KR20220098793A - 감소된 수의 탭들을 갖는 파워 일렉트로닉스 부하시 탭 절환기 - Google Patents

감소된 수의 탭들을 갖는 파워 일렉트로닉스 부하시 탭 절환기 Download PDF

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KR20220098793A
KR20220098793A KR1020227020437A KR20227020437A KR20220098793A KR 20220098793 A KR20220098793 A KR 20220098793A KR 1020227020437 A KR1020227020437 A KR 1020227020437A KR 20227020437 A KR20227020437 A KR 20227020437A KR 20220098793 A KR20220098793 A KR 20220098793A
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winding segments
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난 천
유헤이 오카자키
로베르토 알베스
알리레자 나미
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히타치 에너지 스위처랜드 아게
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Abstract

가변 능동 권선 사이즈를 갖는 유도 전력 디바이스는 제 1 회로부, 다수의 권선 세그먼트들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4) 및 탭들(7)을 통해 권선 세그먼트의 선택 가능한 조합들을 제 1 회로부에 직렬로 연결하도록 동작가능한 스위칭 회로부(4)를 포함한다. 권선 세그먼트들 중 적어도 2개의 권선 세그먼트들은 동일하지 않은 사이즈이고, 상기 적어도 2개의 권선 세그먼트들은 대향 권선 (6) 에 자기적으로 결합된 총 권선 (5) 의 순차적 부분들로서 제공되며, 상기 권선 세그먼트들은 상기 자기 결합에 대해 균일한 극성을 갖는다. 스위칭 회로부는 각각의 권선 세그먼트를 독립적으로 포함하거나 배제하도록 동작가능한 반도체 스위치들(8.1, 8.2, ..., 8.8)의 배열을 포함한다. 일 실시양태에서, 스위치들의 배열은 적어도 하나의 하프-브릿지 구조를 포함한다.

Description

감소된 수의 탭들을 갖는 파워 일렉트로닉스 부하시 탭 절환기
기술 분야
본 개시는 유도 전력 디바이스들의 분야에 관한 것이며, 특히 가변 권선비 (variable turns ratio) 를 갖는 변압기에 관한 것이다.
배경
2개의 자기적으로 결합된 권선들(windings)을 갖는 유도 전력 디바이스들의 분야에서, 능동 권선 사이즈(active winding size)가 가변적으로 이루어질 수 있고, 따라서 상이한 권선비들이 획득될 수 있도록, 2개 초과의 연결 포인트들 - 역사적으로 탭들로 지칭됨 - 을 권선들 중 하나에 제공하는 것이 알려져 있다. 부하시 탭 절환기(on-load tap changer; OLTC)는 유도 전력 디바이스의 활성화 상태에서 능동 탭들이 재선택될 수 있게 한다.
일 예로서, WO2009105734A2는 전압원에 연결되도록 배열된 입력 단자, 입력 단자에 연결된 제 1 권선 및 전력 변환 시스템의 출력 단자에 연결된 제 2 권선을 갖는 변압기(transformer)를 포함하는 전력 변환 시스템을 개시한다. 제 1 권선 또는 제 2 권선 중 어느 하나에는 제 1 권선 또는 제 2 권선을 적어도 2개의 부권선들로 분할하도록 배열되는 적어도 3개의 탭들이 제공된다. 적어도 하나의 탭 스위치는 적어도 2개의 부권선들에 연결되고, 변압기의 권선비를 제어하기 위해 적어도 하나의 탭 스위치를 제어하도록 배열되는 제어 회로부에 의해 제어된다. US 4220911 A는 제 1 회로부, 권선 세그먼트들 및 스위칭 회로부를 포함하는 변압기를 개시하며, 여기서 권선 세그먼트들은 동일하지 않은 사이즈일 수 있다. 유사한 구성이 DE 102012202105 A1에 나타내어져 있다.
반도체 스위치들과 같은 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들로부터 OLTC들을 구축하는 것은 매력적인 옵션이다. 그러나, 이러한 OLTC들의 총 디바이스 비용은 설치된 반도체 컴포넌트들의 양에 크게 의존한다. 다용성을 희생하지 않고 OLTC들의 컴포넌트 비용을 제한하는 것이 문제다. 특히, 사용자들은 OLTC가 넓은 범위의 이용가능한 능동 권선 사이즈들 (또는 동등하게는, 넓은 범위의 이용가능한 권선비들) 을 제공하는 한편, 연속적인 권선 사이즈들은 전체 범위에 걸쳐 단지 작은 스텝만큼 상이한 것으로 예상할 수도 있다.
요약
본 발명의 목적은 특정 수의 이용가능한 능동 권선 사이즈들을 가지며, 제한된 컴포넌트 비용으로 실현될 수 있는 OLTC를 제안하는 것이다. 특정 범위의 권선 사이즈들을 실현하고 이에 의해 특정 범위의 권선비를 실현하기 위해 감소된 수의 탭들을 갖는 OLTC를 제안하는 것이 다른 목적이다. 이러한 OLTC를 포함하는 유도 전력 디바이스를 제안하는 것이 추가의 목적이다.
청구항 제 1 항에 따른 발명은 상기 목적을 해결한다. 종속 청구항들은 본 발명의 유리한 실시양태들을 정의한다.
유도 전력 디바이스는 제 1 회로부, 적어도 2개의 권선 세그먼트들, 및 상기 권선 세그먼트들의 선택가능한 조합들을 상기 제 1 회로부에 직렬로 연결하도록 동작가능한 스위칭 회로부를 포함한다. 제 1 회로부는 임의의 기능 또는 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 권선 세그먼트들 중 적어도 일부는 동일하지 않은 사이즈이다.
권선 세그먼트들 중 일부가 동일하지 않은 사이즈이기 때문에, 연속적인 능동 권선 사이즈들 사이의 최대 스텝은 이용가능한 능동 권선 사이즈들의 전체 범위에 걸쳐 작게 유지될 수 있다. 예시하자면, 100 및 200 턴들(turns)의 각각의 사이즈들을 갖는 권선 세그먼트들의 조합들은 100 턴들의 스텝으로 범위 [0, 300]을 커버한다. 유사하게, 권선 세그먼트 사이즈들 M, 2M 및 4M (여기서, M은 임의의 정수임) 은 M의 스텝으로 범위 [0, 7M]을 커버하도록 조합될 수 있다.
일반적으로, 청구항들에서 사용된 모든 용어들은 본 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한 당해 기술 분야에서의 그것들의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. "단수/부정관사/정관사의 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단, 단계 등” 에 대한 모든 언급들은 달리 명시적으로 진술되지 않는 한, 그 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 인스턴스를 지칭하는 것으로 개방적으로 해석되어야 한다.
도면들의 간단한 설명
발명의 실시양태들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 일 실시양태에 따른 유도 전력 디바이스의 개략적인 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유도 전력 디바이스뿐만 아니라 권선 세그먼트들 및 탭들에 사용하기에 적합한 예시적인 스위칭 회로부의 상세도이다.
상세한 설명
본 발명이, 본 발명의 소정의 실시양태들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 보다 완전히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고 이들 실시양태들은 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다; 오히려, 그것들은 본 개시가 철저하고 완전할 것이며, 그리고 본 발명의 모든 양태들의 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록, 예시적으로 제공된다. 동일한 참조부호들은 설명 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 가리킨다.
도 1은 일 실시양태에 따른, 가변 능동 권선 사이즈를 갖는 유도 전력 디바이스(1)의 개략적인 회로도이다. 유도 전력 디바이스(1)는 도면에서 좌측에서 유도 전력 디바이스(1)로부터 연장되어 나오는 2개의 연결 단자들을 갖는 제 1 회로부(2)를 포함한다. 제 1 회로부(2)는 임의의 기능 및 임의의 구조를 가질 수 있으며, 연결 단자들로부터 전기 에너지를 수신하거나 그것들에 전기 에너지를 공급할 수도 있다. 간단한 실시양태에서, 제 1 회로부(2)는 한편으로는 좌측 및 우측 상부 연결 단자들을, 다른 한편으로는 좌측 및 우측 하부 연결 단자들을 연결하는 2개의 전기 라인들일 수도 있다.
제 1 회로부(2)의 한 쌍의 대향 단자들은 스위칭 회로부(4)에 의해 총 권선(5)의 순차적 부분들(sequential portions)인 가변 수의 권선 세그먼트들(3)에 연결될 수 있다. 이 실시양태에서, 권선 세그먼트들(3)은 중첩되지 않는다. 총 권선(5)은 대향 권선(6)에 자기적으로 결합된다. 총 권선(total winding)(5) 및 대향 권선(opposite winding)(6)은 변압기의 1차 또는 2차 측 상의 코일일 수 있다. 하나의 권선에서의 전류의 변화가 다른 권선의 단부들에 걸쳐 전압을 유도하는 자기 결합 (또는 동등하게, 유도 결합) 은 공통 축과 대략적으로 정렬하여, 서로의 부근에 총 권선(5) 및 대향 권선(6)을 배열함으로써 달성될 수도 있다. 선택적으로, 이중 수직 바들에 의해 제안된 바와 같이, 자기 결합은 공통 자기 코어 상에 권선들을 배열함으로써 강화될 수도 있다.
예로서, 대향 권선(6)은 그것의 종단점들이 도 1의 우측에서 유도 전력 디바이스(1)로부터 연장되어 나오는 연결 단자들에 직접 연결되는 것으로 도시된다. 도시된 실시양태의 변형들에서, 대향 권선은 대신에 제 2 회로부(도시되지 않음)를 통해 대응하는 연결 단자들에 연결될 수도 있다. 제 1 회로부(2)와 유사하게, 제 2 회로부는 임의의 구조를 가질 수도 있고 유도 전력 디바이스(1)에서 임의의 기능을 충족할 수도 있다. 특히, 대향 권선(6)은 3개 이상의 탭들을 갖는 총 권선(5)과 유사하게 권선 세그먼트들로 구성될 수도 있어서, 이들 권선 세그먼트들의 선택가능한 조합들이 제 2 회로부에 연결될 수 있다. 이를 위해, 스위칭 회로부(4)와 유사한 스위칭 회로부가 채용될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시양태에서, 4개의 권선 세그먼트들(3)이 있다. 미리 설정된 설계 특성이라기보다는, 제 1 회로부(2)가 연결되는 권선 세그먼트들(3)의 조합은 유도 전력 디바이스(1)의 수명 동안, 특히 그 동작 동안 가변적이다. 바람직하게는, 그 조합은 "부하시(on-load)" 조건에서 변경될 수 있다. 연결된 권선 세그먼트들(3)의 조합, 및 이에 따른 유도 전력 디바이스(1)의 능동 권선 사이즈는, 제 1 회로부(2)의 연결 단자들의 쌍의 전기적 연결을 이들 세그먼트들의 탭들(7)을 통해 권선 세그먼트들(3)의 선택 가능한 연결로 확립하는 것을 담당하는 스위칭 회로부(4)에 의해 선택가능하다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 권선 세그먼트들(3)은 동일한 전류 방향을 갖는 의미에서, 대향 권선(6)에 대한 자기 결합에 대해 균일한 극성(uniform polarity)을 갖는다. 이는, 권선 세그먼트(3)의 상부 탭을 제 1 회로부(2)의 상부 연결 단자에 결합하고 권선 세그먼트(3)의 하부 탭을 제 1 회로부(2)의 하부 연결 단자에 결합함으로써 제 1 회로부(2)에 연결될 때, 임의의 권선 세그먼트(3)의 추가가 전체 자기 결합에 긍정적으로 기여할 것임을 의미한다.
도 1에서, 여러 타입들의 탭들(7)은 권선 세그먼트들(3)에 대한 그들의 연결성에 따라 구별될 수 있다. 실례로, 제 1 타입의 탭은 단일 권선 세그먼트에 연결되고, 제 2 타입의 탭은 2개의 연속적인 권선 세그먼트들 사이에 위치되고 양자 모두의 이들 권선 세그먼트들에 연결된다. 스위칭 회로부(4)는,
(C1) 제 1 타입의 임의의 수의 연속적인 탭들이 존재한다, 및
(C2) 제 2 타입의 임의의 탭은 제 1 타입의 적어도 하나의 탭에 의해 선행되고 추종된다
의 경우에 각각의 권선 세그먼트(5)를 독립적으로 포함하거나 배제할 수 있다.
조건 C2는,
(C2') 제 2 타입의 오직 격리된 탭들만이 존재한다
와 동등하고,
추가적으로,
(C2") 제 2 타입의 연속적인 탭들이 존재하지 않는다
와 동등하다.
예시적인 4개의 권선 세그먼트들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4)의 상세도를 포함하는 도 2에서, 제 2 및 제 5 탭 - 권선 세그먼트들 3.1 및 3.2 사이 및 권선 세그먼트들 3.3 및 3.4 사이에 각각 위치됨 - 은 제 2 타입의 탭이다. 제 1, 제 3, 제 4 및 제 6 탭들은 제 1 타입이다.
스위칭 회로부(4)가 선택된 권선 세그먼트들의 조합을 연결하기 위한 탭들을 선택하는 방식은 선택된 권선 세그먼트들의 종단점들에서의 탭 타입들 뿐만 아니라 선택된 조합의 다른 선택된 권선 세그먼트들에 대한 선택된 권선 세그먼트의 포지션에 의존한다.
예 1: 임의의 단일 권선 세그먼트(3)를 연결하기 위해, 그 세그먼트의 상부 및 하부 탭들은 각각 제 1 회로부(2)의 연결 단자들의 쌍에 연결될 것이다.
예 2: 제 1 및 제 2 권선 세그먼트들(3.1, 3.2)을 참조하여 제 2 타입의 탭에 의해 결합된 2개의 권선 세그먼트들의 조합의 연결이 예시된다. 이러한 권선 세그먼트들은 인접한 권선 세그먼트들로 지칭될 수도 있다. 제 1 권선 세그먼트(3.1)의 상부 탭 및 제 2 권선 세그먼트(3.2)의 하부 탭에 대응하는 외부 종단점들은 제 1 회로부(2)의 각각의 연결 단자와 결합될 것이다. 제 1 및 제 2 권선 세그먼트들 (3.1, 3.2) 사이의 공통 탭은 연결 단자들에 연결되지 않을 것이다.
예 3: 2개의 인접하지 않은 권선 세그먼트들의 조합의 연결이 제 2 및 제 3 권선 세그먼트들(3.2, 3.3)을 참조하여 예시된다. 이를 달성하기 위해, 제 2 권선 세그먼트(3.2)의 상부 탭은 제 1 회로부(2)의 제 1 연결 단자에 연결될 것이고; 제 3 권선 세그먼트(3.3)의 하부 탭은 제 1 회로부(2)의 제 2 연결 단자에 연결될 것이며; 또한 - 권선 세그먼트들(3.2, 3.3)이 인접하지 않기 때문에 - 제 2 권선 세그먼트(3.2)의 하부 탭은 제 3 권선 세그먼트(3.3)의 상부 탭에 연결될 것이다. 이러한 연결들에 의해, 제 2 및 제 3 권선 세그먼트들(3.2, 3.3)은 제 1 회로부(2)의 연결 단자들 사이에 효과적으로 직렬로 연결될 것이다. 이들은 능동 권선 (active winding) 을 구성할 것이다.
예 4: 총 권선(5)을 연결하기 위해, 외부 종단점들을 연결하고, 제 2 및 제 3 권선 세그먼트들(3.2, 3.3) 사이에 상호연결을 확립하는 것, 즉, 제 2 권선 세그먼트(3.2)의 하부 탭을 제 3 권선 세그먼트(3.3)의 상부 탭에 연결함으로써 충분하다. 외부 종단점들은 제 1 권선 세그먼트(3.1)의 상부 종단점 및 제 4 권선 세그먼트(3.4)의 하부 종단점에 대응한다.
이러한 예들을 연구한 당업자는 4개의 권선 세그먼트들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4)의 임의의 다른 조합을 연결하는 방법을 실현할 것이다. 당업자는 또한, 상술한 바와 같이, 권선 세그먼트들이 조건들 C1 및 C2 를 충족시키는 탭들을 제공받는 한, 권선 세그먼트들의 임의의 선택가능한 조합을 직렬로 연결하기 위한 탭 연결들을 결정할 수 있을 것이다.
도 2를 계속 참조하여, 스위치들(8)의 배열을 포함하는 스위칭 회로부(4)의 예시적인 회로 레이아웃이 이제 설명될 것이다. 스위칭 회로부(4)에 연결되거나 그 안에 있는 선택적인 제어기가 도 2에 도시되지 않으며, 이는 연결될 권선 세그먼트들의 선택된 조합에 따라 스위치들(8)을 제어한다.
스위치(8)는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (insulated-gate bipolar transistor; IGBT) 들 또는 사이리스터들 (실리콘 제어 정류기들, SCR들) 과 같은 반도체 스위치들 또는 기계식 스위치들일 수도 있다. 스위치(8)의 전압 정격은 스위칭 임펄스 과전압 (SI) 및 라이팅 임펄스 과전압 (LI) 을 견딜 수 있는 것과 같은 정격이어야 하며, 전류 정격은 시스템의 단락 (SC) 정격을 충족해야 한다. 스위치들(8)은 상호연결된 하프-브릿지들 또는 플리핑 하프-브릿지들의 시퀀스로서 배열될 수도 있다. 하프-브릿지들의 일 측 (예를 들어, 부하 측) 은 탭들에 연결되고, 다른 측 (예를 들어, 소스 측) 은 제 1 회로부(2)를 향한 연결 단자들에 또는 연속적인 하프 브릿지들 사이의 상호연결들에 연결된다. 일 실시양태에서, 스위치들(8)의 배열은 다음의 조건들을 충족시킨다:
(C3) 권선 세그먼트(또는, 동등하게, 연속적인 탭들의 쌍) 에 걸쳐, 직렬로 연결되고 독립적으로 제어가능한 2개의 스위치들이 존재한다.
(C4) 권선 세그먼트에 걸친 2개의 스위치들 사이의 직렬 연결에 있어서, 제 1 회로부(2)를 향한 연결 단자 또는 인접하지 않은 권선 세그먼트를 서빙하는 스위치들을 향한 상호연결 중 어느 일방이 존재한다.
본 발명자들은 스위칭 회로부(4)가 조건 C3 및 C4 를 만족하면, 권선 세그먼트들(3)이 조건 C1 및 C2 를 충족하는 탭들(7)을 가진다고 가정하여, 권선 세그먼트들(3)의 임의의 선택가능한 조합을 제 1 회로부(2)의 연결 단자들에 능동 권선으로서 접속하기 위한 탭 접속을 실현할 수 있다는 것을 인식하였다.
8개의 독립적으로 제어가능한 스위치들(8.1, 8.2, 8.3, ..., 8.8)이 도 2에 도시된 방식으로 연결된 스위칭 회로부(4)는 조건 C3 및 C4를 만족한다. 상기 예 2 를 실현하기 위해, 스위치들 8.1, 8.4, 8.6 및 8.7은 폐쇄되어야 하고, 나머지 스위치들은 개방되어야 한다. 상기 예 3 을 실현하기 위해, 스위치들 8.2, 8.4, 8.5 및 8.7은 폐쇄되어야 하고, 나머지 스위치들은 개방되어야 한다. 상기 예 4 를 실현하기 위해, 스위치들 8.1, 8.4, 8.5 및 8.8은 폐쇄되어야 하고, 나머지 스위치들은 개방되어야 한다.
스위칭 회로부(4)는 더 많은 수의 권선 세그먼트들(3)을 서빙하기 위해 다음의 방식으로 확장될 수 있다. 총 권선(5)의 하단에는 제 2 타입의 탭에 의해 결합된 2개의 추가 권선 세그먼트들이 추가되었다고 가정한다. 이러한 상황들에서, 스위칭 회로부(4)는 도 2에 도시된 스위칭 회로부(4)의 상부 또는 하부 절반과 유사한 4개의 스위치들의 추가 그룹에 의해 확장될 수도 있고, 연장 전에, 도 2의 스위칭 회로부(4)의 하부 절반에 대응한 스위치들에 상호연결될 수도 있다. 확장 후에, 추가된 2개의 권선 세그먼트들을 서빙(serving)하는 스위치들은 제 1 회로부(2)를 향해 하부 연결 단자에 접속될 것이다. 따라서, 확장된 스위칭 회로부(4)는 4개의 스위치들을 각각 갖는 3개의 그룹을 포함할 것이며, 여기서 제 1 그룹은 제 1 회로부(2)를 향해 상부 연결 단자에 접속되고, 제 3 그룹은 제 1 회로부(2)를 향해 하부 연결 단자에 접속되며, 제 2 그룹은 제 1 및 제 3 그룹들에 상호접속된다. 확장 절차는 스위칭 회로부(4)의 원하는 사이즈를 획득하기 위해 반복될 수 있다.
지금까지 설명된 스위칭 회로부(4)는 짝수의 권선 세그먼트들(3)이 있고 탭들이 조건들 C1 및 C2 를 충족할 때 컴포넌트 비용의 관점에서 준최적 회로 솔루션에 대응한다는 것에 유의한다. 홀수 개의 권선 세그먼트들(3)을 서빙하기 위해, 설명된 회로는 비최적 방식으로 배열된 컴포넌트에 의해 확장될 필요가 있을 수도 있다. 하기 표 1을 참조하면, 탭들과 권선 세그먼트들의 비율이 1, 3, 5 와 동일한 N 에 대해 증가함을 알 수 있다. 이러한 혼합된 배열들은 본 발명의 범위 내에 속한다. 또한 선택적으로, 스위칭 회로부(4)는 조건들 C1 및 C2 를 충족시키는 탭들이 제공되지 않는 권선 세그먼트들(3)과 협력하도록 수정될 수도 있다.
이미 언급된 바와 같이, 권선 세그먼트들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4)은 각각의 사이즈들
Figure pct00001
을 가지며, 이로부터 적어도 2개는 동일하지 않다. 일 실시양태에서, N 개의 권선 세그먼트들(3.1, 3.2, ..., 3.N)의 사이즈들은
Figure pct00002
와 같이 2 의 연속적인 거듭제곱들 (successive powers) 에 비례하고, 여기서,
Figure pct00003
이고
Figure pct00004
은 임의의 정수들이다. 그 후,
Figure pct00005
정수를 갖는,
Figure pct00006
의 능동 권선 사이즈는,
Figure pct00007
의 이진 확장
Figure pct00008
에서 (아마도 시프트된) 참 비트들에 대응하는 권선 세그먼트들의 조합을 연결함으로써 실현될 수 있으며, 이는
Figure pct00009
를 만족한다. 이 사이즈 분포를 가진 권선 세그먼트들의 세트는
Figure pct00010
의 스텝으로 범위
Figure pct00011
를 커버한다.
특별한 경우
Figure pct00012
및
Figure pct00013
에서, 스텝은 1 이다. N 에 대한 스케일링 거동은 표 1 에서 주어진 바와 같다:
표 1
권선 세그먼트들의 수 1 2 3 4 5 6 N
최대 권선 세그먼트 사이즈 1 2 4 8 16 32
Figure pct00014
범위에서의 스텝들의 수 2 4 8 16 32 64
Figure pct00015
스위치들의 수 2 4 6 8 10 12
Figure pct00016
탭들의 수 2 3 5 6 8 9
Figure pct00017
N 권선 세그먼트들에 대한 탭들의 수는
Figure pct00018
이다.
도 2에 도시된 실시양태의 예시적인 구현에서, 유도 전력 디바이스(1)는 16개의 스텝들, 위상당 6개의 탭들(7) 및 8개의 파워 일렉트로닉스 스위치들(8)을 갖는다. 사이리스터들은 스위치들로서 사용되며, 총 전압 정격은
Figure pct00019
이고, 여기서
Figure pct00020
는 한 스텝에 의해 분리된 권선 세그먼트 조합들에 대응하는 전압 차이다. 디바이스(1)의 단락 전류 정격은 3초의 지속기간 동안 20 kA이다.
2의 거듭제곱들은 권선 세그먼트들(3)의 최적 사이즈 분포에 대응할 수도 있다. 실제로, 자연수들이 이진수들 위의 벡터 공간으로서 간주되면, 매 정수는 고유한 이진 확장을 갖기 때문에, 2의 거듭제곱들은 기초를 구성한다. 추가의 유용한 실시양태는 유도 전력 디바이스(1)를 제공하며, 여기서 권선 세그먼트들의 사이즈들은 2의 연속적인 거듭제곱들의 시퀀스 뿐만 아니라 세트
Figure pct00021
에서의 3 의 권선 세그먼트 사이즈와 같은 하나 이상의 중복성 요소들을 포함한다. 세트
Figure pct00022
가 확장하는 모든 정수들 - 즉
Figure pct00023
- 은 또한 세트 S 에 의해 확장된다. 그러나 일부 정수들은 S 의 요소 측면에서 비고유 표현을 갖는다.
Figure pct00024
이기 때문에, 수 5 는 하나의 예이다. 유도 전력 디바이스(1)의 관점에서, 이것은 원하는 능동 권선 사이즈가 권선 세그먼트들의 2개의 선택가능한 조합들 중 임의의 것에 의해 획득될 수 있는 구현에 대응하며, 이는 격리(isolation)로 고려되며, 구조적 중복성을 제안한다. 그러나, 권선 세그먼트들(3)이 이러한 또는 유사한 사이즈 분포를 갖는 유도 전력 디바이스(1)는 설계 제약들 또는 다른 고려사항들에 의해 정당화될 수도 있고, 본 발명의 모든 특징들이 충족되는 한, 유도 전력 디바이스(1)는 그 실시양태로 유지된다.
본 개시의 양태들이 주로 몇몇 실시양태들을 참조하여 상기 설명되었다. 그러나, 당업자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 상기 개시된 것들 이외의 다른 실시양태들이 첨부된 특허 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (13)

  1. 가변 능동 권선 사이즈를 갖는 유도 전력 디바이스 (1) 로서,
    제 1 회로부 (2);
    적어도 2개의 권선 세그먼트들 (3); 및
    상기 권선 세그먼트들의 선택가능한 조합들을 상기 제 1 회로부에 직렬로 연결하도록 동작가능한 스위칭 회로부 (4) 를 포함하고,
    상기 권선 세그먼트들 중 적어도 2개의 권선 세그먼트들은 동일하지 않은 사이즈이고, 상기 적어도 2개의 권선 세그먼트들은 대향 권선 (6) 에 자기적으로 결합된 총 권선 (5) 의 순차적 부분들로서 제공되며, 상기 권선 세그먼트들은 상기 자기적 결합에 대해 균일한 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 유도 전력 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 권선 세그먼트들은 상기 총 권선의 연속적인 탭들 (7) 사이에 위치되는, 유도 전력 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    탭들은 단일 권선 세그먼트에 연결되는 제 1 타입의 탭들, 및 연속적인 권선 세그먼트들 사이에 위치되고 양자 모두의 이들 권선 세그먼트들에 연결되는 제 2 타입의 탭들을 포함하고; 그리고
    상기 제 2 타입의 연속적인 탭들은 존재하지 않는, 유도 전력 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 세그먼트들은 중첩되지 않는, 유도 전력 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는 상기 권선 세그먼트들의 선택가능한 조합들의 각각을 상기 제 1 회로부의 한 쌍의 연결 단자들에 연결하도록 배열되는, 유도 전력 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는 각각의 권선 세그먼트를 독립적으로 포함하거나 배제하도록 동작가능한 스위치들 (8) 의 배열을 포함하는, 유도 전력 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배열의 상기 스위치들은 사이리스터들과 같은 반도체 스위치들 또는 기계적 스위치들인, 유도 전력 디바이스.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는 적어도 하나의 하프-브릿지 배열을 포함하는, 유도 전력 디바이스.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는:
    권선 세그먼트에 걸쳐, 2개의 직렬로 연결되고 독립적으로 제어가능한 스위치들이 존재하는 것; 및
    권선 세그먼트에 걸친 상기 2개의 스위치들 사이의 직렬 연결에 있어서, 상기 제 1 회로부를 향한 연결 단자 또는 비인접 권선 세그먼트를 서빙하는 스위치들을 향한 상호연결 중 어느 일방이 존재하는 것
    을 충족하는, 유도 전력 디바이스.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는 부하시 탭 절환기인, 유도 전력 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 세그먼트들의 사이즈들은 2의 연속적인 거듭제곱들을 포함하는 인자들의 시퀀스에 비례하는, 유도 전력 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 권선 세그먼트들의 사이즈들은 2의 연속적인 거듭제곱들에 비례하는, 유도 전력 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    변압기인, 유도 전력 디바이스.
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