WO2015093872A1 - 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법 - Google Patents

해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법 Download PDF

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WO2015093872A1
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power
bus
converter
voltage
threshold
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PCT/KR2014/012538
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정호영
이상현
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대우조선해양 주식회사
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    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid power supply of an offshore plant, and more particularly, to a hybrid power supply apparatus and method using the regenerative power generated in the offshore plant.
  • Offshore plants are equipped with various drilling-related equipment, such as derrick systems, draw works, top drives, mud pumps, cement pumps, risers, and drill pipes, for drilling oil and gas in the seabed below. It is.
  • Drawworks are equipment for lifting and lowering drill pipes, inserting casings, and the like, including drums and motors.
  • the drum receives power from the motor to regulate the lifting of the drill pipe by winding or unwinding the wire rope.
  • the motor is adjustable in speed to adjust the speed of the drum, thereby adjusting the speed of the drill pipe.
  • Topdrive is a device that provides power for drilling and pipe fastening in drilling operations.
  • Offshore plants have fixed platforms for anchoring at one point offshore and floating offshore plants capable of drilling in deep waters of over 3,000 meters.
  • Floating offshore plants are equipped with a plurality of thrusters as propulsion devices for dynamic positioning by a main propulsion device or a computer.
  • the thrusters are propellers installed on the bottom of the ship to change the direction of action of the propellers. These thrusters are normally used to navigate or enter the canal on their own without sailing or tug.
  • the thruster is powered by a thruster motor connected to the thruster.
  • FIG. 1 is a view showing a power supply system according to the prior art.
  • AC power generated by the generator 110 is supplied to an AC bus, and the first AC / DC converter 121, the second AC / DC converter 122, and the third AC are supplied to the AC bus.
  • the / DC converter 123 is connected.
  • the first AC / DC converter 121 converts the AC supplied from the AC bus into direct current and supplies the same to the first DC bus 131, and the DC / AC converter 141 is supplied from the first DC bus 131. DC is converted into AC and supplied to the first thruster motor 151.
  • the second AC / DC converter 122 converts the AC supplied from the AC bus into direct current and supplies it to the second DC bus 132, and the DC / AC converter 142 receives the second DC bus 132. DC is converted into AC and supplied to the second thruster motor 152.
  • the third AC / DC converter 123 converts the AC supplied from the AC bus into direct current and supplies the same to the third DC bus 133, and the third DC bus 133 includes a plurality of DC / AC converters ( 143 to 148 are connected. Each of the plurality of DC / AC converters 143 to 148 converts direct current supplied from the third DC bus 133 into alternating current so that the plurality of drawworks motors 153, 154, 155, 158, 159, The top drive 156, 157 of the supply to the motor connected to it.
  • the drawworks motors 153, 154, 155, 158, 159 and the top drive motors 156, 157 must repeat the operation of raising and lowering drilling equipment, such as a drill pipe, so that they rotate at rated speed and then rotate.
  • braking occurs in the motor, regenerative power is generated.
  • the voltage of the DC bus to which the drawworks motor, the top drive motor, or the thruster motor is connected increases. If the voltage rises above the limit the DC bus can accommodate, the DC bus trips.
  • resistors 161 to 166 are provided to consume regenerative power as heat to prevent tripping of the DC bus.
  • Figure 2 is a graph showing the power consumed in each component in the power supply system according to the prior art.
  • the power produced by the generator supplies the first load 220 and the AC / DC converter 260 through the distribution board.
  • the AC / DC converter 260 converts alternating current into direct current and supplies it to the second load 240, and supplies it to the drawworks 230 through the DC / AC converter.
  • the first load 220 and the second load 240 are loads consuming a constant power.
  • the drawworks 230 continuously changes the amount of power consumed, and when the power is negative in FIG. 2, it indicates that regenerative power has occurred.
  • the regenerative power generated at the drawworks 230 is consumed at the second load 240 or the resistor 250.
  • the generator must be able to change the output power quickly to properly supply power according to the rapidly changing power consumption of the drawworks motor, the top drive motor, and the thruster motor.
  • the generator is a slow reaction speed, there is a problem that can not properly supply power in accordance with the rapidly changing power consumption of the drawworks motor, top drive motor, thruster motor. If power is not properly supplied to the drawworks motor, the top drive motor, and the thruster motor, there is a problem that a dangerous situation may occur due to the characteristics of the drilling operation. In addition, when a power failure occurs, a dangerous situation may be caused even when the power supply to the motor of the drawworks or the motor of the top drive is suddenly cut off.
  • a hybrid power supply apparatus of an offshore plant the generator; An AC / DC converter for converting alternating current produced by the generator into direct current and supplying it to a DC bus; A power load coupled to the DC bus to generate regenerative power; A first DC / DC converter coupled to the DC bus; A second DC / DC converter coupled to the DC bus; A first power storage unit connected to the first DC / DC converter and storing power when the voltage of the DC bus maintains the first threshold or more for a first time; And a first resistor connected to the second DC / DC converter and consuming power when the voltage of the DC bus remains above the first threshold for a second time, wherein the second time is the first time. Even longer, a hybrid power supply of an offshore plant is provided.
  • the first DC / DC converter measures the voltage of the DC bus so that the first power storage stores the power when the voltage of the DC bus remains above the first threshold for a first time. Power may be supplied to the first power storage unit.
  • the second DC / DC converter may be configured to supply power to the first resistor unit from the DC bus so that the first resistor unit consumes power when the voltage of the DC bus remains above the first threshold for a second time. can do.
  • the hybrid power supply of the offshore plant includes a third DC / DC converter connected to the DC bus; A fourth DC / DC converter connected to the DC bus; A second power storage unit connected to the third DC / DC converter and storing power when the voltage of the DC bus is maintained above the first threshold for the first time; And a second resistor connected to the fourth DC / DC converter and consuming power when the voltage of the DC bus is maintained above the first threshold for the second time.
  • the first power storage unit may be an ultracapacitor.
  • the power load may be drawworks.
  • the power load may be a top drive.
  • a hybrid power supply method of a marine plant comprising the steps of: measuring the voltage of the DC bus; Storing power by the power storage unit when the measured voltage maintains the first threshold or more for a first time; If the measured voltage is maintained above the first threshold for a second time, the resistor portion includes consuming power, the DC bus is connected to a power load for generating regenerative power, the second time is A hybrid power supply method of an offshore plant is provided that is longer than a first time.
  • a first DC / DC converter and a second DC / DC converter are connected to the DC bus, the power storage unit is connected to the first DC / DC converter, and the resistor unit is connected to the second DC / DC converter. Can be connected.
  • the first DC / DC converter measures the voltage of the DC bus so that the power storage unit stores power when the voltage of the DC bus remains above the first threshold for the first time. Power may be supplied to the power storage unit.
  • the second DC / DC converter may allow power to be supplied from the DC bus to the resistor unit so that the resistor unit consumes power when the voltage of the DC bus remains above the first threshold for the second time period. TEk.
  • the power storage unit may be an ultracapacitor.
  • the power load may be drawworks.
  • the power load may be a top drive.
  • the regenerative power generated from the drawworks motor, the top drive motor, and the thruster motor is stored using the power storage unit, and the drawworks motor, the top drive motor, and the thruster motor are stored.
  • the power consumption of the power supply increases rapidly, regenerative power can be efficiently used by supplying the power stored in the power storage unit, and the power output of the generator can be kept constant, thereby reducing the exhaust gas.
  • an ultra-capacity ultracapacity can be used to properly supply power to a load in which power consumption changes rapidly.
  • drilling equipment such as drawworks or topdrives can safely shut down by using the power stored in the power storage.
  • each of the plurality of power storage units and the plurality of resistor units may be operated independently.
  • FIG. 1 is a view showing a power supply system according to the prior art.
  • Figure 2 is a graph showing the power consumed in each component in the power supply system according to the prior art.
  • FIG 3 is a view showing a hybrid power supply apparatus of an offshore plant according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a hybrid power supply apparatus of a marine plant according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a hybrid power supply apparatus of a marine plant according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating a process of storing power in a power storage unit in a hybrid power supply method of a marine plant according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of supplying power from a power storage unit to a DC bus when power is insufficient in a hybrid power supply method of a marine plant according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of supplying power from a power storage unit to a DC bus at a power failure in a hybrid power supply method of a marine plant according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing power consumed by each component in the power supply according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3 to 5 is a view showing a hybrid power supply of the offshore plant according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view showing a hybrid power supply of the offshore plant according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 5 Is a diagram showing a hybrid power supply apparatus for an offshore plant according to a third embodiment of the present invention.
  • the hybrid power supply of the offshore plant according to the first embodiment of the present invention is a generator 310, AC / DC converter 320, DC bus (321), VFD (variable frequency drive) control unit 330, DC / DC converter (351 to 353), power load (361 to 363), power storage (371 to 373), resistor (381 to 383) and sensor (391) Include.
  • Generator 310 is a device for producing the power required in the offshore plant, is connected to the AC / DC converter 320 via the AC bus. Alternatively, the power produced by the generator 310 may be supplied to the AC / DC converter 320 after being changed to a voltage suitable for use in power loads in the transformer. The generator 310 may produce AC power as an alternator.
  • the AC / DC converter 320 converts the AC power produced by the generator 310 into direct current and supplies it to the DC bus 321.
  • the DC bus 321 supplies power to a power load connected to the DC bus 321.
  • the power load using DC power may be directly connected to the DC bus 321, and the power load using AC power may be connected to the DC bus 321 through the DC / AC converters 341 to 343.
  • the power loads 361 to 363 shown in FIG. 3 are power loads using AC power and are connected to the DC bus 321 through the DC / AC converters 341 to 343.
  • the DC / AC converters 341 to 343 convert the direct current supplied from the DC bus 321 into alternating current and supply them to the power loads 361 to 363.
  • the power loads 361 to 363 may be drawworks motors or top drive motors.
  • three drawworks motors 361 to 363 are connected to the DC bus 321 as a power load.
  • the present invention is not limited thereto, and the number of drawworks motors and the top drive may be varied.
  • the motor may be connected to the DC bus 321.
  • the power storage units 371 to 373 store power by receiving power from the DC bus 321 when the voltage of the DC bus 321 maintains the first threshold or more for a first time, and stores the power, and the voltage of the DC bus 321. Maintaining below the second threshold for this second time provides power to the DC bus 321. For example, assuming that the DC bus 321 is for 720V and tripped when it is greater than 750V, the first threshold may be set to 740V.
  • the DC / DC converters 351 to 353 measure the voltage of the DC bus 321 and supply power from the DC bus 321 to the power storage units 371 to 373 when the voltage of the DC bus 321 is maintained above the first threshold for the first time. If power is stored in the power storages 371 to 373, and the voltage of the DC bus 321 remains below the second threshold for a second time, the power is stored from the power storages 371 to 373 to the DC bus 321. This flow allows power to be supplied from the power storages 371 to 373 to the DC bus 321.
  • the DC / DC converter 351. 353 to 353 supply power to the power storage units 371 to 373 so that power is stored in the power storage units 371 to 373 so that the regenerative power generated from the power loads 361 to 363 is stored in the power storage units 371 to 373. 373).
  • the power storages 371 to 373 may be at least one of an ultracapacitor, a capacitor, a battery, and a flywheel.
  • the ultracapacitors have a faster reaction rate than the generator 310, and thus, when the power consumption of the power loads 361 to 363 suddenly rises, the power loads 361 to 363 are used. Can be powered up quickly.
  • the power storage units 371 to 373 supply power to the DC bus 321 even in a transient state or a power failure.
  • the sensing signal is transmitted to the DC / DC converters 351 to 353, and the DC / DC converters 351 to 353 power storage unit 371. To power from the 373 to the DC bus 321.
  • the sensor 391 may be installed in at least one of the switch board and the DC bus 321.
  • Drilling equipment such as drawworks and topdrives can cause dangerous situations if the power supply is suddenly interrupted.
  • the power storages 371 to 373 supply power to the DC bus 321 so that the drilling equipment can be safely shut down.
  • the resistors 381 to 383 consume power when the voltage of the DC bus 321 remains above the first threshold for a third time. At this time, the third time is a longer time than the first time.
  • the power storage units 371 to 373 store the power when the voltage of the DC bus 321 rises and remains above the first threshold for the first time. In addition, when the capacity of the power storage units 371 to 373 is full, the voltage of the DC bus 321 does not drop and continues to maintain the first threshold or more. Therefore, it may be determined that the voltage of the power storage units 371 to 373 is full that the voltage of the DC bus 321 maintains the first threshold or more for the third time. However, when regenerative power continues to occur in a state where the power storage units 371 to 373 are full, the voltage of the DC bus 321 may continue to increase, causing the DC bus 321 to trip. Therefore, when the voltage of the DC bus 321 is maintained above the first threshold for a third time, the DC / DC converters 351 to 353 cause the resistors 381 to 383 to consume power.
  • 3 to 5 illustrate three power storage units 371 to 373 and three resistor units 381 to 383, but the present disclosure is not limited thereto and may include various numbers of power storage units and resistor units. have.
  • each of the plurality of power storage units 371 to 373 may be connected to one of the plurality of resistor units 381 to 383 to the DC bus 321. That is, the first power storage 371 and the first resistor 381 are connected to the DC bus 321 through the first DC / DC converter 351, and the second power storage 372 and the second The resistor part 382 is connected to the DC bus 321 through a second DC / DC converter 352, and the third power storage part 373 and the third resistor part 383 are connected to a third DC / DC converter ( 353 is connected to the DC bus 321. As shown in FIG. 3, when the power storage unit and the resistor unit are connected to one DC / DC converter, the number of DC / DC converters required may be reduced, thereby reducing the size of equipment.
  • each of the plurality of power storage units 371 to 373 and the plurality of resistor units 381 to 383 may be connected to a DC bus through separate DC / DC converters 451 to 456.
  • 321 may be connected. That is, the first power storage 371 is connected to the DC bus 321 through the first DC / DC converter 451, and the second power storage 372 connects the second DC / DC converter 452.
  • Connected to the DC bus 321 through the third power storage unit 373 is connected to the DC bus 321 through the third DC / DC converter 453, and the first resistor 381 connects to the fourth DC.
  • the second resistor 382 is connected to the DC bus 321 through the fifth DC / DC converter 455, and the third resistor ( 383 is connected to the DC bus 321 via a sixth DC / DC converter 456.
  • the plurality of power storage units When each of the plurality of power storage units 371 to 373 and the plurality of resistor units 381 to 383 is connected to the separate DC / DC converters 451 to 456, the plurality of power storage units ( Each of the 371 to 373 and the plurality of resistors 381 to 383 may be operated independently.
  • one power load 371 to 373 and one resistor 381 to 383 may be dependent on one power load 361 to 363. That is, when regenerative power is generated in the first power load 361, the regenerative power is stored in the first power storage 371, and when the capacity of the first power storage 371 is full, the first resistor 381 is consumed. do. When regenerative power is generated in the second power load 362, the regenerative power is stored in the second power storage unit 372, and when the capacity of the second power storage unit 372 is full, the second resistor unit 382 consumes it. do. When regenerative power is generated in the third power load 363, the regenerative power is stored in the third power storage 373, and when the capacity of the third power storage 373 is full, the third resistor 383 consumes the regenerative power. do.
  • the first DC / AC converter 341 detects that regenerative power is generated in the first power load 361 and transmits a control signal to the first DC / DC converter 351. Send it. Then, when the first DC / DC converter 351 receives the control signal, power is supplied from the DC bus 321 to the first power storage 371 so that the first power storage 371 stores the power. . The first DC / DC converter 351 detects whether the capacity of the first power storage unit 371 is full, and when the capacity of the first power storage unit 371 is full, the first resistor unit 381. To consume power. In FIG. 3, although the first power storage 371 and the first resistor 381 are connected to one DC / DC converter 351, the first power storage 371 and the first resistor are shown. 381 may be implemented such that each is connected to a different DC / DC converter.
  • 6 is a view illustrating a process of storing power in a power storage unit in a hybrid power supply method of a marine plant according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a hybrid power supply method of a marine plant according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of supplying power from a power storage unit to a DC bus when power is insufficient
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of supplying power from a power storage unit to a DC bus when a power failure occurs in a hybrid power supply method of a marine plant according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sensor 391 When the sensor 391 detects a power failure (S810), the sensor 391 transmits a control signal to the DC / DC converter (S820), and when the DC / DC converter receives the control signal from the sensor 391, power is applied.
  • the storage unit supplies the stored power to the DC bus (S830).
  • FIG. 9 is a graph showing power consumed by each component in the power supply according to the embodiment of the present invention.
  • the regenerative power stored in the power storage unit is stored.
  • the low power storage unit supplies the stored power to the power load to generate power. You can see that the output remains constant.

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Abstract

본 발명은 해양 플랜트에서 발생하는 회생 전력을 이용한 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치에 있어서, 발전기; 상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결되어 회생 전력을 발생시키는 전력 부하; 상기 DC 버스에 연결된 제1 DC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 제2 DC/DC 변환기; 상기 제1 DC/DC 변환기에 연결되고 상기 DC 버스의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 저장하는 제1 전력 저장부; 및 상기 제2 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 DC 버스의 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모하는 제1 저항부를 포함하고, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 더 긴, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치가 제공된다.

Description

해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법
본 발명은 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 해양 플랜트에서 발생하는 회생 전력을 이용한 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 해양 플랜트의 개발이 활발히 진행되고 있다.
해양 플랜트에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 데릭 시스템, 드로워크스(draw works), 탑드라이브, 머드펌프, 시멘트 펌프, 라이저, 드릴 파이프 등의 각종 시추 관련 장비들이 구비되어 있다.
드로워크스는 드릴 파이프의 승강, 케이싱의 삽입 등을 수행하는 장비로서, 드럼 및 모터를 포함한다. 드럼은 모터로부터 동력을 전달받아 와이어로프를 감거나 풀어줌으로써 드릴 파이프의 승강을 조절한다. 모터는 속도 조절이 가능하여 드럼의 속도를 조절할 수 있고, 이에 따라 드릴 파이프의 속도가 조절된다.
탑드라이브는 시추 작업에서 시추 및 파이프 체결을 위한 동력을 제공하는 장비이다.
해양 플랜트에는 근해의 일 지점에 정박하여 시추 작업을 하는 고정식 플랫폼과 3,000m 이상의 심해에서 시추 작업이 가능한 부유식 해양 플랜트가 있다.
부유식 해양 플랜트에는 주 추진장치 또는 컴퓨터에 의한 동적 위치 제어(Dynamic Positioning)를 위한 추진 장치로서 복수 개의 쓰러스터(thruster)가 설치된다. 쓰러스터는 프로펠러의 작용 방향을 바꿀 수 있도록 선저에 설치된 추진기로 보통 항해 또는 예인선 없이 자력으로 운하를 운항하거나 입출항하기 위해 사용된다. 쓰러스터는 쓰러스터에 연결된 쓰러스터 모터로부터 동력을 공급받는다.
도 1은 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발전기(110)에서 발생된 교류 전력은 A.C 버스로 공급되고, A.C 버스에는 제1 AC/DC 변환기(121), 제2 AC/DC 변환기(122) 및 제3 AC/DC 변환기(123)가 연결되어 있다.
제1 AC/DC 변환기(121)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제1 DC 버스(131)로 공급하고, DC/AC 변환기(141)는 제1 DC 버스(131)로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 제1 쓰러스터 모터(151)로 공급한다.
제2 AC/DC 변환기(122)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제2 DC 버스(132)로 공급하고, DC/AC 변환기(142)는 제2 DC 버스(132)로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 제2 쓰러스터 모터(152)로 공급한다.
그리고, 제3 AC/DC 변환기(123)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제3 DC 버스(133)로 공급하고, 제3 DC 버스(133)에는 복수의 DC/AC 변환기들(143 내지 148)이 연결되어 있다. 복수의 DC/AC 변환기들(143 내지 148) 각각은 제3 DC 버스(133)으로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 복수의 드로워크스 모터들(153, 154, 155, 158, 159) 및 복수의 탑드라이브들(156, 157) 중 자신에게 연결된 모터로 공급한다.
드로워크스의 모터들(153, 154, 155, 158, 159) 및 탑드라이브의 모터들(156, 157)은 드릴 파이프 등의 시추 장비를 올리고 내리는 동작을 반복해야 하므로, 정격으로 회전하다가 회전을 갑자기 멈추거나 반대방향으로 회전하는 등 제동이 자주 발생하는 운전 특징이 있고, 쓰러스터 모터들(151, 152)도 동적 위치 제어를 위해 정격으로 회전하다가 회전을 갑자기 멈추거나 반대방향으로 회전하는 등 제동이 자주 발생하는 운전 특징이 있다. 그런데, 모터에서 제동이 발생하는 경우에는 회생 전력이 발생한다. 또한, 쓰러스터가 외란에 의해 회전되는 경우도 쓰러스터 모터에서 회생 전력이 발생한다.
드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 또는 쓰러스터 모터에서 회생 전력이 발생하게 되면, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 또는 쓰러스터 모터가 연결되어 있는 DC 버스의 전압이 상승하게 되고, DC 버스가 수용할 수 있는 한도를 넘어서 전압이 상승하면, DC 버스가 트립(trip)된다.
따라서, 종래 기술에 따르면, 저항(resistor)(161 내지 166)을 설치하여 회생 전력을 열로써 소모시켜 DC 버스의 트립 현상을 방지한다.
도 2는 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다.
도 2에서, 발전기에서 생산된 전력이 배전판을 통해 제1 부하(220) 및 AC/DC 변환기(260)로 공급한다. AC/DC 변환기(260)는 교류를 직류로 변환하여 제2 부하(240)로 공급하고, DC/AC 변환기를 통해 드로워크스(230)로 공급한다. 제1 부하(220) 및 제2 부하(240)는 일정한 전력을 소비하는 부하이다. 반면, 드로워크스(230)는 소비하는 전력의 양이 계속적으로 변화하고, 도 2에서 전력이 음수인 경우는 회생 전력이 발생한 것을 나타낸다. 드로워크스(230)에서 발생된 회생 전력은 제2 부하(240) 또는 저항(250)에서 소비된다.
드로워크스(230)의 소비 전력이 급격히 변화함에 따라 발전기(210)의 전력 출력도 급격히 변화됨을 알 수 있다. 그런데, 디젤 발전기는 전력 출력이 일정한 경우보다 전력 출력이 급변하는 경우에 더 많은 연료를 사용하고, 많은 연료를 사용함에 따라 더 많은 배기가스를 배출한다.
그리고, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 급변하는 전력 소비에 따라 전력을 적절히 공급하기 위해서는 발전기가 출력 전력을 빠르게 변경할 수 있어야 한다. 그러나, 발전기는 반응 속도가 느려서, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 급변하는 전력 소비에 따라 적절히 전력을 공급하지 못하는 문제점이 있다. 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에 적절히 전력 공급이 이루어지지 못할 경우 시추 작업의 특성상 위험한 상황이 초래될 수 있다는 문제점이 있다. 그리고, 정전이 발생하는 경우 드로워크스의 모터 또는 탑드라이브의 모터로의 전력 공급이 갑자기 끊기는 경우에도 위험한 상황이 초래될 수 있다.
즉, 종래 기술에 따르면, 회생 전력을 저항에서 소모시킴으로써 에너지를 낭비하는 문제점, 발전기의 전력 출력이 급변함에 따른 연료 소비 및 배기가스 증가, 발전기가 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에 적절히 전력 공급을 하지 못하는 문제점 및 갑작스런 정전 시 위험 상황 발생 가능성이 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 회생 전력을 효율적으로 사용할 수 있고, 발전기의 전력 출력을 일정하게 유지할 수 있고, 소비 전력이 급격히 변하는 부하에게 적절히 전력을 공급할 수 있고, 갑작스런 정전 시 전력을 공급할 수 있는 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치에 있어서, 발전기; 상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결되어 회생 전력을 발생시키는 전력 부하; 상기 DC 버스에 연결된 제1 DC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 제2 DC/DC 변환기; 상기 제1 DC/DC 변환기에 연결되고 상기 DC 버스의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 저장하는 제1 전력 저장부; 및 상기 제2 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 DC 버스의 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모하는 제1 저항부를 포함하고, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 더 긴, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치가 제공된다.
특히, 상기 제1 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압을 측정하여 상기 DC 버스의 전압이 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 제1 전력 저장부가 전력을 저장하도록 상기 DC 버스로부터 상기 제1 전력 저장부로 전력이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 제1 저항부가 전력을 소모하도록 상기 DC 버스로부터 상기 제1 저항부로 전력이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치는 상기 DC 버스에 연결된 제3 DC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 제4 DC/DC 변환기; 상기 제3 DC/DC 변환기에 연결되고 상기 DC 버스의 전압이 상기 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 저장하는 제2 전력 저장부; 및 상기 제4 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 DC 버스의 전압이 상기 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모하는 제2 저항부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전력 저장부는 울트라캐패시터일 수 있다.
또한, 상기 전력 부하는 드로워크스일 수 있다.
또한, 상기 전력 부하는 탑드라이브일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에 있어서, DC 버스의 전압을 측정하는 단계; 상기 측정된 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력 저장부가 전력을 저장하는 단계; 상기 측정된 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 저항부가 전력을 소모하는 단계를 포함하고, 상기 DC 버스에는 회생 전력을 발생시키는 전력 부하가 연결되어 있고, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 더 긴, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법이 제공된다.
특히, 상기 DC 버스에는 제1 DC/DC 변환기 및 제2 DC/DC 변환기가 연결되어 있고, 상기 전력 저장부는 상기 제1 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 저항부는 상기 제2 DC/DC 변환기에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압을 측정하여 상기 DC 버스의 전압이 상기 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 전력 저장부가 전력을 저장하도록 상기 DC 버스로부터 상기 전력 저장부로 전력이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압이 상기 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 저항부가 전력을 소모하도록 상기 DC 버스로부터 상기 저항부로 전력이 공급되도록 할 수 이TEk.
또한, 상기 전력 저장부는 울트라캐패시터일 수 있다.
또한, 상기 전력 부하는 드로워크스일 수 있다.
또한, 상기 전력 부하는 탑드라이브일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전력 저장부를 이용하여 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에서 발생된 회생 전력을 저장하였다가 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 전력 소비가 급격히 증가하는 경우에 전력 저장부에 저장된 전력을 공급함으로써 회생 전력을 효율적으로 사용할 수 있고, 발전기의 전력 출력을 일정하게 유지할 수 있어 배기가스를 줄일 수 있다.
그리고, 전력 저장부로서 반응속도가 빠른 울트라 캐퍼서티를 사용하여 소비 전력이 급격히 변하는 부하에게 적절히 전력을 공급할 수 있다.
그리고, 과도 상태 또는 정전 발생 시 전력 저장부에 저장된 전력을 이용함으로써 드로워크스 또는 탑드라이브와 같은 드릴링 장비가 안전하게 셧다운(shutdown)할 수 있다.
그리고, 복수의 전력 저장부들 및 복수의 저항부들 각각을 별도의 DC/DC 변환기에 연결함으로써, 복수의 전력 저장부들 및 복수의 저항부들 각각이 독립적으로 운영될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 전력 저장부에 전력을 저장하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 전력 부족시 전력 저장부로부터 DC 버스로 전력을 공급하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 정전시 전력 저장부로부터 DC 버스로 전력을 공급하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급 장치에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치는 발전기(310), AC/DC 변환기(320), DC 버스(bus)(321), VFD(variable frequency drive) 제어부(330), DC/DC 변환기(351 내지 353), 전력 부하(361 내지 363), 전력 저장부(371 내지 373), 저항부(381 내지 383) 및 센서(391)를 포함한다.
발전기(310)는 해양플랜트에서 필요한 전력을 생산하는 장치로서, AC 버스를 통해 AC/DC 변환기(320)로 연결된다. 또는 발전기(310)에서 생산된 전력은 변압기에서 전력 부하들에서 사용하기 적절한 전압으로 변경된 후, AC/DC 변환기(320)로 공급될 수도 있다. 발전기(310)는 교류 발전기로서 교류 전력을 생산할 수 있다.
AC/DC 변환기(320)는 발전기(310)에서 생산된 교류 전력을 직류로 변환하여 DC 버스(321)로 공급한다.
DC 버스(321)는 DC 버스(321)에 연결되어 있는 전력 부하로 전력을 공급한다. 직류 전력을 이용하는 전력 부하는 DC 버스(321)에 바로 연결될 수 있고, 교류 전력을 이용하는 전력 부하는 DC/AC 변환기(341 내지 343)를 통해 DC 버스(321)에 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 전력 부하들(361 내지 363)은 교류 전력을 이용하는 전력 부하들로서, DC/AC 변환기(341 내지 343)를 통해 DC 버스(321)에 연결되어 있다. DC/AC 변환기(341 내지 343)는 DC 버스(321)로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 전력 부하(361 내지 363)로 공급한다.
전력 부하들(361 내지 363)은 드로워크스 모터 또는 탑드라이브 모터일 수 있다.
도 3에는 DC 버스(321)에 전력 부하로서 3 대의 드로워크스 모터(361 내지 363)가 연결되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 개수의 드로워크스 모터 및 탑드라이브 모터가 DC 버스(321)에 연결될 수 있다.
드로워크스의 모터(361 내지 363)는 드릴 파이프 등의 시추 장비를 올리고 내리는 동작을 반복해야 하므로, 정격으로 회전하다가 회전을 갑자기 멈추거나 반대방향으로 회전하는 등 제동이 자주 발생하는 운전 특성상, 드로워크스의 모터에서는 회생 전력이 발생한다.
전력 저장부(371 내지 373)는 DC 버스(321)의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 DC 버스(321)로부터 전력을 공급받아 전력을 저장하고, DC 버스(321)의 전압이 제2 시간 동안 제2 임계치 이하를 유지하면 DC 버스(321)로 전력을 공급한다. 예를 들어, DC 버스(321)가 720 V용이고 750 V 이상이 되면 트립된다고 가정하면, 제1 임계치는 740 V로 설정될 수 있다.
DC/DC 변환기(351 내지 353)는 DC 버스(321)의 전압을 측정하다가 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 DC 버스(321)로부터 전력 저장부(371 내지 373)로 전력을 공급하여 전력 저장부(371 내지 373)에 전력이 저장되도록 하고, DC 버스(321)의 전압이 제2 시간 동안 제2 임계치 이하를 유지하면 전력 저장부(371 내지 373)로부터 DC 버스(321)로 전력이 흐르게 하여 전력 저장부(371 내지 373)로부터 DC 버스(321)로 전력이 공급되도록 한다.
전력 부하(361 내지 363)에서 회생 전력이 발생하면 DC 버스(321)의 전압이 올라가고, 전력 부하(361 내지 363)의 소비전력이 갑자기 올라가면 DC 버스(321)의 전압이 떨어진다.
즉, 전력 부하(361 내지 363)에서 회생 전력이 발생하면 DC 버스(321)의 전압이 올라가고, DC 버스(321)의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 DC/DC 변환기(351 내지 353)가 전력 저장부(371 내지 373)로 전력을 공급하여 전력 저장부(371 내지 373)에 전력이 저장되도록 함으로써 전력 부하(361 내지 363)에서 발생된 회생 전력이 전력 저장부(371 내지 373)에 저장되게 된다.
그리고, 전력 부하(361 내지 363)의 소비전력이 갑자기 올라가면 DC 버스(321)의 전압이 내려가고, DC 버스(321)의 전압이 제2 시간 동안 제2 임계치 이하를 유지하면 DC/DC 변환기(351 내지 353)가 전력 저장부(371 내지 373)로부터 DC 버스(321)로 전력이 흐르게 하여 전력 저장부(371 내지 373)로부터 DC 버스(321)로 전력이 공급되도록 한다. 전력 저장부(371 내지 373)는 울트라 캐패시터, 캐패시터, 배터리 및 플라이휠(fly wheel) 중 적어도 하나일 수 있다. 특히, 전력 저장부(371 내지 373)가 울트라 캐패시터인 경우, 울트라 캐패시터는 반응속도가 발전기(310)보다 빨라서 전력 부하(361 내지 363)의 소비전력이 갑자기 올라갈 때, 전력 부하(361 내지 363)에 빠르게 전력을 공급할 수 있다.
또한, 전력 저장부(371 내지 373)는 과도 상태 또는 정전 발생 시에도 DC 버스(321)로 전력을 공급한다. 과도 상태 또는 정전 발생을 감지하는 센서(391)가 과도 상태 또는 정전을 감지하면 감지신호를 DC/DC 변환기(351 내지 353)로 전송하고 DC/DC 변환기(351 내지 353)가 전력 저장부(371 내지 373)로부터 DC 버스(321)로 전력이 공급되도록 한다.
센서(391)는 스위치 보드 및 DC 버스(321) 중 적어도 한 곳에 설치될 수 있다.
드로워크스 및 탑드라이브와 같은 드릴링 장비의 경우 갑작스럽게 전력 공급이 중단되는 경우 위험한 상황이 초래될 수 있다. 따라서, 과도 상태 또는 정전 발생 시 전력 저장부(371 내지 373)가 DC 버스(321)로 전력을 공급함으로써 드릴링 장비가 안전하게 셧다운(shutdown)할 수 있다.
저항부(381 내지 383)는 DC 버스(321)의 전압이 제3 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모한다. 이때, 제3 시간은 제1 시간보다 더 긴 시간이다.
전력 부하(361 내지 363)에서 회생 전력이 발생하면 DC 버스(321)의 전압이 올라가고 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력 저장부(371 내지 373)가 전력을 저장한다. 그리고, 전력 저장부(371 내지 373)의 용량이 다 찬 경우에는 DC 버스(321)의 전압이 떨어지지 않고 계속 제1 임계치 이상을 유지하게 된다. 따라서 DC 버스(321)의 전압이 제3 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지한다는 것은 전력 저장부(371 내지 373)의 용량이 다 찬 것으로 판단될 수 있다. 그런데, 전력 저장부(371 내지 373)의 용량이 다 찬 상태에서 회생 전력이 계속 발생하면 DC 버스(321)의 전압이 계속 올라가서 DC 버스(321)가 트립될 수 있다. 따라서, DC 버스(321)의 전압이 제3 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 DC/DC 변환기(351 내지 353)는 저항부(381 내지 383)가 전력을 소모하도록 한다.
도 3 내지 5에는 3 개의 전력 저장부(371 내지 373) 및 3 개의 저항부(381 내지 383)가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 개수의 전력 저장부와 저항부를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 전력 저장부(371 내지 373) 각각은 복수의 저항부(381 내지 383) 중 하나와 짝을 지어 DC 버스(321)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 전력 저장부(371)와 제1 저항부(381)는 제1 DC/DC 변환기(351)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제2 전력 저장부(372)와 제2 저항부(382)는 제2 DC/DC 변환기(352)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제3 전력 저장부(373)와 제3 저항부(383)는 제3 DC/DC 변환기(353)를 통해 DC 버스(321)에 연결된다. 도 3과 같이, 하나의 DC/DC 변환기에 전력 저장부 및 저항부를 연결하면 필요한 DC/DC 변환기의 개수를 줄일 수 있고 그에 따라 장비의 사이즈가 줄어드는 장점이 있다.
또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 전력 저장부(371 내지 373)들 및 복수의 저항부(381 내지 383)들 각각이 별도의 DC/DC 변환기(451 내지 456)를 통해 DC 버스(321)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 전력 저장부(371)는 제1 DC/DC 변환기(451)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제2 전력 저장부(372)는 제2 DC/DC 변환기(452)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제3 전력 저장부(373)는 제3 DC/DC 변환기(453)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제1 저항부(381)는 제4 DC/DC 변환기(454)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제2 저항부(382)는 제5 DC/DC 변환기(455)를 통해 DC 버스(321)에 연결되고, 제3 저항부(383)는 제6 DC/DC 변환기(456)를 통해 DC 버스(321)에 연결된다. 도 4와 같이, 복수의 전력 저장부(371 내지 373)들 및 복수의 저항부(381 내지 383)들 각각을 별도의 DC/DC 변환기(451 내지 456)에 연결하면, 복수의 전력 저장부(371 내지 373)들 및 복수의 저항부(381 내지 383)들 각각이 독립적으로 운영될 수 있는 장점이 있다.
또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 전력 부하(361 내지 363)에 하나의 전력 저장부(371 내지 373) 및 하나의 저항부(381 내지 383)가 종속될 수 있다. 즉, 제1 전력 부하(361)에서 회생 전력이 발생하면, 제1 전력 저장부(371)에서 저장하고, 제1 전력 저장부(371)의 용량이 다 차면 제1 저항부(381)에서 소모한다. 그리고, 제2 전력 부하(362)에서 회생 전력이 발생하면, 제2 전력 저장부(372)에서 저장하고, 제2 전력 저장부(372)의 용량이 다 차면 제2 저항부(382)에서 소모한다. 그리고, 제3 전력 부하(363)에서 회생 전력이 발생하면, 제3 전력 저장부(373)에서 저장하고, 제3 전력 저장부(373)의 용량이 다 차면 제3 저항부(383)에서 소모한다.
제1 전력 부하(361)에서 회생 전력이 발생하면 제1 DC/AC 변환기(341)가 제1 전력 부하(361)에서 회생 전력이 발생했음을 감지하고 제1 DC/DC 변환기(351)로 제어 신호를 전송한다. 그러면, 제1 DC/DC 변환기(351)는 제어 신호를 수신하면 제1 전력 저장부(371)가 전력을 저장하도록 DC 버스(321)로부터 제1 전력 저장부(371)로 전력이 공급되도록 한다. 그리고, 제1 DC/DC 변환기(351)는 제1 전력 저장부(371)의 용량이 다 찼는지 여부를 감지하여 제1 전력 저장부(371)의 용량이 다 차면 제1 저항부(381)가 전력을 소모하도록 한다. 도 3에는 제1 전력 저장부(371)와 제1 저항부(381)가 하나의 DC/DC 변환기(351)에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 제1 전력 저장부(371)와 제1 저항부(381)가 각각 서로 다른 DC/DC 변환기에 연결되도록 구현될 수도 있다.
다음으로, 도 6 내지 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법을 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 전력 저장부에 전력을 저장하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 전력 부족시 전력 저장부로부터 DC 버스로 전력을 공급하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에서 정전시 전력 저장부로부터 DC 버스로 전력을 공급하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, DC 버스의 전압을 측정하여(S610), DC 버스(321)의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력 저장부에 전력을 저장하고(S620), DC 버스(321)의 전압이 제2 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 저항부에서 전력을 소모시킨다(S630).
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, DC 버스(321)의 전압을 측정하여(S710), DC 버스의 전압이 제3 시간 동안 제2 임계치 이하를 유지하면 전력 저장부에 저장된 전력을 DC 버스로 공급한다(S720).
그리고, 센서(391)가 정전을 감지하면(S810), 센서(391)가 DC/DC 변환기로 제어 신호를 전송하고(S820), DC/DC 변환기는 센서(391)로부터 제어 신호를 수신하면 전력 저장부가 저장된 전력을 DC 버스로 공급하도록 한다(S830).
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급 장치에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급 장치에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전력 부하에서 회생 전력이 발생하면 전력 저장부가 발생된 회생 전력을 저장하고, 전력 부하의 소비 전력이 갑자기 증가하면 저력 저장부가 저장된 전력을 전력 부하로 공급함으로써 발전기의 전력 출력이 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
*이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치에 있어서,
    발전기;
    상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기;
    상기 DC 버스에 연결되어 회생 전력을 발생시키는 전력 부하;
    상기 DC 버스에 연결된 제1 DC/DC 변환기;
    상기 DC 버스에 연결된 제2 DC/DC 변환기;
    상기 제1 DC/DC 변환기에 연결되고 상기 DC 버스의 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 저장하는 제1 전력 저장부; 및
    상기 제2 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 DC 버스의 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모하는 제1 저항부를 포함하고,
    상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 더 긴, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압을 측정하여 상기 DC 버스의 전압이 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 제1 전력 저장부가 전력을 저장하도록 상기 DC 버스로부터 상기 제1 전력 저장부로 전력이 공급되도록 하는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 제1 저항부가 전력을 소모하도록 상기 DC 버스로부터 상기 제1 저항부로 전력이 공급되도록 하는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC 버스에 연결된 제3 DC/DC 변환기;
    상기 DC 버스에 연결된 제4 DC/DC 변환기;
    상기 제3 DC/DC 변환기에 연결되고 상기 DC 버스의 전압이 상기 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 저장하는 제2 전력 저장부; 및
    상기 제4 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 DC 버스의 전압이 상기 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 전력을 소모하는 제2 저항부를 더 포함하는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전력 저장부는 울트라캐패시터인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 부하는 드로워크스인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 부하는 탑드라이브인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 장치.
  8. 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법에 있어서,
    DC 버스의 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정된 전압이 제1 시간 동안 제1 임계치 이상을 유지하면 전력 저장부가 전력을 저장하는 단계;
    상기 측정된 전압이 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 저항부가 전력을 소모하는 단계를 포함하고,
    상기 DC 버스에는 회생 전력을 발생시키는 전력 부하가 연결되어 있고, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 더 긴, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 DC 버스에는 제1 DC/DC 변환기 및 제2 DC/DC 변환기가 연결되어 있고,
    상기 전력 저장부는 상기 제1 DC/DC 변환기에 연결되고, 상기 저항부는 상기 제2 DC/DC 변환기에 연결되는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압을 측정하여 상기 DC 버스의 전압이 상기 제1 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 전력 저장부가 전력을 저장하도록 상기 DC 버스로부터 상기 전력 저장부로 전력이 공급되도록 하는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 DC/DC 변환기는 상기 DC 버스의 전압이 상기 제2 시간 동안 상기 제1 임계치 이상을 유지하면 상기 저항부가 전력을 소모하도록 상기 DC 버스로부터 상기 저항부로 전력이 공급되도록 하는, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 전력 저장부는 울트라캐패시터인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 전력 부하는 드로워크스인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 전력 부하는 탑드라이브인, 해양 플랜트의 하이브리드 전력 공급 방법.
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