하나를 통해 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배한다(S130).
다음으로, 제 2 광모듈(140, 140’, 240)이 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈(150, 150’, 250)로 전송하고(S140), 서브모듈(150, 150’, 250)은 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시킨다(S150).
다음으로, 도 8b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신방법 중 상향 센싱 데이터 전송 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 서브모듈(150, 150’, 250)이 센서의 센싱 데이터를 수집하면(S210), 제 2 광모듈(140, 140’, 240)이 서브모듈(150, 150’, 250)에 포함된 센서에서의 센싱 데이터를 제 2 전송용 광신호로 변환한다(S220).
다음으로, 광분배기(130, 160’) 및 광커플러(260) 중 어느 하나를 통해 제 2 전송용 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하게 되며(S230), 이후 제어모듈(110, 110’, 210)은 제 1 광모듈(120, 120’, 220)을 통해 제 2 광신호를 수신하게 된다(S240).
한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S240은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 3 내지 도 7에서 이미 기술된 내용은 도 8a 내지 도 8b의 서브모듈 제어 네트워크에서의 통신 방법에도 적용될 수 있다.
이와 같은 이중화 네트워크 구조를 사용하는 본 발명의 실시예 중 어느 하나에 의하면, 기존의 제어모듈로부터 각 서브모듈을 점대점 방식으로 연결하여 통신하는 방식에 비해, 이중화를 통한 네트워크 신뢰성 확보가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 네트워크 구성을 위해 소요되는 케이블의 길이가 절감되는 효과가 있다. 이때, HVDC 시스템에서는 전원분리를 위해 통상 광섬유 통신이 사용되므로 이 경우에서의 케이블은 광케이블을 의미할 수 있다.
예를 들어, N개의 서브모듈이 제어모듈로부터 거리 L만큼 떨어져 있는 경우, 점대점 방식에서는 2×N×L 길이만큼의 광케이블이 소요되고, 4×N개의 광모듈(이때, 광송신기와 광수신기를 각각 한 개로 계산한다)이 소요된다.
반면, 본 발명의 일 실시예 따른 서브모듈 제어 네트워크 시스템 및 방법에 따르면, 이중화 스타 구조의 네트워크를 통해 2×(L+N×lsplitter -sm) 길이의 광케이블이 소요되고, 2×N+2개의 광모듈이 소요된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 광커플러와 이중화 링 구조를 사용하는 경우 4×(L+(N-1)×lsm -sm+N×lcoupler -sm) 길이의 광케이블이 소요되고, 4×N+4개의 광모듈이 소요된다.
아래 표 1은 서브모듈(150, 150’, 250)의 개수(N)와 서브모듈(150, 150’, 250)까지의 거리(L)에 따른 기존의 점대점 방식 대비 본 발명에서 제안하는 두가지 방식의 케이블 소요를 비교한 결과이다.
점대점 (m) 이중화 링 (m) 이중화 스타 (m)
N= 32, L= 50m 3,200 (100%) 390 (12.1%) 420 (13.1%)
N= 32, L= 100m 6,400 (100%) 590 (9.2%) 520 (8.2%)
N= 64, L= 100m 12,800 (100%) 782 (6.1%) 840 (6.6%)
상기 표 1과 같이, 본 발명에서의 이중화 스타 구조 또는 이중화 링 구조를 적용한 제어 네트워크에서의 광케이블 소요가 기존 점대점 구조 대비 13.1%~6.1%만 소요됨을 알 수 있다. 특히, 서브모듈(150, 150’, 250)의 개수가 늘어나는 대용량 시스템의 경우에는 그 효과가 더욱 커지게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 100’, 200: 서브모듈 제어 네트워크 시스템
110, 110’, 210: 제어모듈
120, 120’, 220: 제 1 광모듈
130, 130’, 230: 광분배기, 다운링크측 광커플러
140, 140’, 240: 제 2 광모듈
150, 150’, 250: 서브모듈
160’, 260: 업링크측 광분배기, 업링크측 광커플러

Claims (20)

  1. 이중화 스타 구조를 기반으로 하는 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어를 위한 네트워크 시스템에 있어서,
    IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어모듈,
    상기 제어신호를 제 1 광신호로 변환하는 제 1 광모듈,
    상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 광분배기,
    상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 제 2 광모듈 및
    상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 서브모듈을 포함하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 서브모듈의 식별자 및 상기 제어신호를 포함하는 다운링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 1 광모듈은 상기 생성된 다운링크 데이터프레임을 상기 제 1 광신호로 변환하는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다운링크 데이터프레임은 각 제어주기별로 다운링크 데이터프레임을 구분하기 위한 가드 인터벌, 상기 다운링크 데이터프레임의 시작을 구분하기 위한 프리엠블 및 헤더, 상기 다운링크 데이터프레임의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 더 포함하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광모듈은 상기 제어모듈측에 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 서브모듈측에 구비되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 세트는 복수 개가 구비되어 복수 개의 상기 광분배기와 서로 대응되도록 각각 구비되되,
