KR20210101032A - 엔진 발전 시스템 - Google Patents

엔진 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210101032A
KR20210101032A KR1020200015157A KR20200015157A KR20210101032A KR 20210101032 A KR20210101032 A KR 20210101032A KR 1020200015157 A KR1020200015157 A KR 1020200015157A KR 20200015157 A KR20200015157 A KR 20200015157A KR 20210101032 A KR20210101032 A KR 20210101032A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
power
rotation speed
generation system
generator
Prior art date
Application number
KR1020200015157A
Other languages
English (en)
Inventor
김건명
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200015157A priority Critical patent/KR20210101032A/ko
Publication of KR20210101032A publication Critical patent/KR20210101032A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/066—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems characterised by the use of dynamo-electric machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/06—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving electric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/08—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems requiring starting of a prime-mover
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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 using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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 using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

본 발명은 엔진, 상기 엔진에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기, 상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치, 상기 엔진 및 상기 전력 변환 장치와 전기적으로 연결된 에너지 저장 장치 및 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 정전 발생을 감지하고, 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 엔진으로 직접 공급되는 전력 및 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 전력 변환 장치를 통해 상기 발전기로 간접 공급되는 전력에 기초하여, 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 엔진 발전 시스템에 관한 것이다.

Description

엔진 발전 시스템{Engine power generation system}
본 발명은 엔진을 이용한 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정전 발생 시 비상 운전을 위한 엔진 발전 시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료와 공기의 혼합물(혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 장치로 공기조화 시스템, 자동차, 발전설비 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있다.
하나의 예로써, 열병합 발전 시스템은 가스 연료로 엔진을 작동하여 발전기에서 전력을 생산하고, 엔진 등에서 발생하는 열을 온수 등으로 변환하여 그 수요처에 공급하는 시스템을 말한다. 열병합 발전 시스템은 통상적인 상용전원 계통과 연계되어 운전되고, 필요시 공조장치의 부하뿐만 아니라 건물 내부의 다른 기기의 부하에도 전력을 공급할 수 있다.
한편, 이와 같은 열병합 발전 시스템에서, 계통에 문제가 발생하여 정전이 발생하게 되는 경우, 발전 시스템은 옵션 기능적으로 비상 발전 운전을 할 수 있다. 정전 시 안정적으로 전력을 공급하는 대표적인 기술로, 비상발전기를 이용하여 정전 시 전력이 공급하는 기술이 사용되고 있다.
하지만, 종래의 비상 발전 시스템은 정전 후 전기 보급 개시까지의 시간이 일정하지 않았다. 종래의 비상 발전 시스템은 배터리를 통해 정전 발생 시 엔진을 기동시키는데, 배터리가 공급 가능한 전류에 제한이 있어, 엔진을 초기 기동하기 힘든 단점이 있다. 즉, 전기 보급 개시까지의 시간이 길어진다.
한편, 정전 대응용 발전 시스템의 경우, 정전 후 전기 보급 개시까지의 시간이 짧을수록 유리하다. 뿐만 아니라 전기 보급 개시까지의 고정된 시간을 제시할 수 있다면, 정전 발생에 따른 소비자의 불안감을 해소할 수 있고, 소방 설비 부하 등 비상 부하에 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 정전 발생 시, 빠른 시간에 전력을 공급할 수 있는 엔진 발전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 정전 발생 시, 고정된 시간에 전력을 공급할 수 있는 엔진 발전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 고효율의 무정전 전원 공급 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 베어링 시험 장치는, 엔진, 상기 엔진에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기, 상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치, 상기 엔진 및 상기 전력 변환 장치와 전기적으로 연결된 에너지 저장 장치 및 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 정전 발생을 감지하고, 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 엔진으로 직접 공급되는 전력 및 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 전력 변환 장치를 통해 상기 발전기로 간접 공급되는 전력에 기초하여, 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 정전 발생 시, 모터링 모드를 통해 빠른 시간 내에 엔진을 목표 rpm까지 구동시킬 수 있다.
둘째, 고정된 시간에 엔진을 목표 rpm까지 구동시킴으로써, 안정적이고 효율적인 비상 발전 운전이 가능한 효과가 있다.
셋째, 비상 발전기를 별도로 구성하지 않고, 기존 시스템을 이용하여 비상 발전 운전을 함으로써 경제적인 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 열병합 발전 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 열병합 발전 시스템에 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3a 내지 도 3b는 비상발전기로서 기능하는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 모터링 모드가 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템(100)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 동작을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 7은 시간에 따른 엔진의 회전 속도를 나타내는 도면이다.
도 8는 엔진 발전 시스템(100)의 제어부(110)를 나타내는 블럭도이다.
도 9는 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 열병합 발전 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
열병합 발전 시스템은 가스 연료로 엔진을 작동하여 발전기에서 전력을 생산하고, 엔진 등에서 발생하는 열을 온수 등으로 변환하여 그 수요처에 공급하는 시스템을 말한다.
이러한 열병합 발전 시스템에는 공기 조화 장치가 연결되어 이 공기 조화 장치에 전력과 열 내지 온수를 공급할 수 있다.
가스 연료는 제로 가버너(zero governor; 12)에 의해 입구 입력의 형태나 유량 변화에 상관없이 항상 일정한 출구 압력을 유지하면서 공급될 수 있다. 제로 가버너(12)는 넓은 범위에 걸쳐 안정된 출구 압력을 얻을 수 있으며, 엔진에 공급하는 가스 연료의 압력을 대기압 형태로 거의 일정하게 조절해 주는 기능을 가진다. 또한, 제로 가버너(12)는 2개의 솔레노이드밸브를 구비하여 공급되는 연료를 차단할 수 있다.
공기는 에어 클리너(air cleaner; 14)를 거쳐 깨끗한 공기로 여과되어 공급될 수 있다. 이러한 에어 클리너(14)는 엔진에 공급되는 외부 공기를 필터를 사용하여 먼지 및 미스트 형태의 수분 및 유분의 혼입을 차단할 수 있다.
이와 같이 공급된 가스 연료와 공기는 믹서(mixer; 16)에 의해 공기와 연료의 혼합비가 일정한 혼합기로 되어 엔진에 흡입될 수 있다.
믹서(16)의 입구측에는 연료밸브(13)가 구비되어 공기와 혼합되는 가스 연료의 공급량을 조절한다. 가스 연료가 많이 공급되면 공기와 연료가 혼합된 혼합기의 혼합비가 커지게 된다.
터보차저(turbo charger; 20)는 혼합기를 고온 고압 상태로 압축할 수 있다. 이 터보차저(20)는 배기가스의 힘으로 터빈을 회전시키고 그 회전력으로 흡기를 압축시켜 엔진의 실린더로 보내어 출력을 높이는 장치이다.
