KR20140084410A - 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템 - Google Patents

이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140084410A
KR20140084410A KR1020120152925A KR20120152925A KR20140084410A KR 20140084410 A KR20140084410 A KR 20140084410A KR 1020120152925 A KR1020120152925 A KR 1020120152925A KR 20120152925 A KR20120152925 A KR 20120152925A KR 20140084410 A KR20140084410 A KR 20140084410A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
field coil
generator
superconducting
voltage
Prior art date
Application number
KR1020120152925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101417509B1 (ko
Inventor
구현호
고경진
박진수
김철희
Original Assignee
두산엔진주식회사
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 두산엔진주식회사 filed Critical 두산엔진주식회사
Priority to KR1020120152925A priority Critical patent/KR101417509B1/ko
Publication of KR20140084410A publication Critical patent/KR20140084410A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101417509B1 publication Critical patent/KR101417509B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/36—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches
    • H02K19/365—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches with a voltage regulator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

본 발명은 동기 발전기 시스템에 관한 것으로, 특히 초전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용한 발전기에 상전도 계자 코일을 이용하여 변동 부하에 따른 출력 전압을 일정하게 제어하는 구성을 추가함으로써 초전도 계자 권선을 이용한 발전기의 높은 인덕턴스 및 무저항 특성에 의해 발생하는 일정 전압 제어의 속응성 저하 문제를 해소할 수 있는 발전기 시스템을 제공한다.

Description

이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템{SYNCHRONOUS GENERATOR SYSTEM HAING DUAL ROTOR}
본 발명은 동기 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초전도 계좌 코일을 갖는 초전도 회전자와 상전도 계자 코일을 갖는 상전도 회전자를 결합하여 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 동기 발전기(synchronous generator)는 기계 동력을 전기 출력으로 변환하는 교류 발전기로서, 회전자와 고정자의 상대속도가 회전자기장과 동기해서 회전한다.
이러한 동기 발전기는 회전자의 계자 코일에 근거한 전자석 원리에 따라 상전도 발전기와 초전도 발전기로 구분할 수 있다.
상전도 발전기는 구리를 이용한 상전도 계자 코일을 회전자로 이용하고, 초전도 발전기는 상전도보다 상대적으로 높은 온도에서 초전도 현상이 발생하는 초전도 계자 코일을 회전자로 이용한 것이다. 초전도 발전기는 절대온도 0K, 즉 섭씨 영하 273도에서 전기 저항이 소멸하는 초전도 현상을 응용한 발전기이다. 초전도 계자 코일을 회전자로 형성하면, 전기 저항으로 인한 손실 없이 고자장의 회전자계를 만들 수 있다. 이러한 이유로, 초전도 발전기는 기존 상전도 발전기와 대비하여 보다 효율적이고 크기 및 무게가 작다는 장점이 있다.
도 1은 상전도 발전기 시스템의 구성도이다.
상전도 발전기 시스템은 메인 발전기(3)의 DC 계자 권선(회전자)에 공급할 전원을 발생하는 여자기(Exciter: 1), 여자기로부터 출력되는 교류 전원을 직류(DC)로 변환하는 정류기(Rectifier: 2), 직류 전원을 원동력으로 회전하는 회전자와 고정자 사이의 자기장에 의해 발전하는 메인 발전기(3), 전압 센서(4), 자동 전압 조정 장치(Auto Voltage Regulator: AVR)(6)를 포함한다.
상전도 발전기 시스템은 초전도 발전기 시스템과 비교하여 계자 권선의 시정수가 현저히 낮기 때문에 자동전압조정장치(6)를 이용하여 발전기의 부하 조건에 따라 변동되는 출력 전압을 일정하게 제어한다. 출력 전압은 메인 발전기(3)로부터 출력되어 계통부(5)로 인가되는 전압을 의미하며 전압 센서(4)를 통해 계측할 수 있다.
도 2는 초전도 발전기 시스템의 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이 초전도 발전기 시스템은 여자기(Exciter: 10)와 AD-DC 정류기(Rectifier: 20), 변환기(30), 레지스터(40), 초전도 발전기(50), 자동 전압 조정 장치(AVR: 60)를 포함한다.
초전도 발전기 시스템은 상전도 발전기 시스템과 달리, 수 백 KW급의 DC-DC 변환기(30)와 시정수 저하용 저항을 계자 권선 입력단에 적용하는 것을 특징으로 한다.
초전도 발전기 시스템에서의 자동 전압 조정 장치(60)는 외부에 고정된 제어 시스템에서 초전도 발전기(50)의 출력 전압을 계측하고 무선으로 제어 신호를 변환기(30)로 송신하여 제어에 필요한 전압을 발생시킨다.
그런데, 종래 초전도 발전기 시스템은 DC-DC 변환기(30) 및 레지스터(40)를 하나의 회전축에 고정하는 데 구조적 곤란성이 있다. 이를 해결하기 위해 브러시와 같은 별도의 기계적 장치가 추가 구성하고 있으나 이로 인해 저항의 용량만큼 손실이 발생하여 시스템의 효율을 저하시키는 요인이 되고 있다.
또한, 초전도 발전기(50)에 적용되고 있는 초전도 계자 코일은 무저항(zero resistance) 및 높은 인덕턴스(high inductance)로 인해 시정수가 매우 커지므로 계자 전류 제어의 속응성이 현저히 낮아지게 되는 문제점이 있다. 즉, 부하 변동에 따라 초전도 발전기(50)의 계자 전류를 증가시키거나 감소시킬 때 실시간으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 초전도 발전기의 특성과 기존 상전도 발전기의 특성을 취합하여 보완하는 방식으로, 즉 발전기에 상전도 계자 코일을 이용하여 변동 부하에 따른 출력 전압을 일정하게 제어하는 구성을 추가함으로써 초전도 계자 권선을 이용한 발전기의 높은 인덕턴스 및 무저항 특성에 의해 발생하는 일정 전압 제어의 속응성 저하 문제를 해소할 수 있는 발전기 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 초전도 발전기에서 DC-DC변환기 및 레지스터 구성으로 인해 제어 시스템의 용량이 매우 커지는 구성을 단순화하여 발전기의 복잡한 제어 시스템을 하나의 회전축에 고정하는 데에 따른 구조적 곤란성을 해소하는 데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 동기 발전기 시스템은, 초전도 계자 코일과 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용한 이중 회전자 및 고정자로 구성되어 부하 변동에도 일정한 전압을 출력하는 하이브리드 발전기; 상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일과 상전도 계자 코일에 필요한 전원을 발생시키는 여자기; 및 상기 하이브리드 발전기로부터 부하로 출력되는 출력 전압을 검출하고 검출한 출력 전압과 참조값을 비교하여 상기 출력 전압이 참조값을 추종하도록 그 편차에 해당하는 변동량을 상기 상전도 계자 코일로 피드백하여 상기 상전도 계자 코일의 전류를 조정하게 하는 자동 전압 조정 장치(AVR)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 동기 발전기 시스템은, 상기 여자기를 통해 발생한 교류 전원을 상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일 및 상전도 계자 코일에 필요한 직류 전원으로 변환하는 제1 및 제2 정류기; 상기 제1 및 제2 정류기를 통해 변환된 각 직류 전원을 상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일 및 상전도 계자 코일을 제어하는 데 필요한 직류 전압의 크기로 변환하는 제1 및 제2 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 동기 발전기 시스템에서 상기 제2 변환기는, 상기 자동 전압 조정 장치로부터 출력 전압과 참조값간 편차에 해당하는 변동량을 피드백받아, 상기 상전도 계자 코일의 전류를 조정하는 것을 한다.
또한, 본 발명의 동기 발전기 시스템에서 상기 하이브리드 발전기는, 상기 초전도 계자 코일로 구성된 회전자에 의해 무부하 전압을 출력하는 동시에, 상기 상전도 계자 코일로 구성된 회전자에 의해 부하 변동에 따른 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 동기 발전기 시스템에서 상기 하이브리드 발전기는, 상기 초전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 무부하 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하는 제1 회전자와, 상기 제1 회전자와 동일한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 부하 변동에 따른 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하는 제2 회전자와, 상기 제1 회전자의 초전도 코일 및 상기 제2 회전자의 상전도 코일을 고정하고 자속의 집속을 위한 회전자 코어, 및 상기 고정자의 권선을 고정하기 위한 공심 코어를 포함한다.