    상기 제 1 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 광분배기를 통해 상기 제 2 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광분배기는 다운링크측 광분배기인 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광분배기는 상기 제 1 광신호를 동일한 크기의 광파워로 분기하여 상기 제 2 광모듈로 전송하는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 프리엠블, 헤더, 센서에서의 센싱 데이터, 유효성을 검증하기 위한 에정정코드를 포함하는 업링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 2 광모듈은 상기 생성된 업링크 데이터프레임을 제 2 전송용 광신호로 변환하는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 업링크 데이터프레임은 일정 시간 간격을 두고 시분할 방식으로 다중화되어 상기 제 2 전송용 광신호로 변환되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광분배기는 상기 제 2 전송용 광신호를 수신하고 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하여 상기 제 1 광모듈로 전송하는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 세트는 복수 개가 구비되어 복수 개의 광분배기와 서로 대응되도록 각각 구비되되,
    상기 제 2 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 광분배기를 통해 상기 제 1 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광분배기는 업링크측 광분배기인 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  14. 이중화 링 구조를 기반으로 하는 HVDC 전력변환장치의 서브모듈 제어를 위한 네트워크 시스템에 있어서,
    IGBT의 온오프를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어모듈,
    상기 제어신호를 제 1 광신호로 변환하는 제 1 광모듈,
    상기 제 1 광신호를 수신하여 기 설정된 비율의 광파워로 변환된 제 1 전송용 광신호를 분배하는 다운링크측 광커플러,
    상기 제 1 전송용 광신호를 수신하여 서브모듈로 전송하는 제 2 광모듈 및
    상기 제 1 전송용 광신호에 기초하여 복수 개의 IGBT를 온오프시키는 서브모듈을 포함하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈 및 상기 다운링크측 광커플러는 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되며, 상기 복수 개의 다운링크측 광커플러는 상기 광송신부 및 광수신부의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비되되,
    상기 제 1 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 1 광신호는 M번째 다운링크측 광커플러를 통해 상기 제 2 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 서브모듈에 포함된 센서에서의 센싱 데이터가 상기 제 2 광모듈을 통해 제 2 전송용 광신호로 변환됨에 따라, 상기 제 2 전송용 광신호를 수신하고 기 설정된 비율의 광파워를 가지는 제 2 광신호로 변환하여 상기 제 1 광모듈로 전송하는 업링크측 광커플러를 더 포함하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 복수 개가 구비되고, 상기 제 2 광모듈은 상기 복수 개의 서브모듈에 대응되는 개수로 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 광모듈은 광송신부 및 광수신부가 세트로 구성되고, 상기 업링크측 광커플러는 복수 개가 구비되되 상기 광송신부 및 광수신부의 세트와 대응되는 복수 개의 세트로 구비되며,
    상기 제 2 광모듈 중 M번째(M은 1이상의 정수) 광송신부로부터 전송된 제 2 전송용 광신호는 M번째 업링크측 광커플러를 통해 상기 제 1 광모듈 중 M번째 광수신부로 수신되는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 서브모듈의 식별자 및 상기 제어신호를 포함하는 다운링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 1 광모듈은 상기 생성된 다운링크 데이터프레임을 상기 제 1 광신호로 변환하되,
    상기 다운링크 데이터프레임은 각 제어주기별로 다운링크 데이터프레임을 구분하기 위한 가드 인터벌, 상기 다운링크 데이터프레임의 시작을 구분하기 위한 프리엠블 및 헤더, 상기 다운링크 데이터프레임의 유효성을 검증하기 위한 에러정정코드를 더 포함하는 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 서브모듈은 프리엠블, 헤더, 센서에서의 센싱 데이터, 유효성을 검증하기 위한 에정정코드를 포함하는 업링크 데이터프레임을 생성하고, 상기 제 2 광모듈은 상기 생성된 업링크 데이터프레임을 제 2 전송용 광신호로 변환하는 것인 서브모듈 제어 네트워크 시스템.
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