터보차저(20)는 터보(turbine)와 슈퍼차저(super charger; 과급기)를 합성한 용어로서, 터빈과 여기에 직결된 공기압축기로 구성되어 배기가스의 에너지로 터빈 휠(turbine wheel)을 회전시키고 공기압축기에 의해 흡입된 공기를 압축하여 실린더로 보낼 수 있다.
이러한 터보차저(20)는 블레이드가 설치된 터빈 휠과 공기압축기의 임펠러를 하나의 축에 연결하고 각각 하우징으로 둘러싼 구조를 가지며, 엔진의 배기 매니폴드 근처에 배치될 수 있다.
혼합기는 터보차저(20)에 의해 압축되어 온도가 상승하기 때문에 인터쿨러(intercooler; 25)로 냉각시킨 후 흡기 매니폴드(32)를 통해 엔진(30)으로 유입될 수 있다. 이 인터쿨러(25)는 혼합기를 냉각시켜 밀도를 크게 함으로써 엔진으로 유입되는 혼합기의 절대량을 늘려 엔진출력을 향상시킬 수 있다.
인터쿨러(25)는 공기로 냉각하는 공랭식 열교환기 또는 물로 냉각하는 수냉식 열교환 경로를 구성될 수 있다.
수냉식 인터쿨러는 냉각수를 매질로 사용할 수 있고, 별도의 열교환기 및 펌프를 구비하여 압축된 혼합기로부터 얻은 열량을 외부에 버리게 된다.
이러한 인터쿨러(25)와 흡기 매니폴드(32) 사이에는, 엔진(30)에 유입되는 혼합기량을 조절하기 위해 스로틀 밸브(미도시)가 마련될 수 있다. 이 스로틀 밸브는 전자 스로틀 밸브(electronic throttle control valve; ETC 밸브)가 사용되는 것이 일반적이다.
또한, 엔진은 별도의 엔진 제어 유닛(engine control unit; ECU; 31)을 통하여 엔진의 제어와 관련된 각종 제어 변수들이 제어될 수 있다. 예를 들어, ETC 밸브(38) 및 이 밸브의 제어 주기 등이 ECU(31)에 의하여 제어될 수 있다.
엔진(30)은 흡기 매니폴드(32)를 통해 유입된 혼합기를 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정을 통해 작동하는 내연 기관이다.
엔진(30)이 작동함에 따라 발생하는 배기가스는 배기 매니폴드(34)를 통해 배출되며, 이때 터보차저(20)의 임펠러를 회전시킨다.
엔진(30)은 발전기(40)를 회전시켜 전력을 생산하도록 한다. 이를 위해, 엔진(30)의 회전축 일단에 마련된 풀리(36)와 발전기(40)의 회전축 일단에 마련된 풀리(46) 사이에 벨트가 연결될 수 있다.
이러한 엔진(30)의 풀리(36)와 발전기(40)의 풀리(46)는 그 회전수 비가 대략 1:3이 되도록 마련될 수 있다. 즉, 엔진(30)이 1 회전할 때 발전기(40)는 약 3 회전할 수 있다.
발전기(40)에서 생산되는 전력은 전력 변환 장치(90)에서 전류, 전압, 주파수 등이 변환된 상용 전력으로 변환되어 건물 또는 공기 조화 장치와 같은 전력수요처에 공급될 수 있다.
한편, 엔진(30)은 가스 연소에 의해 작동시 상당한 열이 발생하므로 냉각수를 순환시키면서 열교환시켜 엔진에서 발생하는 고온의 열을 흡수하도록 한다.
자동차에서는 냉각수 순환 유로에 라디에이터를 설치하여 엔진의 폐열을 모두 버리도록 구성되지만, 열병합 발전 시스템에서는 엔진에서 발생하는 열을 흡수하여 온수를 만들어 이용할 수 있다.
이를 위해, 냉각수 순환 유로에는 온수 열교환기(50)가 마련되어 냉각수와 별도로 공급되는 물 사이에 열교환함으로써 물이 고온의 냉각수로부터 열을 전달받도록 할 수 있다.
이 온수 열교환기(50)에 의해 생성되는 온수는 온수 저장조(51)에 저장되었다가 건물 등의 온수 수요처에 공급될 수 있다.
온수 수요처에서 온수를 사용하지 않는 경우에는 온수 열교환기(50)로 물이 공급되지 않아 냉각수 온도가 상승하게 되는데, 이를 방지하기 위해 별도의 방열기(70)를 설치하여 필요 없는 냉각수의 열량을 실외로 버릴 수 있다.
이 방열기(70)는 고온의 냉각수가 다수의 핀(fin)에 의해 공기와 열교환함으로써 방열하는 것으로서, 방열 촉진을 위해 방열팬(72)이 구비될 수 있다.
엔진(30)에서 나오는 냉각수 유로는 상기 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 분기되고, 그 분기되는 지점에 삼방밸브(53)를 설치하여 냉각수의 유동 방향을 상황에 따라 제어할 수 있다. 이 삼방밸브(53)에 의해 냉각수를 온수 열교환기(50)로만 보내거나 방열기(70)로만 보내거나, 상황에 따라 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 소정 비율로 나누어 보낼 수 있다.
삼방밸브(53)를 통과하여 방열기(70)에서 방열된 냉각수는 삼방밸브(53)를 통과하여 온수 열교환기(50)를 통과한 냉각수와 합쳐져서 엔진(30)으로 유입될 수 있다.
그리고, 냉각수 순환 유로에는 냉각수 펌프(55)가 설치되어 냉각수의 유동 속도를 조절할 수 있다. 이 냉각수 펌프(55)는 냉각수 순환 유로에서 온수 열교환기(50) 및 방열기(70)의 하류와 엔진(30)의 상류에 설치될 수 있다.
한편, 엔진(30)의 배기 매니폴드(34)를 통해서 나오는 배기가스는 상기한 터보차저(20)를 작동시키기도 하지만, 배기가스의 폐열을 회수하기 위해 배기가스 열교환기(60)를 구비할 수 있다.
이 배기가스 열교환기(60)는 냉각수 순환 유로에서 냉각수 펌프(55)와 엔진(30) 상류 사이에 설치되고, 터보차저(20)를 통해 배출되는 배기가스와 냉각수 사이에 열교환되도록 구성될 수 있다. 이 배기가스 열교환기(60)를 통해 배기가스의 폐열을 회수할 수 있다.
배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 냉각수가 어느 정도 가열되어 미지근한 상태로 엔진(30)으로 유입되지만, 그 냉각수도 엔진(30)을 충분히 냉각시킬 수 있다. 배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 방열된 배기가스는 머플러(80)를 통과하게 되고, 머플러(80)에 의해 엔진의 배기 측 소음이 저감될 수 있다.
머플러(80)를 통과한 배기가스는 드레인 필터(85)를 통과한 후 외부로 배출될 수 있다. 이 드레인 필터(85)는 머플러(80)와 배기가스 라인 등에서 생성되는 응축수를 정화하기 위해 내부에 정화석을 내장하고 있어서, 산성의 응축수를 정화하고 중화시켜 외부로 유출할 수 있다.
