KR101305003B1 - 배전 시스템, 추진 시스템, 및 이를 포함하는 동적 위치 유지 시스템 - Google Patents

배전 시스템, 추진 시스템, 및 이를 포함하는 동적 위치 유지 시스템 Download PDF

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조택현
김경기
박건일
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

배전 시스템은 각각이 직류 배전 버스를 포함하며 독립적으로 동작하는 복수의 직류 배전 시스템들 및 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 직류 배전 버스의 직류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 스위치를 포함한다. 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각은, 변압기와 상기 직류 배전 버스 사이에 접속된 AC-DC 컨버터 및 각각이 상기 직류 배전 버스와 복수의 모터들 각각의 사이에 접속된 복수의 인버터들을 포함한다.

Description

배전 시스템, 추진 시스템, 및 이를 포함하는 동적 위치 유지 시스템{POWER DISTRIBUTION SYSTEM, PROPULSION SYSTEM, AND DYNAMIC POSITIONING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 배전 시스템에 관한 것으로, 특히 독립적으로 동작하는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각에 포함된 직류 배전 버스의 접속을 제어할 수 있는 동적 위치 유지 시스템에 관한 것이다.
다이나믹 포지셔닝(dynamic positioning) 방식은 전파 또는 초음파 등을 이용하여 선박 또는 해양구조물의 위치를 모니터링(monitoring)하고, 모니터링 결과에 기초하여 프로펠러(propeller), 트러스터(thruster) 등을 구동시킴으로써 상기 선박 또는 상기 해양구조물을 목표 지점에 위치하도록 유지시키는 방식이다.
다이나믹 포지셔닝 방식은 통상의 계류(mooring) 방식의 적용이 곤란한 경우, 예컨대 대수심 해역에서 장기간 계류하는 경우에 적합할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 독립적으로 동작하는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각에 포함된 직류 배전 버스의 접속을 제어함으로써, 인버터(inverter)의 개수를 줄이면서도 안정성을 확보할 수 있는 배전 시스템, 추진 시스템, 및 이를 포함하는 동적 위치 유지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전 시스템은 각각이 직류 배전 버스를 포함하며 독립적으로 동작하는 복수의 직류 배전 시스템들, 및 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 직류 배전 버스의 직류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 스위치를 포함하며, 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각은, 변압기와 상기 직류 배전 버스 사이에 접속된 AC-DC 컨버터, 및 각각이 상기 직류 배전 버스와 복수의 모터들 각각의 사이에 접속된 복수의 인버터를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 스위치는, 상기 직류 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 추진 시스템은 복수의 교류 배전 버스들, 각각이 상기 복수의 교류 배전 버스들 각각과 접속될 수 있고, 직류 배전 버스를 포함하며 독립적으로 동작하는 복수의 직류 배전 시스템들, 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 직류 배전 버스의 직류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 제1스위치, 및 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각에 접속된 복수의 모터들을 포함하고, 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각은, 변압기와 상기 직류 배전 버스 사이에 접속된 AC-DC 컨버터, 및 각각이 상기 직류 배전 버스와 상기 복수의 모터들 각각의 사이에 접속된 복수의 인버터들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 동적위치유지 시스템은 추진 시스템, 상기 추진 시스템을 모니터링 할 수 있는 모니터링 시스템, 및 상기 추진 시스템을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하고, 상기 추진 시스템은, 복수의 교류 배전 버스들, 각각이 상기 복수의 교류 배전 버스들 각각과 접속될 수 있고, 각각이 직류 배전 버스를 포함하며 독립적으로 동작하는 복수의 직류 배전 시스템들, 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 직류 배전 버스의 직류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 제1스위치, 및 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각에 접속된 복수의 모터들을 포함하고, 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각은, 변압기와 상기 직류 배전 버스 사이에 접속된 AC-DC 컨버터, 및 각각이 상기 직류 배전 버스와 상기 복수의 모터들 각각의 사이에 접속된 복수의 인버터를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1스위치는 상기 직류 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 복수의 교류 배전 버스들 중에서 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각과 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 직류 배전 시스템의 접속을 제어하는 제2스위치를 더 포함하는 추진 시스템.
실시 예에 따라 상기 제2스위치는 상기 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각의 교류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각과 상기 대응되는 직류 배전 시스템의 접속을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템들은 독립적으로 동작하는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각에 포함된 직류 배전 버스의 접속을 제어함으로써, 인버터(inverter)의 개수를 줄이면서도 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 위치 유지 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 추진 시스템의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1스위치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 추진 시스템의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2스위치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 위치 유지 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 동적위치유지 시스템(dynamic positioning system(DPS);10)은 추진 시스템(100), 모니터링 시스템(monitoring system;200), 및 제어 시스템(control system;300)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라 동적위치유지 시스템(10)은 해양 구조물 또는 선박 등에 포함될 수 있다.
추진 시스템(100)은 상기 해양 구조물 또는 상기 선박의 위치를 유지시키기 위해 구동될 수 있다. 실시 예에 따라 추진 시스템(100)은 프로펠러(propeller;미도시) 또는 트러스터(thruster;미도시)를 포함할 수 있다.
모니터링 시스템(200)은 상기 해양 구조물 또는 상기 선박의 위치 및/또는 추진 시스템(100)의 상태 등을 모니터링할 수 있다.
제어 시스템(300)은 추진 시스템(100) 및/또는 모니터링 시스템(200)의 동작을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 추진 시스템의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 추진 시스템(100)의 일 실시 예에 따른 추진 시스템(100A)은 복수의 발전기들(110), 복수의 교류 배전 버스들(120), 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2), 복수의 모터들(motors;180), 및 제1스위치(switch;190)를 포함할 수 있다.
복수의 발전기들(110) 각각은 전력을 생산하고, 생산된 전력을 각각의 교류 배전 버스들(120)로 공급할 수 있다.
각각의 교류 배전 버스들(120)은 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각과 접속되어 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각으로 교류 전압을 공급할 수 있다.
복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각은 변압기(transformer;140), AC-DC 컨버터(AC-DC converter;150), 직류 배전 버스(160), 및 복수의 인버터들(inverters;170)을 포함할 수 있다.
복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각은 독립적으로 동작할 수 있다.
변압기(140)는 각각의 교류 배전 버스들(120)로부터 공급된 교류 전압을 변압할 수 있다.
AC-DC 컨버터(150)는 변압기(140)로부터 출력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다.
직류 배전 버스(160)는 복수의 인버터들(170) 각각과 접속되고, AC-DC 컨버터(150)로부터 출력된 직류 전압을 복수의 인버터들(170) 각각으로 공급할 수 있다.
복수의 인버터들(170) 각각은 직류 배전 버스(160)로부터 공급된 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.
복수의 모터들(180) 각각은 복수의 인버터들(170) 각각과 접속되고, 복수의 인버터들(170) 각각으로부터 공급된 교류 전압에 의해 구동될 수 있다.
제1스위치(190)는 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각의 직류 배전 버스(160)의 직류 전압(V1 또는 V2)을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각의 직류 배전 버스(160)의 접속을 제어할 수 있다.
제1스위치(190)의 구조 및 동작은 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.
도 3은 도 2에 도시된 제1스위치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 제1스위치(190)는 감지 회로(detecting circuit;192), 및 스위칭 회로(switching circuit;194)를 포함할 수 있다.
감지 회로(192)는 직류 배전 시스템(130_1)의 직류 배전 버스(160)로부터 직류 전압(V1)을 감지하고, 직류 배전 시스템(130_2)의 직류 배전 버스(160)로부터 직류 전압(V2)을 감지할 수 있다.
감지 회로(192)는 감지 결과에 따라 복수의 감지 신호들(SDT1과 SDT2)을 발생시킬 수 있다.
스위칭 회로(194)는 감지 회로(192)로부터 복수의 감지 신호들(SDT1과 SDT2)을 수신하고, 수신된 복수의 감지 신호들(SDT1과 SDT2)에 기초하여 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각의 직류 배전 버스(160)의 접속을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라 스위칭 회로(194)는 감지 회로(192)로부터 전송된 복수의 감지 신호들(SDT1과 SDT2) 각각을 기준 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각의 직류 배전 버스(160)의 접속을 제어할 수 있다.
예컨대, 직류 배전 시스템(130_1)의 AC-DC 컨버터(150)에 문제가 발생하여 직류 배전 버스(160)로 전압이 공급되지 않는 경우 감지 신호(SDT1)는 기준 신호보다 낮은 값을 가질 수 있다. 이 경우 스위칭 회로(194)는 직류 배전 시스템(130_1)의 직류 배전 버스(160)와 직류 배전 시스템(130_2)의 직류 배전 버스(160)를 접속시킬 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 추진 시스템의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 추진 시스템(100)의 일 실시 예에 따른 추진 시스템(100B)은 복수의 발전기들(110), 복수의 교류 배전 버스들(120_1 과 120_3), 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 내지 130_3), 복수의 모터들(180), 복수의 제1스위치(190A 및 190B), 및 제2스위치(196)를 포함할 수 있다.
접속 관계를 제외한 복수의 교류 배전 버스들(120_1과 120_3)의 구조 및 동작은 도 2의 복수의 교류 배전 버스들(120)의 구조 및 동작과 실질적으로 동일하다.
접속 관계를 제외한 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 내지 130_3) 각각의 구조 및 동작은 도 2의 복수의 직류 배전 시스템들(130_1 및 130_2) 각각의 구조 및 동작과 실질적으로 동일하다.
도 1에 도시된 제1스위치(190)의 일 실시 예에 따른 제1스위치(190A)는 직류 배전 시스템(130_1)의 직류 배전 버스(160)와 직류 배전 시스템(130_2)의 직류 배전 버스(160) 사이에 접속될 수 있다.
도 1에 도시된 제1스위치(190)의 다른 실시 예에 따른 제1스위치(190B)는 직류 배전 시스템(130_2)의 직류 배전 버스(160)와 직류 배전 시스템(130_3)의 직류 배전 버스(160) 사이에 접속될 수 있다.
제2스위치(196)는 복수의 교류 배전 버스들(120_1 및 120_3) 각각의 교류 전압(V3 또는 V4)을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 복수의 교류 배전 버스들(120_1 및 120_3) 각각과 직류 배전 시스템(130_2)의 접속을 제어할 수 있다.
제2스위치(196)의 구조 및 동작은 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
도 5는 도 4에 도시된 제2스위치의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 제2스위치(196)는 감지 회로(192')와 스위칭 회로(194')를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라 제2스위치(196)는 교류 전압을 직류 배전 시스템(130_2)으로 공급하기 위한 교류 배전 버스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
감지 회로(192')는 교류 배전 버스(120_1)로부터 교류 전압(V3)을 감지하고, 교류 배전 버스(120_3)로부터 교류 전압(V4)을 감지할 수 있다.
감지 회로(192')는 감지 결과에 따라 복수의 감지 신호들(SDT3과 SDT4)을 발생시킬 수 있다.
스위칭 회로(194')는 감지 회로(192')로부터 복수의 감지 신호들(SDT3과 SDT4)을 수신하고, 수신된 복수의 감지 신호들(SDT3과 SDT4)에 기초하여 복수의 교류 배전 버스들(120_1 및 120_3) 각각과 직류 배전 시스템(130_2)의 접속을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라 스위칭 회로(194')는 감지 회로(192')로부터 전송된 복수의 감지 신호들(SDT3과 SDT4) 각각을 기준 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 복수의 교류 배전 버스들(120_1 및 120_3) 각각과 직류 배전 시스템(130_2)의 접속을 제어할 수 있다.
예컨대, 교류 배전 버스(120_1)에 문제가 발생한 경우, 감지 신호(SDT3)는 기준 신호보다 낮은 값을 가질 수 있다. 이 경우, 스위칭 회로(194')는 직류 배전 시스템(130_2)와 교류 배전 버스(120_3)를 접속시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 동적 위치 유지 시스템
100 : 추진 시스템
120, 120_1, 120_3 : 교류 배전 버스
140 : 변압기
150 : AC-DC 컨버터
200 : 모니터링 시스템
300 : 제어 시스템

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 각각이 직류 배전 버스를 포함하며 독립적으로 동작하는 복수의 직류 배전 시스템들;
    상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 직류 배전 버스의 직류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 제1스위치;
    각각이 상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각과 접속되는 복수의 교류 배전 버스들;
    상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각에 접속된 복수의 모터들; 및
    상기 복수의 교류 배전 버스들 중에서 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각과 상기 복수의 직류 배전 시스템들 중에서 대응되는 직류 배전 시스템의 접속을 제어하는 제2스위치를 포함하고,
    상기 복수의 직류 배전 시스템들 각각은,
    변압기와 상기 직류 배전 버스 사이에 접속된 AC-DC 컨버터; 및
    각각이 상기 직류 배전 버스와 상기 복수의 모터들 각각의 사이에 접속된 복수의 인버터들을 포함하는 추진 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1스위치는,
    상기 직류 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 두 개의 직류 배전 시스템들 각각의 상기 직류 배전 버스의 접속을 제어하는 추진 시스템.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서, 상기 제2스위치는,
    상기 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각의 교류 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 대응되는 두 개의 교류 배전 버스들 각각과 상기 대응되는 직류 배전 시스템의 접속을 제어하는 추진 시스템.
  7. 제3항, 제4항, 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 추진 시스템;
    상기 추진 시스템을 모니터링 할 수 있는 모니터링 시스템;및
    상기 추진 시스템을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하는 동적위치유지 시스템.
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