KR20220117657A - 풍력발전기용 무선전력 송수신장치 - Google Patents

풍력발전기용 무선전력 송수신장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220117657A
KR20220117657A KR1020210021285A KR20210021285A KR20220117657A KR 20220117657 A KR20220117657 A KR 20220117657A KR 1020210021285 A KR1020210021285 A KR 1020210021285A KR 20210021285 A KR20210021285 A KR 20210021285A KR 20220117657 A KR20220117657 A KR 20220117657A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
receiving
capacitor
coil
transmission
power
Prior art date
Application number
KR1020210021285A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102534301B1 (ko
Inventor
이은수
김명룡
박진혁
Original Assignee
한국철도기술연구원
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 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020210021285A priority Critical patent/KR102534301B1/ko
Publication of KR20220117657A publication Critical patent/KR20220117657A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102534301B1 publication Critical patent/KR102534301B1/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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80—Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/82—Arrangement of components within nacelles or towers of electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • 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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving 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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving 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
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac 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
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac 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, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac 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, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

풍력발전기용 무선전력 송수신장치를 개시한다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서, 상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신부; 및 상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신부로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신코일을 포함하는 수신부를 포함하되, 상기 송신부는, 입력전력을 제1 내지 제N 직류전력(N은 2 이상의 자연수)으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 상기 다중 레벨 컨버터의 각 출력단에 연결되어, 상기 각 출력단으로부터 인가되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제1 내지 제N 인버터; 상기 제1 내지 제N 인버터와 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크; 및 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크로부터 인가되는 교류전력을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 제1 내지 제N 송신코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치를 제공한다.

Description

풍력발전기용 무선전력 송수신장치{Wireless Power Transmitting And Receiving Apparatus for Wind Generator}
본 개시는 풍력발전기용 무선전력 송수신장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
풍력발전은 블레이드(blade)가 풍력에 의해 회전하면서 발생하는 기계에너지를 전기에너지로 바꾸어 생산하는 신재생 에너지 기술이다. 신재생 에너지의 비중을 높이기 위해 해상 풍력발전기 및 대지 풍력발전기 시장이 크게 확대될 것이라 예상되고 있다.
풍력발전기는 항상 최대의 전기에너지를 생산할 수 있도록 바람의 방향이 바뀔 때마다 블레이드가 바람을 정면으로 맞이하도록 제어된다. 구체적으로, 풍향의 변화에 따라 너셀이 회전하도록 제어되는데, 풍향이 지속적으로 바뀔 경우 너셀이 360 도 이상 회전하는 경우가 발생할 수 있다.
일반적으로 너셀에는 전력변환기 및/또는 변압기가 내장되고, 전력변환기(또는 변압기)의 출력은 케이블을 통해 타워 하부로 전달되는데, 너셀이 회전하면 케이블이 회전방향으로 비틀리게 되어 케이블의 단선이나 꼬임, 마모 등의 문제가 발생할 수 있다.
특허문헌 1은 회전조인트를 이용하여 케이블의 꼬임을 방지하는 방식을 개시한다. 그러나 이러한 방식은 회전조인트의 접촉마찰로 인해 저항성분이 증가하고 열이 발생한다는 문제가 있다.
특허문헌 2는 케이블 꼬임이 발생할 경우, 회전디스크를 돌려 꼬임을 해소하는 방식을 개시한다. 그러나 이러한 방식은 풍력발전기가 가동되는 동안 지속적으로 케이블 꼬임을 풀 수 없으며, 회전 디스크가 타워 중앙에 배치되어야 하므로 공간활용에 부적합하다는 문제가 있다.
특허문헌 3은 너셀이 회전함에 따라 베어링이 돌고, 베어링에 있는 전력부가 고정자에 접촉하면서 전력을 전달하는 방식을 개시한다. 그러나 이 경우 베어링과 고정자의 접촉부위가 마모될 수 있으며, 접촉부위에서 접촉저항이 발생한다는 문제가 있다.
공개특허공보 10-2013-0055742호 (2013.05.29.) 등록특허공보 10-1368777호 (2014.02.24.) 등록특허공보 10-1422756호 (2014.07.17.)
본 개시는, 풍력발전기에 구비된 너셀의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하는 동시에, 접촉마찰로 인한 마모, 저항성분 증가 및 열 발생 등을 발생시키지 않으면서 공간활용에 적합한 풍력발전기용 무선전력 송수신장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서, 상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신부; 및 상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신부로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신코일을 포함하는 수신부를 포함하되, 상기 송신부는, 입력전력을 제1 내지 제N 직류전력(N은 2 이상의 자연수)으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 상기 다중 레벨 컨버터의 각 출력단에 연결되어, 상기 각 출력단으로부터 인가되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제1 내지 제N 인버터; 상기 제1 내지 제N 인버터와 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크; 및 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크로부터 인가되는 교류전력을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 제1 내지 제N 송신코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치를 제공한다.
본 개시의 다른 측면에 의하면, 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서, 상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신코일을 포함하는 송신부; 및 상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신코일로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신부를 포함하되, 상기 수신부는, 상기 송신코일으로부터 공급되는 전력을 수신하는 제1 내지 제N 수신코일(N은 2 이상의 자연수); 상기 제1 내지 제N 수신코일과 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크; 상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크로부터 인가되는 전력을 직류전력으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 및 상기 다중 레벨 컨버터의 출력을 상용 교류전력으로 변환하여 전력 계통으로 공급하는 계통연계 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 개시의 실시예는, 풍력발전기에 구비된 너셀의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하는 동시에, 접촉마찰로 인한 마모, 저항성분 증가 및 열발생 등을 발생시키지 않으면서 공간활용에 적합하다는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시의 일 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치의 회로구성을 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 제1 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치의 회로구성을 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시의 일 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치의 회로구성을 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치는 전원(power source, vg1)과 전력계통(power system, vg2) 사이에 구비된다. 여기서 전원은, 풍력발전기에 구비된 발전기(wind generator) 및/또는 전력변환기(power converter)의 출력일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치는 고전압의 전원과 저전압의 전력계통 사이에 구비되는 것이 바람직하나, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치는 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)이 회전함에 따라 이와 함께 회전하며 전원으로부터 공급된 전력을 무선으로 전송하는 송신부(100) 및 너셀으로부터 이격하여 배치되며 송신부로부터 수신한 전력을 전력계통으로 공급하는 수신부(110)를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 송신부(100)는 풍력발전기의 너셀 하부에 구비되고 수신부(110)는 풍력발전기의 타워(tower) 상부에 구비될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1a를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 송신부(100)는 프리차지 회로부(pre-charge circuit unit, 1000), 다중 레벨 컨버터(multi level converter, 1010 및 1010'), 복수개의 인버터(inverter, 1020 및 1020'), 복수개의 송신측 공진 네트워크(transmission-side resonant network, 1030 및 1030'), 복수개의 송신코일(transmission coil, 1040 및 1040') 및 제1 제어부(1050)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 1a에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 송신부(100)에 포함된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
프리차지 회로부(1000)는 다중 레벨 컨버터(1010)의 각 출력단과 인버터(1020 및 1020') 사이에 병렬로 연결된 평활용 커패시터(dc-link capacitor)에 흐르는 충전전류의 크기가 낮아지도록 프리차지를 수행한다. 프리차지 회로부(1000)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
다중 레벨 컨버터(1010)는 고전압의 교류전압을 정류하기 위해 도입된다. 보다 구체적으로, 다중 레벨 컨버터(1010)는 전원으로부터 공급되는 교류전압(vg1)(또는 교류전력)을 복수개의 분리된 직류전압(Vdc1 ~ Vdcn)(또는 직류전력)으로 변환한다.
도 1a는 다중 레벨 컨버터(1010)가 복수개의 H-브리지 컨버터(HBC: H-Bridge Converter)를 포함하는 캐스케이드 H-브리지 컨버터(cascaded HBC)인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따른 H-브리지 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, 복수개의 H-브리지 컨버터의 입력단은 서로 직렬로 연결된다.
한편, 각 H-브리지 컨버터의 출력단에는 인버터(1020 및 1020'), 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030') 및 송신코일(1040 및 1040')이 직렬로 연결된다. 즉, H-브리지 컨버터의 개수는 인버터(1020 및 1020'), 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030') 및 송신코일(1040 및 1040')의 개수와 동일하다.
H-브리지 컨버터에 포함된 스위칭 소자들의 온/오프는 제1 제어부(1050)에 의해 제어된다. 이때, 제1 제어부(1050)는 다중 레벨 컨버터(1010)가 출력하는 복수개의 직류전압(Vdc1 ~ Vdcn)의 크기가 동일해지도록 스위칭 소자들의 온/오프를 제어할 수 있다.
인버터(1020 및 1020')는 다중 레벨 컨버터(1010)의 각 출력단으로부터 인가된 직류전력을 교류전력으로 변환한다.
도 1a는 각 인버터(1020 및 1020')가 4개의 스위칭 소자를 포함하는 풀-브리지 인버터(full-bridge inverter)인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 개시의 다른 실시예에 따른 인버터(1020 및 1020')는 하프-브리지 인버터(half-bridge inverter)로 구현될 수 있다.
인버터(1020 및 1020')는 스위칭 소자들을 고속으로 스위칭함으로써, 직류전력을 교류전력으로 변환한다. 이때, 각 인버터(1020 및 1020')의 스위칭 소자들의 온/오프는 제1 제어부(1050)에 의해 제어된다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 제어부(1050)는 각 인버터(1020 및 1020')가 출력하는 전류(it1 ~ itn)의 크기가 동일해지도록 스위칭 소자들의 온/오프를 제어할 수 있다.
송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')는 적어도 하나의 커패시터를 포함하며, 송신코일(1040 및 1040')과 함께 LC공진회로를 형성한다.
송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')는 인버터(1020 및 1020')와 송신코일(1040 및 1040') 사이에 직렬로 연결된다.
도 1c를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')는 하나의 송신측 커패시터(Ct)로 구성되는 C 구조를 가질 수 있다. 즉, 송신측 커패시터(Ct)의 일측은 송신코일(1040 또는 1040')과 직렬로 연결되고, 타측은 인버터(1020 또는 1020')와 연결된다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')는 인덕터(Lt), 제1 송신측 커패시터(Ct1) 및 제2 송신측 커패시터(Ct2)로 구성되는 LCC 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1 송신측 커패시터(Ct1) 및 제2 송신측 커패시터(Ct)는 직렬 연결된 상태로 송신코일(1040 및 1040')과 병렬 연결되며, 인덕터(Lt) 및 제2 송신측 커패시터(Ct)는 직렬 연결된 상태로 인버터(1020 및 1020')와 병렬 연결된다. 다시 말해, 제1 송신측 커패시터(Ct1)의 일측은 송신코일(1040 및 1040')의 일측과 연결되고, 제1 송신측 커패시터(Ct1)의 타측은 제2 송신측 커패시터(Ct)의 일측 및 인덕터(Lt)의 일측과 연결된다. 인덕터(Lt)의 타측은 인버터(1020 및 1020')의 일측과 연결되고, 제2 송신측 커패시터(Ct)의 타측은 송신코일(1040 및 1040')의 타측 및 인버터(1020 및 1020')의 타측과 연결된다.
송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')가 C 구조를 가질 경우, 제1 제어부(1050)는 복수개의 인버터가 출력하는 전류(it1 ~ itn)의 크기가 동일해지도록 제어해야 한다. 이때, 제1 제어부(1050)는 인버터(1020 및 1020')를 제어하는 제어신호의 듀티 비(duty ratio) 및/또는 인버터(1020 및 1020')의 입력전압(Vdc1 ~ Vdcn)을 변경함으로써 복수개의 인버터가 출력하는 전류(it1 ~ itn)의 크기가 동일해지도록 제어할 수 있다.
송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')가 LCC 구조를 가질 경우, 복수개의 인버터(1020 및 1020')가 출력 전류(it1 ~ itn)의 크기가 동일한 정전류원으로 동작할 수 있으며, 이에 따라 이에 따라, 제1 제어부(1050)의 제어를 단순화할 수 있다.
송신코일(1040 및 1040')은 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')를 통해 인가되는 전류를 이용하여 수신부(110)에게 전력을 무선으로 전송한다. 송신코일(1040 및 1040')의 구조나 배치형태에 관해서는 도 2b 내지 도 3에서 후술한다.
제1 제어부(1050)는 H-브리지 컨버터 및/또는 인버터(1020 및 1020')를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, H-브리지 컨버터 및/또는 인버터(1020 및 1020')에 포함된 스위칭 소자에 제어신호를 인가한다.
도 1b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 수신부(110)는 수신코일(reception coil, 1100), 수신측 공진 네트워크(reception-side resonant network, 1110), 정류기(rectifier, 1120), 계통연계 인버터(grid-connected inverter, 1130) 및 제2 제어부(1140)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 1a에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 수신부(110)에 포함된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
수신코일(1100)은 복수개의 송신코일(1040 및 1040') 각각으로부터 공급되는 전력을 수신한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 수신코일(1100)은, 송신부의 모든 회전 각도에서, 복수개의 송신코일(1040 및 1040') 모두와 자기결합(magnetic coupling)을 형성한다. 수신코일(1100)의 구조나 배치형태에 관해서는 도 2a 내지 도 3c에서 후술한다.
수신측 공진 네트워크(11101)는 적어도 하나의 커패시터를 포함한다.
수신측 공진 네트워크(1110)는 수신코일(1100)과 정류기(1120) 사이에 직렬로 연결된다.
도 1c를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 수신측 공진 네트워크(1110)는 하나의 수신측 커패시터(Cr)로 구성되는 C 구조를 가질 수 있다. 즉, 수신측 커패시터(Cr)의 일측은 수신코일(1100)과 직렬로 연결되고, 타측은 정류기(1120)와 연결된다. 이때, 수신측 커패시터(Cr)는 수신코일(1100)의 리액턴스를 상쇄시켜 공진이 되도록 한다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 송신측 공진 네트워크(1030 및 1030')는 제1 수신측 커패시터(Cr1) 및 제2 수신측 커패시터(Cr2)로 구성되는 CC 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1 수신측 커패시터(Cr1)는 제2 수신측 커패시터(Cr2)와 직렬 연결된 상태로 수신코일(1100)과 병렬 연결되며, 제2 수신측 커패시터(Cr2)는 정류기(1120)와 병렬 연결된다. 다시 말해, 제1 수신측 커패시터(Cr1)의 일측은 수신코일(1100)의 일측과 연결되고, 제1 수신측 커패시터(Cr1)의 타측은 제2 수신측 커패시터(Cr2)의 일측 및 정류기(1120)의 일측과 연결되며, 제2 수신측 커패시터(Cr2)의 타측은 수신코일(1100)의 타측 및 정류기(1120)의 타측과 연결된다. 여기서, 제1 수신측 커패시터(Cr1)는 수신코일(1100)의 리액턴스를 상쇄시켜 공진이 되도록 하고, 제2 수신측 커패시터(Cr2)는 병렬 공진특성을 맞추는 역할을 한다.
정류기(1120)는 수신측 공진 네트워크로부터 인가되는 전력을 직류전력으로 변환한다. 도 1b에서는 정류기(1120)가 4개의 스위칭 소자로 이루어진 회로로 구현되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 정류기(1120)는 예컨대, 4개의 다이오드(diode) 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.
정류기(1120)에 포함된 스위칭 소자들의 온/오프는 제2 제어부(1140)에 의해 제어된다. 이때, 제2 제어부(1140)는 스위칭 소자들의 온/오프 주기를 변경하여 정류기(1120)가 출력하는 전압의 크기를 제어할 수 있다.
계통연계 인버터(1130)는 정류기(1120)로부터 인가되는 상용 교류전력으로 변환하여 전력 계통으로 공급한다. 계통연계 인버터(1130)는 바람직하게는, 백투백(Back-To-Back) 형태의 토폴로지를 가진다.
제2 제어부(1140)는 정류기(1120) 및/또는 계통연계 인버터(1020 및 1020')를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, 정류기(1120) 및/또는 계통연계 인버터(1020 및 1020')에 포함된 스위칭 소자에 제어신호를 인가한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 제1 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 2a 및 도 2b에서는 송신코일의 개수가 6개인 경우를 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 개시는 이러한 예시에 한정되지 않는다. 즉, 도 2a 및 도 2b의 코일구조는 상이한 개수의 송신코일들을 포함하는 감압형 무선전력 송수신장치에 적용될 수 있다.
한편, 본 개시에서 코일구조를 설명함에 있어 사용되는 중심, 회전축, 원주, 평면 등의 용어는 물리적 구성요소가 아닌 가상의 기준점, 기준선 또는 기준평면일 수 있다.
도 2a는 본 개시의 제1 실시예에 따른 수신코일의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 개시의 제1 실시예에 따른 수신코일(200)은 외측부(202), 내측부(204) 및 외측부(202) 및 내측부(204)를 연결하는 적어도 하나의 연결부(206 및 208)를 포함한다. 외측부(202), 내측부(204) 및 연결부(206 및 208)는 굵기(단면적)가 동일한 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
외측부(202) 및 내측부(204)는 동일한 중심을 기준으로 상이한 반경을 가지는 원호(arc) 형상을 가진다. 외측부(202) 및 내측부(204)는 중심각이 360도에 가까운 우호(major arc) 형상을 가지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(206 및 208)는 외측부(202)의 양 단부를 각각 내측부(204)의 근접한 단부와 연결한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 2개의 연결부(206 및 208)는 일정한 간격을 가지고 평행하게 배치될 수 있다. 이를 위해, 외측부(202)는 내측부(204)보다 큰 중심각을 가질 수 있다. 이때, 연결부(206 및 208) 간의 간격은 송신코일(220 내지 225)과의 자기결합이 불가능한 영역인 데드존(dead zone)이 최소가 되도록 설정될 수 있다.
한편, 도 2a에서는, 수신코일(200)이 외측부(202), 내측부(204) 및 2개의 연결부(206 및 208)에 둘러싸인 폐곡선(closed curve) 형태를 가지는 것으로 도시하고 있으나, 이는 수신코일(200)의 개략적인 형상을 도시하는 것으로, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 수신코일(200)과 수신측 공진 네트워크(1110)를 전기적으로 연결하기 위해, 수신코일(200)의 적어도 일부는 단선될 수 있다. 예컨대, 외측부(202) 및 연결부(206 및 208)의 접점 부분이 단선될 수 있으며, 단선에 의해 형성된 수신코일(200)의 양 단부에 수신측 공진 네트워크(1110)가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 2a에 나타나듯이, 수신코일(200)은 차폐재(210) 위에 배치될 수 있다. 차폐재(210)는 자기장을 차폐하고, 열을 분산시키거나 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 차폐재(210)는 열전도성이 우수한 재질, 예컨대 알루미늄으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 차폐재(210)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
차폐재(210)는 수신코일(200)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 도 2a에서는 차폐재(210)가 직육면체 형상을 가지는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 차폐재(210)는 외측부(202) 및 내측부(204)와 중심이 동일하고 반경이 상이한 원통 형상일 수 있다.
도 2b는 본 개시의 제1 실시예에 따른 송신코일의 구조 및 송·수신 코일의 배치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2b를 참조하면, 송신코일(220 내지 225)은 루프 코일(loop coil) 형상을 가진다. 이때, 복수개의 송신코일(220 내지 225)은, 바람직하게는 동일한 형상을 가진다. 복수개의 송신코일(220 내지 225)은 송신부의 회전축(230)을 중심으로 하는 공통 원주 상에 균등 간격으로 배치된다. 이때, 공통 원주의 반경은 수신코일(200)의 외측부의 반경보다 작고, 수신코일(200)의 내측부의 반경보다 클 수 있다.
송신코일(220 내지 225)은 송신코일(220 내지 225)이 배치된 면적보다 큰 면적을 가지는 차폐재(미도시)에 부착되거나 별도의 연결부(미도시)를 이용함으로써, 너셀의 회전축과 연결될 수 있으나, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
송신코일(220 내지 225) 및 수신코일(200)은 수직방향으로 이격하여 배치된다. 이때, 수신코일(200)은, 외측부(202) 및 내측부(204)의 공통 중심이 송신부의 회전축(230)과 동일 직선상에 위치하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 수신코일(200)은, 송신부의 모든 회전 각도에서, 복수개의 송신코일(220 내지 225) 모두와 자기결합을 형성할 수 있다.
한편, 도 2b에 나타나듯이 차폐재(210)에는 중앙코어(212)가 형성될 수 있다. 중앙코어(212)는 수신코일(200)에 의해 형성되는 중공부로 돌출된다. 도 2b에서는 중앙코어(212)가가 직육면체 형상인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 중앙코어(212)는 수신코일(200)에 의해 형성되는 중공부와 유사한 형상, 예컨대 원통 형상으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 감압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 3에서는 송신코일의 개수가 6개인 경우를 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 개시는 이러한 예시에 한정되지 않는다. 즉, 도 3의 코일구조는 상이한 개수의 송신코일들을 포함하는 감압형 무선전력 송수신장치에 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 제2 실시예에 따른 송신코일(300 내지 305)은 루프 코일(loop coil) 형상을 가진다. 이때, 복수개의 송신코일(300 내지 305)은 송신부의 회전축에 수직한 공통 평면 상에 배치된다. 한편, 도 3에서 송신코일을 나타내는 선의 굵기는 복수개의 송신코일을 구분하기 위한 것으로서, 송신코일의 굵기(단면적)를 나타내는 것이 아니다. 복수개의 송신코일(300 내지 305)은 굵기(단면적)가 동일한 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
복수개의 송신코일(300 내지 305)은 각각 상이한 반경의 중공부를 형성한다. 복수개의 송신코일(300 내지 305)을 중공부의 반경에 따라 오름차순으로 제1 내지 제6 송신코일(300 내지 305)이라 할 때, 제1 내지 제5 송신코일(300 내지 304)은 하나 이상의 송신코일의 중공부에 배치된다. 예컨대, 도 3a와 같이, 제1 송신코일(300)은 제2 내지 제6 송신코일(301 내지 306)의 중공부에 배치될 수 있으며, 제5 송신코일(304)은 제6 송신코일(305)의 중공부에 배치될 수 있다.
복수개의 송신코일(300 내지 305)은 각각 상이한 턴수(number of turns)를 가지며, 상이한 반경의 중공부를 형성할 수 있다. 이때, 송신코일(300 내지 305)의 턴수는 각 송신코일(300 내지 305)과 수신코일(320) 사이의 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 모두 동일해지도록 선정될 수 있다. 이를 위해, 내측 송신코일의 턴수는 외측 송신코일의 턴수보다 큰 값으로 선정될 수 있다. 예컨대, 도 3과 같이, 제1 송신코일(300)의 턴수는 제6 송신코일(305)의 턴수보다 큰 값으로 선정될 수 있다.
본 개시의 제2 실시예에 따른 수신코일(320)은 루프 코일(loop coil) 형상을 가진다. 수신코일(320)은 송신코일(300 내지 305)로부터 송신부의 회전축방향으로 일정한 거리만큼 이격하여 배치된다.