또한, 또한, 본 발명의 동기 발전기 시스템에서 상기 여자기는, 상기 초전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제1 전기자 권선과, 상기 상전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제2 전기자 권선과, 상기 제1 전기자 권선과 상기 제2 전기자 권선을 고정하고 자속의 집속을 위한 회전자 코어, 및 여자기 계자(고정자)을 고정하기 위한 고정자 코어를 포함한다.
본 발명에 따르면, 초전도 계자 코일을 이용한 회전자에 의해 무부하 전압을 발생하고 상전도 계자 코일을 이용한 회전자에 의해서는 가변 부하에 따른 전압을 발생함으로써, 초전도 계자 코일의 무저항, 높은 인덕턴스 특성으로 인해 높은 시정수를 갖게 되어도 속응적으로 발전기의 출력 전압을 일정하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 이로써 발전기 시스템의 후단에 연결되는 계통부로 인가하는 전압을 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존 초전도 발전기에서 일정 전압 제어를 위해 구성한 DC-DC 변환기 및 레지스터의 구성을 단순화하여 하나의 회전축에 제어 시스템을 고정하는 데에 따른 구조적 곤란성을 제거한 효과가 있다.
도 1은 상전도 발전기 시스템의 구성도이다.
도 2는 초전도 발전기 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 발전기 시스템을 구현하기 위한 여자기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 발전기 시스템에서 하이브리드 형태의 동기 발전기에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템의 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템(이하, 동기 발전기 시스템)(100)은 여자기(110), 제1 및 제2 정류기(120, 130), 제1 및 제2 변환기(140, 150), 하이브리드 발전기(160), 자동 전압 조정 장치(Auto Voltage Regulator: AVR)(170)을 포함한다.
여기서, 제1 정류기(120) 및 제1 변환기(140)는 무부하 전압을 발생하기 위해 자속을 유도하는 제1 회전자(또는 초전도 회전자)(164)의 구동을 제어하기 위한 구성이고, 제2 정류기(130) 및 제 2변환기(150)는 가변 부하에 따른 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하는 제2 회전자(또는 상전도 회전자)(166)의 구동을 제어하기 위한 구성이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 동기 발전기 시스템(100)은 하나의 발전기 내에 초전도 계자 코일을 이용한 제1 회전자(164)와 상전도 계자 코일을 이용한 제2 회전자(166)를 하이브리드 형태로 구성함으로써 속응 제어를 위한 최적의 구성을 제공하고자 한다.
여자기(110)는 하이브리드 발전기(160)의 발전을 위해 필요한 전원을 발생한다. 이때, 여자기(110)를 통해 발생하는 전원은 교류(AC) 전원이며, 제1 정류기(120) 및 제2 정류기(130)로 각각 인가된다.
특히, 여자기(110)는 제1 정류기(120) 및 제2 정류기(130)로 동일한 교류 전원을 인가할 수 있지만, 하이브리드 발전기(160)의 이중화 구조로 인해 제1 정류기(120) 및 제2 정류기(130)로 인가할 교류 전원을 다르게 발생시킬 수도 있다. 후자의 경우, 하나의 여자기(110)가 두 레벨의 교류 전원을 각각 발생시켜서 제1 정류기(120) 및 제2 정류기(130)로 구분지어 공급할 수 있다. 이를 구현하기 위한 여자기(110)의 구성은 도 4에서 자세히 설명한다.
제1 및 제2 정류기(120, 130)는 여자기(110)로부터 출력되는 교류(AC) 전원을 인가받아 직류(DC) 전원으로 변환한다.
특히, 제1 정류기(120)는 여자기(110)에서 발생한 교류 전원을 하이브리드 발전기(160)의 제1 회전자(164)의 초전도 계자 코일에 필요한 직류 전원으로 변환한다.
제2 정류기(130)는 여자기(110)에서 발생한 교류 전원을 하이브리드 발전기(160)의 제2 회전자(166)의 상전도 계자 코일에 필요한 직류 전원으로 변환한다.
제1 변환기(140)는 제1 정류기(120)를 통해 변환된 직류 전원을 하이브리드 발전기(160)에서 초전도 계자 코일의 제어를 위해 필요한 직류 전압 크기로 변환한다.
제2 변환기(150)는 제2 정류기(130)를 통해 변환된 직류 전원을 하이브리드 발전기(160)에서 상전도 계자 코일의 제어를 위해 필요한 직류 전압 크기로 변환한다.
하이브리드 발전기(160)는 크게 고정자(162)와 회전자(164)로 구성되어 회전자(164)가 중앙의 회전축을 중심으로 회전하면서 고정자(162)와 회전자(164)간 사이에 발생하는 자기장에 의해 발전한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는 회전자(164)를 이중으로 즉, 두 개의 회전자로 구비하고 반경자속 회전 자계형으로 형성한다.
제1 회전자(164-1)는 초전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 부하 변동과 관계없이 항상 무부하 전압을 발생시키기 위한 자속을 유도한다.
제2 회전자(164-2)는 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 부하 변동에 따른 전압을 발생시키기 위한 자속을 유도한다.
이때, 제1 회전자(164-1)는 제1 변환기(140)를 통해 변환된 직류 전압에 의해 회전하며, 제2 회전자(164-2)는 제2 변환기(150)를 통해 변환된 직류 전압에 의해 회전한다.
또한, 제1 및 제2 회전자(164-1, 164-2)는 초전도 계자 코일 또는 상전도 계자 코일을 감기 위한 비자성 재질의 구조물로 구성된다.
이와 같이 구성되는 하이브리드 발전기(160)는 발전기의 회전축(도시하지 않음)이 일정 속도 예컨대, 720RPM으로 회전하면 하이브리드 발전기(160)의 제1 회전자(164-1)와 제2 회전자(164-2)가 같은 속도로 회전하면서 자기장을 발생시켜, 발전기의 설비 용량에 따라 발전한다. 발전기의 설비 용량이 2MW 이라면 제1 회전자(164-1)에 의한 출력 전압은 부하의 변동량과 관계없이 발전 설비 용량만큼의 전압 즉, 6600V를 일정하게 출력하고, 제2 회전자(164-2)에 의한 출력 전압은 자동 전압 조정 장치(170)를 통해 1~2초 이내에 부하 변동량에 따라 전압을 조절하여 출력한다.
자동 전압 조정 장치(170)는 하이브리드 발전기(160)에서 계통부로 출력되는 출력 전압이 정격 전압을 유지하도록 조절하는 장치이다.
이를 위해 자동 전압 조정 장치(170)는 계통부(부하)에 공급되는 출력 전압을 검출하고 검출한 출력 전압과 참조값을 비교한다. 그리고, 검출한 출력 전압이 참조값을 추종하도록 그 편차에 해당하는 변동량을 제2 변환기(150)로 피드백하여 제2 회전자(164-2)의 전류를 조절하도록 제어한다. 참조값은 계통부에 공급할 정격 전압을 의미한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템(100)은 초전도 계자 코일로 구성된 제1 회전자(164-1)와 상전도 계자 코일로 구성된 제2 회전자(164-2)가 하나의 회전축을 중심으로 이중 발전함으로써 발전 용량을 높이는 것은 물론, 부하 변동에 따라 실시간 속응 제어가 가능하므로 초전도 발전기만 사용했을 때의 문제점을 해소할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 발전기 시스템의 여자기를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 여자기(110)는 발전기의 구성과 유사하게 여자기 계자(고정자)와 여자기 전기자(회전자: 112)로 이루어지며, 여자기 계자는 영구 자석, 여자기 전기자(112)는 하이브리드 발전기의 이중 회전자에 각각 전원을 공급하기 위한 이중 구조로 이루어진다.
특히, 여자기 전기자(112)는 제1 회전자의 초전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제1 회전자 전원 공급용 제1 전기자 권선(112a), 제2 회전자의 상전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제2 회전자 전원 공급용 제2 전기가 권선(112b)을 포함한다. 제1 전기자 권선(112a)은 초전도 계자 코일과 대응되는 제1 정류기(도 1의 120)와 전기적으로 연결되고, 제2 전기자 권선(112b)은 상전도 계자 코일과 대응되는 제2 정류기(도 1의 130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 여자기는 여자기 계자(고정자)의 고정 및 자속 집속을 위한 규소 강판 재질의 고정자 코어, 여자기 전기자(회전자)의 고정 및 자속의 집속을 위한 규소 강판 재질의 회전자 코어를 더 포함한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 발전기 시스템에서 하이브리드 형태의 동기 발전기에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 발전기(160)는 중앙의 회전축(shaft: 166)을 중심으로 초전도 계자 코일과 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용한 이중 회전자(164-1, 164-2)가 구비되고, 이중 회전자(164-1, 164-2)의 회전축(166) 방향으로 공극을 두고 이중 회전자(164-1, 164-2)와 대향 배치되는 고정자(162)를 포함한다.
이중 회전자(164-1, 164-2)의 제1 회전자(164-1)는 초전도 계자 코일(164c-1)을 감기 위한 비자성 재질의 회전자 코어(164a-1)와, 초전도 계자 코일(164c-1)을 고정하기 위한 보빈(164b-1)를 포함하여 구성된다.
제2 회전자(164-2)는 상전도 계자 코일(164b-2)을 감아 자속의 집속을 위한 규소 강판 재질의 회전자 코어(164a-2)을 포함한다.
또한, 고정자 권선(162a)을 고정시키기 위한 유리 섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastic: GFRP) 재질의 공심 코어(air core: 162b)를 포함할 수 있다.
또한, 부하에 전력을 공급하는 구리 재질의 3상 고정자 전기자 권선(162a)과 외부로의 자기장 누설을 차단하기 위한 원통 형태 규소 강판 재질의 기계 실드(mechanical shield: 162c)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 하이브리드 발전기(160)는 초전도 계자 코일(164c-1)을 권선으로 사용한 제1 회전자(164-1)와 상전도 계자 코일(164b-2)을 권선으로 사용한 제2 회전자(164-2)가 동일한 회전축을 중심으로 회전하면서, 제1 회전자(164-1)는 무부하 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하고 제2 회전자(164-2)는 부하 변동에 따른 전압을 발생하기 위한 자속을 유도한다. 따라서, 초전도 계자 코일의 무저항, 높은 인덕턴스 특성으로 인해 높은 시정수를 갖게 되어도 속응적으로 발전기의 출력 전압을 일정하게 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 동기 발전기 시스템 110: 여자기
120, 130: 제1 및 제2 정류기 140, 150: 제1 및 제2 변환기
160: 하이브리드 발전기 170: 자동 전압 조정 장치

Claims (6)

  1. 초전도 계자 코일과 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용한 이중 회전자 및 고정자로 구성되어 부하 변동에도 일정한 전압을 출력하는 하이브리드 발전기;
    상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일과 상전도 계자 코일에 필요한 전원을 발생시키는 여자기; 및
    상기 하이브리드 발전기로부터 부하로 출력되는 출력 전압을 검출하고 검출한 출력 전압과 참조값을 비교하여 상기 출력 전압이 참조값을 추종하도록 그 편차에 해당하는 변동량을 상기 상전도 계자 코일로 피드백하여 상기 상전도 계자 코일의 전류를 조정하게 하는 자동 전압 조정 장치(AVR)
    를 포함하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자기를 통해 발생한 교류 전원을 상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일 및 상전도 계자 코일에 필요한 직류 전원으로 변환하는 제1 및 제2 정류기;
    상기 제1 및 제2 정류기를 통해 변환된 각 직류 전원을 상기 하이브리드 발전기의 초전도 계자 코일 및 상전도 계자 코일을 제어하는 데 필요한 직류 전압의 크기로 변환하는 제1 및 제2 변환기
    를 더 포함하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 변환기는 상기 자동 전압 조정 장치로부터 출력 전압과 참조값간 편차에 해당하는 변동량을 피드백받아, 상기 상전도 계자 코일의 전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 발전기는
    상기 초전도 계자 코일로 구성된 회전자에 의해 무부하 전압을 출력하는 동시에, 상기 상전도 계자 코일로 구성된 회전자에 의해 부하 변동에 따른 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 하이브리드 발전기는,
    상기 초전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 무부하 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하는 제1 회전자와,
    상기 제1 회전자와 동일한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 상전도 계자 코일을 발전기의 권선으로 사용하여 부하 변동에 따른 전압을 발생하기 위한 자속을 유도하는 제2 회전자와,
    상기 제1 회전자의 초전도 코일 및 상기 제2 회전자의 상전도 코일을 고정하고 자속의 집속을 위한 회전자 코어, 및
    상기 고정자의 권선을 고정하기 위한 공심 코어
    를 포함하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 여자기는,
    상기 초전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제1 전기자 권선과,
    상기 상전도 계자 코일에 전원을 공급하기 위한 제2 전기자 권선과,
    상기 제1 전기자 권선과 상기 제2 전기자 권선을 고정하고 자속의 집속을 위한 회전자 코어, 및
    여자기 계자(고정자)를 고정하기 위한 고정자 코어
    를 포함하는 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템.
KR1020120152925A 2012-12-26 2012-12-26 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템 KR101417509B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152925A KR101417509B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152925A KR101417509B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140084410A true KR20140084410A (ko) 2014-07-07
KR101417509B1 KR101417509B1 (ko) 2014-07-21

Family

ID=51734288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120152925A KR101417509B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101417509B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101985216B1 (ko) * 2018-12-14 2019-06-04 대흥기전주식회사 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692635B1 (ko) 2015-08-31 2017-01-03 쌍용자동차 주식회사 계자권선형 동기전동기를 탑재한 전기 자동차의 배터리 충전 제어장치 및 그 방법
KR102551042B1 (ko) 2022-10-31 2023-07-04 (주)썬테크 하이브리드 여자 방식의 발전기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07231631A (ja) * 1994-02-15 1995-08-29 Kansai Electric Power Co Inc:The ブラシレス形高調波吸収同期機
KR20030039945A (ko) * 2001-11-16 2003-05-22 주식회사 한마음에너지과학원 유도전류를 이용한 회전기의 자기회로
US8148866B2 (en) * 2008-06-27 2012-04-03 Hamilton Sundstrand Corporation Regulated hybrid permanent magnet generator
JP5752365B2 (ja) * 2010-06-24 2015-07-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 発電システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101985216B1 (ko) * 2018-12-14 2019-06-04 대흥기전주식회사 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기

Also Published As

Publication number Publication date
KR101417509B1 (ko) 2014-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7554302B2 (en) Slip-controlled, wound-rotor induction machine for wind turbine and other applications
JP2019149936A (ja) 可変状況で作動するアセンブリ
US7863868B2 (en) Generator with quadrature AC excitation
Beik et al. High-voltage hybrid generator and conversion system for wind turbine applications
US6380655B1 (en) Variable-speed electromechanical energy converter
US20130016546A1 (en) Electrical system architecture and electrical power generation system
US20120139246A1 (en) Asynchronous generator system and wind turbine having an asynchronous generator system
KR101417509B1 (ko) 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템
CN104038004A (zh) 用于发电***的交流发电机
WO2019098341A1 (ja) ブラシレス同期発電機
KR101506206B1 (ko) 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템
US20110210550A1 (en) Power generation unit and a method generating electric energy
Zhao et al. Slot-PM-assisted hybrid reluctance generator with self-excited DC source for stand-alone wind power generation
Gupta et al. DC-Link voltage regulation of full-power converter for WECS in weak-grid using a variable-flux dual-stator PMSG
CA2618709A1 (en) Self-regulated permanent magnet generator
Chakraborty et al. A new series of brushless and permanent magnetless synchronous machines
Htay et al. Design and construction of automatic voltage regulator for diesel engine type stand-alone synchronous generator
KR101486753B1 (ko) 초전도 발전 시스템
KR101380023B1 (ko) 초전도 발전기 시스템
KR101445006B1 (ko) 단극형 초전도 발전기 시스템
Deaconu et al. Artificial loading for rotating electric machines
Hazra et al. Power conversion and control of a magnetic gear integrated permanent magnet generator for wave energy generation
KR101380024B1 (ko) 초전도 발전기 제어 시스템
RU2688923C1 (ru) Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор
KR101386760B1 (ko) 자기 포화 실드를 갖는 초전도 발전 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee