KR20230149455A - Submodule device and modular multi-level converter - Google Patents
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Abstract
서브 모듈 장치는 복수의 스위칭 모듈 및 커패시터 소자를 포함하는 서브 모듈과, 서브 모듈의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이에 연결되는 바이패스 스위치와, 서브 모듈의 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 하나의 출력단에 연결된 출력 라인에 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하는 무선 전력 생성부를 포함한다.
바이패스 스위치는 무선 전력에 의해 스위칭 제어될 수 있다. The submodule device includes a submodule including a plurality of switching modules and a capacitor element, a bypass switch connected between the first output terminal and the second output terminal of the submodule, and one of the first output terminal and the second output terminal of the submodule. It includes a wireless power generator that generates wireless power based on a magnetic field formed in an output line connected to one output terminal.
The bypass switch can be controlled for switching by wireless power.
Description
실시예는 서브 모듈 장치 및 모듈형 멀티레벨 컨버터에 관한 것이다.Embodiments relate to submodule devices and modular multilevel converters.
산업이 발전하고 인구가 증가함에 따라 전력 수요는 급증하는데 반해, 전력생산에는 한계가 있다.As industry develops and population increases, demand for electricity increases rapidly, but there are limits to electricity production.
이에 따라, 생산지에서 생성된 전력을 손실 없이 안정적으로 수요지로 공급하기 위한 전력 계통이 점차 중요해지고 있다.Accordingly, a power system for stably supplying power generated at production sites to demand sites without loss is becoming increasingly important.
통상 전력 계통 시스템은 전력 생성원, 전력 계통, 부하 및 전력 보상 장치를 포함할 수 있다. 전력 생성원은 전력을 생성하는 장소나 설비를 의미하는 것으로서, 전력을 생성하는 생산자로 이해될 수 있다. 전력 계통은 전력 생성원에서 생성된 전력을 부하로 송전하도록 하여 주는 전력선, 철탑, 피뢰기, 애자 등을 포함하는 일체의 설비를 의미할 수 있다. 부하는 전력 생성원에서 생성된 전력을 소비하는 장소나 설비를 의미하는 것으로서, 전력을 소비하는 소비자로 이해될 수 있다. 전력 보상 장치는 전력 계통에 연계되어, 전력 계통으로 흐르는 전력 중에서 유효 전력 또는 무효 전력의 공급 또는 부족에 따라 해당 유효 전력 또는 무효 전력을 보상하여 주는 장치일 수 있다. Typically, a power grid system may include a power generation source, a power system, a load, and a power compensation device. A power generation source refers to a place or facility that generates power, and can be understood as a producer that generates power. The power system may refer to all facilities including power lines, pylons, lightning arresters, insulators, etc. that transmit power generated from a power generation source to a load. Load refers to a place or facility that consumes power generated from a power generation source, and can be understood as a consumer who consumes power. The power compensation device may be a device that is connected to the power system and compensates for active power or reactive power depending on the supply or shortage of active power or reactive power among the power flowing into the power system.
전력 보상 장치는 전력 조류와 계통 전압, 안정도 향상을 위한 FACTS(Flexible AC Transmission System) 설비로서, 예컨대, STATCOM(STATic synchronous COMpensator) 설비 등을 포함한다. STATCOM은 전력 계통에 병렬로 병입되어 전력 계통에서 필요로 하는 무효 전력 및 유효 전력을 보상해 주고 있다. 최근 들어 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC: Modular Multilevel Converter) 타입의 STATCOM 설비가 증가하는 추세이다. 모듈형 멀티레벨 컨버터 타입의 STATCOM은 다수의 서브 모듈로 구성되어 있으며, 이러한 서브 모듈은 내부의 다양한 장치들로 구성되어 있다.The power compensation device is a FACTS (Flexible AC Transmission System) facility for improving power flow, grid voltage, and stability, and includes, for example, a STATCOM (STATic synchronous COMpensator) facility. STATCOM is fed into the power system in parallel and compensates for the reactive and active power required by the power system. Recently, the number of modular multilevel converter (MMC: Modular Multilevel Converter) type STATCOM facilities has been increasing. STATCOM, a modular multi-level converter type, is composed of multiple sub-modules, and these sub-modules are composed of various internal devices.
다수의 서브 모듈의 고장을 차단하기 위해 각 서브 모듈의 양 출력단 사이에 바이패스 스위치가 구비된다. 서브 모듈이 고장나는 경우 바이패스 스위치가 도통되어 서브 모듈이 탈락된다. To prevent failure of multiple sub-modules, a bypass switch is provided between both output terminals of each sub-module. If the submodule fails, the bypass switch turns on and the submodule is removed.
통상 바이패스 스위치는 서브 모듈에 구비된 커패시터 소자에 충전된 전압을 전원으로 하여 스위칭 동작된다. 이와 같이, 서브 모듈의 커패시터 소자의 충전 전압이 바이패스 스위치의 동작을 위한 전원으로 이용되는 만큼 전력 손실이 발생된다. STATCOM은 통상 수백개의 서브 모듈이 구비되고, 각 서브 모듈에서 바이패스 스위치의 동작을 위해 커패시터 소자의 충전 전압이 전원으로 사용됨으로써, 상당한 전력 손실이 발생되는 문제가 있다. 아울러, 커패시터 소자의 충전 전압이 바이패스 스위치의 스위칭 동작을 위해 사용되는 경우, 커패시터 소자의 충전 전압이 일시적으로 줄어들고, 이와 같이 줄어든 충전 전압에 의해 서브 모듈에 구비된 복수의 스위칭 소자나 다른 다양한 장치의 동작이 불안정해지는 문제가 있다. Typically, the bypass switch operates by switching using the voltage charged in the capacitor element provided in the sub-module as a power source. In this way, power loss occurs to the extent that the charging voltage of the capacitor element of the sub-module is used as a power source for the operation of the bypass switch. STATCOM is usually equipped with hundreds of sub-modules, and the charging voltage of the capacitor element is used as a power source for the operation of the bypass switch in each sub-module, resulting in significant power loss. In addition, when the charging voltage of the capacitor element is used for the switching operation of the bypass switch, the charging voltage of the capacitor element is temporarily reduced, and the reduced charging voltage causes a plurality of switching elements provided in the sub-module or various other devices. There is a problem where the operation becomes unstable.
한편, 종래의 바이패스 스위치는 국내 특허 등록 제10-1613812호(이하, 선행기술 1이라 함)에 기술된 바와 같이, 내부에 충진된 가스의 힘에 의해 전기적 단락이 되는 구조로 이루어져 있다. 즉, 선행기술 1에 따르면, 가스의 힘에 의해 피스톤 부재(80)이 이동되어 절연 부재가 이동되도록 힘을 가하여 고정 컨택터(5a)와 가동 컨택터(5b)가 전기적으로 연결됨으로써, 전기적으로 단락 상태가 된다. 이에 따라, 회로 상의 고장과 같은 문제가 다른 회로나 전기 부품으로 전파되는 것을 차단할 수 있다.Meanwhile, the conventional bypass switch, as described in Domestic Patent Registration No. 10-1613812 (hereinafter referred to as Prior Art 1), has a structure in which electrical short-circuiting occurs due to the force of the gas filled inside. That is, according to prior art 1, the piston member 80 is moved by the force of the gas and a force is applied to move the insulating member, thereby electrically connecting the fixed contactor 5a and the movable contactor 5b. It becomes a short circuit state. Accordingly, problems such as circuit failures can be prevented from propagating to other circuits or electrical components.
하지만, 선행기술 1에 따른 바이패스 스위치에서, 가스의 힘에 의해 피스톤 부재(80)이 이동되는 시간이 느려, 회로의 단락 동작이 신속히 이루어지지 않아 회로나 부품이 손상되는 문제가 있다. However, in the bypass switch according to prior art 1, the time in which the piston member 80 is moved by the force of the gas is slow, so the short-circuit operation is not performed quickly, causing damage to the circuit or components.
또한, 선행기술 1에 따른 바이패스 스위치는 가스의 폭발과 같은 물리적인 동작이 이루어지는 구조로서, 1회용이다. 즉, 바이패스 스위치가 단락 동작이 1회 이루어지는 경우, 재사용이 불가능하고 새로운 바이패스 스위치로 교체해 줘야 한다. 따라서, 사고가 발생될 때마다 바이패스 스위치가 교체되어야 하므로, 교체 비용이나 유지 보수 비용이 발생되는 문제가 있다. In addition, the bypass switch according to prior art 1 is a structure in which a physical operation such as gas explosion is performed, and is disposable. In other words, if the bypass switch short-circuits once, it cannot be reused and must be replaced with a new bypass switch. Therefore, since the bypass switch must be replaced every time an accident occurs, there is a problem that replacement costs or maintenance costs are incurred.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The embodiments aim to solve the above-described problems and other problems.
실시예의 다른 목적은 서브 모듈의 전력 손실을 방지할 수 있는 서브 모듈 장치 및 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제공하는 것이다.Another object of the embodiment is to provide a submodule device and a modular multilevel converter that can prevent power loss in the submodule.
또한 실시예의 또 다른 목적은 회로나 부품의 손상을 방지할 수 있는 서브 모듈 장치 및 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제공하는 것이다.Another purpose of the embodiment is to provide a submodule device and a modular multilevel converter that can prevent damage to circuits or components.
또한 실시예의 또 다른 목적은 항구적인 재사용이 가능한 바이패스 스위치를 구비한 서브 모듈 장치 및 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제공하는 것이다.Another object of the embodiment is to provide a sub-module device and a modular multi-level converter with a permanently reusable bypass switch.
또한 실시예의 또 다른 목적은 전력 계통의 전자기 간섭(EMI: Electro Magnetic Interference)을 줄일 수 있는 서브 모듈 장치 및 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제공하는 것이다.Another purpose of the embodiment is to provide a sub-module device and a modular multi-level converter that can reduce electromagnetic interference (EMI) in the power system.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며, 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.The technical problems of the embodiments are not limited to those described in this item and include those that can be understood through the description of the invention.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 서브 모듈 장치는, 복수의 스위칭 모듈 및 커패시터 소자를 포함하는 서브 모듈; 상기 서브 모듈의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이에 연결되는 바이패스 스위치; 및 상기 서브 모듈의 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 하나의 출력단에 연결된 출력 라인에 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하는 무선 전력 생성부;를 포함하고, 상기 바이패스 스위치는, 상기 무선 전력에 의해 스위칭 제어될 수 있다. According to one aspect of the embodiment to achieve the above or other objects, a sub-module device includes: a sub-module including a plurality of switching modules and a capacitor element; a bypass switch connected between a first output terminal and a second output terminal of the sub-module; and a wireless power generator that generates wireless power based on a magnetic field formed in an output line connected to one of the first output terminal and the second output terminal of the sub-module, wherein the bypass switch is configured to: Switching can be controlled by wireless power.
상기 무선 전력 생성부는, 상기 출력 라인에 설치되어, 상기 자기장에 의한 유도 전류를 생성하는 코일부; 상기 유도 전류를 충전 전압으로 충전하는 배터리; 및 상기 충전 전압을 이용하여 상기 바이패스 스위치를 스위칭 제어하는 구동부;를 포함할 수 있다. The wireless power generator includes a coil unit installed on the output line to generate an induced current by the magnetic field; a battery that charges the induced current with a charging voltage; and a driver that controls switching of the bypass switch using the charging voltage.
상기 코일부는 상기 출력 라인과 절연될 수 있다. 상기 코일부는 복수로 권선된 공심 코일을 포함할 수 있다. 상기 코일부는 복수로 권선된 철심 코일을 포함할 수 있다. The coil unit may be insulated from the output line. The coil unit may include a plurality of air core coils. The coil unit may include a plurality of iron core coils.
상기 구동부는, 고장 신호가 수신되는 경우, 상기 충전 전압을 상기 바이패스 스위치로 공급할 수 있다. When a failure signal is received, the driver may supply the charging voltage to the bypass switch.
서브 모듈 장치는, 상기 서브 모듈을 관리하는 서브 모듈 제어부;를 포함하고, 상기 고장 신호는 상기 서브 모듈 제어부로부터 수신될 수 있다. The sub-module device includes a sub-module control unit that manages the sub-module, and the failure signal may be received from the sub-module control unit.
상기 서브 모듈 제어부는 상위 제어기와 통신하고, 상기 고장 신호는 상기 상위 제어기로부터 상기 서브 모듈 제어부를 경유하여 수신될 수 있다. The sub-module control unit communicates with the upper controller, and the failure signal may be received from the upper controller via the sub-module control unit.
상기 구동부는, 상기 충전 전압을 변조 전압으로 변조하는 전압 변조부; 상기 고장 신호 또는 복귀 신호의 수신 여부를 감지하는 감지부; 및 상기 고장 신호 또는 복귀 신호의 수신에 대한 감지 여부에 따라 상기 상기 변조 전압의 상기 바이패스 스위치로의 출력을 제어하는 출력 제어부;를 포함할 수 있다. The driver may include a voltage modulator that modulates the charging voltage into a modulation voltage; A detection unit that detects whether the failure signal or recovery signal is received; and an output control unit that controls output of the modulation voltage to the bypass switch depending on whether reception of the failure signal or recovery signal is detected.
상기 구동부는, 상기 복귀 신호가 수신되는 경우, 상기 변조 전압의 공급을 차단할 수 있다. The driver may block supply of the modulation voltage when the return signal is received.
상기 무선 전력 생성부는, 상기 유도 전류를 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 전압 컨버터; 및 상기 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 변환하는 제2 전압 컨버터;를 포함할 수 있다. The wireless power generator includes a first voltage converter that converts the induced current into a first direct current voltage; and a second voltage converter converting the first direct current voltage to a second direct current voltage.
상기 배터리는 상기 제1 전압 컨버터와 상기 제2 전압 컨버터 사이에 연결될 수 있다. 상기 배터리는 상기 제2 전압 컨버터와 상기 구동부 사이에 연결될 수 있다. The battery may be connected between the first voltage converter and the second voltage converter. The battery may be connected between the second voltage converter and the driver.
상기 바이패스 스위치는, 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있다. The bypass switch may include a semiconductor switching element.
실시예의 다른 측면에 따르면, 모듈형 멀티레벨 컨버터는, 전력 계통에 연결된 복수의 서브 모듈 장치;를 포함하고, 상기 복수의 서브 모듈 장치는 각각, 복수의 스위칭 모듈과 커패시터 소자를 포함하는 서브 모듈 -상기 복수의 서브 모듈 장치의 각각의 서브 모듈은 서로 직렬로 연결됨-; 상기 서브 모듈의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이에 연결되는 바이패스 스위치; 및 상기 서브 모듈의 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 하나의 출력단에 연결된 출력 라인에 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하는 무선 전력 생성부;를 포함하고, 상기 바이패스 스위치는, 상기 무선 전력에 의해 스위칭 제어될 수 있다. According to another aspect of the embodiment, the modular multilevel converter includes a plurality of sub-module devices connected to the power system, wherein the plurality of sub-module devices each include a plurality of switching modules and a capacitor element - Each sub-module of the plurality of sub-module devices is connected to each other in series; a bypass switch connected between a first output terminal and a second output terminal of the sub-module; and a wireless power generator that generates wireless power based on a magnetic field formed in an output line connected to one of the first output terminal and the second output terminal of the sub-module, wherein the bypass switch is configured to: Switching can be controlled by wireless power.
상기 무선 전력 생성부는, 상기 출력 라인에 설치되어, 상기 자기장에 의한 유도 전류를 생성하는 코일부; 상기 유도 전류를 충전 전압으로 충전하는 배터리; 및 상기 충전 전압을 이용하여 상기 바이패스 스위치를 스위칭 제어하는 구동부;를 포함할 수 있다. The wireless power generator includes a coil unit installed on the output line to generate an induced current by the magnetic field; a battery that charges the induced current with a charging voltage; and a driver that controls switching of the bypass switch using the charging voltage.
상기 구동부는, 고장 신호가 수신되는 경우, 상기 충전 전압을 상기 바이패스 스위치로 공급할 수 있다. When a failure signal is received, the driver may supply the charging voltage to the bypass switch.
실시예는 서브 모듈의 커패시터 소자의 전압을 이용하지 않고 전력 계통에 연결된 출력 라인에 형성된 자기장을 이용하여 바이패스 스위치를 스위칭 제어함으로써, 서브 모듈 장치의 전력 손상을 방지할 수 있다. In the embodiment, power damage to the sub-module device can be prevented by controlling switching of the bypass switch using a magnetic field formed in an output line connected to the power system rather than using the voltage of the capacitor element of the sub-module.
실시예는 반도체 스위칭 소자를 바이패스 스위치로 사용함으로써, 신속한 단락이 가능하여 서브 모듈 장치 내의 회로나 전자 부품의 손상을 방지할 수 있다. In the embodiment, by using a semiconductor switching element as a bypass switch, rapid short-circuiting is possible and damage to circuits or electronic components within the submodule device can be prevented.
실시예는 반도체 스위칭 소자를 바이패스 스위치로 사용함으로써, 항구적인 재사용이 가능하여 바이패스 교체 비용을 절감할 수 있다. In the embodiment, by using a semiconductor switching element as a bypass switch, permanent reuse is possible and bypass replacement costs can be reduced.
실시예는 바이패스 스위치를 스위칭 제어하는데 전력 계통에 연결된 출력 라인에 형성된 자기장을 이용함으로써, 전력 계통이나 출력 라인에 형성되는 전자기 간섭(EMI: Electro Magnetic Interference)을 줄여 전자기 간섭에 의해 신호의 왜곡에 의한 오동작을 방지할 수 있다. The embodiment uses the magnetic field formed in the output line connected to the power system to control switching of the bypass switch, thereby reducing electromagnetic interference (EMI) formed in the power system or output line, preventing signal distortion due to electromagnetic interference. Malfunction due to malfunction can be prevented.
실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Additional scope of applicability of the embodiments will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the embodiments may be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments, such as preferred embodiments, should be understood as being given by way of example only.
도 1은 실시예에 따른 전력 계통 시스템을 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터를 도시한다.
도 3은 도 2의 제1 서브 모듈 장치를 도시한다.
도 4는 도 3의 무선 전력 생성부를 도시한다.
도 5는 도 3의 무선 전력 생성부를 상세히 도시한다.
도 6은 도 5의 구동부를 도시한 블록도이다.
도 7은 실시예의 신호 파형도이다.1 shows a power grid system according to an embodiment.
Figure 2 shows a modular multilevel converter according to an embodiment.
Figure 3 shows the first sub-module device of Figure 2;
FIG. 4 shows the wireless power generation unit of FIG. 3.
FIG. 5 shows the wireless power generation unit of FIG. 3 in detail.
Figure 6 is a block diagram showing the driving unit of Figure 5.
Figure 7 is a signal waveform diagram of the embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 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 용이함이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 '상(on)'에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 다른 중간 요소가 존재할 수도 있는 것을 포함한다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. The suffixes 'module' and 'part' for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of ease of specification preparation, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, the attached drawings are intended to facilitate easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings. Additionally, when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being 'on' another component, this includes either directly on the other element or there may be other intermediate elements in between. do.
도 1은 실시예에 따른 전력 계통 시스템을 도시한다.1 shows a power grid system according to an embodiment.
도 1에 도시한 바와 같이, 실시예에 따른 전력 계통 시스템에서 발전소(미도시), 변전소(미도시), STATCOM(20), 부하(미도시) 등이 전력 계통(10)을 통해 연결될 수 있다. As shown in FIG. 1, in the power system according to the embodiment, a power plant (not shown), a substation (not shown), STATCOM (20), load (not shown), etc. may be connected through the power system (10). .
발전소에서 생성된 전력은 전력 계통(10)을 통해 부하 측으로 송전될 수 있다. 발전소는 전기를 생성하는 장소로서, 예컨대, 화력 발전소, 수력 발전소, 원자력 발전소, 태양광과 같은 신재생 발전소 등을 포함할 수 있다. Power generated by the power plant may be transmitted to the load through the
변전소는 발전소에서 전력 계통(10)을 통해 송전되는 전력의 전압을 조절하는 장소일 수 있다. A substation may be a place that adjusts the voltage of power transmitted from a power plant through the
STATCOM(20)은 전력 계통(10)의 전압을 조절하거나 전력 계통(10)에 무효 전력을 공급하거나 전력 계통(10)으로부터 무효 전력을 흡수하는 역할을 하는 것으로서, 변전소나 부하 측에 설치될 수 있다. STATCOM (20) regulates the voltage of the power system (10), supplies reactive power to the power system (10), or absorbs reactive power from the power system (10), and can be installed in a substation or load side. there is.
STATCOM(20)은 상위 제어기(30)와 통신으로 연결되어, 정보를 주고받을 수 있다. 예컨대, STATCOM(20)에서 다양한 상태 정보가 감지되어 상위 제어기(30)로 전달될 수 있다. 예컨대, 상위 제어기(30)는 제어 신호나 명령을 STATCOM(20)으로 전송하여, 해당 제어 신호나 명령에 따라 STATCOM(20)이 제어될 수 있다. STATCOM (20) is connected to the upper controller (30) through communication and can exchange information. For example, various status information may be detected in the STATCOM (20) and transmitted to the upper controller (30). For example, the
STATCOM(20)과 상위 제어기(30) 사이의 통신 방법은 널리 공지된 바 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the communication method between the
도 2는 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터를 도시한다.Figure 2 shows a modular multilevel converter according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모듈형 멀티레벨 컨버터(20A)는 복수의 서브 모듈 장치(21-1 내지 21-n) 및 밸브 제어부(23)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the modular
복수의 서브 모듈 장치(21-1 내지 21-n)는 각각 서브 모듈, 바이패스 스위치 및 무선 전력 생성부(200)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 서브 모듈(SM1, SM2) 중 제1 서브 모듈(도 3의 SM1)의 일측은 전력 계통(10)에 연결되고, 복수의 서브 모듈(SM1, SM2) 중 마지막 서브 모듈의 일측은 접지되며, 복수의 서브 모듈(SM1, SM2)은 서로 직결로 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 서브 모듈(SM1, SM2) 각각의 전압을 제어함으로써, 전력 계통(10)의 전압을 조절하거나 전력 계통(10)에 무효 전력을 투입(또는 공급)하거나 전력 계통(10)으로부터 무효 전력을 흡수할 수 있다. Each of the plurality of sub-module devices 21-1 to 21-n may include a sub-module, a bypass switch, and a
이하, 도 3을 참조하여 복수의 서브 모듈 장치(21-1 내지 21-n) 중 제1 서브 모듈 장치(21-1)를 상세히 설명한다. 나머지 서브 모듈 장치(21-2 내지 21-n) 각각도 도 3과 동일한 구성을 가지므로, 도 3으로부터 용이하게 이해될 수 있다. Hereinafter, the first sub-module device 21-1 among the plurality of sub-module devices 21-1 to 21-n will be described in detail with reference to FIG. 3. Since each of the remaining submodule devices 21-2 to 21-n also has the same configuration as that of FIG. 3, it can be easily understood from FIG. 3.
도 3을 참조하면, 제1 서브 모듈 장치(21-1)는 제1 서브 모듈(SM1), 바이패스 스위치(100), 무선 전력 생성부(200) 및 서브 모듈 제어부(22)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the first sub-module device 21-1 may include a first sub-module SM1, a
제1 서브 모듈(SM1)은 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 및 커패시터 소자(C)를 포함할 수 있다. 커패시터 소자(C)에 전력 계통(10)의 전압이 충전될 수 있다. The first sub-module SM1 may include a plurality of switching modules S1 to S4 and a capacitor element C. The voltage of the
예컨대, 커패시터 소자(C)에 충전된 전압을 바탕으로 제1 서브 모듈(SM1)의 출력 전압이 조절될 수 있다. For example, the output voltage of the first sub-module SM1 may be adjusted based on the voltage charged in the capacitor element C.
예컨대, 커패시터 소자(C)에 충전된 전압은 전원으로서 사용될 수 있다. 즉 커패시터 소자(C)에 충전된 전압이 서브 모듈 제어부(22)의 전원으로 사용될 수 있다. 즉, 서브 모듈 제어부(22)는 커패시터 소자(C)에서 제공받은 전압에 의해 구동될 수 있다. For example, the voltage charged in the capacitor element C can be used as a power source. That is, the voltage charged in the capacitor element C can be used as a power source for the
서브 모듈 제어부(22)는 제1 서브 모듈(SM1)에 설치된 전자 부품들을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 예컨대, 서브 모듈 제어부(22)는 커패시터 소자(C)에서 제공받은 전압에 의해 구동되어, 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4)을 제어하기 위한 게이트 신호를 생성할 수 있다. 이 게이트 신호에 응답하여 각 스위칭 모듈(S1 내지 S4)의 스위칭 소자가 턴온/턴오프될 수 있다. 예컨대, 서브 모듈 제어부(22)는 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4), 커패시터 소자(C), 셀 프파워 서플라이(미도시), 저항 소자(미도시)와 통신을 통해 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 각각의 스위치, 커패시터 소자(C), 저항 소자 및 셀프 파워 서플라이 각각의 상태 정보를 제공 받아, 각종 상태 정보를 밸브 제어부(23)를 경유하여 상위 제어기(30)로 송신할 수 있다. 예컨대, 서브 모듈 제어부(22)는 각종 상태 정보와 상위 제어기(30)로부터 제공된 지령치를 토대로 각 스위칭 모듈(S1 내지 S4)로 공급할 게이트신호를 조정할 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The
한편, 종래에 따르면, 제1 서브 모듈의 커패시터 소자에 충전된 전압이 바이패스 스위치의 동작을 위한 전원으로 사용되므로, 전력 손실이 발생될 수 있다. Meanwhile, according to the related art, since the voltage charged in the capacitor element of the first sub-module is used as a power source for the operation of the bypass switch, power loss may occur.
또한, 종래에 따르면, 바이패스 스위치가 가스 방식으로 동작되어, 한번 단락 동작이 되는 경우 재사용이 불가능하여 부품 교체 비용이 증가된다. In addition, according to the related art, the bypass switch is operated by a gas type, and if it is short-circuited once, it cannot be reused, increasing the cost of replacing parts.
아울러, 종래에 따르면, 바이패스 스위치가 가스 방식에 의해 동작되므로, 단락되는데 시간이 많이 걸려 주변 회로나 부품의 손상을 차단하지 못할 수 있다. In addition, according to the related art, since the bypass switch is operated by a gas method, it takes a long time to short-circuit, and damage to surrounding circuits or components may not be prevented.
실시예는 종래의 문제를 해결하기 위해, 전력 계통(10)에 형성된 자기장으로부터 획득된 무선 전력을 전원으로 이용하여 바이패스 스위치(100)를 동작시킬 수 있다.In order to solve the conventional problem, the embodiment may operate the
다시 도 3을 참조하면, 제1 서브 모듈(SM1)의 제1 출력단(301)과 제2 출력단(302) 사이에 바이패스 스위치(100)가 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 출력단(301)은 출력 라인(310)을 경유하여 전력 계통(10)에 연결될 수 있다. 제2 출력단(302)은 제2 서브 모듈 장치(21-2)의 제2 서브 모듈(SM2)의 제1 출력단(301)에 연결될 수 있다. 제2 서브 모듈 장치(21-2) 또한 제2 서브 모듈(SM2)의 제1 출력단(301)과 제2 출력단(302) 사이에 바이패스 스위치(100)가 연결될 수 있다. Referring again to FIG. 3, the
실시예의 바이패스 스위치(100)는 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 반도체 스위칭 소자는 IGBT 스위치, NMOS 트랜지스터 스위치, PMOS 트랜지스터 스위치일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The
예컨대, 바이패스 스위치(100)의 일측 단자가 제1 출력단(301)에 연결되고, 타측 단자가 제2 출력단(302)에 연결될 수 있다. 아울러, 바이패스 스위치(100)는 입력 단자로서 게이트 단자(G)가 구비될 수 있다. 이 게이트 단자(G)에 하이 레벨의 게이트 전압(GV)가 입력되는 경우, 바이패스 스위치(100)가 단락될 수 있다. For example, one terminal of the
제1 서브 모듈(SM1)에서 커패시터 소자(C)의 전압은 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 각각의 스위치의 스위칭 제어에 의해 제1 출력단(301)과 제2 출력단(302) 사이에 소정의 전압으로 출력될 수 있다. 만일 바이패스 스위치(100)가 단락되는 경우, 제1 서브 모듈(SM1)의 제1 출력단(301)과 제2 출력단(302) 사이의 전압은 0V일 수 있다. 즉, 제1 서브 모듈 장치(21-1)에서 전력 계통(10)의 전압 제어에 기여하는 전압은 없다.The voltage of the capacitor element C in the first sub-module SM1 is set to a predetermined value between the
바이패스 스위치(100)는 무선 전력 생성부(200)에서 제공된 게이트 전압(GV)에 의해 동작될 수 있다.The
무선 전력 생성부(200)는 예컨대, 제1 서브 모듈(SM1)의 제1 출력단(301)에 연결된 출력 라인(310)에 인접하여 설치될 수 있다. 도면에는 무선 전력 생성부(200)가 제1 서브 모듈(SM1)의 제1 출력단(301)에 인접하여 설치되는 것으로 도시되고 있지만, 제2 출력단(302)에 인접하여 설치될 수도 있다. For example, the
출력 라인(310)은 전력 계통(10)에 연결되고 고 전류가 흐르므로, 출력 라인(310) 주위로 고 전류에 의해 자기장이 형성될 수 있다. Since the
무선 전력 생성부(200)는 출력 라인(310) 주위로 형성되는 자기장을 바탕으로 게이트 전압(GV)이 생성되어 바이패스 스위치(100)의 스위칭 제어에 사용될 수 있다. 예컨대, 무선 전력 생성부(200)는 출력 라인(310) 주위로 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하고, 이 무선 전력을 이용하여 바이패스 스위치(100)가 스위칭 제어될 수 있다. The
이하 도 4 및 도 5를 참조하여 무선 전력 생성부(200)를 상세히 설명한다.Hereinafter, the
도 4는 도 3의 무선 전력 생성부를 도시한다. 도 5는 도 3의 무선 전력 생성부를 상세히 도시한다. FIG. 4 shows the wireless power generation unit of FIG. 3. FIG. 5 shows the wireless power generation unit of FIG. 3 in detail.
도 4 및 도 5를 참조하면, 무선 전력 생성부(200)는 코일부(210), 배터리(230) 및 구동부(250)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the
코일부(210)는 출력 라인(310)에 설치되어, 자기장에 의한 유도 전류(i2)를 생성할 수 있다. 계통 라인과 연결된 출력 라인(310)은 교류 전압인 송전 전압(Vac)에 의한 그리드 전류(IGrid)가 흐를 수 있다. 그리드 전류(IGrid)는 스마트 그리드 환경에서 흐르는 전류일 수 있다. 출력 라인(310)에 송전 전압(Vac)에 의해 그리드 전류(IGrid)가 좌우로 번갈아 흐르기 때문에, 출력 라인(310) 주위에 자기장이 형성될 수 있다. The
코일부(210)가 출력 라인(310)에 설치되므로, 출력 라인(310)에 형성되는 자기장에 의해 코일부(210)에 유도 전류(i2)가 생성될 수 있다. Since the
출력 라인(310)에 고 전압이 걸리거나 고전류가 흘러, 이러한 고 전압이나 고전류에 의해 코일부(210)가 손상될 수 있어, 코일부(210)는 출력 라인(310)과 절연될 수 있다.When a high voltage or high current flows through the
예컨대, 코일부(210)는 복수로 권선된 공심 코일을 포함할 수 있다. 예컨대, 코일부(210)는 복수의 권선된 철심 코일을 포함할 수 있다. 공심 코일이나 철심 코일은 출력 라인(310) 둘레를 따라 권선될 수 있다. 따라서, 공기나 철심에 의해 코일부(210)와 출력 라인(310)이 절연될 수 있다. 이외에 애자나 페라이트, 샌더스트, 규소 등의 재질이 절연 물질로 사용될 수도 있다. For example, the
배터리(230)는 코일부(210)에서 생성된 유도 전류(i2)가 충전 전압(Vbat)을 충전할 수 있다. 배터리(230) 대신에 슈퍼 커패시터 소자 등이 사용될 수도 있다. The
구동부(250)는 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 이용하여 바이패스 스위치(100)를 스위칭 제어할 수 있다. 예컨대, 구동부(250)는 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 게이트 전압(GV)으로서 이용하여, 바이패스 스위치(100)를 스위칭 제어할 수 있다. 즉, 하이 레벨의 게이트 전압(GV)에 의해 바이패스 스위치(100)가 턴온(또는 단락)될 수 있다. 게이트 전압(GV)과 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)이 상이한 경우, 구동부(250)는 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 게이트 전압(GV)으로 변조할 수 있다. The
구동부(250)는 고장 신호(FS: Fault Signal)가 수신되는 경우, 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 바이패스 스위치(100)로 공급하여, 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)에 의해 바이패스 스위치(100)가 단락될 수 있다.When a fault signal (FS: Fault Signal) is received, the
일 예로서, 고장 신호(FS)는 서브 모듈 제어부(22)로부터 수신될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 서브 모듈 제어부(22)는 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 각각의 스위치, 커패시터 소자(C), 저항 소자 및 셀프 파워 서플라이 각각의 상태 정보를 바탕으로 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 고장 여부를 판단하고, 판단 결과 제1 서브 모듈 장치(21-1)가 고장난 경우 고장 신호(FS)를 구동부(250)로 전송할 수 있다. 구동부(250)는 서브 모듈 제어부(22)로부터 고장 신호(FS)를 수신하는 경우, 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 하이 레벨의 게이트 전압(GV)으로서 바이패스 스위치(100)로 공급함으로써, 하이 레벨의 게이트 전압(GV)에 의해 바이패스 스위치(100)가 단락되어 제1 서브 모듈 장치(21-1) 내의 다양한 회로나 전자 부품의 손상을 방지할 수 있다. As an example, the failure signal FS may be received from the
다른 예로서, 고장 신호(FS)는 상위 제어기(30)로부터 서브 모듈 제어부(22)를 경유하여 수신될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 서브 모듈 제어부(22)는 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 각각의 스위치, 커패시터 소자(C), 저항 소자 및 셀프 파워 서플라이 각각의 상태 정보를 밸브 제어부(도 2의 23)를 경유하여 상위 제어기(30)로 전송할 수 있다. 상위 제어기(30)는 제1 서브 모듈 장치(21-1)뿐만 아니라 나머지 서브 모듈 장치(21-2 내지 21-n) 각각의 상태 정보도 제공받을 수 있다. As another example, the failure signal FS may be received from the
상위 제어기(30)는 이들 서브 모듈 장치들(21-1 내지 21-n) 각각의 상태 정보를 바탕으로 전체 서브 모듈 장치 또는 개별 서브 모듈 장치에서의 고장 여부를 판단하고, 고장으로 판단된 서브 모듈 장치(21-1 내지 21-n)에 대응되도록 고장 신호 정보를 포함시켜 밸브 제어부(23)를 경유하여 해당 서브 모듈 장치(21-1 내지 21-n)의 서브 모듈 제어부(22)로 제공할 수 있다. 만일 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 서브 모듈 제어부(22)가 상위 제어부로부터 고장 신호 정보를 수신한 경우, 해당 상위 제어기(30)는 고장 신호 정보에 대응하는 고장 신호(FS)(또는 제어 신호)를 구동부(250)로 전송하고, 구동부(250)는 해당 고장 신호(FS)를 바탕으로 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 바이패스 스위치(100)로 공급하여 바이패스 스위치(100)가 단락될 수 있다. The
도 6에 도시한 바와 같이, 구동부(250)는 전압 변조부(251), 감지부(252) 및 출력 제어부(253)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6, the
전압 변조부(251)는 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 변조 전압(MV)으로 변조할 수 있다. 변조 전압은 바이패스 스위치(100)로 공급할 하이 레벨의 게이트 전압(GV)일 수 있다. 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)과 하이 레벨의 게이트 전압(GV)이 상이한 경우, 전압 변조부(251)에 의해 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)이 하이 레벨의 게이트 전압(GV)과 동일한 변조 전압으로 변조될 수 있다. The
감지부(252)는 고장 신호(FS) 또는 복귀 신호(RS: Return Signal)의 수신 여부를 감지할 수 있다. 구동부(250)의 복수의 입력 단자 중 특정 입력 단자가 고장 신호(FS) 또는 복귀 신호(RS)가 입력되는 단자로 할당될 수 있다. 이러한 경우, 특정 입력 단자가 감지부(252)로서의 역할을 할 수 있다. 특정 입력 단자에 고장 신호(FS) 또는 복귀 신호(RS)가 입력됨과 동시에 고장 신호(FS) 또는 복귀 신호(RS)가 수신됨이 감지될 수 있다. The
복귀 신호(RS)는 바이패스 스위치(100)의 단락을 해제하기 위한 신호로서, 바이패스 스위치(100)가 단락 해제, 즉 단선됨으로써 제1 서브 모듈 장치(21-1)가 정상적으로 동작될 수 있다. 복귀 신호(RS)는 상위 제어기(도 1의 30)나 서브 모듈 제어부(도3의 22)에 의해 생성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The return signal RS is a signal for releasing the short circuit of the
출력 제어부(253)는 고장 신호(FS) 또는 복귀 신호(RS)의 수신에 대한 감지 여부에 따라 전압 변조부(251)의 변조 전압의 바이패스 스위치(100)로의 출력을 제어할 수 있다. The
예컨대, 고장 신호(FS)의 수신이 감지되는 경우, 즉, 고장 신호(FS)가 하이 레벨을 갖는 경우(도 7), 출력 제어부(253)는 변조 전압을 하이 레벨의 게이트 전압(GV)으로서 바이패스 스위치(100)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 하이 레벨의 게이트 전압(GV)에 의해 바이패스 스위치(100)가 단락됨으로써, 전력 계통(10)과의 연결이 차단되어 고전압이나 고전류에 의해 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 회로나 전자 부품의 손상이 방지될 수 있다. For example, when the reception of the fault signal FS is detected, that is, when the fault signal FS has a high level (FIG. 7), the
예컨대, 복귀 신호(RS)의 수신이 감지되는 경우, 즉 복귀 신호(RS)가 하이 레벨을 갖는 경우(도 7), 출력 제어부(253)는 로우 레벨의 게이트 전압(GV)이 바이패스 스위치(100)로 공급될 수 있다. 또는 복귀 신호(RS)의 수신이 감지되는 경우, 출력 제어부(253)는 변조 전압의 공급을 차단함으로써, 어떠한 전압도 바이패스 스위치(100)로 공급하지 않을 수 있다. For example, when the reception of the return signal RS is detected, that is, when the return signal RS has a high level (FIG. 7), the
복귀 신호(RS)는 고장 신호(FS)가 발생된 이후에 발생되는 것으로서, 고장 신호(FS)에 의해 바이패스 스위치(100)가 단락된 경우 복귀 신호(RS)에 의해 바이패스 스위치(100)의 단락이 해제될 수 있다. 따라서, 바이패스 스위치(100)의 단락이 해제됨으로써, 제1 서브 모듈 장치(21-1)의 복수의 스위칭 모듈(S1 내지 S4) 각각의 스위치가 스위칭 제어되어 전력 계통(10)의 전압 제어에 기여되거나 전력 계통(10)에 무효 전력의 공급 또는 전력 계통(10)으로부터의 무효 전력의 흡수에 기여될 수 있다. The return signal (RS) is generated after the failure signal (FS) is generated, and when the
한편, 다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 무선 전력 생성부(200)는 제1 전압 컨버터(220) 및 제2 전압 컨버터(240)를 포함할 수 있다. Meanwhile, referring again to FIGS. 4 and 5 , the
제1 전압 컨버터(220)는 코일부(210)에서 생성된 유도 전류(i2)를 제1 직류 전압으로 변환할 수 있다. The
코일부(210)에 구비된 인덕터(L2)와 커패시터 소자(C2)에 의해 유도 전류(i2)를 바탕으로 유도 전압(Vac2)이 생성될 수 있다. 이 유도 전압(Vac2)은 교류 전압일 수 있다. An induced voltage (V ac2 ) may be generated based on the induced current (i 2 ) by the inductor (L2) and the capacitor element (C2) provided in the
제1 전압 컨버터(220)는 복수의 다이오드(D1 내지 D4)로 구성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 전압 컨버터(220)의 복수의 다이오드(D1 내지 D4)에 의해 유도 전압(Vac2)이 제1 직류 전압으로 변환될 수 있다. 제1 직류 전압이 배터리(230)에 충전될 수 있다. 예컨대, 배터리(230)는 제1 직류 전압으로 완충되므로, 제1 직류 전압이 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)으로 출력될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The
제2 전압 컨버터(240)는 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 변환할 수 있다. 제2 전압 컨버터(240)는 다이오드(D5)와 다이오드(D5)에 직렬로 연결된 스위칭 소자(Q)로 구성될 수 있다. 제2 전압 컨버터(240)의 다이오드(D5)와 스위칭 소자(Q)에 의해 제1 직류 전압이 제2 직류 전압으로 변환될 수 있다. 제2 직류 전압은 구동부(250)에서 요구하는 전압으로써, 구동부(250)에서 배터리(230)의 충전 전압(Vbat)을 그대로 요구하는 경우 제2 전압 컨버터(240)는 생략될 수 있다. The
도시되지 않았지만, Ldc는 인덕터로서 제2 전압 컨버터(240)로부터의 출력 전압이 급격히 공급되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. Although not shown, Ldc is an inductor and may serve to prevent the output voltage from the
도시되지 않았지만, L1은 출력 라인(310)에 내재된 인덕터를 의미할 수 있다. Although not shown, L1 may refer to an inductor inherent in the
한편, 배터리(230)는 제1 전압 컨버터(220)와 제2 전압 컨버터(240) 사이에 연결될 수 있다. 도시되지 않았지만, 배터리(230)는 제2 전압 컨버터(240)와 구동부(250) 사이에 연결될 수도 있다. Meanwhile, the
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in any respect and should be considered illustrative. The scope of the embodiments should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the embodiments are included in the scope of the embodiments.
10: 전력 계통
20: STATCOM
20A: 모듈형 멀티레벨 컨버터
21-1 내지 21-n: 서브모듈 장치
22: 서브 모듈 제어부
23: 밸부 제어부
30: 상위 제어기
100: 바이패스 스위치
200: 무선 전력 생성부
210: 코일부
220: 제1 전압 컨버터
230: 배터리
240: 제2 전압 컨버터
250: 구동부
251: 전압 변조부
252: 감지부
253: 출력 제어부
301, 302: 출력단
310: 출력 라인
S1, S2, S3, S4: 스위칭 모듈
SM1, SM2: 서브 모듈
G: 게이트 단자
C: 커패시터 소자
Vac: 송전 전압
IGrid: 그리드 전류
FS: 고장 신호
RS: 복귀 신호
GV: 게이트 전압
Vbat: 충전 전압10: Power system
20: STATCOM
20A: Modular multilevel converter
21-1 to 21-n: Submodule devices
22: Submodule control unit
23: Valve control unit
30: Upper controller
100: bypass switch
200: wireless power generation unit
210: Coil unit
220: first voltage converter
230: battery
240: second voltage converter
250: driving unit
251: voltage modulation unit
252: detection unit
253: Output control unit
301, 302: output stage
310: output line
S1, S2, S3, S4: switching modules
SM1, SM2: Submodule
G: Gate terminal
C: Capacitor element
V ac : transmission voltage
I Grid : grid current
FS: Fault signal
RS: return signal
GV: gate voltage
V bat : charging voltage
Claims (16)
상기 서브 모듈의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이에 연결되는 바이패스 스위치; 및
상기 서브 모듈의 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 하나의 출력단에 연결된 출력 라인에 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하는 무선 전력 생성부;를 포함하고,
상기 바이패스 스위치는,
상기 무선 전력에 의해 스위칭 제어되는
서브 모듈 장치.A sub-module including a plurality of switching modules and capacitor elements;
a bypass switch connected between a first output terminal and a second output terminal of the sub-module; and
It includes a wireless power generator that generates wireless power based on a magnetic field formed in an output line connected to one of the first output terminal and the second output terminal of the sub-module,
The bypass switch is,
Switching controlled by the wireless power
Submodule device.
상기 무선 전력 생성부는,
상기 출력 라인에 설치되어, 상기 자기장에 의한 유도 전류를 생성하는 코일부;
상기 유도 전류를 충전 전압으로 충전하는 배터리; 및
상기 충전 전압을 이용하여 상기 바이패스 스위치를 스위칭 제어하는 구동부;를 포함하는
서브 모듈 장치.According to paragraph 1,
The wireless power generator,
a coil unit installed on the output line to generate an induced current by the magnetic field;
a battery that charges the induced current with a charging voltage; and
A driving unit that controls switching of the bypass switch using the charging voltage; comprising a.
Submodule device.
상기 코일부는 상기 출력 라인과 절연되는
서브 모듈 장치.According to paragraph 2,
The coil portion is insulated from the output line.
Submodule device.
상기 코일부는 복수로 권선된 공심 코일 또는 철심 코일을 포함하는
서브 모듈 장치.According to paragraph 2,
The coil unit includes a plurality of wound air core coils or iron core coils.
Submodule device.
상기 구동부는,
고장 신호가 수신되는 경우, 상기 충전 전압을 상기 바이패스 스위치로 공급하는
서브 모듈 장치.According to paragraph 2,
The driving unit,
When a fault signal is received, the charging voltage is supplied to the bypass switch.
Submodule device.
상기 서브 모듈을 관리하는 서브 모듈 제어부;를 포함하고,
상기 고장 신호는 상기 서브 모듈 제어부로부터 수신되는
서브 모듈 장치.According to clause 5,
Includes a sub-module control unit that manages the sub-module,
The failure signal is received from the submodule control unit.
Submodule device.
상기 서브 모듈 제어부는 상위 제어기와 통신하고,
상기 고장 신호는 상기 상위 제어기로부터 상기 서브 모듈 제어부를 경유하여 수신되는
서브 모듈 장치.According to clause 5,
The sub-module control unit communicates with the upper controller,
The failure signal is received from the upper controller via the sub-module control unit.
Submodule device.
상기 구동부는,
상기 충전 전압을 변조 전압으로 변조하는 전압 변조부;
상기 고장 신호 또는 복귀 신호의 수신 여부를 감지하는 감지부; 및
상기 고장 신호 또는 복귀 신호의 수신에 대한 감지 여부에 따라 상기 상기 변조 전압의 상기 바이패스 스위치로의 출력을 제어하는 출력 제어부;를 포함하는
서브 모듈 장치.According to clause 5,
The driving unit,
a voltage modulator that modulates the charging voltage into a modulation voltage;
A detection unit that detects whether the failure signal or recovery signal is received; and
An output control unit that controls the output of the modulation voltage to the bypass switch depending on whether reception of the failure signal or recovery signal is detected.
Submodule device.
상기 구동부는,
상기 복귀 신호가 수신되는 경우, 상기 변조 전압의 공급을 차단하는
서브 모듈 장치.According to clause 8,
The driving unit,
When the return signal is received, blocking the supply of the modulation voltage
Submodule device.
상기 무선 전력 생성부는,
상기 유도 전류를 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 전압 컨버터; 및
상기 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 변환하는 제2 전압 컨버터;를 포함하는
서브 모듈 장치.According to paragraph 2,
The wireless power generator,
a first voltage converter converting the induced current into a first direct current voltage; and
A second voltage converter converting the first direct current voltage to a second direct current voltage.
Submodule device.
상기 배터리는 상기 제1 전압 컨버터와 상기 제2 전압 컨버터 사이에 연결되는
서브 모듈 장치.According to clause 10,
The battery is connected between the first voltage converter and the second voltage converter.
Submodule device.
상기 배터리는 상기 제2 전압 컨버터와 상기 구동부 사이에 연결되는
서브 모듈 장치.According to clause 10,
The battery is connected between the second voltage converter and the driving unit.
Submodule device.
상기 바이패스 스위치는,
반도체 스위칭 소자를 포함하는
서브 모듈 장치.According to paragraph 1,
The bypass switch is,
Containing a semiconductor switching element
Submodule device.
상기 복수의 서브 모듈 장치는 각각,
복수의 스위칭 모듈과 커패시터 소자를 포함하는 서브 모듈 -상기 복수의 서브 모듈 장치의 각각의 서브 모듈은 서로 직렬로 연결됨-;
상기 서브 모듈의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이에 연결되는 바이패스 스위치; 및
상기 서브 모듈의 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 하나의 출력단에 연결된 출력 라인에 형성되는 자기장을 바탕으로 무선 전력을 생성하는 무선 전력 생성부;를 포함하고,
상기 바이패스 스위치는,
상기 무선 전력에 의해 스위칭 제어되는
모듈형 멀티레벨 컨버터.Includes a plurality of submodule devices connected to the power system,
Each of the plurality of submodule devices,
A sub-module including a plurality of switching modules and a capacitor element - each sub-module of the plurality of sub-module devices is connected in series to each other;
a bypass switch connected between a first output terminal and a second output terminal of the sub-module; and
It includes a wireless power generator that generates wireless power based on a magnetic field formed in an output line connected to one of the first output terminal and the second output terminal of the sub-module,
The bypass switch is,
Switching controlled by the wireless power
Modular multilevel converter.
상기 무선 전력 생성부는,
상기 출력 라인에 설치되어, 상기 자기장에 의한 유도 전류를 생성하는 코일부;
상기 유도 전류를 충전 전압으로 충전하는 배터리; 및
상기 충전 전압을 이용하여 상기 바이패스 스위치를 스위칭 제어하는 구동부;를 포함하는
모듈형 멀티레벨 컨버터.According to clause 14,
The wireless power generator,
a coil unit installed on the output line to generate an induced current by the magnetic field;
a battery that charges the induced current with a charging voltage; and
A driving unit that controls switching of the bypass switch using the charging voltage; comprising a.
Modular multilevel converter.
상기 구동부는,
고장 신호가 수신되는 경우, 상기 충전 전압을 상기 바이패스 스위치로 공급하는
모듈형 멀티레벨 컨버터.According to clause 15,
The driving unit,
When a fault signal is received, the charging voltage is supplied to the bypass switch.
Modular multilevel converter.
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---|---|
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KR102416993B1 (en) * | 2020-03-26 | 2022-07-06 | 효성중공업 주식회사 | Apparatus and method for controlling Modular Multilevel Converter |
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