송신코일(300 내지 305)은 차폐재(310) 아래에 배치될 수 있으며, 수신코일(320)은 차폐재(330) 위에 배치될 수 있다. 이때, 송신측 차폐재(310)와 수신측 차폐재(330)가 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 차폐재(310 및 330)는 송신코일(300 내지 305) 및 수신코일(320)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 도 3에서는 차폐재(310 및 330)가 직육면체 형상인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 차폐재(310 및 330)에는 송신코일(300 내지 305) 및 수신코일(320)의 중공부로 돌출되는 중앙코어(312 및 332)가 형성될 수 있다. 도 3에서는 중앙코어(312 및 332)가 직육면체 형상인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치의 회로구성을 간략하게 나타낸 예시도이다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 설명함에 있어, 도 1a 내지 도 1c와 중복되는 설명은 생략한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치는 전원(power source, vg1)과 전력계통(power system, vg2) 사이에 구비된다. 여기서 전원은, 풍력발전기에 구비된 발전기(wind generator) 및/또는 전력변환기(power converter)의 출력일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치는 저전압의 전원과 고전압의 전력계통 사이에 구비되는 것이 바람직하나, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치는 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)이 회전함에 따라 이와 함께 회전하며 전원으로부터 공급된 전력을 무선으로 전송하는 송신부(400) 및 너셀으로부터 이격하여 배치되며 송신부로부터 수신한 전력을 전력계통으로 공급하는 수신부(410)를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 송신부(400)는 풍력발전기의 너셀 하부에 구비되고 수신부(410)는 풍력발전기의 타워(tower) 상부에 구비될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4a를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 송신부(400)는 프리차지 회로부(4000), 정류기(4010), 인버터(4020), 송신측 공진 네트워크(4030), 송신코일(4040) 및 제1 제어부(4050)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 4에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 송신부(400)에 포함된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
프리차지 회로부(4000)는 정류기(4010)와 인버터(4020) 사이에 병렬로 연결된 평활용 커패시터(dc-link capacitor)에 흐르는 충전전류의 크기가 낮아지도록 프리차지를 수행한다. 프리차지 회로부(1000)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
정류기(4010)는 전원으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환한다. 도 4a에서는 정류기(4010)가 4개의 스위칭 소자로 이루어진 회로로 구현되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 정류기(4010)는 예컨대, 4개의 다이오드(diode) 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.
정류기(4010)에 포함된 스위칭 소자들의 온/오프는 제1 제어부(4050)에 의해 제어된다. 이때, 제1 제어부(4050)는 스위칭 소자들의 온/오프 주기를 변경하여 정류기(4010)가 출력하는 전압의 크기를 제어할 수 있다.
인버터(4020)는 정류기(4010)로부터 인가된 직류전력을 교류전력으로 변환한다.
도 4a는 인버터(4020)가 4개의 스위칭 소자를 포함하는 풀-브리지 인버터(full-bridge inverter)인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 개시의 다른 실시예에 따른 인버터(4020)는 하프-브리지 인버터(half-bridge inverter)로 구현될 수 있다.
인버터(4020)는 스위칭 소자들을 고속으로 스위칭함으로써, 직류전력을 교류전력으로 변환한다. 이때, 인버터(4020)의 스위칭 소자들의 온/오프는 제1 제어부(4050)에 의해 제어된다. 이때, 제1 제어부(4050)는 스위칭 소자들의 온/오프를 주기를 변경하여 인버터(4020)가 출력하는 전류의 크기를 제어할 수 있다.
송신측 공진 네트워크(4030)는 적어도 하나의 커패시터를 포함하며, 송신코일(4040)과 함께 LC 공진회로를 형성한다. 송신측 공진 네트워크(4030)는 인버터(4020)와 송신코일(4040) 사이에 직렬로 연결된다. 송신측 공진 네트워크(4030)의 구현 예는 도 1c에서 전술한바, 자세한 설명은 생략한다.
송신코일(4040)은 송신측 공진 네트워크(4030)를 통해 인가되는 전류를 이용하여 수신부(410)에게 전력을 무선으로 전송한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 송신코일(4040)은, 송신부의 모든 회전 각도에서, 복수개의 수신코일(4100 및 4100') 모두와 자기결합(magnetic coupling)을 형성한다. 송신코일(4040)의 구조나 배치형태에 관해서는 도 5a 및 도 5b에서 후술한다.
제1 제어부(4050)는 정류기(4010) 및/또는 인버터(4020)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, 정류기(4010) 및/또는 인버터(4020)에 포함된 스위칭 소자에 제어신호를 인가한다.
도 4b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 수신부(410)는 복수개의 수신코일(4100 및 4100'), 복수개의 수신측 공진 네트워크(4110 및 4110'), 다중 레벨 컨버터(4120), 계통연계 인버터(4130) 및 제2 제어부(4140)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 4b에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 수신부(410)에 포함된 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
복수개의 수신코일(4100 및 4100')은 각각 송신코일(4040)으로부터 공급되는 전력을 수신한다. 수신코일(4100 및 4100')의 구조나 배치형태에 관해서는 도 5a 및 도 5b에서 후술한다.
수신측 공진 네트워크(4110 및 4110')는 적어도 하나의 커패시터를 포함한다. 수신측 공진 네트워크(4110 및 4110')는 수신코일(4100 및 4100')과 정류기(4010) 사이에 직렬로 연결된다. 수신측 공진 네트워크(4110 및 4110')의 구현 예는 도 1c에서 전술한바, 자세한 설명은 생략한다.
다중 레벨 컨버터(4120)는 복수개의 교류전력을 정류하기 위해 도입된다. 보다 구체적으로, 다중 레벨 컨버터(4120)는 수신측 공진 네트워크(4110 및 4110')로부터 인가되는 교류전력을 직류전력으로 변환한다.
도 4b는 다중 레벨 컨버터(4120)가 복수개의 H-브리지 컨버터(HBC: H-Bridge Converter)를 포함하는 캐스케이드 H-브리지 컨버터(cascaded HBC)인 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따른 H-브리지 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, 복수개의 H-브리지 컨버터의 입력단은 각각 복수개의 수신측 공진 네트워크(4110) 중 하나의 출력단과 연결된다. 즉, H-브리지 컨버터의 개수는 수신코일(4100 및 4100') 및 수신측 공진 네트워크(4110 및 4110')의 개수와 동일하다.
각 H-브리지 컨버터에 포함된 스위칭 소자들의 온/오프는 제2 제어부(4140)에 의해 제어된다. 이때, 제2 제어부(4140)는 스위칭 소자들의 온/오프 주기를 변경하여 각 H-브리지 컨버터가 출력하는 전압의 크기를 제어할 수 있다.
한편, 각 H-브리지 컨버터의 출력단은 서로 병렬로 연결되며, 계통연계 인버터(4130)의 입력단과 연결된다.
계통연계 인버터(4130)는 다중 레벨 컨버터(4120)로부터 인가되는 상용 교류전력으로 변환하여 전력 계통으로 공급한다. 계통연계 인버터(4130)는 바람직하게는, 백투백(Back-To-Back) 형태의 토폴로지를 가진다.
제2 제어부(4140)는 다중 레벨 컨버터(4120) 및/또는 계통연계 인버터(4130)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, 다중 레벨 컨버터(4120) 및/또는 계통연계 인버터(4130)에 포함된 스위칭 소자에 제어신호를 인가한다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 승압형 무선전력 송수신장치에 적용되는 코일구조를 간략하게 나타낸 예시도이다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서는 수신코일의 개수가 4개인 경우를 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 개시는 이러한 예시에 한정되지 않는다. 즉, 도 5a 및 도 5b의 코일구조는 상이한 개수의 수신코일들을 포함하는 승압형 무선전력 송수신장치에 적용될 수 있다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 송·수신코일 및 코어의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 송신코일(500)은 루프 코일(loop coil) 형상을 가진다. 송신코일(500)은 차폐재(510) 위에 배치될 수 있다. 차폐재(510)는 송신코일(500)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 이때, 차폐재(510)는 바람직하게는 원통 형상을 가진다.
본 개시의 일 실시예에 따른 각 수신코일(520 내지 526)은 외측부(520a), 내측부(520b) 및 외측부(520a)와 내측부(520b)를 연결하는 적어도 하나의 연결부(520c 및 520c')를 포함한다. 외측부(520a), 내측부(520b) 및 연결부(520c 및 520c')는 굵기(단면적)가 동일한 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
외측부(520a) 및 내측부(520b)는 동일한 중심을 기준으로 상이한 반경을 가지는 원호(arc) 형상을 가진다. 외측부(520a) 및 내측부(520b)의 중심각은 360도를 수신코일(520 내지 526)의 개수만큼 나눈 값보다 작은 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(520c 및 520c')는 외측부(520a)의 양 단부를 각각 내측부(520b)의 근접한 단부와 연결한다. 연결부(520c 및 520c')는 인접한 다른 수신코일의 연결부와 평행하게 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 5a에서는, 수신코일(520 내지 526) 각각이 외측부(520a), 내측부(520b) 및 2개의 연결부(520c 및 520c')에 둘러싸인 폐곡선(closed curve) 형태를 가지는 것으로 도시하고 있으나, 이는 수신코일(520 내지 526)의 개략적인 형상을 도시하는 것으로, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 수신코일(520 내지 526)과 수신측 공진 네트워크(4110)를 전기적으로 연결하기 위해, 수신코일(520 내지 526)의 적어도 일부가 단선될 수 있다. 예컨대, 외측부(520a) 및 연결부(520c)의 접점 부분이 단선될 수 있으며, 단선에 의해 형성된 수신코일(520 내지 526)의 양 단부에 수신측 공진 네트워크(4110)가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 각 수신코일(520 내지 526)과 송신코일(500)의 자기결합을 위해, 본 개시의 일 실시예에 따른 수신코일(520 내지 526)에는 코어(530 내지 536)가 각각 결합될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 각 코어(530 내지 536)는 동일한 형상을 가지고 서로 평행하도록 배치되는 상부면과 하부면 및 상부면과 하부면의 적어도 일부분을 연결하는 측벽을 포함한다.
복수개의 코어(530 내지 536)는 공통 중심을 기준으로 회전 대칭(rotational symmetry)을 형성하도록 배치된다. 한편, 각 코어(530 내지 536)는 수신코일(520 내지 526)의 내측부의 적어도 일부를 감싸는 형태로 수신코일(520 내지 526)과 결합된다. 이때, 각 코어(530 내지 536)의 측벽은 각 수신코일(520 내지 526)의 외측부 및 내측부 사이의 공간인 중공부를 관통한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 송·수신 코일 및 코어의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5b를 참조하면, 송신코일(500)이 배치된 차폐재(510)는 송신부(400)의 회전축 상에 위치하는 연결부(550)를 이용하여 너셀과 연결된다. 이에 따라, 너셀이 회전함과 함께 송신코일(500)이 회전하게 된다.
송신코일(500)은 적어도 일부가 수신코일(520 내지 526) 및 코어(530 내지 536)에 의해 둘러싸인 공간에 배치된다. 한편, 각 코어(530 내지 536)의 상부면 및 하부면은 송신부의 회전축에 수직하게 배치되며, 복수개의 코어(530 내지 536)의 공통 중심은 송신부(400)의 회전축 상에 위치한다. 즉, 복수개의 코어(530 내지 536)는 송신부(400)의 회전축을 기준으로 회전 대칭을 형성한다. 이에 따라, 송신코일(500)은, 송신부의 모든 회전 각도에서, 복수개의 수신코일(520 내지 526) 모두와 자기결합을 형성할 수 있으며, 각 수신코일(520 내지 526)이 송신코일(500)로부터 전달받는 전력이 서로 근사한 크기를 가질 수 있다.
한편, 각 코어(530 내지 536)의 상부면 및 너셀 사이에는 너셀의 하중을 지지하기 위한 복수개의 볼 베어링(540)이 구비될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적 회로, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍가능 시스템 상에서 실행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령들을 전송하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그래밍가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체"에 저장된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 프로그램가능 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 프로그램가능 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 다른 종류의 저장 시스템이거나 이들의 조합을 포함함) 및 적어도 한 개의 커뮤니케이션 인터페이스를 포함한다. 예컨대, 프로그램가능 컴퓨터는 서버, 네트워크 기기, 셋탑 박스, 내장형 장치, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩탑, PDA(Personal Data Assistant), 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 모바일 장치 중 하나일 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 송신부 110: 수신부
1000: 프리차지 회로부 1010: 다중 레벨 컨버터
1020 및 1020': 인버터 1030 및 1030': 송신측 공진 네트워크
1040 및 1040': 송신코일 1050: 제1 제어부
1100: 수신코일 1110: 수신측 공진 네트워크
1120: 정류기 1130: 계통연계 인버터
1140: 제2 제어부
400: 송신부 410: 수신부
4000: 프리차지 회로부 4010: 정류기
4020: 인버터 4030: 송신측 공진 네트워크
4040: 송신코일 4050: 제1 제어부
4100 및 4100': 수신코일 4110 및 4110': 수신측 공진 네트워크
4120: 다중 레벨 컨버터 4130: 계통연계 인버터
4140: 제2 제어부

Claims (20)

  1. 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서,
    상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신부; 및
    상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신부로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신코일을 포함하는 수신부를 포함하되,
    상기 송신부는,
    입력전력을 제1 내지 제N 직류전력(N은 2 이상의 자연수)으로 변환하는 다중 레벨 컨버터;
    상기 다중 레벨 컨버터의 각 출력단에 연결되어, 상기 각 출력단으로부터 인가되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제1 내지 제N 인버터;
    상기 제1 내지 제N 인버터와 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크; 및
    상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크로부터 인가되는 교류전력을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 제1 내지 제N 송신코일
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신코일은,
    상기 송신부의 모든 회전 각도에서, 상기 제1 내지 제N 송신코일 모두와 자기결합(magnetic coupling)을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 송신코일은,
    상기 송신부의 회전축을 중심으로 하는 공통 원주 상에 균등 간격으로 배치되고,
    상기 수신코일은,
    상이한 반경을 가지는 원호(arc)형 외측부 및 내측부와, 상기 외측부 및 내측부를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 포함하고, 상기 외측부 및 내측부는, 공통 중심을 가지는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신코일은,
    상기 외측부 및 내측부의 공통 중심이 상기 송신부의 회전축과 동일 직선상에 위치하도록 배치되고,
    상기 공통 원주의 반경은,
    상기 외측부의 반경보다 작고 상기 내측부의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 송신코일은,
    상기 송신부의 회전축에 수직한 공통 평면 상에 배치되는 루프 코일(loop coil)으로, 각각 상이한 반경의 중공부를 형성하고,
    제i 송신코일(i는 N-1 이하의 자연수)은 제(i+1) 송신코일의 중공부에 배치되고,
    상기 수신코일은,
    상기 공통 평면에 평행한 평면 상에 위치한 루프 코일인 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제i 송신코일의 턴수(number of turns)는,
    제(i+1) 송신코일의 턴수보다 큰 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 송신코일은,
    상기 제1 내지 제N 송신코일 각각과 상기 수신코일 사이의 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 모두 동일해지도록 하는 턴수를 가지는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다중 레벨 컨버터는, N개의 H-브리지 컨버터(H-Bridge Converter, HBC)를 포함하는 캐스케이드 H-브릿지 컨버터(cascaded HBC)이고,
    상기 N개의 H-브리지 컨버터의 입력은 서로 직렬로 연결되고, 상기 N개의 H-브리지 컨버터의 출력은 각각 제1 내지 제N 인버터 중 하나로 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 송신측 공진 네트워크 각각은,
    인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되,
    상기 인덕터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 인덕터의 타측은 상기 제1 내지 제N 인버터 중 하나와 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 송신코일 중 하나와 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 인버터 중 하나 및 상기 제1 내지 제N 송신코일 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 수신코일과 연결되는 수신측 공진 네트워크를 포함하되,
    상기 수신측 공진 네트워크는,
    제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되,
    상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 수신코일의 일측과 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 수신코일의 타측과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  11. 풍력발전기에 구비된 너셀(nacelle)의 회전에 의한 케이블 꼬임을 방지하기 위한 무선전력 송수신장치로서,
    상기 너셀이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전력을 무선으로 전송하는 송신코일을 포함하는 송신부; 및
    상기 너셀으로부터 이격하여 배치되며, 상기 송신코일로부터 공급되는 전력을 수신하는 수신부를 포함하되,
    상기 수신부는,
    상기 송신코일으로부터 공급되는 전력을 수신하는 제1 내지 제N 수신코일(N은 2 이상의 자연수);
    상기 제1 내지 제N 수신코일과 각각 연결되며, 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크;
    상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크와 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크로부터 인가되는 전력을 직류전력으로 변환하는 다중 레벨 컨버터; 및
    상기 다중 레벨 컨버터의 출력을 상용 교류전력으로 변환하여 전력 계통으로 공급하는 계통연계 인버터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신코일은,
    상기 송신부의 모든 회전 각도에서, 상기 제1 내지 제N 수신코일 모두와 자기결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 제1 내지 제N 수신코일 각각을 상기 송신코일과 자기결합시키기 위한 제1 내지 제N 코어(core)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 코어는,
    상기 송신부의 회전축을 기준으로 회전 대칭(rotational symmetry)적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 수신코일 각각은,
    중공부를 형성하고,
    상기 제1 내지 제N 코어 각각은,
    상기 송신부의 회전축에 수직한 평면 상에 배치되는 상부면;
    상기 상부면과 동일한 형상을 가지며, 상기 상부면과 평행하게 배치되는 하부면; 및
    상기 상부면 및 상기 하부면의 적어도 일부분을 연결하는 측벽
    을 포함하되,
    상기 제1 내지 제N 코어의 측벽은,
    상기 제1 내지 제N 수신코일의 중공부를 각각 관통하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신코일은,
    적어도 일부가 상기 제1 내지 제N 코어에 의해 둘러싸인 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 너셀 및 상기 상부면 사이에,
    상기 너셀의 하중을 지지하기 위한 복수개의 볼 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 다중 레벨 컨버터는, N개의 H-브리지 컨버터(H-Bridge Converter, HBC)를 포함하는 캐스케이드 H-브릿지 컨버터(cascaded HBC)이고,
    상기 N개의 H-브리지 컨버터의 출력은 서로 병렬로 연결되어 상기 계통연계 인버터의 입력단에 인가되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제N 수신측 공진 네트워크 각각은,
    제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하되,
    상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 접점은 상기 다중 레벨 컨버터의 입력단 중 하나와 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 수신코일 중 하나와 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 제1 내지 제N 수신코일 중 하나 및 상기 다중 레벨 컨버터의 입력단 중 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 송신코일과 연결되는 송신측 공진 네트워크를 포함하되,
    상기 송신측 공진 네트워크는,
    인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하며,
    상기 인덕터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 일측은 서로 연결되어 하나의 접점을 형성하고, 상기 제1 커패시터의 타측은 상기 송신코일의 일측과 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타측은 상기 송신코일의 타측과 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송수신장치.
KR1020210021285A 2021-02-17 2021-02-17 풍력발전기용 무선전력 송수신장치 KR102534301B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210021285A KR102534301B1 (ko) 2021-02-17 2021-02-17 풍력발전기용 무선전력 송수신장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210021285A KR102534301B1 (ko) 2021-02-17 2021-02-17 풍력발전기용 무선전력 송수신장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220117657A true KR20220117657A (ko) 2022-08-24
KR102534301B1 KR102534301B1 (ko) 2023-05-19

Family

ID=83111662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210021285A KR102534301B1 (ko) 2021-02-17 2021-02-17 풍력발전기용 무선전력 송수신장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102534301B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110060289A (ko) * 2009-11-30 2011-06-08 한국전기연구원 다중 권선형 전기기기 시스템
KR20130055742A (ko) 2011-11-21 2013-05-29 엘에스전선 주식회사 풍력발전기의 비상 전력송전장치
KR20130087455A (ko) * 2013-07-02 2013-08-06 주식회사 한림포스텍 무선 전력전송장치 및 방법
KR101368777B1 (ko) 2012-10-09 2014-03-04 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기의 케이블 꼬임을 해소하는 케이블 연결 장치
KR101422756B1 (ko) 2012-11-09 2014-07-24 삼성중공업 주식회사 케이블 회전이 자유로운 풍력 발전 장치의 요 시스템 구조
JP2016189636A (ja) * 2013-08-30 2016-11-04 新電元工業株式会社 共振型マルチレベルコンバータ
WO2018025420A1 (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 中国電力株式会社 風力発電装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110060289A (ko) * 2009-11-30 2011-06-08 한국전기연구원 다중 권선형 전기기기 시스템
KR20130055742A (ko) 2011-11-21 2013-05-29 엘에스전선 주식회사 풍력발전기의 비상 전력송전장치
KR101368777B1 (ko) 2012-10-09 2014-03-04 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기의 케이블 꼬임을 해소하는 케이블 연결 장치
KR101422756B1 (ko) 2012-11-09 2014-07-24 삼성중공업 주식회사 케이블 회전이 자유로운 풍력 발전 장치의 요 시스템 구조
KR20130087455A (ko) * 2013-07-02 2013-08-06 주식회사 한림포스텍 무선 전력전송장치 및 방법
JP2016189636A (ja) * 2013-08-30 2016-11-04 新電元工業株式会社 共振型マルチレベルコンバータ
WO2018025420A1 (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 中国電力株式会社 風力発電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A multi-level converter for high power-high frequency IPT systems* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102534301B1 (ko) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Musasa et al. Review on DC collection grids for offshore wind farms with high‐voltage DC transmission system
US8174138B2 (en) Modular converter for converting the electric power produced by aerogenerators, and wind-power plant that uses said converter
US20180097450A1 (en) Hybrid high voltage direct current converter station and operation method therefor
TW436581B (en) A wind power plant
CN102171449B (zh) 用于风力发电机的功率转换器
RU2518163C2 (ru) Конфигурации модульной многоуровневой подводной энергетической установки
Chaudhary et al. Wind farm grid integration using vsc based hvdc transmission-an overview
US9800054B2 (en) DC connection system for renewable power generators
CN101415937B (zh) 用于产生电能的系统
Lagier et al. Potential of silicon carbide MOSFETs in the DC/DC converters for future HVDC offshore wind farms
Sano et al. A boost conversion system consisting of multiple DC-DC converter modules for interfacing wind farms and HVDC transmission
USRE49768E1 (en) Wind power converter device and converter device
Garcés et al. Coordinated control of series‐connected offshore wind park based on matrix converters
Lee et al. Design and analysis of a dual‐mode flux‐switching doubly salient DC‐field magnetless machine for wind power harvesting
CN103311951B (zh) 基于中频或高频变压器变压的风电场输电方法
KR102534301B1 (ko) 풍력발전기용 무선전력 송수신장치
CN102498648A (zh) 无移动部件的或静止的发电机
CN203135463U (zh) 直流到交流的并网电力转换系统
Elserougi et al. Series‐connected multi‐half‐bridge modules converter for integrating multi‐megawatt wind multi‐phase permanent magnet synchronous generator with dc grid
Wu et al. Flexible CSC‐HVDC system
CN109617120B (zh) 直流风力发电机组及风电场
Fu et al. Exploration of a DC wind farm integrated by variable‐speed squirrel cage induction generator (SCIGs)
Pillay Comparative analysis of high voltage alternating current & high voltage direct current offshore collection grid systems
Kell HVDC to grow rapidly
Vestergaard et al. HVDC-enabling the transition to an energy system based on renewables

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant