KR20150078416A - Modular multilevel converter bypass switching device and method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a modular multi-level converter (MMC) bypass switching device in which a normal operation of a converter is possible using residual normal sub modules because a plurality of sub modules having an energy storage unit and a power semiconductor circuit connected to the energy storage unit in parallel bypasses the phase current from a broken sub module in a modular multi-level converter connected in series if an anomaly occurs in a specific sub module and a method thereof. The MMC bypass switching device according to the present invention comprises: a vacuum switch (100); a permanent magnet (210) to guide the short circuit and release of the vacuum switch (100) by magnetic force by being the other side of a moving contact bolt; an electromagnet unit (220) to generate magnetic force to pull or push the permanent magnet (210) according to the application of power impression; a power unit (240) to apply power for generating N pole magnetic force or power for generating S pole magnetic force in the electromagnet unit; a switching unit (230) to be switched so the power for generating the N pole magnetic force or the power for generating S pole magnetic force is applied to the electromagnet unit from the power unit; a latch unit (250) to fixate a permanent magnet (PM) so a moving contactor (102) maintains a separate state from a fixing contactor (101); and a control unit (270) to switching-control the switching unit.

Description

모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법{Modular multilevel converter bypass switching device and method}[0001] Modular multilevel converter bypass switching device and method [0002]

본 발명은 모듈러 멀티레벨 컨버터(Modular multilevel converter, 이하 MMC)를 보호하기 위한 바이패스 스위칭 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 자세하게는 에너지 저장부와 그 에너지 저장부에 병렬로 연결된 파워 반도체 회로를 갖는 다수의 서브모듈이 직렬로 연결된 모듈러 멀티레벨 컨버터에서 특정 서브모듈의 고장 발생 시에 상전류(phase current)를 그 고장 난 서브모듈로부터 바이패스(bypass)시켜 나머지 정상 서브모듈만으로 컨버터의 정상 동작이 가능하도록 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bypass switching apparatus and method for protecting a modular multilevel converter (hereinafter, referred to as MMC), and more particularly, to a power switching apparatus and a power switching apparatus having a power storage unit and a power semiconductor circuit In a modular multilevel converter in which a plurality of submodules are connected in series, the phase current is bypassed from the failed submodule in the event of failure of a specific submodule, so that the normal operation of the converter is possible only with the remaining normal submodules To a modular multi-level converter bypass switching apparatus and method.

일반적으로 모듈라 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, 이하 MMC)의 경우에는 파워 반도체 회로가 2 개의 출력단자를 형성하는 다수의 서브모듈(sub-module)을 포함하고 이들 다수의 서브모듈은 서로 직렬로 연결된다. 이러한 서브모듈은 예컨대 에너지저장부와, 다수의 파워 반도체 스위치 및 환류 다이오드로 이루어진 파워 반도체 회로를 포함하여 구성될 수 있다.Generally, in the case of a modular multilevel converter (MMC), a power semiconductor circuit includes a plurality of sub-modules forming two output terminals, and the plurality of submodules are connected in series to each other do. Such a submodule may comprise, for example, a power semiconductor circuit consisting of an energy storage and a plurality of power semiconductor switches and a reflux diode.

도 1a는 종래 MMC 컨버터의 구성을 나타낸 도면이다. 해당 컨버터는 1 개 이상의 상모듈(phase module)(1)로 구성되고 이들 각 상모듈(1)에는 다수의 서브모듈(10)이 직렬로 연결된다. 부하접속단자로서 교류전압측 단자(L1,L2,L3)는 3상 부하, 예컨대 3상 교류전력시스템에 접속될 수 있다.1A is a diagram showing a configuration of a conventional MMC converter. The converter is composed of one or more phase modules (1), and a plurality of sub modules (10) are connected in series to each phase module (1). The AC voltage side terminals (L1, L2, L3) as load connection terminals can be connected to a three-phase load, for example, a three-phase AC power system.

도 1b는 종래 MMC 컨버터의 서브모듈(10)에 대한 등가회로의 일례를 나타낸 도면이다. 이러한 서브모듈(10)은 각각 에너지 저장부(11)와 그 에너지 저장부(11)에 병렬로 연결되고 턴오프 제어가 가능한 파워 반도체 스위치(12,13) 및 환류 다이오드(14,15)로 구성된 적어도 하나의 파워 반도체 회로(16)를 포함하여 구성될 수 있다. 이들 각 서브모듈(10)은 에너지 저장부(11)와 적어도 하나의 파워 반도체 회로(16)가 다르게 배치되어 다양한 구성으로 구현될 수도 있다. 이들 각각의 서브모듈(10)에는 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 형성된다.1B is a diagram showing an example of an equivalent circuit for the submodule 10 of the conventional MMC converter. Each of the sub modules 10 includes an energy storing unit 11 and power semiconductor switches 12 and 13 and reflux diodes 14 and 15 connected in parallel to the energy storing unit 11 and capable of controlling the turn- And at least one power semiconductor circuit (16). Each of the sub modules 10 may be implemented in various configurations by arranging the energy storage unit 11 and the at least one power semiconductor circuit 16 differently. In each of these sub-modules 10, a first connection terminal X1 and a second connection terminal X2 are formed.

또한, MMC 컨버터에는 특정 서브모듈(10)의 고장 발생시 상모듈(1)의 절선회로(Open Circuit) 방지를 위해 그 고장 난 서브모듈(10)은 단락이 된다. 이러한 단락에 의해 상전류를 고장 난 서브모듈(10)로부터 바이패스시켜 다른 정상의 서브모듈(10)에 의해 상모듈(1)이 정상적으로 동작되도록 한다. 서브모듈(10)의 단락을 위한 단락장치로서 예컨대 진공 스위치(100)가 구비된다. 이 진공 스위치(100)는 고장 발생 후 제어부(미도시)에 의해 수 msec 이내에 단락되도록 제어된다. 이로써 정상적인 운전에서는 서브모듈(10)의 파워 반도체 회로(16)를 통해 정상적인 전류가 통전되지만 특정 서브모듈(10)의 고장 시에는 그 고장 난 서브모듈(10)의 진공스위치(100)가 단락되어 상전류가 진공 스위치(100)를 통해 바이패스되도록 함으로써 상모듈(1)을 보호하게 된다.In addition, the failed submodule 10 is short-circuited in the MMC converter in order to prevent an open circuit of the phase module 1 in the event of failure of the specific submodule 10. By this short circuit, the phase current is bypassed from the failed sub-module 10, and the phase module 1 is normally operated by the other normal sub-module 10. A vacuum switch 100 is provided as a short-circuit device for short-circuiting the sub-module 10, for example. The vacuum switch 100 is controlled to be short-circuited within several msec by a control unit (not shown) after occurrence of a failure. Thus, in normal operation, a normal current is supplied through the power semiconductor circuit 16 of the sub-module 10, but when the sub-module 10 fails, the vacuum switch 100 of the failed sub-module 10 is short- So that the phase current is bypassed through the vacuum switch 100 to protect the phase module 1.

도 1c는 이러한 진공 스위치(100)의 절단 측면도이고, 도 1d는 도 1c의 진공스위치(100)의 동작을 제어하는 제어장치의 측면도이다. 진공 스위치(100)는 진공 밀봉한 용기에 의해 내부가 진공 상태로 유지된다. 고정접촉볼트(111)에 고정접촉자(101)가 부설되고 이동접촉볼트(112)에는 이동접촉자(102)가 부설된다. 또한 고정접촉볼트(111)와 이동접촉볼트(112)에는 제1출력단자(X1) 및 제2출력단자(X2)가 각각 연결된다. 따라서, 고정접촉자(101)와 이동접촉자(102)의 접촉 및 분리에 의해 단락이 형성 및 해제된다. 1C is a cut-away side view of this vacuum switch 100, and FIG. 1D is a side view of a control device for controlling the operation of the vacuum switch 100 of FIG. 1C. The vacuum switch 100 is kept in a vacuum state by a vacuum-sealed container. A fixed contact 101 is attached to the fixed contact bolt 111 and a movable contact 102 is attached to the movable contact bolt 112. The first output terminal X1 and the second output terminal X2 are connected to the fixed contact bolt 111 and the moving contact bolt 112, respectively. Therefore, the short circuit is formed and released by the contact and separation of the stationary contactor 101 and the movable contactor 102. [

진공 스위치(100)의 내부와 외부 간의 압력차에 의해 이동접촉볼트(112)에 종방향으로 유지력(20)이 발생하여 이동접촉자(102)를 고정접촉자(101) 방향으로 움직이게 한다. 이러한 유지력(20)은 내부의 금속벨로우즈(120)의 스프링 작용과, 진공 스위치(100)의 내부와 외부 간의 기압차에 의해 지원된다. 이에, 진공 스위치(100)에서의 단락을 해제하기 위해 유지력(20)에 반대로 작용하는 힘(24)이 필요하다. 이러한 반대의 힘(24)은 제어장치(30)에 의해 지원된다.A pressure difference between the inside and the outside of the vacuum switch 100 generates a holding force 20 in the longitudinal direction of the moving contact bolt 112 to move the moving contact 102 in the direction of the fixed contact 101. [ This holding force 20 is supported by the spring action of the inner metal bellows 120 and the air pressure difference between the inside and the outside of the vacuum switch 100. [ Thus, a force 24 acting in opposition to the holding force 20 is required to release the short circuit in the vacuum switch 100. [ This opposing force 24 is supported by the control device 30.

또한, 이상을 감지하는 제어장치(30)의 자체에 고장이 발생하거나, 코일을 구동하는 전원 자체의 이상 및 코일 자체가 끊어져 이상이 발생하면, 고정접촉자(101)와 이동접촉자(102)를 접점시켜 단락(close)시키지 못하는 문제점이 있다.
When the abnormality of the control device 30 for detecting an abnormality occurs or an abnormality occurs in the power source itself for driving the coil and the coil itself is broken, the fixed contact 101 and the movable contact 102 are brought into contact with each other There is a problem in that it can not be closed.

대한민국 등록특허공보 제0478690호(등록일 : 2005년03월15일)Korean Registered Patent Publication No. 0478690 (Registered Date: March 15, 2005)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 에너지 저장부와 그 에너지 저장부에 병렬로 연결된 파워 반도체 회로를 갖는 다수의 서브모듈이 직렬로 연결된 모듈러 멀티레벨 컨버터에서 특정 서브모듈의 고장 발생 시에 상전류(phase current)를 그 고장 난 서브모듈로부터 바이패스(bypass)시켜 나머지 정상 서브모듈만으로 컨버터의 정상 동작이 가능하도록 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a modular multilevel converter in which a plurality of submodules having an energy storage unit and a power semiconductor circuit connected in parallel to the energy storage unit are connected in series, And bypassing the phase current from the failed submodule to the normal submodule so that the normal operation of the converter is enabled only by the remaining normal submodules.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 고정접촉볼트에 고정접촉자가 부설됨과 더불어 이동접촉볼트의 일측에 이동접촉자가 상기 고정접촉자와 마주하도록 부설되며, 고정접촉볼트와 이동접촉볼트에 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 각각 연결되어 있는 진공스위치; 상기 이동접촉볼트의 타측에 부착되어 자기력에 의해 상기 진공스위치(100)의 단락 및 해제를 안내하는 영구자석(PM); 상기 영구자석(PM)을 전원의 인가에 따라 끌어당기거나 밀어내기 위한 자기력을 발생시키는 전자석부; 상기 전자석부에 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원을 인가하는 전원부; 상기 전원부로부터 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 스위칭 동작하는 스위칭부; 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시키기 위한 래치; 및 상기 스위칭부를 스위칭 제어하는 제어부를 포함하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a fixed contact is provided on a fixed contact bolt, a movable contact is installed on one side of the movable contact bolt so as to face the fixed contact, A vacuum switch having a first connection terminal X1 and a second connection terminal X2 connected to each other; A permanent magnet (PM) attached to the other side of the moving contact bolt for guiding shorting and release of the vacuum switch (100) by a magnetic force; An electromagnetic part for generating a magnetic force for pulling or pushing the permanent magnet (PM) according to application of power; A power supply unit for applying a power source for generating an N pole magnetic force or a power source for generating an S pole magnetic force to the electromagnetic portion; A switching unit operable to apply a power source for generating an N pole magnetic force or a power source for generating an S pole magnetic force from the power unit to the electromagnet unit; A latch for fixing the permanent magnet (PM) so that the movable contact (102) is kept apart from the stationary contactor (101); And a controller for controlling switching of the switching unit.

또한, 상기 진공 스위치는, 진공 밀봉한 용기에 의해 내부가 진공 상태로 유지되고, 다수의 서브모듈 중 특정 서브모듈의 고장 발생 시 고장난 서브모듈의 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2) 사이를 단락시켜 상전류(Phase Current)를 고장난 서브모듈(10)로부터 바이패스시키게 된다.In addition, the vacuum switch is maintained in a vacuum state by a vacuum-sealed container, and when a failure occurs in a specific sub-module among the plurality of sub-modules, the first connection terminal X1 and the second connection terminal X2) to bypass the phase current from the failed submodule 10.

또한, 상기 전자석부는, 상기 영구자석(PM)이 접촉 또는 분리되도록 고정 설치된 코어에 N극 자기력 발생을 위한 코일과 S극 자기력 발생을 위한 코일이 권선되어 있다.In addition, the electromagnet portion has a coil for generating an N pole magnetic force and a coil for generating an S pole magnetic force are wound around a core fixedly installed to contact or separate the permanent magnet (PM).

또한, 상기 영구자석(PM)을 상기 전자석부로부터 밀어내려는 탄성력을 제공하는 제1 탄성부가 상기 전자석부와 상기 영구자석(PM)에 설치될 수 있다.In addition, a first resilient portion that provides an elastic force to push the permanent magnet (PM) from the electromagnet portion may be installed in the electromagnet portion and the permanent magnet (PM).

또한, 상기 제어부는 정상적인 상태에서 상기 스위칭부를 통해 상기 전원부로부터 상기 영구자석(PM)의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 제어하여, 상기 전자석부가 상기 영구자석(PM)을 끌어당겨서 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하게 된다.In addition, the control unit controls the power source to apply a power from the power unit through the switching unit to the electromagnet unit to generate a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet, So that the movable contact is separated from the fixed contact by pulling the movable contact (PM).

또한, 시스템의 이상 발생 시, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 동일한 극성의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 전자석부의 척력과 상기 제1 탄성부의 탄성력의 합력에 의해 상기 영구자석을 밀어내어 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉된 상태가 된다.The control unit controls the switching unit so that a power source for generating a magnetic force of the same polarity as the polarity of the permanent magnet from the power source unit is applied to the electromagnet unit when the system abnormality occurs, The permanent magnet is pushed out by the resultant force of the elastic force of the elastic portion, and the movable contact is in contact with the stationary contactor.

또한, 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시키기 위한 래치를 동작시키는 솔레노이드부 를 더 포함할 수 있다.The movable contact 102 may further include a solenoid portion for operating a latch for fixing the permanent magnet PM so as to keep the movable contact 102 away from the stationary contactor 101. [

또한, 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시킨 래치의 동작 상태를 해제하기 위한 탄성력을 제공하는 제2 탄성부를 더 포함할 수 있다.The movable contact may further include a second elastic portion for providing an elastic force for releasing the operating state of the latch that fixes the permanent magnet (PM) so that the movable contact is kept spaced from the fixed contact.

또한, 시스템의 설치 시, 상기 영구자석을 기계적인 힘으로 상기 전자석부 측으로 이동시켜서 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하고, 상기 제2 탄성부의 탄성력에 반대되는 힘으로 상기 래치를 올린 후, 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 영구자석이 상기 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정된 상태가 된다.When the system is installed, the permanent magnet is moved to the electromagnetic part side with a mechanical force so that the movable contact 102 is separated from the stationary contactor 101, and the elastic force of the second elastic part The permanent magnet is moved to the stationary contactor 101 side by the elastic force of the first elastic portion, and then is caught and fixed to the latch by the elastic force of the first elastic portion.

또한, 시스템이 설치된 후, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하면, 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 영구자석이 상기 래치로부터 떨어져 상기 영구자석을 고정시키던 상기 래치가 상기 제2 탄성부의 탄성력에 의해 밀려나 상기 솔레노이드부 측으로 복원되서 대기 상태가 되게 된다.When the control section controls the switching section so that a power source for generating a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet from the power source section is applied to the electromagnetic section after the system is installed, The permanent magnet pulls the permanent magnet away from the latch and the latch fixing the permanent magnet is pushed by the elastic force of the second elastic portion and is restored to the solenoid portion side to be in the standby state.

그리고, 시스템의 점검 시, 상기 제어부가 상기 솔레노이드부를 구동하면, 상기 솔레노이드부의 동작에 따라 상기 래치가 상기 영구자석 측으로 상향으로 이동한 상태에서, 상기 전자석부의 자기력이 차단되면, 상기 영구자석이 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 고정접촉자(101) 측으로 이동하게 되고, 상기 영구자석이 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸리게 되어 고정되며, 이 상태에서 상기 솔레노이드부가 전원 공급이 끊김에 따라 동작이 중단되어도 상기 이동접촉자는 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.
When the system is inspected, when the control unit drives the solenoid unit, when the magnetic force of the electromagnetic coil is interrupted in a state in which the latch is moved upward to the permanent magnet side according to the operation of the solenoid unit, The permanent magnet is moved to the stationary contactor side by the resilient force of the first elastic portion and fixed to the latch while being moved to the stationary contactor side. In this state, when the power supply to the solenoid portion is cut off, The movable contact is kept spaced apart from the stationary contactor 101 even when the movable contactor is interrupted.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정접촉볼트에 고정접촉자가 부설됨과 더불어 이동접촉볼트의 일측에 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자와 마주하도록 부설되며, 고정접촉볼트와 이동접촉볼트에 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 각각 연결되어 있는 진공스위치 관과, 영구자석(PM), 제1 탄성부, 전자석부, 전원부, 스위칭부, 래치, 제2 탄성부, 솔레노이드부 및 제어부를 포함하는 시스템의 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법으로서, (a) 초기 시스템의 설치 시, 상기 영구자석이 기계적인 힘에 의해 상기 전자석부 측으로 이동되어, 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되는 단계; (b) 상기 제2 탄성부의 탄성력에 반대되는 힘에 의해 상기 래치가 올려진 후, 기계적인 힘이 제거되고, 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 영구자석이 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정된 상태가 되는 단계; (c) 시스템이 설치된 후, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 반대되는 극성의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 단계; (d) 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 영구자석이 상기 래치로부터 떨어져 상기 영구자석을 고정시키던 상기 래치가 상기 제2 탄성부의 탄성력에 의해 밀려나 상기 솔레노이드부 측으로 복원되는 단계; (e) 시스템의 이상 발생 시, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성(N극)과 동일한 극성(N극)의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 단계; 및 (f) 상기 전자석부가 척력 및 상기 제1탄성부의 탄성에 의해 상기 영구자석을 밀어내어 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉된 상태가 되는 단계를 포함하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fixed contact bolt to which a stationary contactor is attached, a movable contactor is installed on one side of the movable contact bolt so as to face the stationary contactor, A vacuum switch tube in which a first connection terminal X1 and a second connection terminal X2 are connected to a bolt and a moving contact bolt respectively; and a permanent magnet PM, a first elastic portion, an electromagnet portion, a power portion, A method for modular multi-level converter bypass switching of a system comprising a latch, a second resilient portion, a solenoid portion and a control portion, the method comprising the steps of: (a) upon installation of an initial system the permanent magnet is moved to the electromagnet side by a mechanical force , The movable contact (102) being separated from the fixed contact (101); (b) the mechanical force is removed after the latch is raised by a force opposite to the elastic force of the second elastic portion, and the permanent magnet is moved to the fixed contact side by the elastic force of the first elastic portion, A step of holding and being fixed; (c) after the system is installed, controlling the switching unit so that the control unit applies a power from the power unit to the electromagnetic unit to generate a magnetic force of polarity opposite to the polarity of the permanent magnet; (d) the electromagnet attracts the permanent magnet by a magnetic force generated by an attraction force so that the permanent magnet is separated from the latch and the latch, which fixed the permanent magnet, is pushed by the elastic force of the second elastic portion and is restored to the solenoid portion ; (e) controlling the switching unit such that, when an abnormality occurs in the system, the control unit applies a power from the power source unit to generate a magnetic force of the same polarity as the polarity of the permanent magnet (N pole) ; And (f) pushing the permanent magnet by the resilient force of the electromagnet portion and the elasticity of the first elastic portion to bring the movable contact into contact with the stationary contactor. do.

또한, 상기 (d) 단계는, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성(N극)과 반대되는 극성(S극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하게 됨에 따라, 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 된다.In the step (d), the control unit controls the switching unit so that a power source for generating a magnetic force having a polarity (S pole) opposite to the polarity (N pole) of the permanent magnet from the power source unit is applied to the electromagnetic coil unit. The electromagnet attracts the permanent magnet with a magnetic force by the attraction force so that the movable contact 102 is spaced apart from the fixed contact 101.

또한, (g) 시스템의 점검 시에, 상기 제어부가 상기 솔레노이드부를 구동하여, 상기 솔레노이드부가 상기 래치를 상향으로 밀어내어, 상기 래치가 상기 영구자석 측 상향으로 이동한 상태가 되는 단계; 및 (h) 상기 전자석부의 자기력이 차단되면, 상기 영구자석이 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정되는 단계를 더 포함할 수 있다.(G) when the system is inspected, the control unit drives the solenoid unit, the solenoid unit pushes the latch upward, and the latch is moved to the upper side of the permanent magnet side; And (h) when the magnetic force of the electromagnetic portion is interrupted, moving the permanent magnet toward the stationary contactor by the elastic force of the first elastic portion, and then engaging with the latch to fix the permanent magnet.

그리고, 상기 (h) 단계는, 상기 솔레노이드부의 동작이 중단되어도, 상기 영구자석이 상기 래치에 걸린 상태로 있어 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.
In the step (h), the permanent magnet is held by the latch, so that the movable contactor 102 is kept apart from the stationary contactor 101, even if the operation of the solenoid unit is interrupted.

본 발명에 의하면, 제어장치가 고장이 난 경우에 영구자석을 전자석으로부터 밀어내는 탄성력을 영구자석의 자기력보다 더 세게하여 고정접촉자와 이동접촉자를 단락(close)시킬 수 있다.According to the present invention, when the control device fails, the elastic force for pushing the permanent magnet out of the electromagnet is made larger than the magnetic force of the permanent magnet, so that the fixed contact and the movable contact can be closed.

또한, 전자석의 코일에 전원을 인가하는 구성에 코일이 끊어지거나 고장이 발생한 경우에도 고정접촉자와 이동접촉자를 단락시킬 수 있다. In addition, the fixed contact and the movable contact can be short-circuited even when the coil is broken or a failure occurs in the structure of applying power to the coil of the electromagnet.

따라서, 제어장치의 고장이나 전원부에 고장이 발생하더라도 바이패스 스위칭 동작은 정상적으로 이루어지게 됨으로써 전체 시스템의 영향을 최소화 할 수 있다.
Therefore, even if a fault occurs in the controller or a failure occurs in the power supply, the bypass switching operation is normally performed, so that the influence of the entire system can be minimized.

도 1a는 종래 MMC 컨버터의 구성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 종래 MMC 컨버터의 서브모듈에 대한 등가회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1c는 도 1b의 진공스위치 관에 대한 절단 측면도이고, 도 1d는 도 1c의 진공스위치 관에 대한 동작을 제어하는 제어장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 초기 시스템의 설치 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 시스템의 이상 발생 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 시스템의 점검 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a conventional MMC converter, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit for a submodule of a conventional MMC converter.
Fig. 1C is a cut-away side view of the vacuum switch tube of Fig. 1B, and Fig. 1D is a side view of the control apparatus controlling the operation of the vacuum switch tube of Fig. 1C.
2 is a block diagram of a modular multi-level converter bypass switching apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation procedure of an initial system in an MMC bypass switching method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
4 is a flowchart illustrating an operation of the MMC bypass switching method according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation procedure for checking a system in an MMC bypass switching method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that it is not intended to be limited to the particular embodiments of the invention but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에 따른 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a modular multi-level converter bypass switching apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치의 구성 예를 나타낸 도면이다.2 is a block diagram of a modular multi-level converter bypass switching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치(200)는 진공 스위치(100), 영구자석(Permanent Magnet)(210), 전자석부(220), 스위칭부(230), 전원부(240), 래치(250), 솔레노이드부(260), 제어부(270), 제1 탄성부(280) 및 제2 탄성부(290)를 포함한다.2, a modular multi-level converter bypass switching device 200 according to an embodiment of the present invention includes a vacuum switch 100, a permanent magnet 210, an electromagnet 220, A power supply 240, a latch 250, a solenoid 260, a controller 270, a first elastic portion 280, and a second elastic portion 290.

진공 스위치(100)는 전술한 바와 같이 고정접촉볼트(111)에 고정접촉자(101)가 부설됨과 더불어 이동접촉볼트(112)의 일측에 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)와 마주하도록 부설되며, 고정접촉볼트(111)와 이동접촉볼트(112)에 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 각각 연결되어 있다. The vacuum switch 100 has a fixed contactor 101 attached to the fixed contact bolt 111 as described above and a movable contactor 102 fixed to one side of the movable contact bolt 112 so as to face the fixed contactor 101 And the first connection terminal X1 and the second connection terminal X2 are connected to the fixed contact bolt 111 and the moving contact bolt 112, respectively.

또한, 진공 스위치(100)는 진공 밀봉한 용기에 의해 내부가 진공 상태로 유지되고, 다수의 서브모듈 중 특정 서브모듈의 고장 발생 시 고장 난 서브모듈(10)의 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2) 사이를 단락시켜 상전류(Phase Current)를 고장 난 서브모듈(10)로부터 바이패스시키게 된다.Further, the vacuum switch 100 is maintained in a vacuum state by a vacuum-sealed container, and when a failure occurs in a specific sub-module among the plurality of sub-modules, the first connection terminal X1 of the failed sub- The second connection terminal X2 is short-circuited to bypass the phase current from the failed submodule 10.

영구자석(210)은 이동접촉볼트(112)의 타측에 부착되어 자기력에 의해 진공스위치(100)의 단락 및 해제를 안내한다.The permanent magnet 210 is attached to the other side of the moving contact bolt 112 and guides the short circuit and release of the vacuum switch 100 by magnetic force.

전자석부(220)는 영구자석(PM)을 전원의 인가에 따라 끌어당기거나 밀어내기 위한 자기력을 발생시키게 된다. 여기서, 전자석부(220)는 영구자석(210)이 접촉 또는 분리되도록 고정 설치된 코어에 N극 자기력 발생을 위한 코일과 S극 자기력 발생을 위한 코일이 권선되어 있다.The electromagnet part 220 generates a magnetic force for pulling or pushing the permanent magnet PM according to application of power. Here, a coil for generating an N-pole magnetic force and a coil for generating an S-pole magnetic force are wound around a core provided to fix the permanent magnet 210 so that the permanent magnet 210 is contacted or separated.

스위칭부(230)는 전원부(240)로부터 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 스위칭 동작을 실행한다.The switching unit 230 performs a switching operation so that a power source for generating an N pole magnetic force or a power source for generating an S pole magnetic force is applied from the power source unit 240 to the magnet unit 220.

전원부(240)는 전자석부(220)에 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원을 인가한다.The power supply unit 240 applies a power for generating the N pole magnetic force or a power for generating the S pole magnetic force to the electromagnetic portion 220.

래치(250)는 초기에 전원이 없을 때 영구자석(210)을 전자석부(220) 측으로 이동시켜서 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하기 위해 영구자석(210)을 걸림턱 형태로 고정시키게 된다.The latch 250 is configured to move the permanent magnet 210 to the magnetron portion 220 side when the power is not in the initial state and to move the permanent magnet 210 to maintain the moving contactor 102 away from the stationary contactor 101 And is fixed in the form of a latching jaw.

솔레노이드부(260)는 시스템 점검 시에, 래치(250)에 대해 제2 탄성부(290)의 탄성력을 이기는 힘으로 밀어내어 영구자석(210)의 이동 시 걸릴 수 있도록 래치(250)를 돌출시키는 역할을 한다. 즉, 솔레노이드부(260)는 제2 탄성부(290)의 탄성력과 반대되는 동작을 통해 래치(250)를 밀어서 래치(250)가 영구자석(210)의 걸림턱 역할을 할 수 있도록 한다.The solenoid portion 260 pushes the resilient force of the second elastic portion 290 against the latch 250 with a pulling force to protrude the latch 250 so that the latch 250 can be engaged when the permanent magnet 210 is moved It plays a role. That is, the solenoid portion 260 pushes the latch 250 through the operation opposite to the elastic force of the second elastic portion 290, so that the latch 250 can serve as a latching jaw of the permanent magnet 210.

제어부(270)는 스위칭부(230)를 스위칭 제어하게 된다.The control unit 270 controls the switching unit 230 to be switched.

제1 탄성부(280)는 스프링 형태의 구조를 가지며, 영구자석(210)을 전자석부(220)로부터 밀어내려는 탄성력을 제공하고, 전자석부(220)와 영구자석(210) 간에 설치될 수 있다.The first elastic portion 280 has a spring-like structure and can provide an elastic force to push the permanent magnet 210 away from the magnet portion 220 and can be installed between the magnet portion 220 and the permanent magnet 210 .

제2 탄성부(290)는 스프링 형태의 구조를 가지며, 영구자석(210)을 고정시킨 래치(250)의 걸림턱 역할을 해제하기 위한 탄성력을 제공한다. The second elastic portion 290 has a spring-like structure and provides an elastic force for releasing the latching force of the latch 250 fixing the permanent magnet 210.

또한, 제어부(270)는 정상적인 상태에서 스위칭부(230)를 통해 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성(N극)과 반대되는 극성(S극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 제어하여, 전자석부(220)가 영구자석(210)을 끌어당겨서 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하게 된다.The control unit 270 controls the power supply unit 240 to generate a magnetic force having a polarity (S pole) opposite to the polarity (N pole) of the permanent magnet 210 from the power supply unit 240 through the switching unit 230, The magnet 220 is pulled by the permanent magnet 210 so that the moving contact 102 is separated from the stationary contactor 101 by being controlled.

또한, 제어부(270)는 시스템의 이상 발생 시 스위칭부(230)를 통해 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성(N극)과 동일한 극성(N극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 제어하여, 전자석부(220)가 영구자석(210)을 밀어내어 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)에 접촉된 상태가 되도록 하게 된다.The controller 270 controls the power supply 240 to generate a magnetic force having the same polarity (N pole) as the polarity (N pole) of the permanent magnet 210 through the switching unit 230 So that the electromagnet portion 220 pushes the permanent magnet 210 to bring the moving contact 102 into contact with the stationary contactor 101. [

또한, 시스템의 설치 시 기계적인 힘으로 영구자석(210)을 전자석부(220) 측으로 이동시켜서 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하고, 제2 탄성부(290)의 탄성력에 반대되는 힘으로 래치(250)를 올린 후, 제1 탄성부(280)의 탄성력에 의해 영구자석(210)이 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 래치(250)에 걸려 고정된 상태가 된다. 따라서, 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태에서 시스템의 설치를 완료한다.When the system is installed, the permanent magnet 210 is moved to the magnet portion 220 side by a mechanical force so that the movable contact 102 is separated from the fixed contact 101 and the second elastic portion 290 The permanent magnet 210 is moved toward the stationary contactor 101 by the elastic force of the first elastic portion 280 and is fixed to the latch 250 by being fixed by the elastic force of the first elastic portion 280 . Thus, the installation of the system is completed with the movable contact 102 separated from the stationary contactor 101. [

시스템이 설치된 후, 제어부(270)가 스위칭부(230)를 통해 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 제어하면, 전자석부(220)가 인력에 의한 자기력으로 영구자석(210)을 끌어당겨서 영구자석(210)이 래치(250)로부터 떨어지면 영구자석(210)을 고정시키던 래치(250)는 제2 탄성부(290)의 탄성력에 의해 밀려나 솔레노이드부(260) 측으로 복원되서 대기 상태가 된다.After the system is installed, the control unit 270 controls the electromagnet unit 220 so that a power source for generating a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet 210 is applied from the power source unit 240 through the switching unit 230 The latch 250 that fixes the permanent magnet 210 when the magnet 220 pulls the permanent magnet 210 by magnetic force and the permanent magnet 210 is separated from the latch 250, And is restored to the side of the solenoid portion 260 to be in the standby state.

그리고, 시스템의 점검 시, 제어부(270)가 솔레노이드부(260)를 구동하면, 솔레노이드부(260)의 동작에 따라 래치(250)가 영구자석(210) 측으로 상향으로 이동한 상태에서, 전자석부(220)의 자기력이 차단되면, 영구자석(210)은 제1 탄성부(280)의 탄성력에 의해 고정접촉자(101) 측으로 이동하게 되고, 영구자석(220)이 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 래치(250)에 걸리게 되어 고정되며, 이 상태에서 솔레노이드부(260)가 전원 공급이 끊김에 따라 동작이 중단되어도 이동접촉자(102)는 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.
When the control unit 270 drives the solenoid unit 260 when the system is being inspected, the latch 250 moves upward toward the permanent magnet 210 in accordance with the operation of the solenoid unit 260, The permanent magnet 210 moves toward the stationary contactor 101 due to the elastic force of the first elastic portion 280 and the permanent magnet 220 moves toward the stationary contactor 101 The movable contactor 102 is kept separated from the fixed contactor 101 even if the operation is interrupted as the power supply to the solenoid unit 260 is interrupted.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 초기 시스템의 설치 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation procedure of an initial system in an MMC bypass switching method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 시스템(200)은, 초기 시스템의 설치 시에 기계적인 힘으로 영구자석(210)을 전자석부(220) 측으로 이동시켜서 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 된다(S310).3, the MMC bypass switching system 200 according to the embodiment of the present invention moves the permanent magnet 210 to the magnetron portion 220 side by a mechanical force when the initial system is installed, 102 are separated from the stationary contactor 101 (S310).

이때, 제2 탄성부(290)의 탄성력에 반대되는 힘으로 래치(250)를 올린 후, 기계적인 힘을 제거해 제1 탄성부(280)의 탄성력에 의해 영구자석(210)이 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 래치(250)에 걸려 고정된 상태가 된다(S320). At this time, after the latch 250 is lifted by a force opposite to the elastic force of the second elastic part 290, the mechanical force is removed and the permanent magnet 210 is fixed to the fixed contacts 101 The latch 250 is held and fixed (S320).

따라서, 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태에서 시스템의 설치를 완료한다.Thus, the installation of the system is completed with the movable contact 102 separated from the stationary contactor 101. [

시스템이 설치된 후, 제어부(270)가 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 스위칭부(230)를 제어한다(S330).The controller 270 controls the switching unit 230 such that a power source for generating a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet 210 is applied from the power source unit 240 to the electromagnet unit 220 (S330).

이어, 전자석부(220)가 인력에 의한 자기력으로 영구자석(210)을 끌어당겨서 영구자석(210)이 래치(250)로부터 떨어지면 영구자석(210)을 고정시키던 래치(250)는 제2 탄성부(290)의 탄성력에 의해 밀려나 솔레노이드부(260) 측으로 복원된다(S340).
The latch 250 which fixes the permanent magnet 210 when the magnet 220 attracts the permanent magnet 210 by the magnetic force and the permanent magnet 210 is released from the latch 250, (S340) while being pushed by the elastic force of the solenoid portion (290) and restored to the solenoid portion (260) side.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 시스템의 이상 발생 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.4 is a flowchart illustrating an operation of the MMC bypass switching method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 시스템(200)은, 정상적인 상태에서 제어부(270)가 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성(N극)과 반대되는 극성(S극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 스위칭부(230)를 제어한다(S410).4, in an MMC bypass switching system 200 according to an embodiment of the present invention, in a normal state, when the controller 270 receives a signal from the power supply unit 240 that is opposite to the polarity (N pole) of the permanent magnet 210 And controls the switching unit 230 so that a power source for generating a magnetic force having a polarity (S-pole) is applied to the electromagnet unit 220 (S410).

따라서, 전자석부(220)가 인력에 의한 자기력으로 영구자석(210)을 끌어당겨서 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 된다(S420).Therefore, the electromagnetic coil 220 pulls the permanent magnet 210 with a magnetic force by the attractive force, so that the movable contact 102 is separated from the stationary contactor 101 (S420).

이후, 시스템의 이상 발생 시(S430-예), 제어부(270)는 전원부(240)로부터 영구자석(210)의 극성(N극)과 동일한 극성(N극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 전자석부(220)에 인가되도록 스위칭부(230)를 제어한다(S440). The control unit 270 receives a power supply for generating a magnetic force having the same polarity (N pole) as the polarity (N pole) of the permanent magnet 210 from the power supply unit 240, And controls the switching unit 230 to be applied to the stone 220 (S440).

따라서, 전자석부(220)가 척력과 제1 탄성부(280)의 탄성력의 합력에 의해 영구자석(210)을 밀어내게 되어 영구자석(210)에 연결된 이동접촉자(102)가 고정접촉자(101)에 접촉된 상태가 된다(S450).
The electromagnetic contact portion 220 pushes the permanent magnet 210 by the repulsive force of the repulsive force and the elastic force of the first elastic portion 280 so that the movable contact 102 connected to the permanent magnet 210 is moved to the fixed contact 101, (S450).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 방법에서 시스템의 점검 시 동작 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation procedure for checking a system in an MMC bypass switching method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MMC 바이패스 스위칭 시스템(200)은, 시스템의 점검 시에, 먼저 제어부(270)가 솔레노이드부(260)를 구동한다(S510).Referring to FIG. 5, in the MMC bypass switching system 200 according to the embodiment of the present invention, at the time of system check, the controller 270 first drives the solenoid unit 260 (S510).

이에, 솔레노이드부(260)가 래치(250)를 상향으로 밀어내게 되어, 솔레노이드부(260)의 동작에 따라 래치(250)가 영구자석(210) 측의 상향으로 이동한 상태가 된다(S520).The solenoid unit 260 pushes the latch 250 upward so that the latch 250 moves upward on the permanent magnet 210 side in accordance with the operation of the solenoid unit 260 (S520) .

이때, 전자석부(220)의 자기력이 차단되면(S530-예), 영구자석(210)이 제1 탄성부(280)의 탄성력에 의해 고정접촉자(101) 측으로 이동하게 된다(S540).At this time, if the magnetic force of the electromagnetic portion 220 is interrupted (S530), the permanent magnet 210 is moved to the fixed contact 101 side by the elastic force of the first elastic portion 280 (S540).

이어, 영구자석(220)이 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 래치(250)에 걸리게 되어 고정된다(S550). 이때, 영구자석(220)은 제1 탄성부(280)의 탄성력에 의해 래치(250)에 걸린 상태를 유지한다.Then, the permanent magnet 220 moves to the stationary contactor 101 side and is fixed to the latch 250 (S550). At this time, the permanent magnet 220 maintains the state of being caught by the latch 250 by the elastic force of the first elastic portion 280.

이 상태에서, 전원 공급이 끊김에 따라 솔레노이드부(260)의 동작이 중단되면(S560-예), 영구자석(210)이 래치(250)에 걸린 상태로 있기 때문에 이동접촉자(102)는 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.In this state, when the operation of the solenoid portion 260 is interrupted (S560-YES) as the power supply is interrupted, the permanent magnet 210 is caught by the latch 250, So that it is maintained in a state spaced apart from the main body 101.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 에너지 저장부와 그 에너지 저장부에 병렬로 연결된 파워 반도체 회로를 갖는 다수의 서브모듈이 직렬로 연결된 모듈러 멀티레벨 컨버터에서 특정 서브모듈의 고장 발생 시에 상전류(phase current)를 그 고장 난 서브모듈로부터 바이패스(bypass)시켜 나머지 정상 서브모듈만으로 컨버터의 정상 동작이 가능하도록 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, in a modular multilevel converter in which a plurality of submodules having an energy storage unit and a power semiconductor circuit connected in parallel to the energy storage unit are connected in series, a phase current current converter is bypassed from the failed submodule so that normal operation of the converter can be performed only with the remaining normal submodules, thereby realizing a modular multi-level converter bypass switching apparatus and method.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명은 에너지 저장부와 그 에너지 저장부에 병렬로 연결된 파워 반도체 회로를 갖는 다수의 서브모듈이 직렬로 연결된 모듈러 멀티레벨 컨버터에서 특정 서브모듈의 고장 발생 시에 상전류(phase current)를 그 고장 난 서브모듈로부터 바이패스(bypass)시켜 나머지 정상 서브모듈만으로 컨버터의 정상 동작이 가능하도록 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치 및 방법에 적용할 수 있다.
The present invention relates to a modular multi-level converter in which a plurality of submodules having an energy storage unit and a power semiconductor circuit connected in parallel to the energy storage unit are connected in series, The present invention can be applied to a modular multilevel converter bypass switching apparatus and method which enables normal operation of the converter by bypassing only the remaining normal submodules from the submodule.

100 : 진공스위치 101 : 고정접촉자
102 : 이동접촉자 111 : 고정접촉볼트
112 : 이동접촉볼트 200 : MMC 바이패스 스위칭 장치
210 : 영구자석 210 : 전자석부
230 : 스위칭부 240 : 전원부
250 : 래치 260 : 솔레노이드부
270 : 제어부 280 : 제1 탄성부
290 : 제2 탄성부100: Vacuum switch 101: Fixed contact
102: moving contactor 111: stationary contact bolt
112: moving contact bolt 200: MMC bypass switching device
210: permanent magnet 210: electromagnet
230: switching part 240:
250: latch 260: solenoid portion
270: control unit 280: first elastic member
290: second elastic portion

Claims (15)

고정접촉볼트(111)에 고정접촉자(101)가 부설됨과 더불어 이동접촉볼트(112)의 일측에 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)와 마주하도록 부설되며, 고정접촉볼트(111)와 이동접촉볼트(112)에 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 각각 연결되어 있는 진공 스위치(100);
상기 이동접촉볼트(112)의 타측에 부착되어 자기력에 의해 상기 진공스위치(100)의 단락 및 해제를 안내하는 영구자석(PM);
상기 영구자석(PM)을 전원의 인가에 따라 끌어당기거나 밀어내기 위한 자기력을 발생시키는 전자석부;
상기 전자석부에 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원을 인가하는 전원부;
상기 전원부로부터 N극 자기력 발생을 위한 전원 또는 S극 자기력 발생을 위한 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 스위칭 동작하는 스위칭부;
상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시키기 위한 래치; 및
상기 스위칭부를 스위칭 제어하는 제어부;
를 포함하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
A stationary contactor 101 is attached to the stationary contact bolt 111 and a movable contactor 102 is installed on one side of the movable contact bolt 112 so as to face the stationary contactor 101, A vacuum switch 100 in which the first connection terminal X1 and the second connection terminal X2 are connected to the moving contact bolt 112;
A permanent magnet (PM) attached to the other side of the moving contact bolt (112) and guiding the short circuit and release of the vacuum switch (100) by a magnetic force;
An electromagnetic part for generating a magnetic force for pulling or pushing the permanent magnet (PM) according to application of power;
A power supply unit for applying a power source for generating an N pole magnetic force or a power source for generating an S pole magnetic force to the electromagnetic portion;
A switching unit operable to apply a power source for generating an N pole magnetic force or a power source for generating an S pole magnetic force from the power unit to the electromagnet unit;
A latch for fixing the permanent magnet (PM) so that the movable contact (102) is kept apart from the stationary contactor (101); And
A control unit for controlling switching of the switching unit;
And a modular multilevel converter bypass switching device.
청구항 1에 있어서,
상기 진공스위치(100)는 진공 밀봉한 용기에 의해 내부가 진공 상태로 유지되고, 다수의 서브모듈 중 특정 서브모듈의 고장 발생 시 고장난 서브모듈(10)의 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2) 사이를 단락시켜 상전류(Phase Current)를 고장난 서브모듈(10)로부터 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
The vacuum switch 100 is maintained in a vacuum state by a vacuum-sealed container. When a failure occurs in a specific sub-module among the plurality of sub-modules, the first connection terminal X1 of the failed sub- And the connection terminal (X2) is short-circuited to bypass the phase current from the failed submodule (10).
청구항 1에 있어서,
상기 전자석부는, 상기 영구자석(PM)이 접촉 또는 분리되도록 고정 설치된 코어에 N극 자기력 발생을 위한 코일과 S극 자기력 발생을 위한 코일이 권선되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electromagnet portion has a coil for generating an N pole magnetic force and a coil for generating an S pole magnetic force are wound around a core fixedly installed to contact or separate the permanent magnet (PM). The modular multi-level converter bypass switching device .
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석(PM)을 상기 전자석부로부터 밀어내려는 탄성력을 제공하는 제1 탄성부가 상기 전자석부와 상기 영구자석(PM)에 설치된 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a first elastic part for providing an elastic force to push the permanent magnet (PM) from the electromagnetic part is provided on the electromagnetic part and the permanent magnet (PM).
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 정상적인 상태에서 상기 스위칭부를 통해 상기 전원부로부터 상기 영구자석(PM)의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 제어하여, 상기 전자석부가 상기 영구자석(PM)을 끌어당겨서 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the power source to apply a power from the power source unit to the electromagnet unit in a normal state to generate a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet, So that the movable contactor (102) is spaced apart from the fixed contactor (101). ≪ IMAGE >
청구항 5에 있어서,
시스템의 이상 발생 시, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 동일한 극성의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 전자석부의 척력과 상기 제1 탄성부의 탄성력의 합력에 의해 상기 영구자석을 밀어내어 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉된 상태가 되는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method of claim 5,
The control unit controls the switching unit so that a power source for generating a magnetic force of the same polarity as the polarity of the permanent magnet from the power source unit is applied to the electromagnet unit by the control unit, And the movable contact is brought into contact with the stationary contactor by pushing the permanent magnet by the resultant force of elastic force.
청구항 1에 있어서,
상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시키기 위한 래치를 동작시키는 솔레노이드부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
A solenoid portion for operating a latch for fixing the permanent magnet (PM) so that the movable contactor (102) is spaced apart from the fixed contactor (101);
Further comprising: a modulo multilevel converter bypass switching device.
청구항 7에 있어서,
상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 영구자석(PM)을 고정시킨 래치의 동작 상태를 해제하기 위한 탄성력을 제공하는 제2 탄성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method of claim 7,
And a second elastic portion for providing an elastic force for releasing the operating state of the latch fixing the permanent magnet (PM) so that the movable contactor (102) is kept apart from the stationary contactor (101) Modular multilevel converter bypass switching device.
청구항 1에 있어서,
시스템의 설치 시, 상기 영구자석을 기계적인 힘으로 상기 전자석부 측으로 이동시켜서 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되도록 하고, 상기 제2 탄성부의 탄성력에 반대되는 힘으로 상기 래치를 올린 후, 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 영구자석이 상기 고정접촉자(101) 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정된 상태가 되는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
When the system is installed, the permanent magnet is moved to the electromagnetic part side with a mechanical force so that the movable contact 102 is separated from the stationary contactor 101, And the permanent magnet is moved to the stationary contactor (101) side by the elastic force of the first elastic portion after the latch is raised by the force, and is held by the latch and fixed. .
청구항 9에 있어서,
시스템이 설치된 후, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하면, 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 영구자석이 상기 래치로부터 떨어져 상기 영구자석을 고정시키던 상기 래치가 상기 제2 탄성부의 탄성력에 의해 밀려나 상기 솔레노이드부 측으로 복원되서 대기 상태가 되는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method of claim 9,
When the control unit controls the switching unit so that a power source for generating a magnetic force having a polarity opposite to the polarity of the permanent magnet from the power source unit is applied to the electromagnet unit after the system is installed, And the permanent magnet is pulled away from the latch to fix the permanent magnet, and the latch is pushed by the elastic force of the second resilient portion and is restored to the solenoid portion side to be in the standby state. Switching device.
청구항 1에 있어서,
시스템의 점검 시, 상기 제어부가 상기 솔레노이드부를 구동하면, 상기 솔레노이드부의 동작에 따라 상기 래치가 상기 영구자석 측으로 상향으로 이동한 상태에서, 상기 전자석부의 자기력이 차단되면, 상기 영구자석이 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 고정접촉자(101) 측으로 이동하게 되고, 상기 영구자석이 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸리게 되어 고정되며, 이 상태에서 상기 솔레노이드부가 전원 공급이 끊김에 따라 동작이 중단되어도 상기 이동접촉자는 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 장치.
The method according to claim 1,
When the control unit drives the solenoid unit when the system is checked, when the magnetic force of the electromagnetic coil is interrupted in a state in which the latch is moved upward to the permanent magnet side according to the operation of the solenoid unit, The permanent magnet is moved to the stationary contactor side by the resilient force of the elastic portion and is fixed to the latch while being moved to the stationary contactor side. In this state, when the operation is interrupted as the solenoid power supply is cut off And said movable contact maintains a state spaced apart from said fixed contact (101).
고정접촉볼트(111)에 고정접촉자(101)가 부설됨과 더불어 이동접촉볼트(112)의 일측에 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)와 마주하도록 부설되며, 고정접촉볼트(111)와 이동접촉볼트(112)에 제1접속단자(X1)와 제2접속단자(X2)가 각각 연결되어 있는 진공스위치(100)와, 영구자석(PM), 제1 탄성부, 전자석부, 전원부, 스위칭부, 래치, 제2 탄성부, 솔레노이드부 및 제어부를 포함하는 시스템의 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법으로서,
(a) 초기 시스템의 설치 시, 상기 영구자석이 기계적인 힘에 의해 상기 전자석부 측으로 이동되어, 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 되는 단계;
(b) 상기 제2 탄성부의 탄성력에 반대되는 힘에 의해 상기 래치가 올려진 후, 기계적인 힘이 제거되고, 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 영구자석이 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정된 상태가 되는 단계;
(c) 시스템이 설치된 후, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 반대되는 극성의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 단계;
(d) 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 영구자석이 상기 래치로부터 떨어져 상기 영구자석을 고정시키던 상기 래치가 상기 제2 탄성부의 탄성력에 의해 밀려나 상기 솔레노이드부 측으로 복원되는 단계;
(e) 시스템의 이상 발생 시, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성과 동일한 극성의 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 단계; 및
(f) 상기 전자석부가 척력 및 상기 제1탄성부의 탄성에 의해 상기 영구자석을 밀어내어 상기 이동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉된 상태가 되는 단계;
를 포함하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법.
A stationary contactor 101 is attached to the stationary contact bolt 111 and a movable contactor 102 is installed on one side of the movable contact bolt 112 so as to face the stationary contactor 101, A vacuum switch 100 in which a first connection terminal X1 and a second connection terminal X2 are connected to a moving contact bolt 112 and a permanent magnet PM, a first elastic portion, an electromagnet portion, A modular multi-level converter bypass switching method of a system including a switching unit, a latch, a second elastic unit, a solenoid unit, and a control unit,
(a) when the initial system is installed, the permanent magnet is moved to the electromagnet side by a mechanical force so that the movable contact 102 is separated from the fixed contact 101;
(b) the mechanical force is removed after the latch is raised by a force opposite to the elastic force of the second elastic portion, and the permanent magnet is moved to the fixed contact side by the elastic force of the first elastic portion, A step of holding and being fixed;
(c) after the system is installed, controlling the switching unit so that the control unit applies a power from the power unit to the electromagnetic unit to generate a magnetic force of polarity opposite to the polarity of the permanent magnet;
(d) the electromagnet attracts the permanent magnet by a magnetic force generated by an attraction force so that the permanent magnet is separated from the latch and the latch, which fixed the permanent magnet, is pushed by the elastic force of the second elastic portion and is restored to the solenoid portion ;
(e) controlling the switching unit so that, when an abnormality occurs in the system, the control unit applies a power from the power unit to the electromagnetic portion to generate a magnetic force having the same polarity as the polarity of the permanent magnet; And
(f) pushing the permanent magnet by the repulsive force of the electromagnet portion and elasticity of the first elastic portion to bring the movable contact into contact with the fixed contact;
And a modulo multilevel converter bypass switching method.
청구항 12에 있어서,
상기 (d) 단계는, 상기 제어부가 상기 전원부로부터 상기 영구자석의 극성(N극)과 반대되는 극성(S극)을 갖는 자기력을 발생시키는 전원이 상기 전자석부에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하게 됨에 따라, 상기 전자석부가 인력에 의한 자기력으로 상기 영구자석을 끌어당겨서 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 떨어져 이격된 상태가 된 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법.
The method of claim 12,
In the step (d), the control unit controls the switching unit so that a power source for generating a magnetic force having a polarity (S pole) opposite to the polarity (N pole) of the permanent magnet is applied from the power source unit to the electromagnetic coil unit Wherein the electromagnet attracts the permanent magnet with a magnetic force by an attraction force so that the movable contactor is spaced apart from the fixed contactor.
청구항 12에 있어서,
(g) 시스템의 점검 시에, 상기 제어부가 상기 솔레노이드부를 구동하여, 상기 솔레노이드부가 상기 래치를 상향으로 밀어내어, 상기 래치가 상기 영구자석 측 상향으로 이동한 상태가 되는 단계; 및
(h) 상기 전자석부의 자기력이 차단되면, 상기 영구자석이 상기 제1 탄성부의 탄성력에 의해 상기 고정접촉자 측으로 이동하다가 상기 래치에 걸려 고정되는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법.
The method of claim 12,
(g) when the system is inspected, the control unit drives the solenoid unit so that the solenoid unit pushes the latch upward, and the latch moves to the upward position of the permanent magnet side; And
(h) when the magnetic force of the electromagnetic portion is interrupted, the permanent magnet is moved to the fixed contact side by the elastic force of the first elastic portion, and is caught and fixed to the latch;
Further comprising the steps of: (a) modifying the modulo multilevel converter bypass switching method.
청구항 14에 있어서,
상기 (h) 단계는, 상기 솔레노이드부의 동작이 중단되어도, 상기 영구자석이 상기 래치에 걸린 상태로 있어 상기 이동접촉자(102)가 상기 고정접촉자(101)로부터 이격된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 모듈러 멀티레벨 컨버터 바이패스 스위칭 방법.15. The method of claim 14,
(H) is characterized in that, even if the operation of the solenoid portion is interrupted, the permanent magnet is held on the latch so that the movable contactor (102) is maintained in a state of being spaced apart from the stationary contactor Modular multilevel converter bypass switching method.
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