도 2는 도 1의 열병합 발전 시스템에 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 엔진 발전 시스템(200)은, 발전기(40)를 구동하기 위한 구동력을 공급하는 엔진(30) 및 이 엔진을 제어하는 엔진 제어부(engine control uni; ECU)를 포함하고, 발전기(40)에는 이 발전기(40)의 구동에 의하여 생성되는 전력을 변환하고 발전량을 제어하기 위한 전력 변환 장치(power conversion system; 90)가 연결된다.
전력 변환 장치(90)는 발전기(40)에서 생성된 교류 전력을 직류로 변환하는 컨버터(91), 컨버터(91)에서 변환된 직류 전력을 교류로 변환하는 인버터(92) 및 이 컨버터(91)와 인버터(92) 사이에 위치하는 DC단의 커패시터(C)를 포함한다.
컨버터(91)는, 발전기(40)에서 생산되는 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 컨버터(91)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다.
또한, 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 컨버터(91)는 정류부를 포함할 수 있다.
인버터(92)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 컨버터(91)에서 공급되는 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
이때, DC단의 커패시터(C)에는 발전기(40)에서 생산되어 컨버터(91)를 통하여 공급되는 직류 전원이 저장된다. 인버터(92)는 DC단의 커패시터(C)에 저장된 전력을 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
엔진 발전 시스템(200)은 계통에 정전이 발생하였을 때 비상 부하 등에 비상 전력을 공급하는 비상발전기로서 기능할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 비상발전기로서 기능하는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 엔진 발전 시스템(300)은 계통으로부터 공급되는 전력에 이상이 없는 평상시에는 계통연계하여 운전할 수 있다. 즉, 엔진 발전 시스템(300)은 상용 전력과 연계하여 전력을 생성하는 연계운전 모드에서 운전할 수 있다.
연계운전 모드에서, 엔진 발전 시스템(300)은 계통으로부터 공급되는 상용 전원의 보조 전력원으로써 동작할 수 있다.
예를 들어, 엔진 발전 시스템(300)은 전력 사용량과 전기 요금이 높은 시간대 또는 구간에서 구동되어, 부하(320)에 전력을 공급함으로써, 비용을 절감할 수 있다.
부하(320)는 전력 수요처의 각종 전기 기기로서, 공기 조화 장치와, 조명 등 기타 전력 부하 등을 포함할 수 있다. 여기서, 공기 조화 장치는 냉매를 이용하여 실내를 공조시키는 기기로서, 엔진 발전 시스템이 설치된 건물 내부에 한 세트(Set) 이상 설치될 수 있다.
또한, 엔진 발전 시스템(300)이 열병합 발전의 유닛이라면, 엔진 발전 시스템(300)은 열을 열 부하로 공급함으로써, 효율성을 더욱 높일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상용 전력은 계통에 정전이 발생하면 부하에 전력을 공급할 수 없으므로, 엔진 발전 시스템(300)은, 계통에 정전이 발생하는 등 비상시에 비상 부하(330) 등에 전력을 공급할 수 있다.
비상 부하(330)는 사전에 설정된 부하일 수 있다. 사용자는 비상 시 필요한 부하만 선택하여 비상 부하(330)로 선택할 수 있다.
비상 부하(330)는 비상전원, 소방 펌프, 조명 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비상전원은 소방설비 사용에 따른 비상 전원 공급용 전원이고, 소방 펌프는 소방설비 사용에 따른 스프링쿨러 동작시 소방수 공급을 위한 펌프이며, 조명은, 대피등, 피난 안내등 등을 의미할 수 있다.
계통에 정전이 발생하면, 개폐 장치(310)가 작동하고, 엔진 발전 시스템(300)은 직접 비상 부하(330)에 전력을 전달할 수 있다. 즉, 엔진 발전 시스템(300)은 상용 전력과 무관하게 자립하여 전력을 생성하는 자립운전 모드에서 운전할 수 있다.
자립운전 모드에서, 엔진 발전 시스템(300)은 개폐 장치(310)를 통하여 계통 전원 공급이 차단되어도 비상 부하(330)에 전력을 직접 출력함으로써, 무정전 전원 공급 방법을 구현할 수 있다.
엔진 발전 시스템(300)은 엔진이 정지되어 있을 때 자립운전 모드에 돌입하면, 엔진의 초기 기동을 위해 엔진에 전력을 공급할 에너지 저장 장치를 필요로 한다. 에너지 저장 장치는, 평상시에는 전력을 저장하기 위한 용도로 사용되며, 비상시에는 임시로 전력을 공급하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
에너지 저장 장치는 연계운전 모드에서 발전기로부터 발전된 전력을 공급받고, 자립운전 모드에서 에너지 저장 장치에 저장된 전원에 기초하여, 엔진을 초기 기동시킬 수 있다.
그러나, 초기 기동시, 에너지 저장 장치가 공급 가능한 전류에 제한이 있어, 엔진을 초기 기동하기 힘든 단점이 있다. 상기 에너지 저장 장치의 제한된 전류 공급에 의해, 엔진은 목표 회전 속도까지의 구동에 상당한 시간을 소요한다.
본 발명은, 엔진의 회전 속도를 목표 회전 속도까지 빠르고 고정된 시간에 도달시키기 위해 모터링 모드를 제안한다.
도 4는 모터링 모드가 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템(100)의 일례를 나타내는 도면이다.
엔진 발전 시스템(100)은, 엔진(30), 상기 엔진(30)에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기(40), 상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치(90), 상기 엔진(30) 및 상기 전력 변환 장치(90)와 전기적으로 연결된 에너지 저장 장치(120) 및 엔진 발전 시스템(100)을 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다.
엔진(30) 및 발전기(40)에 대한 설명은 도 1 내지 도 3b의 설명이 적용될 수 있다.
전력 변환 장치(90)는, 발전기(40)에서 생성된 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 컨버터(91), 상기 dc단에 접속되는 커패시터(C), 및 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력단에 출력하는 인버터(92)를 포함할 수 있다.
컨버터(91)는, 발전기(40)에서 생성된 3상에 각각 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(S1, S2, S3) 및 하층 스위칭 소자(S4, S5, S6)로 구성된 복수의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 포함할 수 있다.
컨버터(91)는, 복수의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)의 온/오프 동작에 의해 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 커패시터(C)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 컨버터(91)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(S1, S2, S3) 및 하측 스위칭 소자(S4, S5, S6)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
컨버터(91)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
다수의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)는 제어부(110)와 전기적으로 연결되고, 제어부(110)는, 컨버터(91)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터 제어 신호를 컨버터(91)에 출력할 수 있다.
컨버터 제어신호는 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 스위칭 제어신호로서, 발전기(40)에 흐르는 입력 전류 또는 전압에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 온/오프 신호는 제어를 담당하는 제어부(110)로부터 6 개 채널(3상 교류의 경우)의 PWM 신호로 전달될 수 있다.
한편, 컨버터(91)는 간략히 브릿지 다이오드에 의하여 구현될 수 있다. 즉, 교류를 직류로 변환하는 컨버터(91)는 교류를 전파정류할 수 있는 브릿지 다이오드 회로를 포함할 수 있다.
dc단의 커패시터(C)에는 발전기(40)에서 생산되어 컨버터(91)를 통하여 공급되는 직류 전원이 저장된다. 커패시터(C)는, 컨버터(91) 및 인버터(92) 사이에 연결되어 컨버터(91)에서 변환된 직류 전력을 평활화하고, 평활화된 직류 전력을 제동 저항 또는 인버터(92)로 전달할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 전력 변환 장치(90)는 발전기(40)의 제동 시 컨버터(91)와 연결되어 컨버터(91)에서 변환된 전력을 소모하는 제동 저항을 더 포함할 수 있다.
제동 저항은, 컨버터(91) 및 커패시터(C)와 연결될 경우, 컨버터(91)에서 변환되어 커패시터(C)에서 평활화된 직류 전력을 전달받아 전력을 소모할 수 있다.
커패시터(C)는, 컨버터(91)에서 정류된 직류(DC) 전력이 충전되고, 인버터(92)를 통해 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 인버터(92)는, 커패시터(C)에서 평활화된 직류 전력을 전달받아 교류 전력으로 변환할 수 있다
인버터(92)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 컨버터(91)에서 공급되는 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 부하로 출력할 수 있다.
인버터(92)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 인버터(92)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3) 및 하측 스위칭 소자(Q4, Q5, Q6)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
인버터(92)의 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
제어부(110)는, 인버터(92)의 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)와 전기적으로 연결되고, 인버터(92)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어 신호를 인버터(92)에 출력할 수 있다.
인버터(92) 제어신호는 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 스위칭 제어신호로서, 부하에 흐르는 출력 전류 및 전압에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)에 인가되는 온/오프 신호는 제어를 담당하는 제어부(110)로부터 6 개 채널(3상 교류의 경우)의 PWM 신호로 전달될 수 있다.
부하는 인버터(92)를 통하여 출력되는 교류 전력에 의하여 구동될 수 있다.
부하는 전력 수요처의 각종 전기 기기로서, 공기 조화 장치와, 조명 등 기타 전력 부하 등을 포함할 수 있다. 여기서, 공기 조화 장치는 냉매를 이용하여 실내를 공조시키는 기기로서, 엔진 발전 시스템이 설치된 건물 내부에 한 세트(Set) 이상 설치될 수 있다.
예를 들어, 부하가 3상 교류 모터를 압축기로 이용하는 공기 조화 장치라면, 인버터(92)는 이러한 교류 모터를 구동하기 위한 3상 교류 전원을 출력하여 공기 조화 장치에 공급할 수 있다.
부하는 전력선을 통해 전력 변환 장치(90)에서 출력된 3상 교류 전원을 공급받을 수 있다. 부하는 전력선을 통해 외부 전원 공급원(예를 들어, 상용 전원)과 연결될 수 있다.
전력선에는 엔진 발전 시스템(100)에서 부하로 공급되는 전력을 개폐할 수 있도록 전력 개폐기가 설치될 수 있다. 전력 개폐기는, 엔진 발전 시스템에서 생성된 전력을 공급하거나 차단할 수 있어, 차단기로도 명명될 수 있다.
에너지 저장 장치(120)는, 평상시에는 전력을 저장하기 위한 용도로 사용되며, 비상시에는 임시로 전력을 공급하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
이를 위해, 에너지 저장 장치(120)는, 전력이 저장되는 배터리(122), 배터리(122)의 직류 전력을 변환하여 커패시터(C)에 공급하는 DC/DC 컨버터(121) 및 배터리(122)를 충전하는 충전기(123)를 포함할 수 있다.
엔진 발전 시스템(100)은, 계통에 이상이 없는 평상시에, 전력 변환 장치(90)를 통해 변환된 3상 전원 중 어느 하나의 단상 전원을 통해 에너지 저장 장치(120)를 충전할 수 있다.
또한, 엔진 발전 시스템(100)은, 정전 등 비상시에, 에너지 저장 장치(120)에 저장된 전력을 비상 부하(예를 들어, 도 3의 330) 등에 공급할 수 있다. 이로써, 비상 부하에 대한 무정전 전원 공급 방법을 구현할 수 있다.
제어부(110)는 엔진(30), 발전기(40), 전력 변환 장치(90) 또는 에너지 저장 장치(120) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되어, 상기 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는 엔진을 제어하는 엔진 제어부(ECU)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는, 정전 발생을 감지하고, 에너지 저장 장치(120)로부터 엔진(30)으로 전력을 공급하도록 에너지 저장 장치(120)를 제어할 수 있다. 도면에 도시되지는 않지만, 에너지 저장 장치(120)는 제1 스위치를 더 포함할 수 있다. 제어부(110)는 제1 스위치의 스위칭 신호를 통해 에너지 저장 장치(120)에 저장된 직류 전력을 엔진(30)으로 공급하고, 엔진(30)은 기동을 시작할 수 있다.
그러나, 엔진(30)의 초기 기동시, 에너지 저장 장치(120)가 공급 가능한 전류에 제한이 있어, 엔진(30)의 목표 회전 속도까지의 구동에 상당한 시간을 소요한다.
제어부(110)는, 정전 발생을 감지하고, 에너지 저장 장치(120)로부터 전력 변환 장치(90)를 통해 엔진(30)으로 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 도면에 도시되지는 않지만, 에너지 저장 장치(120)는 제2 스위치를 더 포함할 수 있다. 제어부(110)는 제2 스위치의 스위칭 신호를 통해 에너지 저장 장치(120)에 저장된 직류 전력을 커패시터(C)로 공급할 수 있다.
커패시터(C)는 충전이 완료되면 인버터(92)를 통해 단상 전력을 출력하고, 상기 단상 전력은 엔진(30)으로 공급되어 엔진(30)을 동작시킬 수 있다. 그러나, 이또한 엔진(30)의 목표 회전 속도까지의 구동에 상당한 시간을 소요한다.
제어부(110)는, 정전 발생을 감지하고, 에너지 저장 장치(120)로부터 전력 변환 장치(90)를 통해 발전기(40)로 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 이를 모터링 모드라고 명명할 수 있다. 제어부(110)는, 발전기(40)의 모터링 모드를 통해 엔진(30)의 목표 회전 속도까지 기 설정된 시간에 도달하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(110)는, 정전이 발생하면, 에너지 저장 장치(120)로부터 엔진(30)으로 직접 공급되는 제1 전력, 에너지 저장 장치(120)로부터 전력 변환 장치(90)를 통해 엔진(30)으로 간접 공급되는 제2 전력 또는 전력 에너지 저장 장치(120)로부터 전력 변환 장치(90)를 통해 발전기(40)로 간접 공급되는 제3 전력 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 엔진(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
직접 공급은, 에너지 저장 장치(120)가 엔진(30)과 직접 연결되어, 전력을 공급하는 의미이다. 간접 공급은, 에너지 저장 장치(120)가 엔진(30)으로 직접적으로 전력을 공급하지 않고, 전력 변환 장치(90)를 통해서 엔진(30)으로 전력을 공급하는 의미이다. 즉, 제1 전력은 직접 공급의 예이고, 제2 전력 및 제3 전력은 간접 공급의 예이다.
실시예에 따라서, 제1 전력 및 제2 전력은 모두 엔진(30)의 초기 기동을 위한 전력으로서, 제2 전력은 제1 전력에 포함되어 설명될 수 있다. 이하 명세서에서 설명하는 엔진 발전 시스템(100)은, 제2 전력이 제1 전력에 포함되고, 제1 전력 및 제3 전력에 기초하여 제어부(110)가 엔진(30)의 회전 속도를 제어하는 것으로 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 동작을 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 정전 발생 시, 에너지 저장 장치(120)는, dc단과 연결되어 커패시터(C)에 직류 전원을 공급할 수 있다(S510). 제어부(110)는 에너지 저장 장치(120)를 dc단과 연결하도록 스위칭 신호를 생성할 수 있다.
에너지 저장 장치(120)와 dc단이 연결되면, 커패시터(C)는, 에너지 저장 장치(120)로부터 공급받은 직류 전원에 의해 충전된다. 커패시터(C)는 충전이 완료되면, 인버터(92)를 통해 출력단으로 단상 전원을 공급할 수 있다(S520). 출력단에 공급된 단상 전원은, 엔진(30)으로 피드백될 수 있다(S530). 피드백된 단상 전원은 엔진(30)의 초기 기동에 사용될 수 있다.
에너지 저장 장치(120)는, 전력이 저장되는 배터리(122), 배터리(122)의 직류 전력을 변환하여 커패시터(C)에 공급하는 DC/DC 컨버터(121) 및 배터리(122)를 충전하는 충전기(123)를 포함할 수 있다.
배터리(122)는, 정전 발생 시, 엔진(30)과 전기적으로 연결되어 엔진(30)을 동작시킬 수 있다. 즉, 에너지 저장 장치(120)는, 정전이 발생하면, 바로 엔진(30)으로 직류 전원을 공급할 수 있다(S540).
또한, 배터리(122)는, 정전 발생 시, DC/DC 컨버터(121)를 통해 전력을 승압하고, 승압된 전력을 커패시터(C)에 공급할 수 있다. 즉, 배터리(122)는 정전이 발생한 경우 엔진(30) 및 발전기(40)를 대신하여 커패시터(C)를 충전할 수 있다.
엔진(30)은, 피드백된 전원과 직류 전원에 기초하여 초기 기동되어 회전력을 발생할 수 있다(S550). 이 경우, 엔진(30)의 초기 기동 속도가 낮아 목표 회전 속도까지의 소요 시간이 기 설정된 시간보다 오래 걸릴 수 있다. 이 경우, 엔진 발전 시스템(100)은, 엔진(30)의 목표 회전 속도까지의 소요 시간을 줄이기 위해 모터링 모드에 진입할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제어부(110)는, 엔진(30)이 초기 기동하고, 컨버터(91)가 동작하게 되면, 모터링 모드에 돌입할 수 있다. 모터링 모드에서, 커패시터(C)는 컨버터(91)를 통해 발전기(40)에 전력을 공급할 수 있다(S560).
제어부(110)는 커패시터(C)에서 발전기(40)로 전기 에너지가 공급되도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 컨버터(91)는 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 발전기(40)에 제공할 수 있다. 이 경우, 컨버터(91)는 인버터의 역할을 할 수 있다.
발전기(40)는, 모터링 모드에서, 컨버터(91)로부터 공급된 교류 전원에 의해 회전할 수 있다(S570). 즉, 발전기(40)는 모터링 모드에서, 전기에너지를 공급받아 회전력을 발생하는 모터로서 동작할 수 있다.
발전기(40)는 엔진(30)이 회전 방향과 같은 방향으로 회전할 수 있고, 반대 방향으로 회전할 수 있다. 이는 컨버터(91)를 통해 공급되는 전류의 방향에 따라 달라질 수 있다.
제어부(110)는 엔진(30)의 회전 속도를 모니터링하고, 엔진(30)의 기준 회전 속도와 엔진(30)의 회전 속도를 비교할 수 있다. 제어부(110)는, 컨버터(91)를 통해 기준 회전 속도 및 엔진(30)의 회전 속도의 차이 값에 기초하여, 모터링 모드에서 발전기(40)의 출력 전류의 크기 및 방향을 변화시킬 수 있다. 이는 제어부(110)가 컨버터(91)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 제어하는 의미일 수 있다.
엔진(30)의 기준 회전 속도는, 엔진(30)의 현재 회전 속도에서 기 설정 시간에 목표 회전 속도에 도달하도록 점진적으로 상승할 수 있다. 제어부(110)는 엔진(30)의 회전 속도를 기준 회전 속도와 비교하여, 컨버터(91)를 통해 발전기(40)에 공급되는 전류의 크기 및 방향을 변화시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6에서 후술한다.
정전 발생 시, 일반적인 시동 동작은 에너지 저장 장치(120)로부터 엔진(30)으로 직접 전력을 공급하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템(100)은, 모터링 모드를 통해 전기보급 시간을 축소하거나 전기보급 시간을 고정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템(100)은, 일반적인 시동 동작과 함께, 발전기의 모터링 동작을 제어함으로써, 엔진(30)의 시동 시간을 보다 단축시키고, 모터링 전류제어를 통하여 시동 시간의 고정화를 가능케 할 수 있다. 이로써, 겨울과 같이 냉각수가 얼면서 시동 시간이 일정하지 않거나 시동 실패가 일어날 수 있을때, 모터링 전류 인가 크기와 시간을 조정하여 엔진(30)의 시동 동작을 보조하는 역할을 할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 모터링 모드에 의해, 엔진(30)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 도달하면, 엔진 발전 시스템(100)은 정상 동작할 수 있다. 즉, 발전기(40)는 컨버터(91)에 3상 교류 전원을 공급할 수 있다(S580). 컨버터(91)는 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 커패시터(C)에 저장하고, 인버터(92)는 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환하여 계통으로 전달할 수 있다(S585).
인버터(92)에 의해 변환된 3상 교류 전원 중 어느 하나의 단상 전원은, 엔진(30)으로 피드백되어 엔진(30)에 공급될 수 있다(S590). 또한, 인버터(92)에 의해 변환된 3상 교류 전원 중 어느 하나의 단상 전원은, 배터리 충전기(123)와 연결되어 배터리(122)를 충전할 수 있다(S595).
커패시터(C)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기 설정 시간에 목표 회전 속도에 도달하면, 에너지 저장 장치(120)를 충전할 수 있다. 즉, 엔진 발전 시스템(100)은 모터링 모드를 통해 정상 동작을 시작하면, 배터리(122)를 충전할 수 있다. 배터리(122)에 충전된 전력은, 향후 정전 발생 시 비상 전력을 사용될 수 있다. 즉, 엔진 발전 시스템(100)은 추가적인 비상 발전기 없이, 기존 시스템을 이용하여 비상 발전 운전을 함으로써 경제적인 효과가 있다.
도 6 내지 도 7은 시간에 따른 엔진의 회전 속도를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 제어부(110)는 엔진(30)의 회전 속도를 모니터링하고, 엔진(30)의 기준 회전 속도(610)와 엔진(30)의 회전 속도(620)를 비교하고, 그 차이 값에 기초하여 엔진(30)을 제어할 수 있다. 제어부(110)는 설정 시간 간격마다 엔진(30)의 회전 속도를 기준 회전 속도(610)와 비교할 수 있다. 본 명세서에서는, 50ms 마다 비교하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
정전 대응용 전기 보급을 위한 첫번째 조건은 엔진(30)이 회전 속도를 일정범위 이상으로 올려놓은 것에서 시작하므로 목표 회전 속도(710)의 설정이 필요하다. 예를 들어, 5초를 목표 회전 속도(710)로로 정했다면 엔진(30)의 회전 속도가 5초에 도달해야 커패시터(C)에 전압을 충전하고, 인버터(92)를 작동하여 부하에 출력할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템(100)은, 엔진(30)의 회전 속도(620)가 기 설정된 시간(670)에 목표 회전 속도(710)까지 효율적으로 도달하도록 기준 회전 속도(610)를 정의할 수 있다. 기준 회전 속도(610)는 목표로 하는 제품의 전기보급시간, 스타팅시의 엔진 RPM 기울기 또는 모터링 시 컨버터의 허용전류범위 중 적어도 어느 하나를 기준으로 정할 수 있다.
기준 회전 속도(610)는, 엔진(30)의 현재 회전 속도에서 기 설정 시간(670)에 목표 회전 속도(710)에 도달하도록 점진적으로 상승할 수 있다. 즉, 기준 회전 속도(610)는, 시간이 지남에 따라 점점 커지다가 기 설정 시간(670)에 목표 회전 속도(710)에 도달할 수 있다.
제어부(110)는, 기준 회전 속도(610)와 엔진(30)의 회전 속도(620)의 차이 값을 계산할 수 있다. 제어부(110)는, 발전기(40)가 상기 차이 값에 비례하는 크기의 전류를 출력하도록 모터링 전류 제어를 할 수 있다. 제어부(110)는, 발전기(40)에 상기 차이 값에 비례하는 크기의 전류가 흐르도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 컨버터(91)의 복수의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 제어함으로써, 발전기(40)에 흐르는 출력 전류 값을 제어할 수 있다.
발전기(40)의 출력 전류는, 발전기(40)에 흐르는 컨버터(91)의 출력 전류를 의미할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 컨버터(91)를 제어하여 발전기(40)의 출력 전류 값을 조절할 수 있다. 이 경우, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM) 제어가 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도(620)가 기준 회전 속도(610)보다 작다고 판단하면, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 같은 방향(+)으로 회전력을 발생하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 같은 방향(+)으로 회전력을 발생하도록 출력 전류의 방향을 결정할 수 있다.
제어부(110)는, 기준 회전 속도(610)와 엔진(30)의 회전 속도(620)의 차이 값(630)과 비례하는 크기의 전류(640)를 출력하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 발전기(40)는, 차이 값(630)이 클수록 큰 전류를 통해 빠른 회전력을 발생할 수 있다. 즉, 발전기(40)는 차이 값(630)에 기초하여 모터링 전류 제어를 수행할 수 있다.
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도(620)가 기준 회전 속도(610)보다 크다고 판단하면, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 다른 방향(-)으로 회전력을 발생하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 다른 방향(-)으로 회전력을 발생하도록 출력 전류의 방향을 결정할 수 있다. 이는, 엔진(30)의 회전 방향과 반대 방향 토크를 발생하게 되고, 엔진(30)의 회전 속도(620)를 줄일 수 있다.
제어부(110)는, 기준 회전 속도(610)와 엔진(30)의 회전 속도(620)의 차이 값(650)과 비례하는 크기의 전류(660)를 출력하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 발전기(40)는, 차이 값(650)이 클수록 큰 전류를 통해 빠른 회전력을 발생할 수 있다. 즉, 발전기(40)는 차이 값(650)에 기초하여 모터링 전류 제어를 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템(100)은, 일반적인 정전 대응 시스템의 경우보다 모터링 모드를 통해 전기보급의 시간을 더 빠르고 균일한 시간에 공급할 수 있다.
엔진 발전 시스템(100)은, 일반적인 시동 동작에 의해 엔진(30)의 목표 회전 속도까지의 도달 시간(720)보다 소정 시간(730) 단축하여 전기를 보급할 수 있고, 고정된 시간인 기 설정된 시간(670)에 전기를 보급할 수 있다.
도 8는 엔진 발전 시스템(100)의 제어부(110)를 나타내는 블럭도이다.
제어부(110)는 엔진(30), 발전기(40), 전력 변환 장치(90) 또는 에너지 저장 장치(120) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되어, 상기 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는 엔진을 제어하는 엔진 제어부(ECU)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어부(110)는 적어도 하나의 전자 장치로 구현될 수 있다. 제어부(110)는 입력부(112), 출력부(113), 메모리(114), 인터페이스부(115), 전원 공급부(116) 또는 프로세서(117) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 입력부(112), 출력부(113), 메모리(114), 인터페이스부(115), 전원 공급부(116) 또는 프로세서(117) 중 적어도 어느 하나는 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(111)는 입력부(112), 출력부(113), 메모리(114), 인터페이스부(115), 전원 공급부(116)와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(117)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(117)는 전원 공급부(116)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(117)는 전원 공급부(116)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다. 제어부(110)의 제어 동작은 프로세서(117)의 제어 동작을 의미할 수 있다.
입력부(112)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로, 입력부(112)에서 수집한 데이터는 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다. 입력부(112)는 음성 입력부, 제스쳐 입력부, 터치 입력부 및 기계식 입력부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
입력부(112)는 엔진(30)의 목표 회전 속도에 대한 사용자 입력 정보를 수신할 수 있다. 회전 속도에 대한 설정 값은 사용자의 입력 정보에 의해 결정되고, 상기 설정 값에 따라 엔진(30)의 회전 속도가 제어될 수 있다.
출력부(113)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로 디스플레이부, 음향 출력부 및 햅틱 출력부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
엔진 발전 시스템(100)은 속도 센서, 전류 센서 또는 전압 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
출력부(113)는 속도 센서의 엔진(30)에 대한 회전 속도 측정 정보 또는 전류 센서의 발전기(40)에 대한 출력 전류 정보 중 적어도 어느 하나를 수치화하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(113)는 디스플레이를 통해 사용자에게 센서 정보를 제공하고, 모니터링을 가능하게 할 수 있다.
메모리(114)는 프로세서(117)와 전기적으로 연결된다. 메모리(114)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(117)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(114)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(117)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 제어부(110) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(117)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(114)는 프로세서(117)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
인터페이스부(115)는 엔진 발전 시스템(100) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(115)는 적어도 어느 하나의 스위칭 소자, 속도 센서, 전류 센서 등의 적어도 어느 하나의 센서와 신호를 송수신할 수 있다. 인터페이스부(115)는 통신 모듈, 단자, 핀, 케이블, 포트, 회로, 소자 및 장치 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
전원 공급부(116)는 제어부(110)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(116)는 엔진 발전 시스템(100)에 포함된 파워 소스(예를 들면, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 엔진 발전 시스템(100)의 각 유닛에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(116)는 제어부(110)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 동작될 수 있다. 전원 공급부(116)는 SMPS(switched-mode power supply)로 구현될 수 있다.
도 9는 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 엔진 발전 시스템(100)은 정전 발생을 감지할 수 있다(S900).
제어부(110)는 상용 전력의 공급이 불완전한지 여부를 판단할 수 있다. 상용 전력의 공급이 불완전하다는 것은 정전 상황은 물론, 전력 사용 피크시 내지 전력 예비율 5% 미만의 블랙아웃(black out) 상황시를 의미하는 것이 일반적이나, 계약 전력 사용량을 초과하거나 전력 소비 목표값을 설정했을 때 그 목표값을 초과하여 사용하는 경우를 포함할 수 있다.
만약, 전력 공급이 완전하다면, 공급되는 상용 전력을 공기조화장치 등의 부하로 공급하여 운전할 수 있다.
만약, 전력 공급이 불완전하다면, 전력이 전혀 공급되지 않는 정전인지 여부를 판단하고, 정전인 경우라면 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하여 상용 전력의 공급을 완전히 차단할 수 있다.
제어부(110)는 정전 발생을 감지하고, 정전 대응 시퀀스를 시작할 수 있다(S905). 이하, 정전 발생 후, 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 동작을 설명한다.
우선, 정전 대응 시쿼스가 시작되면, 배터리(122)는 방전될 수 있다(S910). 배터리(122)는, 엔진(30)으로 직접 전력을 공급하거나, 커패시터(C)로 전력을 공급할 수 있다. 엔진(30)으로 직접 공급된 전력은 엔진(30)의 초기 기동을 보조할 수 있다. 커패시터(C)로 공급된 전력은 인버터(92)를 통해 출력단으로 출력되거나, 모터링 모드에서 컨버터(91)를 통해 발전기로 출력될 수 있다.
먼저, 커패시터(C)는 배터리(122)를 통해 공급받은 전력으로 충전이 완료되면, 인버터(92)를 통해 전력을 출력한다(S915). 이 때의 출력은 단상 출력일 수 있다. 상기 단상 출력은 피드백되어 엔진(30)에 공급될 수 있다. 엔진(30)은 피드백된 단상 전력에 의해 시동될 수 있다(S920). 즉, 엔진(30)은, 배터리(122)를 통해 직접 공급된 전력과, 피드백된 전력에 의해 초기 기동을 시작할 수 있다.
엔진(30)의 초기 기동이 시작되면, 제어부(110)는 엔진(30)의 회전 속도를 모니터링할 수 있다(S920). 제어부(110)는 엔진(30)의 회전 속도와 기준 회전 속도를 비교하여, 같은지 여부를 판단할 수 있다(S930). 여기서 기준 회전 속도는, 시간이 지남에 따라 점진적으로 증가하고, 기 설정 시간에 목표 회전 속도에 도달하는 회전 속도이다.
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 같다면, 기 설정 시간에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다(S935). 제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 같고, 기 설정 시간에 도달하였다고 판단하면, 엔진(30)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 도달하였다고 판단할 수 있다(S940).
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 같지만, 기 설정 시간에 도달하지 않았다고 판단하면, 계속하여 엔진(30)의 회전 속도를 모니터링 할 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는, 기 설정된 시간 간격이 지나고 난 후, 다시 엔진(30)의 회전 속도와 기준 회전 속도를 비교할 수 있다.
제어부(110)는, 기 설정된 시간 간격마다 엔진(30)의 회전 속도와 기준 회전 속도를 비교하고, 이에 따른 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 설정 시간 간격마다 엔진(30)의 회전 속도를 기준 회전 속도와 비교할 수 있다. 본 명세서에서는, 50ms 마다 비교하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
엔진(30)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 도달하였다고 판단하면, 엔진 발전 시스템(100)은, 정상 동작을 할 수 있다. 즉, 엔진(30)은 회전력을 발생하고, 이에 기초하여 발전기(40)는 3상 교류 전원을 생성할 수 있다. 생성된 3상 교류 전원은, 컨버터(91)를 통해 커패시터(C)를 충전시킬 수 있다. 커패시터(C)에 충전된 전압이 설정된 dc link 전압을 만족하면(S945), 인버터(92)가 동작하고(S950), 3상 교류 전원이 부하에 공급될 수 있다.
인버터(92)를 통해 변환된 3상 교류 전원 중 어느 하나의 단상 전원은 배터리 충전기(123)로 연결되고, 이에 기초하여 배터리(122)는 충전될 수 있다(S955). 배터리(122)의 충전이 완료되면, 엔진 발전 시스템(100)의 정전 대응 시퀀시는 종료된다.
S930 단계에서, 제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 다르다고 판단할 수 있다. 제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 다르면, 커패시터(C)가 컨버터(91)를 통해 발전기(40)로 전력을 공급하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는, 컨버터(91)에 스위칭 신호를 제공하여, 발전기(40)에 흐르는 출력 전류의 방향 및 크기를 제어할 수 있다. 이를 발전기의 모터링 제어라고 명명할 수 있다.
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도와 다르면, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S960).
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도보다 작으면, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 같은 방향(+)으로 회전력을 발생하도록 모터링 제어할 수 있다. 즉, 커패시터(C)는 컨버터(91)를 통해, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 같은 방향(+)으로 회전력을 발생하도록 전류를 인가할 수 있다(S965).
제어부(110)는, 엔진(30)의 회전 속도가 기준 회전 속도보다 크면, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 다른 방향(-)으로 회전력을 발생하도록 모터링 제어할 수 있다. 즉, 커패시터(C)는 컨버터(91)를 통해, 발전기(40)가 엔진(30)의 회전 방향과 다른 방향(-)으로 회전력을 발생하도록 전류를 인가할 수 있다(S970). 이는, 엔진(30)의 회전 방향과 반대 방향 토크를 발생하게 되고, 엔진(30)의 회전 속도(620)를 줄일 수 있다.
제어부(110)는, 기준 회전 속도와 엔진(30)의 회전 속도의 차이 값에 비례하는 크기의 전류를 출력하도록 컨버터(91)를 제어할 수 있다. 발전기(40)는, 상기 차이 값이 클수록 큰 전류를 통해 빠른 회전력을 발생할 수 있다. 즉, 발전기(40)는 상기 차이 값에 기초하여 모터링 전류 제어를 수행할 수 있다.
제어부(110)는, 동일 방향(+)의 회전력 발생을 위한 전류를 인가하거나(S965) 반대 방향(-)의 회전력 발생을 위한 전류를 인가하고(S970), 계속하여 엔진(30)의 회전 속도를 모니터링 할 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는, 기 설정된 시간 간격이 지나고 난 후, 다시 엔진(30)의 회전 속도와 기준 회전 속도를 비교할 수 있다.
제어부(110)는, 기 설정된 시간 간격마다 엔진(30)의 회전 속도와 기준 회전 속도를 비교하고, 이에 따른 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 기 설정 시간 간격마다 엔진(30)의 회전 속도를 기준 회전 속도와 비교할 수 있다. 이를 통해, 엔진 발전 시스템(100)은, 정전 발생 시 효율적인 전력 운용을 가능하게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 엔진 발전 시스템
30: 엔진 40: 발전기
90: 전력 변환 장치
91: 컨버터 92: 인버터
C: 커패시터
110: 제어부
120: 에너지 저장 장치
121: DC/DC 컨버터 122: 배터리
123: 배터리 충전기

Claims (13)

  1. 엔진;
    상기 엔진에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기;
    상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치;
    상기 엔진 및 상기 전력 변환 장치와 전기적으로 연결된 에너지 저장 장치; 및
    정전 발생을 감지하고, 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 엔진으로 직접 공급되는 전력 및 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 전력 변환 장치를 통해 상기 발전기로 간접 공급되는 전력에 기초하여, 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 엔진 발전 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 변환 장치는,
    상기 3상 교류 전원을 제1 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 컨버터;
    상기 dc단에 접속되는 커패시터;
    상기 제1 직류 전원을 제1 교류 전원으로 변환하여 출력단에 출력하는 인버터;를 포함하고,
    상기 에너지 저장 장치는,
    상기 dc단과 연결되어, 정전 발생 시, 상기 커패시터에 제2 직류 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치는,
    전력을 저장하는 배터리;
    상기 배터리의 직류 전력을 변환하여 상기 커패시터에 공급하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 배터리를 충전하는 충전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리는,
    정전 발생 시, 상기 엔진과 전기적으로 연결되어 상기 엔진을 동작시키되, 상기 DC/DC 컨버터를 통해 상기 커패시터를 충전하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 커패시터는,
    충전이 완료되면, 상기 인버터를 통해 상기 엔진으로 단상 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    상기 발전기에서 생성된 3상에 각각 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자 및 하층 스위칭 소자로 구성된 복수의 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 어느 하나는 IGBT(insulated gate bipolar transistor)인 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    상기 커패시터에 저장된 상기 제2 직류 전원을 제2 교류 전원으로 변환하여 상기 발전기에 공급하고,
    상기 발전기는,
    상기 제2 교류 전원에 의해 회전력을 발생하고, 상기 회전력을 기초로 상기 엔진을 회전시키는 모터링 모드에 진입하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 회전 속도를 모니터링하고,
    기준 회전 속도와 상기 엔진의 회전 속도를 비교하고,
    상기 기준 회전 속도 및 상기 엔진의 회전 속도의 차이 값에 기초하여, 상기 모터링 모드에서 상기 발전기의 출력 전류의 크기 및 방향이 변하도록 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발전기에 상기 차이 값에 비례하는 크기의 전류가 흐르도록 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 회전 속도가 상기 기준 회전 속도보다 작다고 판단하면,
    상기 발전기가 상기 엔진의 회전 방향과 같은 방향으로 회전력을 발생하도록 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 회전 속도가 상기 기준 회전 속도보다 크다고 판단하면,
    상기 발전기가 상기 엔진의 회전 방향과 반대 방향으로 회전력을 발생하도록 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 기준 회전 속도는,
    상기 엔진의 현재 회전 속도에서 기 설정 시간에 목표 회전 속도에 도달하도록 점진적으로 상승하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 커패시터는,
    상기 엔진의 회전 속도가 상기 기 설정 시간에 상기 목표 회전 속도에 도달하면, 상기 에너지 저장 장치를 충전하는 것을 특징으로 하는 엔진 발전 시스템.

KR1020200015157A 2020-02-07 2020-02-07 엔진 발전 시스템 KR20210101032A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200015157A KR20210101032A (ko) 2020-02-07 2020-02-07 엔진 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200015157A KR20210101032A (ko) 2020-02-07 2020-02-07 엔진 발전 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210101032A true KR20210101032A (ko) 2021-08-18

Family

ID=77464715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200015157A KR20210101032A (ko) 2020-02-07 2020-02-07 엔진 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210101032A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220027793A (ko) * 2021-10-29 2022-03-08 박가람 차량용 암호화폐 채굴시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220027793A (ko) * 2021-10-29 2022-03-08 박가람 차량용 암호화폐 채굴시스템
US11941612B2 (en) 2021-10-29 2024-03-26 Ga Ram Park Vehicle cryptocurrency mining system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7629701B2 (en) Modular power generating system
KR20210087308A (ko) 엔진 발전 시스템
JP2010236711A (ja) 発電・空調システム
JP4606895B2 (ja) コジェネレーション装置
US20220416700A1 (en) Hybrid Power System with Electric Generator and Auxiliary Power Source
EP3343754B1 (en) Engine generation system and method of controlling the same
KR20210101032A (ko) 엔진 발전 시스템
JP6300785B2 (ja) インバータシステム
JP4742121B2 (ja) 発電・空調システム
US20240072699A1 (en) Supplemental power system for a motor generator
JP2006169995A (ja) マイクロガスタービン発電システム及び捕機電力供給方法
JP5478959B2 (ja) ガスヒートポンプ式空気調和機を用いた系統連系システム
KR102214077B1 (ko) 엔진을 이용한 발전 시스템 및 그 제어 방법
JP6755367B2 (ja) 空気調和機
JP5924040B2 (ja) 発電空気調和システム
JP2004080945A (ja) コジェネレーションシステムにおける制御方法
JP3132266B2 (ja) 排気エネルギー回収装置
JP3862393B2 (ja) 発電システム
KR20160059658A (ko) 마이크로터빈 발전기 시스템의 통합 제어기
KR101901945B1 (ko) 엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법
KR102100196B1 (ko) 엔진을 이용한 발전 시스템 및 그 제어 방법
KR20210108236A (ko) 엔진 발전 시스템
CN105490379B (zh) 一种通信基站用高压直流柴油发电机组
KR101902408B1 (ko) 병렬 발전 시스템 및 그 제어 방법
JPH11351057A (ja) ハイブリッド型エネルギー供給システム