KR20200099185A - 수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체 - Google Patents

수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체 Download PDF

Info

Publication number
KR20200099185A
KR20200099185A KR1020207020609A KR20207020609A KR20200099185A KR 20200099185 A KR20200099185 A KR 20200099185A KR 1020207020609 A KR1020207020609 A KR 1020207020609A KR 20207020609 A KR20207020609 A KR 20207020609A KR 20200099185 A KR20200099185 A KR 20200099185A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
converters
converter
load
difference
Prior art date
Application number
KR1020207020609A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102369134B1 (ko
Inventor
노르베르트 단넨베르크
앙드레 로트
Original Assignee
티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하
티센크룹 악티엔게젤샤프트
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 티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하, 티센크룹 악티엔게젤샤프트 filed Critical 티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하
Publication of KR20200099185A publication Critical patent/KR20200099185A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102369134B1 publication Critical patent/KR102369134B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/42—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ships or vessels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 수중 이동체의 전기 네트워크에서의 전력 조절을 위한 방법뿐만 아니라, 이러한 유형의 방법을 실행하기 위해 설계된 수중 이동체에 관한 것이다. 네트워크는 2 개의 병렬 전압원들 (B1, B2, FC), 전기 소비장치 (M1, ..., AC, DC3, ...) 및 2 개의 병렬 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 을 포함한다. 각각의 컨버터는 소비장치 및 전압원에 연결되며, 다른 전압원과 분리된다. 상기 2 개의 전압원들로부터의 상이한 전력 출력들이 자동으로 보상된다. 각각의 컨버터에서의 개별 입력 전압이 측정된다. 2 개의 측정된 전압 값들 사이의 차이가 계산된다. 계산된 전압차 값에 따라, 타겟 값은, 2 개의 컨버터들이 수신하거나 출력하는 2 개의 전력들 사이의 차이에 대해 계산된다. 실제로 수신되거나 출력된 개별 전력이 측정된다. 실제로 수신되거나 출력된 전력들 사이의 차이가 계산된 타겟 값과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 2 개의 컨버터들이 작동된다.

Description

수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체
본 발명은 수중 이동체의 온보드 전기 네트워크에서의 전력 조절을 위한 방법 및 이러한 유형의 네트워크를 통합하고 이러한 유형의 방법을 실행하기 위해 설계된 수중 이동체에 관한 것이다.
수중 이동체, 예를 들어 유인 잠수정 (잠수함) 의 온보드 전기 네트워크는 복수의 전기 부하들을 포함하며, 이들 중 일부는 일반적으로 직류가 공급되고, 일부는 교류가 공급된다. 전기 에너지는 병렬로 배열된 적어도 2 개의 전압원에 의해 제공된다. 부하들 중 적어도 일부는 양자의 전압원들로부터 동시에 공급된다. 이 부하들은 각각 2 개의 컨버터들에 연결되고, 이들 컨버터들은 양자의 전압원들로부터의 전류를, 그 부하에 의해 소비되는 전류로 컨버팅한다. 일반적으로, 각 전압원은 다른 전압원 또는 임의의 다른 전압원의 고장시, 주어진 시간 동안 모든 부하 또는 적어도 동작상 필요한 부하를 독립적으로 공급할 수 있도록 구성된다.
많은 경우에, 각각의 전압원은 각각 배터리를 포함한다. 동작시, 하나의 배터리가 다른 배터리보다 추가로 방전될 수 있다. 2 개의 배터리들의 이들 상이한 충전 상태의 보상을 위해 다음의 방법이 공지된다: 추가로 방전된 배터리는 일시적으로 부하로부터 분리되어, 다른 배터리만이 상기 부하를 공급하고 결과적으로 추가로 방전된다.
DE 102014109092 A1 은 프로펠러를 위한 전기 드라이브 (3) 및 상기 드라이브 (3) 의 공급을 위한 전기 네트워크를 갖는 잠수함을 기술한다. 발전기 (4), 연료 전지 (5), 및 복수의 배터리 모듈들 (8) 을 각각 가지는 복수의 배터리 스트링들 (7) 은 네트워크로 전류가 주입되게 한다. 각각의 배터리 스트링 (7) 은 전용 스트링 연결 유닛 (10) 을 통해 전압 컨버터 (11) 에 연결되고, 스위칭 디바이스 (12) 를 통해 네트워크에 연결된다. 각각의 스트링 연결 유닛 (10) 은, 센서 시스템 (13) 에 의해 개별 배터리 모듈 (8) 상의 개별 전압이 측정되게 하는, 전용 스트링 제어 유닛 (14) 을 포함한다. 중앙 구동 제어 유닛 (15) 은 개별 스트링 제어 유닛 (14) 에 연결되고 각각의 배터리 스트링 (7) 이 스위치-인 및 스위치-아웃되게 한다.
DE 102012201605 A1 의 도 2 는 복수의 병렬 배터리 스트링들 (20) 을 갖는 배터리 시스템 (100) 을 도시한다. 각각의 배터리 스트링 (20) 은 복수의 직렬 연결된 배터리 셀들 (30) 을 포함하고, 연관된 DC/DC 컨버터 (40) 의 입력 (41) 에 연결된다. 병렬 연결된 DC/DC 컨버터 (40) 의 출력 (42) 은 배터리 (10) 의 동일한 단자 (11) 에 연결되고, 출력 (43) 은 접지 (50) 에 연결된다. 배터리 스트링 (20) 을 통해 흐르는 전류 (I1, I2) 는 개별적으로 제어될 수 있다. 일 형태의 실시형태에서, DC/DC 컨버터 (40) 는 벅 컨버터 (스텝-다운 컨버터) 로서 구성되며, 스위치 (44) 에 의해, 옵션적으로 배터리 스트링 (20) 에 연결되거나 배터리 스트링 (20) 으로부터 분리될 수 있다, 도 3 참조. 전류 설정은 바람직하게는 배터리 스트링 (20) 사이의 충전 밸런싱이 미리 정의된 시간 인터벌 내에 실행되도록 한다. 더 높은 성능을 갖는 배터리 스트링 (20) 은 더 낮은 성능을 갖는 배터리 스트링보다 더 높은 전류에 의해 더 빠르게 방전될 수 있다. 결과적으로, 상이하게 충전된 배터리 스트링 사이의 능동 충전 밸런싱이 제공된다.
DE 102009054820 A1 의 도 1 및 도 2 는, 각각 복수의 저장 셀 (60) 을 갖는 2 개의 저장 모듈 (38, 40) 을 갖는 에너지 공급 시스템 (10), 2 개의 DC 초퍼 (DC/DC 컨버터 (26, 28)) 를 갖는 에너지 송신 시스템 (14), 인버터 (18), 및 에너지 공급 시스템 (10) 에 의해 공급되는 3 상 AC 머신 (58) 으로서 구성된 전기 머신을 도시한다. DE 102009054820 A1 의 도 3 은 다음 컴포넌트들: 저장 모듈 (38 또는 40), DC 초퍼 (DC/DC 컨버터 (26, 28)), 2 개의 평가 수단 (70, 72) 을 포함하는 컴퓨팅 디바이스 (68) 를 갖는 결정 디바이스 (64), 및 작동 디바이스 (66) 를 갖는 전기 회로를 도시한다.
제 1 평가 수단 (70) 은 저장 모듈 (38, 40) 의 모델을 포함하고, 모델 전압 (U_m) 을 전달한다. 컴퓨팅 디바이스 (68) 는 모델 전압을 실제 측정된 모듈 전압 (U_b) 과 비교하고, 상기 비교 결과 및 모듈 전류 (I_b) 및 모듈 온도 (T_b) 에 따라, 저장 모듈 (38, 40) 의 상태 변수를 계산한다. 제 2 평가 수단 (72) 은 모델 파라미터 및 상태 변수를 수신하고, 연관된 저장 모듈 (38, 40) 의 상태 및/또는 거동의 예측을 생성한다. 전력 지향 동작에서, 현재의 전력 수요 및 채용된 셀의 전력 대 에너지 비에 따라, 저장 모듈 (38, 40) 은 다양한 정도로 충전 및 방전 프로세스에 참여할 수 있다 (단락 [0034] 참조). 다른 동작 모드에서, 저장 모듈의 일관된 평균 충전 상태가 달성된다. 하나의 저장 모듈 (38, 40) 이 다른 저장 모듈보다 더 높은 충전 상태를 가정하면, 저장 모듈 (38, 40) 로부터 전하가 유도되는 프로세스에 더 큰 정도로 일시적으로 수반되고, 및/또는 저장 모듈 (38, 40) 로 전하가 전달되는 프로세스에 더 적은 정도로 수반된다 (단락 [0037] 참조).
EP 2985857 A1 의 도 1 은 2 개의 병렬 저장 배터리 (10 및 20) 를 갖는 저장 배터리 시스템 (1) 을 도시하며, 이들 각각은 양방향 컨버터 (DC/DC 컨버터) (12, 22) 에 연결된다. 각각의 컨버터는 인가되는 펄스-폭 변조 신호에 따라 전압의 변화를 허용한다. 도 9 에 도시된 방법에서, 전압 센서는 각각 배터리 (10, 20) 상의 전압을 검출한다, 단락 [0082], [0088], [0089] 및 [0090] 참조. 또한, 전류 강도 센서 (14, 24) 는 배터리 (10, 20) 와 컨버터 (12, 22) 사이의 전류 플럭스의 측정을 허용한다, 도 1 참조. 각각의 배터리 (10, 20) 에 대해, 전류 강도의 타겟 값 (총 전류 커맨드 값) 이 지정된다. 각각의 경우에, 제어기 (3) 는 컨버터 (12, 22) 상의 입력 전류 강도 (입력 전류 커맨드 값) 에 대한 타겟 값을 계산한다, 단락 [0044] 참조. 전압이 서로 어긋나면 (단계 S55 에서 "예" 결과), 총 전류 강도 (총 전류 커맨트 값) 에 대한 타겟 값은 비례적으로, 즉 2 개의 전압들 사이의 비율에 따라, 2 개의 배터리 (10, 20) 에 대한 2 개의 컨버터들 (12, 22) 사이에서 분할되어, 더 낮은 타겟 전류 강도가 더 낮은 출력 전압을 갖는 배터리를 위한 컨버터에 지정되고, 이 배터리는 비교적 낮은 방전 전류로 방전되게 한다 (단계 S56). 불충분한 충전 상태 (2 개의 저장 배터리 전압의 불균형) 가 이에 따라 해결된다.
DE 102015216097 A1 에서, 2 개의 병렬 컨버터들에 의해, 잠수함에 탑재된 2 개의 병렬 전압원의 전력 출력을 제어하기 위한 방법이 설명된다.
본 발명의 목적은 수중 이동체의 전기 네트워크에서 청구항 제 1 항의 도입부의 특징들을 갖는 전력 조절을 위한 방법 및 제 15 항의 도입부의 특징들을 갖는 수중 이동체를 제공하는 것으로서, 2 개의 전압원의 상이한 전력 출력은 알려진 방법 및 수중 이동체에서보다 더 낮은 전력 손실로 자동 보상된다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 개시된 특징들을 갖는 방법 및 청구항 제 15 항에 개시된 특징들을 갖는 수중 이동체에 의해 달성된다. 유리한 추가의 전개들은 종속 청구항, 다음의 설명 및 도면으로부터 진행된다.
본 발명에 따른 방법은 전기 네트워크를 갖는 수중 이동체에 탑재되어 실행된다. 이 네트워크는 다음을 포함한다:
- 병렬로 배열된 적어도 2 개의 전압원들,
- 적어도 하나의 전기 부하, 및
- 상기 부하 또는 적어도 하나의 부하에 대해, 병렬로 배열된 적어도 2 개의 컨버터들.
2 개의 컨버터들에 연결된 "부하" 는 일정량의 개별 부하들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 개별 부하는 양자의 컨버터들에 연결된다.
적어도 정상 동작에서, 다음과 같은 상황이 확립된다: 부하는 각각 하나의 컨버터를 통해 각각의 전압원에 연결되어, 전체적으로, 상기 부하가 2 개의 병렬 컨버터들을 통해 2 개 또는 적어도 2 개의 전압원에 연결되게 한다. 따라서, 각각의 컨버터는 하나의 전압원에 연결되고, 다른 전압원으로부터 또는 서로 분리된다. 어느 시점에서나, 각 전압원은 정상 동작에서 하나의 컨버터를 통해 각각 부하에 연결된다. 따라서, 부하는 양자의 전압원들로부터 전기 에너지가 동시에 공급될 수 있다.
솔루션에 따라, 각각의 컨버터는 하나의 전압원에 각각 연결되고, 적어도 정상 동작에서, 다른 전압원으로부터 또는 서로 분리된다. 정상 동작 동안, 컨버터는 제 1 시간 주기 동안 제 1 전압원에 연결되고 다른 전압원으로부터 분리되며, 제 2 시간 주기 동안 제 2 전압원에 연결되고 다른 전압원으로부터 분리되는 것이 가능하다.
각각의 컨버터는 상기 컨버터에 연결된 전압원으로부터의 전류를 부하용의 전류로 컨버팅한다. 부하는 양자의 컨버터에 연결되고, 양자의 컨버터에 의해 공급되는 전류를 소비한다.
따라서 각 전압원은 부하에 의해 소비되는 전력을 전달한다. 2 개의 전압원들의 전력 출력들의 차이는 자동으로 보상된다. 자동 보상을 위해, 다음 단계들을 포함하는 시퀀스가 적어도 한 번 실행된다:
- 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 각각에 존재하는 각각의 입력 전압이 측정된다. 하나의 측정된 입력 전압은 하나의 전압원에 의해 전달되고, 다른 입력 전압은 다른 전압원에 의해 전달된다.
- 전압차 값이 계산된다. 이 값은 2 개의 컨버터들 상의 입력 전압들의 2 개의 측정된 값들 사이의 차이이다.
- 계산된 전압차 값에 따라, 타겟 전력 값이 계산된다. 이 타겟 값은 2 개의 측정된 값들 사이의 차이이며, 이 차이는 2 개의 컨버터에 의해 각각의 연결된 전압원으로부터 취득되거나, 또는 2 개의 컨버터에 의해 연결된 부하로 개별적으로 전달되는 2 개의 전력들을 표시한다.
- 각각의 경우에, 2 개의 컨버터에 의해 실제로 취득되거나 실제로 전달되는 전력에 대한 측정치가 측정된다.
- 실제로 취득되거나 전달된 전력들의 값들의 차이가 계산된 타겟 전력 값과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 2 개의 컨버터들이 작동된다. 양자의 컨버터의 작동을 위해, 실제로 취득되거나 전달된 전력에 대한 양자의 측정 값들이 채용된다.
각각의 컨버터는 상기 컨버터에 연결된 전압원으로부터의 입력 전압의 변동을 보상한다. 그러나, 일상적인 동작에서, 하나의 전압원이 다른 전압원보다 적은 전력을 전달하는 상황이 더 발생할 수 있다. 이는 특히 전기 네트워크 상의 적어도 하나의 추가 부하가 오직 하나의 전압원에만 연결되어, 오직 하나의 전압원에서만 부하를 인출하는 경우에 발생할 수 있다. 더욱이, 하나의 전압원은 상이한 갑작스럽거나 점진적으로 작용하는 환경적 영향들에 노출될 수 있고 및/또는 다른 전압원보다 더 빨리 노화할 수 있다. 이러한 차이로 인해 전압원에서 상이한 충전 상태가 발생한다. 그러나, 전압원에서의 상이한 충전 상태는, 네트워크의 일 부분의 고장 또는 오작동의 경우에, 네트워크의 나머지 동작가능하게 준비된 부분이 동작가능하게 준비되는 것을 유지하도록 요구된다는 이유로 특히 바람직하지 않다. 솔루션에 따른 방법은 2 개의 전압원들에 의해 전달되는 전력들의 이러한 차이를 보상한다.
솔루션에 따르면, 2 개의 입력 전압에 대한 2 개의 측정된 값들 사이의 차이에 따라, 취득되거나 전달된 2 개의 전력들 사이의 차이에 대한 타겟 전력 값이 추론되고, 2 개의 컨버터들은 실제로 취득되거나 전달된 2 개의 전력들 사이의 차이가 이 규정된 타겟 전력 값과 동일해야만 하는 것을 목적으로 작동된다. 따라서, 2 개의 전압원들의 상이한 상태들 및 2 개의 전압원들의 상이한 전력 출력들의 영향이 적어도 거의 자동으로 보상되게 하는 것이 가능하며, 즉, 더 높은 전압을 갖는 전압원은 더 낮은 전압을 갖는 전압원보다 더 높은 전력을 연결된 컨버터, 따라서 부하에 전달한다. 2 개의 상태들 사이, 따라서 전력 출력들 사이의 차이는 이에 따라 감소된다. 이 감소는 완전히 자동 방식으로 실행될 수 있으며, 사용자 측에서 제어 액션이 필요하지 않다. 당연히, 사용자에 의해 제어 액션이 실행되는 것이 여전히 가능하다.
이 방법은 전압의 밸런싱을 허용하기 위해, 더 낮은 전압을 갖는 전압원이 일시적으로 부하 또는 부하로부터 완전히 분리되는 것을 허용하지만, 이를 요구하지는 않는다. 대신, 더 낮은 전압을 갖는 전압원은 일시적으로 오직 감소된 부하의 영향을 받으며, 따라서 다른 전압원보다 더 적은 정도로 방전된다. 적어도 정상 동작에서, 부하는 양자의 전압원들에 연결된 것을 유지한다. 본 발명은 부하를 전압원으로부터 일시적으로 분리할 수 있는 복수의 스위칭 소자, 예를 들어 다이오드의, 상이한 전력 출력의 보상을 위한, 제공의 필요성을 제거한다. 이들 스위칭 소자의 개방 및 후속하는 재폐쇄는 이에 따라 제거된다. 이러한 유형의 스위칭 소자에서 전력 손실 및 이에 따른 열 손실이 발생할 수 있다. 수중 이동체의 경우, 이렇게 생성된 임의의 열을 배출하는 것이 종종 어렵다. 결과적으로, 적어도 정상 동작에서, 그러한 스위칭 소자가 필요하지 않은 것이 특히 유리하다.
측정된 전압들 사이의 차이가 클수록, 전력 취득에 있어서 연관된 차이가 크다. 본 발명에 의해, 일 타입의 조절이 실행되며, 그 조절 목표는 동작 상태, 따라서 전압에서의 차이를 신속하게 제거하는 것이다. 방법은 완전히 자동 방식으로 실행되며, 사용자 측에서 개입이 필요하지 않다. 당연히, 사용자가 사용자 개입을 통해 자동 방법을 중단시킬 수 있다.
본 발명은 컨버터들 상의 입력 전압 및 상기 컨버터의 전력 취득 또는 출력의 측정을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 전압원에서 직접 전압을 측정하거나 부하에서 직접 전압 취득을 측정하는 것이 가능하지만, 필요하지 않다. 또한, 측정된 값은 장거리 통신될 필요가 없다. 대신, 양자의 병렬 컨버터의 국부적 조절이 허용된다.
많은 경우에, 본 발명은 이미 서비스 중인 수중 이동체에 온보드로 신속하게 구현될 수 있다. 많은 경우에, 네트워크 및 그 구성 엘리먼트들이 이미 존재하며, 컨버터를 작동시키기 위한 제어기 또는 제어기들도 이미 구현되었다. 많은 경우에, 기계적 컨버전은 필요하지 않다. 대신, 컨버터용 제어기 또는 제어기들에서 실행되는 소프트웨어를 수정하면 충분하다.
본 발명의 바람직한 형태의 실시형태에서, 타겟 전력 값은 다음 조건들이 충족되도록 계산되고 규정된다: 계산된 타겟 전력 차이 값이 클수록, 전압차 값이 커진다. 계산된 타겟 값이 작을수록, 전압차 값이 작아진다. 이러한 구성은, 조절에 의해, 오직 작은 차이보다 큰 정도로 전력 출력들에서 큰 차이가 상쇄되기 때문에, 전압원으로부터의 상이한 전원 출력들의 특히 빠른 보상을 실행한다.
일 구성에서, 전압차 값이 미리 정의된 공차 범위 외부에 있는 경우에만 타겟 값과 관련하여 상기 언급된 양자의 조건들이 충족되도록, 양자의 컨버터들이 작동된다. 전압차 값이 이 공차 범위 내에 있는 시간 동안, 제로 타겟 값이 바람직하게 지정된다. 이 구성은 2 개의 병렬 컨버터들의 빈번한 작동에 대한 필요성을 제거한다. 대신, 이들은 오직, 전압이 공차 값 이상으로 상이한 경우에만 작동된다.
솔루션에 따라, 컨버터에 의해 취득되거나 전달되는 전력에 대한 측정치가 측정된다. 이 전력을 위해 채용될 측정치와 관련하여 상이한 구성이 가능하다. 일 구성에서, 컨버터의 입력 또는 입력에서의 전류 강도가 측정되며, 이 입력은 전압원에 연결된다. 다른 구성에서, 컨버터의 출력 또는 출력에서의 전류 강도가 측정되며, 이 출력은 부하에 연결된다. 전류 강도 또는 전력에 대한 다른 측정치가 부하의 입력 또는 입력에서 측정될 수 있으며, 이 입력은 컨버터에 연결된다. 솔루션에 따른 방법은 취득되거나 전달된 전력에 채용될 수 있는 임의의 측정치를 사용하여 실행될 수 있다.
일 구성에서, 각각의 컨버터는 각각 로컬 제어기를 구비한다. 컨버터의 각각의 로컬 제어기는 입력 전압에 대한 측정된 값 및 상기 컨버터에서 실제로 취득되거나 전달된 전력에 대한 측정된 값을, 다른, 즉 병렬 연결된 컨버터 상의 양자의 대응하는 값들과 함께 수신한다. 각 로컬 컨버터는 상이한 전력 출력의 보상을 위한 솔루션에 따라 시퀀스를 실행하고, 이에 따라 연관된 컨버터를 작동시킨다.
2 개의 로컬 제어기가 있는 구성은 신호를 상위 제어기로 송신할 필요가 없다. 하나의 로컬 제어기의 고장의 경우에, 다른 로컬 제어기가 여전히 사용가능하고, 일반적으로 장거리의 데이터 송신을 수반하는 상위 제어기로 또는 상위 제어기로부터 신호들을 송신할 필요가 없기 때문에, - 상위 제어기를 갖는 구성과 비교하여 - 사용가능성이 증가된다. 신속하게 설치되고, 필요한 경우 교체될 수 있는 소형 유닛을 구성하기 위해 로컬 컨트롤러와 결합하여 컨버터를 구성할 수 있다.
다른 구성에서, 상위 제어기는 2 개의 병렬 컨버터들을 조절한다. 입력 전압에 대한 2 개의 측정된 값과 실제로 취득되거나 전달된 전력에 대한 2 개의 측정된 값들이 이 상위 제어기로 송신된다. 상위 제어기는 솔루션에 따라 시퀀스를 실행하고, 계산된 타겟 값에 따라 2 개의 컨버터들을 작동시킨다. 이 구성은 2 개의 컨버터들이 바람직하지 않은 방식으로 상이하게 동작하거나 또는 취득되거나 전달된 전력이 요구되는 것보다 큰 정도로 발진할 위험을 감소시킨다.
바람직한 구성에서, 각 전압원은 직류를 전달한다. 예를 들어, 각각의 전압원은 각각 배터리 및/또는 연료 전지를 포함한다. 일 구성에서, 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 각각은 하나의 전압에서의 직류를 다른 전압에서의 직류로 컨버팅할 수 있으며, 따라서 컨버터이다. 양자의 컨버터들이 전압원으로부터의 직류를 교류로 컨버팅하여 2 개의 인버터를 구성하는 것이 또한 가능하다. 솔루션에 따른 방법은 양자의 유형의 컨버터들에 채용될 수 있다.
그 방법은 바람직하게는 반복적으로, 예를 들어 미리 정해진 샘플링 레이트로 실행된다. 대안적으로, 양자의 입력 전압은 반복적으로, 예를 들어 미리 정의된 샘플링 레이트로 측정되고, 전압차 값은 각각의 경우에 재계산된다. 오직 전압차 값이 미리 정의된 공차 범위 외부에 있는 경우에만, 솔루션에 따른 보상 시퀀스의 추가 단계들이 실행된다. 추가 구성에서, 2 개의 입력 전압은 마찬가지로 반복적으로, 예를 들어 미리 정의된 샘플링 레이트로 측정된다. 입력 전압의 적어도 하나의 값이 미리 정의된 한계 이상으로 상기 입력 전압의 이전에 측정된 값과 상이한 경우, 솔루션에 따른 보상 시퀀스의 단계들이 실행되지만, 그렇지 않으면 실행되지 않는다. 이들 구성들은 컨버터의 일정한 작동에 대한 필요성을 제거한다.
일 구성에서, 2 개의 병렬 연결된 컨버터에 연결된 부하는 전기 구동 모터이다. 모터는, 예를 들어, 수중 이동체를 구동하는 전기 모터, 또는 수중 이동체의 컴포넌트를 이동시키는 전기 서보 모터이다. 이 모터는 병렬로 배열된 2 개의 모터 컴포넌트들을 포함하며, 이들은 서로 독립적으로 전류, 예를 들어 2 개 양의 권선이 공급된다. 각각의 컨버터는 각각 모터의 하나의 컴포넌트에 전기적으로 연결된다. 이 구성은 부하가 모터인 경우에도, 2 개의 전압원들로부터의 상이한 전력 출력들이 보상되게 한다. 이 구성은 각 경우에 필요한 양의 전기 에너지 또는 전력으로 모터의 각 컴포넌트에 대한 공급을 단순화한다. 구동 모터 또는 서보 모터는 다른 부하보다 양자의 전압원의 부하가 더 높다.
솔루션에 따르면, 네트워크는 2 개의 전압원을 포함한다. 일 구성에서, 네트워크는 추가의 컨버터와 함께, 적어도 2 개의 병렬 컨버터들에 추가로 제 1, 제 2 및 제 3 전압 제공자를 포함한다. 처음 2 개의 전압 제공자는 동일하며, 예를 들어 2 개의 동일한 배터리 시스템이다. 제 3 전압 제공자는 처음 2 개의 전압 제공자와 상이하며, 예를 들어 연료 전지 설비이다. 제 1 및 제 3 전압 제공자는 결합하여 제 1 전압원을 구성하고, 제 2 및 제 3 전압 제공자는 결합하여 제 2 전압원을 구성한다. 추가의 컨버터의 하나의 입력은 제 3 전압 제공자에 연결된다. 추가의 컨버터의 2 개의 병렬 출력은 제 1 또는 제 2 전압 제공자와 병렬로 연결되고, 바람직하게는 또한 부하에 전기적으로 연결된다. 이 구성에 따르면, 2 개의 동일한 전압 제공자로부터의 상이한 전원 출력이 다음과 같이 자동으로 보상된다:
- 추가의 컨버터의 병렬로 배열된 2 개의 출력들 각각에서 개별 출력 전압이 측정된다.
- 출력 전압의 2 개의 측정된 값들 사이의 차이로서 전압차 값이 계산된다.
- 2 개의 전력들 사이의 차이에 대한 타겟 값이 계산된다. 이 타겟 값은 그 2 개의 출력에서 추가의 컨버터에 의해 각각 전달되는 2 개의 전력들 사이의 차이를 정의한다. 타겟 값은 계산된 전압차 값에 따라 계산된다.
- 추가의 컨버터에 의해 그 2 개의 병렬 출력에서 개별적으로 실제로 전달되는 개별 전력에 대한 측정치가 측정된다.
- 각각 실제로 전달된 전력의 값들 사이의 차이가 계산된 타겟 전력 값과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 추가의 컨버터가 작동된다. 이러한 작동을 위해, 2 개의 출력에서 실제로 전달된 전력에 대한 2 개의 측정된 값들이 채용된다.
이 구성은 2 개의 동일한 전압 제공자들의 제공을 허용하고, 따라서 중복성을 허용한다. 또한, 이 구성은 제 3 전압 제공자를 제공하고, 각각의 전압원은 상이한 유형의 2 개의 전압 제공자를 포함하여, 따라서 중복성 및 따라서 사용가능성을 개선시킨다. 3 개의 전압 제공자들의 배열은 상이한 동작 상황들에 더 용이하게 채택될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 추가 컨버터의 2 개의 출력 상의 상이한 전력 출력이 신속하게 보상된다. 이러한 방식으로, 2 개의 동일한 전압 제공자의 상이한 상태가 신속하게 보상된다. 2 개의 동일한 전압 제공자로서 2 개의 배터리 시스템이 채용되는 경우, 상이한 충전 상태가 신속하게 보상된다.
솔루션에 따르면, 적어도 정상 동작에서, 2 개의 전압원으로부터의 상이한 전력 출력이 자동으로 보상된다. 이를 위해, 실제 전력 값들 사이의 차이가 계산된 타겟 값과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 양자의 컨버터들이 작동된다. 일 구성에서, 제 1 컨버터가 오버헤드에서 동작하고 있는 것으로 설정되는 경우, 즉 제 1 컨버터에 의해 취득되거나 전달되는 실제 전력이 미리 정의된 전력 한계를 초과하는 경우, 이 조절은 일시적으로 중단된다. 바람직하게, 이 경우에, 제 1 컨버터와 동일한 부하에 연결된 제 2 컨버터는 제 1 컨버터와 동일한 전압원에 추가로 연결된다. 따라서, 2 개의 컨버터들이 병렬로 연결되고, 제 1 컨버터의 전력 취득 또는 전력 출력이 감소된다. 이 상태는 제 1 컨버터의 전력 취득 및/또는 전력 출력이 전력 한계 아래로 떨어질 때까지 유지된다. 많은 상황에서, 이 구성은 제 1 컨버터의 원하지 않는 오버헤드의 신속한 제거를 허용한다. 이를 위해, 2 개의 전압원들이 상이한 각도로 방전되는 것이 간헐적으로 허용되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 수중 이동체 및 본 발명에 따른 전력 조절을 위한 방법이 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 도면에서,
도 1 은 본 발명이 채용되는 잠수함의 온보드 전기 네트워크의 예시적인 토폴로지를 도시한다.
도 2 는 2 개의 컨버터들을 갖는, 도 1 에 따른 네트워크의 상세도를 도시한다.
도 3 은 전류 강도 차이와 전압 차이 사이의 예시적인 함수 관계를, 원점을 통해 도시된 직선 형태로 도시한다.
도 4 는 2 개의 과비례 영역들을 갖는, 전류 강도 차이와 전압 차이 사이의 대안적인 예시적인 함수 관계를 도시한다.
도 5 는 오직 하나의 전압원만이 남아 있는 비상 동작의 예시를 위해, 도 1 에 따른 토폴로지의 섹션을 도시한다.
예시적인 실시형태에서, 본 발명은 유인 잠수정 (잠수함) 에 온보드로 채용된다. 도 1 은 상기 잠수함의 온보드 전기 네트워크의 예시적인 토폴로지의 섹션을 도시한다.
샤프트를 통해, 전기 모터 (M) 는 잠수함의 프로펠러, 또는 적어도 하나의 프로펠러를 구동시킨다. 예시적인 실시형태에서, 프로펠러 모터 (M) 는 영구 자석 동기식 모터로서 구성된다. 모터 (M) 는 2 개의 발전기들 (G1, G2) 중 적어도 하나에 의해 전기 에너지를 공급받으며, 여기서 발전기들 (G1, G2) 은 예를 들어, 잠수함의 적어도 하나의 (표시되지 않은) 디젤 엔진에 의해 구동된다. 대안적으로, 적어도 발전기 (G1, G2) 가 구동되지 않는 경우, 모터 (M) 는 적어도 하나의 연료 전지 (FC) 에 의해 및/또는 2 개의 배터리 (B1, B2) 에 의해 전기 에너지를 공급받는다. 따라서, 연료 전지 (FC) 및 2 개의 배터리들 (B1 및 B2) 이 서로 병렬로 동작하는 것이 가능하다.
예시적인 실시형태의 전기 네트워크는 2 개의 전압원, 즉 배터리 (B1) 를 갖는 제 1 전압원 및 배터리 (B2) 를 갖는 제 2 전압원, 및 복수의 전기 부하를 포함한다. 고장 없는 동작 상황에서, 후술하는 바와 같이, 다수의 전기 부하가 양자의 전압원에 의해 동시에 공급된다. 그러나, 각 전압원은 개별적으로, 주어진 시간 동안 독립적인 방식으로 모든 부하 - 또는 적어도 모든 동작에 필요한 부하를 공급할 수 있도록 설계된다. 따라서, 전압원의 고장시 중복성이 제공된다.
도 1 에는 온보드 네트워크의 다음과 같은 예시적인 전기 부하가 표시된다:
- 115 V 및 60 Hz 에서 3 상 교류 전기 부하를 갖는 서브 네트워크 (AC),
- 배터리 전압에서 직류 전기 부하를 갖는 2 개의 서브 네트워크들 (DC1, DC2),
- 각각 배터리 전압으로부터 벗어난 전압으로 직류 전기 부하를 갖는 2 개의 서브 네트워크들 (DC3, DC4), 및
- 3 개의 예시적인 교번하는 교류 모터 (M1, M2, M3).
도 1 에 표시된 온보드 네트워크 토폴로지의 섹션은 복수의 컨버터들, 즉 다음을 추가로 포함한다:
- 배터리 전압에서의 DC 를 서브네트워크 (AC) 를 위한 3 상 교류로 컨버팅하는 2 개의 병렬 동작하는 및 바람직하게 동일하게 구성된 DC/AC 컨버터들 (인버터들) (U1.1 및 U1.2),
- 연료 전지 (FC) 에 의해 공급된 직류를 배터리 전압에서의 직류로 컨버팅하고 2 개의 출력들 (U6.1 및 U6.2) 을 포함하는 DC/DC 컨버터 (U6),
- 배터리 전압에서의 직류를 서브 네트워크 (DC3) 에 의해 요구되는 전압에서의 직류로 컨버팅하는 2 개의 병렬 동작하는 및 바람직하게 동일하게 구성된 DC/DC 컨버터 (U2.1 및 U2.2),
- 2 개의 병렬 동작하는 및 바람직하게 동일하게 구성된 DC/DC 컨버터 (U3.1 및 U3.2) 로서, 이들은 배터리 전압에서의 직류를 서브 네트워크 (DC4) 에 의해 요구되는 전압에서의 직류로 컨버팅한다,
- 배터리 전압에서의 직류로부터 프로펠러 모터 (M) 에 대한 교류를 생성하는, 2 개의 병렬 동작하는 및 바람직하게 동일하게 구성된 DC/AC 컨버터들 (U4.1 및 U4.2), 및
- 모터들 (M1 및 M3) 에 대해 각각 하나의 주파수 컨버터 (U5.1 및 U5.2).
바람직한 구성에서, 모든 컨버터들 또는 컨버터들의 적어도 일부는 양방향으로 구성된다, 즉, 전류는 또한 부하로부터 다시 전압원으로 흐를 수 있다.
또한, 도 1 에서, 다음과 같은 추가 컴포넌트들이 표시된다:
- 메인 버스바 (SB),
- 육상 충전소와의 연결 (Ch),
- 메인 버스바 (SB) 로 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 각각의 컨버터 출력 (U6.1 및 U6.2) 을 옵션적으로 연결하거나 분리하는 2 개의 전력 회로 차단기들 (S1 및 S7),
- 메인 버스바 (SB) 로 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 각각의 발전기 (G1 및 G2) 를 옵션적으로 연결하거나 분리하는 2 개의 추가의 전력 회로 차단기들 (S2 및 S6),
- 메인 버스바 (SB) 로 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 각각의 컨버터 (U4.1 및 U4.2) 를 옵션적으로 연결하거나 분리하는 2 개의 추가의 전력 회로 차단기들 (S3 및 S5),
- 메인 버스바 (SB) 로 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 각각의 발전기 (B1 및 B2) 를 옵션적으로 연결하거나 분리하는 2 개의 추가의 전력 회로 차단기들 (S9 및 S10),
- 각각의 스위치 (S1.1), ... 컨버터 (U1.1) 의 업-회로, ...,
- 서브 네트워크들 (DC1 및 DC2) 의 각각의 스위치 업-회로,
- 메인 버스바 (SB) 를 옵션적으로 차단하거나 연결하는 4 개의 추가의 전력 회로 차단기들 (S4, S11, S12, S13), 및
- 전력 회로 차단기 (S4) 용 퓨즈 (F9) 를 포함하고, 컨버터들 (U2.1 내지 U3.2) 의 업-회로를 퓨징하는 다양한 퓨즈들.
정상 동작에서, 전력 회로 차단기 (S4 및 S13) 는 개방되고, 2 개의 전력 회로 차단기 (S11 및 S12) 는 폐쇄된다. 그 후에, 서브네트워크 (DC1) 는 오직 배터리 (B1) 에만 연결되고, 서브네트워크 (DC2) 는 오직 배터리 (B2) 에만 연결된다. 모터들 (M1, M2 및 M3) 과 함께, 나머지 서브네트워크들 (AC, DC3 및 DC4) 이 양자의 배터리 (B1 및 B2) 에 연결되며, 양자의 배터리들 (B1, B2) 에서 전기 에너지가 동시에 공급될 수 있다.
각각 2 개의 DC/AC 컨버터들 (U1.1 및 U1.2) 및 각각 2 개의 DC/DC 컨버터들 (U2.1 및 U2.2 및 U3.1 및 U3.2) 은 병렬로 연결된다. 양자의 전압원들이 손상되지 않으면, 하나의 컨버터 (U1.1, U2.1 및 U3.1) 는 각각 제 1 배터리 (B1) 에 연결되고, 다른 컨버터 (U1.2, U2.2 및 U3.2) 는 제 2 배터리 (B2) 에 연결된다. 추가로, 컨버터들 (U1.1, U2.1 및 U3.1) 은 연료 전지 (FC) 에 대한 컨버터 (U6) 의 출력 (U6.1) 에 연결되고, 컨버터들 (U1.2, U2.2 및 U3.2) 은 출력 (U6.2) 에 연결된다. 전용 스위치 (S1.1, ...) 는 각각의 컨버터 (U1.1, ...) 에 각각 할당된다. 각각의 경우에, 2 개의 병렬 컨버터들 (U1.1 및 U1.2, U2.1 및 U2.2, 및 U3.1 및 U3.2) 은 서로 갈바닉으로 (galvanically) 분리된다.
이상적인 동작 상황에서, 양자의 배터리 (B1 및 B2) 는 동일한 전압을 전달한다. 반대로, 일상적인 동작에서, 하나의 배터리 (B1 또는 B2) 는 다른 배터리 (B2 또는 B1) 보다 더 높은 부하를 간헐적으로 받을 수 있다. 따라서, 하나의 배터리 상의 전압이 다른 배터리 상의 전압보다 낮은 상황이 발생할 수 있다.
종래의 온보드 네트워크에서, 적어도 하나의 다이오드는 각각, 2 개의 병렬 컨버터와 2 개의 전압원 사이에 연결된다. 하나의 전압 소스가 다른 전압 소스보다 더 높은 전압을 전달하는 경우, 다이오드는 다음 상태를 가정한다: 더 높은 전압을 갖는 전압 소스는 오직 병렬 컨버터들로 부하들을 공급하고 더 낮은 전압을 갖는 다른 전압 소스는 상기 다른 전압원에 배타적으로 연결된, 오직 그들의 부하들만을 공급한다. 도 1 에 따른 예에서, 배터리 (B2) 를 갖는 전압원이 더 낮은 전압을 공급하면, 상기 전압원은 오직 부하 (DC2) 만을 일시적으로 공급하고, 배터리 (B1) 를 갖는 전압원은 도 1 에 도시된 모든 나머지 부하를 공급할 것이다. 이러한 상태의 다이오드들을 근거로, 더 높은 전압을 갖는 전압원의 배터리는 다른 배터리보다 더 큰 정도로 방전되고, 2 개의 공급 전압 사이의 차이는, 상기 차이가 미리 정의된 허용 범위 내에 있을 때까지, 감소한다. 그 후에, 다이오드는 전도성 상태로 다시 스위칭된다. 이 프로세스에 의해, 시간이 지남에 따라, 양자의 배터리들 (B1, B2) 은 동일한 정도로 방전된다.
이 프로세스는 다이오드에 의해 소비되는 전력이 전력 손실을 구성한다는 점에서 불리하다. 다른 단점은 상기 전력 손실과 연관된 열의 잠재적인 발생이며, 이는 반드시 배출되어야 한다. 또한, 다이오드는 오직 일 방향으로만 전도성이 있기 때문에, 부하가 네트워크로 전력을 다시 공급할 수 없다.
본 발명에 의해, 마찬가지로 종래의 시스템의 3 가지 전술한 단점을 제거하면서, 양자의 전압원이 시간이 지남에 따라 동일한 정도로 로딩되는 것이 달성된다.
컨버터 (U1.1 및 U1.2, U2.1 및 U2.2, 및 U3.1 및 U3.2) 에 존재하고 전압원 (B1 또는 B2) 에 의해 생성되는 각각의 공급 전압이 측정된다. 측정된 전압 값은 솔루션에 따라, 병렬로 배열된 컨버터들의 작동을 위해 채용된다.
솔루션에 따른 방법은 도 2 를 참조하여, 2 개의 병렬 DC/DC 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 에 대하여 예시적인 방식으로 이후에 설명되며, 이 컨버터들은 결합하여, 2 개의 부하 (M1) (주파수 컨버터로 (U5.1)) 및 DC3 에 직류를 공급한다. 이 방법은 자동으로 실행되므로, 사용자 개입이 필요하지 않으며, 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 에 존재하는 공급 전압 (입력 전압) (U_FN1 및 U_FN2) 에 대해 2 개의 측정된 값들을 채용한다. 이상적인 동작 상황에서, 이 2 개의 전압 값들은 동일하지만 실제 동작 상황에서, 이들은 서로 매우 상이할 수 있다. 2 개의 측정된 전압 값들 사이의 차이 ΔU = U_FN1 - U_FN2 가 계산된다. 이 차이 (ΔU) 는 양수이거나, 음수이거나 또는 0 일 수 있다.
측정된 전압차 값 (ΔU) 으로부터, 현재 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 은 자동으로 추론된다. 이 타겟 값 (ΔI) 는 2 개의 부하들 (M1 또는 DC3) 에 직류를 공급하는 2 개의 병렬 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 에 흐르는 2 개의 입력 전류의 2 개의 전류 강도 (I_In_Con1 및 I_In_Con2) 사이의 필수 차이이다. 타겟 차이 (ΔI) 는 따라서 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 의 2 개의 입력들에 대한 2 개의 전류 강도들 사이에 규정된다. 이들 입력들은 메인 버스바 (SB) 에 연결된다.
타겟 값 (ΔI) 은 다음과 같이 계산된다: 만약 ΔU 가 0 보다 크거나 또는 0 보다 큰 규정된 한계를 초과하는 경우, 및 따라서 U2.2 보다 U2.1 에 더 높은 공급 전압이 존재하는 경우, 타겟 값 (ΔI) 은 또한 0 보다 커질 것이다, 즉 컨버터 (U2.1) 는 컨버터 (U2.2) 보다 높은 전류 강도로 전류를 수신해야만 한다. 이에 따라, ΔU 가 0 보다 작거나 또는 0 미만인 한계를 언더슈팅할 경우, 타겟 값 (ΔI) 이 0 미만이다, 즉, 컨버터 (U2.1) 는 컨버터 (U2.2) 보다 낮은 전류 강도로 전류를 수신해야 한다.
2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 은 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 에서의 전류들의 실제 입력 전류 강도 (I_In_Con1 및 I_In_Con2) 가 조건 ΔI = I_In_Con1 - I_In_Con2 을 충족하는 것을 목적으로 작동된다. 2 개의 개별 전류 강도 (I_In_Con1 및 I_In_Con2) 는 2 개의 부하들 (M1 및 DC3) 에 의한 결합된 전력 취득이 변동될 수 있으므로, 시간이 지남에 따라 자연스럽게 변화할 수 있다. 컨버터 (U2.1 및 U2.2) 는, 그럼에도 불구하고 조건 ΔI = I_In_Con1 - I_In_Con2 이 계속 이행되는 것을 목적으로 작동된다. 결과적으로, 배터리 (B1) 를 갖는 제 1 전압원은 적어도 간헐적으로, 제 1 전압원이 제 2 전압원보다 높은 전압을 전달할 경우, 배터리 (B2) 를 갖는 제 2 전압원보다 더 높은 부하를 받는다. 그 반대의 경우도 대응하는 방식으로 적용된다.
상술된 실시형태의 형태로, 차이 값 (ΔU) 으로부터, 타겟 값 (ΔI) 은 2 개의 컨버터 (U2.1 및 U2.2) 의 2 개의 입력에서 전류 강도들 사이의 차이에 대해 계산되었다. 입력 전류 강도 대신에, 각각의 전압원으로부터 컨버터 (U2.1 및 2.2) 에 의해 취득되는 전력에 대한 대안적인 측정치가 또한 채용될 수 있다. 예를 들어, 출력 전류 강도, 또는 컨버터에 의해 취득되거나 전달된 전력에 대한 측정치가 채용된다. 이하, 예시적인 목적으로, 입력 전류 강도는 컨버터에 의해 취득되는 전력에 대한 측정치로서 계속해서 채용된다.
예시적인 실시형태에서, 입력 전압 (U_FN1 및 U_FN2) 에 대한 2 개의 값이 측정되고, 및 전압 값들의 차이 (ΔU) 로부터, 전류 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 이 추론되어 컨버터 (U2.1 및 2.2) 의 작동에 채용되는 순서는, 예를 들어 고정된 및 미리 정의된 샘플링 속도로 규칙적으로 반복된다. 대안적으로, 전류 강도 차이에 대한 새로운 타겟 값 (ΔI) 은 입력 전압에 대한 측정 값에서의 차이 (ΔU) 가 현재 채용된 타겟 값 (ΔI) 이 추론된 차이 값에서 미리 정의된 공차 마진 이상으로 벗어날 때마다, 이벤트 생성 방식으로 계산된다. 두 경우 모두, 솔루션에 따른 프로세스는 현재 더 높은 전압을 전달하는 전압원이 다른 전압원보다 더 큰 부하를 겪으며, 마진이 클수록 전압 값 사이의 차이가 커진다는 것을 보장한다.
이미 설명한 바와 같이, 2 개의 입력 전압 (U_FN1 및 U_FN2) 중 측정된 값들 사이의 차이 (ΔU) 에 의존하여, 현재 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 이 계산되어 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 의 작동에 채용된다. 일 구성에서, 이를 위해, 미리 정의되고 저장된 함수 관계 ΔI = f(ΔU) 가 전압차 값 (ΔU) 에 따라 타겟 전력 값 (ΔI) 의 계산에 적용된다. 이 함수 관계 (f) 는 바람직하게는 일회성으로 미리 정의되고 컴퓨터 취출가능한 방식으로 저장된다. 함수 관계 (f) 의 정의에서, 예를 들어 최대 허용가능한 또는 최소 요구되는 전압 및/또는 전류 강도와 같은 네트워크 컴포넌트들의 특성으로부터 진행되는 마진 조건이 고려된다.
이 함수 관계 (f) 의 다양한 구성이 가능하다. 예를 들어, 함수 관계 (f) 는 원점을 통한 직선이다. 도 3 은 이러한 유형의 직선의 예시적인 표현을 도시한다. 예를 들어, 전압 차이 (ΔU) 가 5 의 값을 가정한다면, 3 의 값이 현재 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 으로서 계산된다.
또한 함수 관계 (f) 는, 타겟 값 (ΔI) 이 차이 (ΔU) 가 상승할 때 반비례적으로 증가하고 차이 (ΔU) 가 하락할 때 불균형적으로 감소하도록 구성되는 것이 가능하다. 일 구성에서, 차동 공차 마진 (Δ) 이 규정된다. 차이 (ΔU) 의 크기 ｜ΔU｜ 가 이 차동 공차 마진보다 작고, 따라서 입력 전압들의 값들 (U_FN1 및 U_FN2) 이 차동 공차 마진 (Δ) 보다 더 크게 서로 벗어나지 않는다면, 타겟 값 (ΔI) 은 0 과 동일하게 유지된다. 공차 마진 (Δ) 외부에서, 타겟 값 (ΔI) 은 상승하는 차이 값 (ΔU) 에 따라 비례적으로 또는 반비례적으로 증가하고, 하락하는 차이 값 (ΔU) 에 따라 비례적으로 또는 반비례적으로 감소한다. 도 4 는 이 유형의 함수 관계 (f) 의 예시적인 표현을 도시한다. 함수 관계 (f) 는 사이의 Δ 와 Δ2 사이의 영역에서 반비례적으로 증가하고, 그 후에 비례적으로 증가한다.
바람직하게는, 각각의 컨버터 (U2.1 및 2.2) 는 각각 상기 컨버터 상에 존재하는 입력 전압 (U_FN1 또는 U_FN2) 을 측정하는 전압 센서 (US.1 또는 US.2), 및 상기 컨버터의 입력에서 전류 강도 (I_In_Con1 또는 I_In_Con2) 를 측정하는 전류 강도 센서 (IS.1 또는 IS.2) 를 포함한다.
일 구성에서, 입력 전압 (U_FN1 및 U_FN2) 에 대한 2 개의 측정된 값은 상위 제어기 (미도시) 로 송신되며, 여기서 상기 값은 바람직하게는 미리 정의된 샘플링 레이트로 측정 및 송신된다. 이 상위 제어기는 오직 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 만을 담당하거나 또는 대안적으로, 온보드 네트워크에서 병렬로 배열된 추가의 또는 모든 컨버터들을, 특히 컨버터들 (U1.1 및 U1.2) 및 컨버터들 (U3.1 및 U3.2) 을 담당할 수 있다. 상위 제어기는 예를 들어, 전술한 바와 같이 미리 정의된 샘플링 레이트로 또는 이벤트-생성 기반으로, 위에서 언급한 순서를 실행하고 타겟 값 (ΔI) 을 계산한다. 계산된 타겟 값 (ΔI) 은 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 2.2) 로 송신된다. 일 구성에서, 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 상의 입력 전류 강도에 대한 2 개의 실제 값이 측정되고, 또한 상위 제어기로 송신된다. 제어기는 조건 ΔI = I_In_Con1 - I_In_Con2 을 준수하는 것을 보장하기 위해 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 에 필요한 제어 액션을 계산하고, 이들 계산된 제어 액션을 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 로 송신한다.
다른 구성에서, 각각의 컨버터 (U2.1 및 U2.2) 는 2 개의 센서들에 부가하여 각각 전용 로컬 제어기 (R.1, R.2) 를 포함하며, 여기서 입력 전압에 대한 2 개의 측정 값들은 각각의 로컬 제어기 (R.1, R.2) 로 송신된다. 따라서 컨버터 (U2.1) 의 로컬 제어기 (R.1) 는 병렬 컨버터 (U2.2) 로부터의 전압 값 (U_FN2) 과 함께, 컨버터 (U2.1) 자체의 전압 값 (U_FN1) 을 수신하며, 컨버터 (U2.2) 의 로컬 제어기 (R.2) 에도 동일하게 적용된다. 또한, 2 개의 컨버터 (U2.1 및 2.2) 상의 실제 입력 전류 강도에 대한 2 개의 측정 값들 (I_In_Con1 및 I_In_Con2) 은 2 개의 로컬 제어기들 (R.1, R.2) 로 송신된다. 각 로컬 제어기 (R.1, R.2) 는 2 개의 입력 전류 강도들에 대해 타겟 값 (ΔI) 을 계산하고, 연관된 컨버터 (U2.1 또는 U2.2) 에 필요한 임의의 제어 액션들을 계산하고, 연관된 컨버터에 대응하는 제어 액션들을 개시한다.
예시적인 실시형태에서, 2 개의 컨버터 (U2.1 및 2.2) 는 복수의 스위칭 엘리먼트들, 예를 들어 MOSFET 및/또는 IGBT 트랜지스터들을 포함한다. 컨버터에 대한 제어 액션은 컨버터 (U2.1, U2.2) 의 적어도 하나의 그러한 스위칭 엘리먼트의 펄스 특성 또는 임의의 다른 상태의 변경을 수반할 수 있다.
바람직한 구성에서, 2 개의 컨버터들 (U2.1 및 2.2) 은 예를 들어, 이중 능동 브리지의 형태의 양방향 컨버터로서 구성된다. "양방향" 이라는 용어는 전류가 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 을 통해 전압원 (B1, B2) 으로부터 부하들 (M1 및 DC3) 로 흐를 수 있는 것뿐만 아니라, 부하에 의해 전류가 간헐적으로 전달될 때, 역방향으로 네트워크로 다시 흐를 수 있는 것을 의미한다. 모터 (M1) 와 같은 전기 모터는 또한 발전기로서 기능할 수 있는 것으로 알려져 있다. 종래의 온보드 네트워크에서와 같이 다이오드들이 채용되면, 전류의 임의의 이러한 피드백이 불가능할 것이다.
2 개의 입력 전압들의 값들 사이의 차이 (ΔU) 에 따라 전류 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 의 계산을 위한, 2 개의 병렬 컨버터들에 대한 프로세스는 2 개의 병렬 컨버터들 (U2.1 및 2.2) 을 참조하여 설명되었다. 바람직하게, 온보드 네트워크의 다른 병렬 컨버터들, 특히 컨버터들 (U1.1 및 U1.2) 및 컨버터들 (U3.1 및 U3.2) 이 또한 대응하는 방식으로 작동된다.
2 개의 병렬 연결된 컨버터들 (U4.1 및 U4.2) 은 프로펠러 모터 (M) 에 대한 교류를 공급한다. 일 구성에서, 프로펠러 모터 (M) 는 2 개의 양의 권선들을 포함하고, 1 개의 권선량이 컨버터 (U4.1) 에 연결되고 다른 권선량이 컨버터 (U4.2) 에 연결된다. 이 2 개의 병렬 컨버터들 (U4.1 및 U4.2) 에 대해 솔루션에 따른 방법이 상응하게 적용된다.
상기 솔루션에 따른 방법은 바람직하게는 배터리 셀 (FC) 의 컨버터 (U6) 업-회로에도 적용된다. 동작 상황에서, 배터리 (B1) 와 연료 전지 (FC) 는 제 1 전압원과 연관되고, 배터리 (B2) 및 마찬가지로 연료 전지 (FC) 는 제 2 전압원과 연관된다. 연료 전지 (FC) 는 양자의 전압원들에 할당된다. 정상 동작에서, 2 개의 전력 회로 차단기 (S4 및 S13) 가 개방되어, 2 개의 전압원이 서로 분리된다.
컨버터 (U6) 는 2 개의 출력들 (U6.1 및 U6.2) 을 포함하며, 여기서 하나의 출력 (U6.1) 은 제 1 전압원과 연관되고, 다른 출력 (U6.2) 은 제 2 전압원과 연관된다. 2 개의 전압원의 각각의 공급 전압은 예를 들어, 2 개의 전력 회로 차단기 (S1 및 S7) 에서 측정된다. 전압차 값 (ΔU) 은 2 개의 측정된 전압 값에서 추론된다. 현재 강도 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 이 자동으로 추론되는데, 이를 위해 전술한 바와 같이, 함수 관계 (f) 가 채용된다. 이 애플리케이션에서, 타겟 값 (ΔI) 은 컨버터 (U6) 의 2 개의 출력들 (U6.1 및 U6.2) 에서 2 개의 전력 회로 차단기 (S1 또는 S7) 로 흐르는 2 개의 전류 강도들 간의 요구되는 차이이다. 이 2 개의 출력들 (U6.1 및 U6.2) 은 메인 버스바 (SB) 에 연결된다. 다시, 이 애플리케이션에서, 2 개의 배터리들 (B1 및 B2) 의 상이한 충전 상태가 자동으로 보상된다.
상술한 바와 같이, 컨버터들 (U2.1 및 2.2) 에 의해 취득되는 각각의 전력에 대한 측정치 (I_In_Con1, I_In_Con2) 가 규칙적으로 측정된다. 정상 동작에서, 전력 회로 차단기 (S4 및 S13) 는 개방되어, 컨버터 (U2.1) 는 오직 배터리 (B1) 를 갖는 제 1 전압원에만 연결되고, 컨버터 (U2.2) 는 오직 배터리 (B2) 를 갖는 제 2 전압원에만 연결된다.
바람직한 구성에서, 컨버터에 의한 실제 전력 취득에 대한 측정 값은 미리 정의된 전력 한계와 비교된다. 컨버터 (U2.1 또는 U2.2) 가 전력 한계를 초과하는 전력을 취득하거나 전달하는 경우, 상기 컨버터 (U2.1 또는 U2.2) 의 전력 취득 또는 전력 출력이 다시 전력 한계로 급격히 감소되는 것이 따라서 보장된다. 동시에, 부하들 (M1 및 DC3) 은 충분한 전력을 수신하는 것이 보장된다. 솔루션에 따른 조정 기능은, 전력 한계가 더 이상 초과되지 않는 그러한 시간까지 일시적으로 디스에이블되거나 바이패스된다. 다른 컨버터 (U2.2 또는 U2.1) 는 결과적으로, 2 개의 전압원 (B1 및 B2) 의 상이한 충전 상태가 더 오랫동안 유지되더라도, 상기 다른 컨버터가 더 높은 전력을 취득하거나 전달하도록 작동된다. 이 상태는 전력 취득이 다시 전력 한계 이하가 될 때까지 유지된다. 일 구성에서, 일시적으로, 다른 컨버터 (U2.2 또는 U2.1) 는 현재 더욱 강하게 충전된 전압원에 추가로 연결되어, 상기 다른 컨버터 (U2.2 또는 U2.1) 는 그 후에 양자의 전압원들에 연결되고 더 많이 방전되는 전압원이 더 적은 정도로 로딩되게 한다. 솔루션에 따른 조정 기능의 일시적인 디스에이블에 의해, 하나의 전압 소스가 매우 높은 부하를 받고, 강한 전류가 하나의 전압원에서 컨버터로 흐르는 것이 방지된다.
전술한 바와 같이, 온보드 네트워크 상의 많은 부하에는 양자의 전압원 (B1, B2) 으로부터 전기 에너지가 동시에 공급된다. 그러나, 전압원 (B1, B2) 이 고장나거나 또는 전압원 (B1, B2) 의 메인 버스바 (SB) 로의 연결이 중단되는 상황이 발생할 수 있다. 일 구성에서, 이 고장 상태는 하나의 컨버터의 입력 전압에 대한 측정 값과 미리 정의된 전압 한계의 비교에 의해 검출된다. 입력 전압이 이 전압 한계 미만인 경우, 이는 전압원 (B1, B2) 의 잠재적 고장 또는 그에 대한 연결의 중단을 나타낸다. 일 구성에서, 부가적으로, 이 전압원 (B1, B2) 과 메인 버스바 (SB) 사이의 전압은, 메인 버스바 (SB) 와 컨버터 사이의 연결의 중단을 확인하거나 배제하기 위해 측정된다.
전압원 (B1 또는 B2) 의 실제 고장이 발생하는 경우, 특정 시간 주기 동안 다른 전압원 (B2 또는 B1) 은 모든 또는 적어도 동작상 필요한 부하에 전기 에너지를 공급하는 것을 허용한다. 일 구성에서, 이를 위해, 정상 동작에서 개방되는 스위치 (S13) 가 해제되는지의 여부에 대한 검사가 자동으로 실행되고, 결과적으로 폐쇄될 수 있다. 스위치 (S13) 가 해제되면, 상기 스위치 (S13) 는 사용자에 의해 수동으로 폐쇄되거나 잠수함의 중앙 제어기에 의해 자동으로 폐쇄되고, 그 결과, 도 1 을 따른 예에서, 양자의 전압원 (B1, B2) 은 부하들 (M1, M2, M3, DC3, AC, DC4) 에 연결된다. 다음 조건 양자가 충족되면, 스위치 (S13) 가 해제된다:
- 전력 회로 차단기 (S4) 가 개방된다 (연결해제된다).
- 스위치 (S11) 가 개방되고, 스위치 (S12) 는 폐쇄된다. 대안적으로, 스위치 (S11) 는 폐쇄되고, 스위치 (S12) 는 개방된다.
도 5 는 이들 스위치를 통합하는, 도 1 에 따른 토폴로지 섹션을 도시한다.
AC 컨버터들 (U1.1 및 U1.2) 을 통해 2 개의 전압원들 (B1 및 B2) 에 연결된, 115 V 및 60 Hz 에서의 3 상 교류에 대한 전기 부하들을 갖는 서브네트워크
B1, B2 병렬로 배열되고, 스위치들 (S9 및 S10) 에 의해 메인 버스바 (SB) 에 연결된 배터리들
Ch 정지된 충전소로의 연결
DC1 오직 전압원 (B1) 에 의해 공급된, 배터리 전압에서 직류 전기 부하들을 갖는 서브네트워크
DC2 오직 전압원 (B2) 에 의해 공급된, 배터리 전압에서 직류 전기 부하들을 갖는 서브네트워크
DC3 컨버터들 (U2.1 및 U2.2) 을 통해 양자의 전압원들 (B1 및 B2) 에 연결된, 배터리 전압에서 벗어난 전압에서 직류 전기 부하들을 갖는 서브네트워크
DC4 컨버터들 (U3.1 및U3.2) 을 통해 양자의 전압원들 (B1 및 B2) 에 연결된, 배터리 전압에서 벗어난 전압에서 직류 전기 부하들을 갖는 서브네트워크
Δ 입력 전류 강도들에 대한 차이 (ΔI) 가 규정되는 오버슈트 시에, 차동 공차 마진
f ΔI 와 ΔU 사이의 미리 정의된 함수 관계
FC 컨버터 (U6) 를 통해 메인 버스바 (SB) 에 연결되고 양자의 전압원들과 연관된 연료 전지
G1, G2 직류의 생성을 위한 전기 발전기들
I_In_Con1 전류 강도 센서 (IS.1) 에 의해 측정된, 컨버터 (U2.1) 상의 입력 전류 강도
I_In_Con2 전류 강도 센서 (IS.2) 에 의해 측정된, 컨버터 (U2.2) 상의 입력 전류 강도
ΔI 2 개의 입력 전류 강도들 (I_In_Con1 및 I_In_Con2) 사이의 차이에 대한 계산된 타겟 값
IS.1, IS.2 컨버터들 (U2.1, U2.2) 에 대한 전류 강도 센서들
M 잠수함의 프로펠러를 구동하고 양자의 컨버터들 (U4.1 및 U4.2) 에 연결된, 교류의 생성을 위한 영구 자석 동기식 전기 모터
M1, M2, M3 교류 전류 모터들
R.1, R.2 컨버터 (U2.1, U2.2) 의 로컬 제어기들
S1, S7 옵션적으로 컨버터 출력들 (U6.1 및 U6.3) 을 메인 버스바 (SB) 로 연결하거나 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 분리하는, 전력 회로 차단기들
S2, S6 옵션적으로 2 개의 발전기들 (G1 및 G2) 을 메인 버스바 (SB) 로 연결하거나 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 분리하는, 전력 회로 차단기들
S3, S5 옵션적으로 2 개의 컨버터들 (U4.1 및 U4.2) 을 메인 버스바 (SB) 로 연결하거나 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 분리하는, 전력 회로 차단기들
S4, S11, S12, S13 옵션적으로 메인 버스바 (SB) 를 차단하거나 연결하는, 전력 회로 차단기들
S8 옵션적으로 메인 버스바 (SB) 와의 연결 (Ch) 을 폐쇄하거나 차단하는, 전력 회로 차단기들
S9, S10 옵션적으로 2 개의 배터리들 (B1 및 B2) 을 메인 버스바 (SB) 로 연결하거나 또는 메인 버스바 (SB) 로부터 분리하는, 전력 회로 차단기들
SB 스위치들 (S4 및 S11, S13, S12) 에 의해 차단가능한, 배터리들 (B1 및 B2) 의 전기 부하들용의 컨버터들로의 연결을 위한 메인 버스바
S1.1, ... 컨버터들 (U1.1, ...) 의 스위치 업 회로
U1.1, U1.2 직류로부터, 서브네트워크 (AC) 와 모터 (M2) 에 대하여 115V 및 60Hz 에서의 3 상 교류의 생성을 위해 병렬로 배열된 컨버터들
U2.1, U2.2 일 구성에서, 로컬 제어기 (R.1, R.2) 를 각각 통합하는, 배터리 전압에서의 직류로부터, 서브네트워크 (DC3) 에 대한 상이한 전압에서 직류의 생성을 위해 병렬로 배열된 컨버터들
U3.1, U3.2 배터리 전압에서의 직류로부터, 서브네트워크 (DC4) 에 대한 상이한 전압에서 직류의 생성을 위해 병렬로 배열된 컨버터들
U4.1, U4.1 직류로부터, 프로펠러 모터 (M4) 에 대한 교류의 생성을 위해 병렬로 배열된 컨버터들
U5.1 배터리 전압과 상이한 전압에서의 직류로부터, 모터 (M1) 에 대한 교류의 생성을 위한 주파수 컨버터
U5.2 배터리 전압과 상이한 전압에서의 직류로부터, 모터 (M3) 에 대한 교류의 생성을 위한 주파수 컨버터
U6 연료 전지 (FC) 에 의해 공급된 직류로부터, 2 개의 출력들 (U6.1 및 U6.2) 을 갖는, 배터리 전압에서의 직류의 생성을 위한 컨버터
U6.1 배터리 (B1) 와 병렬로 연결된, 컨버터 (U6) 의 출력
U6.2 배터리 (B2) 와 병렬로 연결된, 컨버터 (U6) 의 출력
U_FN1 전압 센서 (US.1) 에 의해 측정된, 컨버터 (U2.1) 상에 존재하는 입력 전압
U_FN2 전압 센서 (US.2) 에 의해 측정된, 컨버터 (U2.2) 상에 존재하는 입력 전압
US.1, US.2 컨버터들 (U2.1, U2.2) 에 대한 전압 센서들
ΔU 입력 전압들 (U_FN1 및 U_FN2) 에 대한 2 개의 측정된 값들 사이의 차이

Claims (15)

  1. 수중 이동체의 온보드 전기 네트워크에서 부하 분배의 조절을 위한 방법으로서,
    상기 네트워크는,
    - 병렬로 배열된 적어도 2 개의 전압원들 (B1, B2, FC),
    - 적어도 하나의 전기 부하 (M, ..., AC, DC3, ...) 및
    - 상기 부하 또는 적어도 하나의 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 에 대해, 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 을 포함하며,
    적어도 정상 동작에서, 상기 부하 (M1, ..., AC, DC3, ...) 에 대한 각각의 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 는 전압원 (B1, B2, FC) 에 연결되고, 다른 전압원으로부터 또는 서로 분리되며, 그리고
    상기 방법은,
    - 각각의 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 가 상기 컨버터에 연결된 상기 전압원 (B1, B2, FC) 으로부터의 전류를 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 에 대한 전류로 컨버팅하는 단계,
    - 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 가 양자의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 공급된 전류를 소비하는 단계, 및
    - 상기 2 개의 전압원들 (B1, B2, FC) 로부터의 상이한 전력 출력들이 자동으로 보상되는 단계를 포함하며,
    상기 상이한 전력 출력들의 보상을 위한 단계는 적어도 한 번 실행되는 시퀀스를 포함하고,
    - 상기 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 의 각각에서 개별 입력 전압 (U_FN1, U_FN2) 이 측정되고,
    - 상기 입력 전압들 (U_FN1, U_FN2) 의 2 개의 측정된 값들 사이의 차이로서 전압차 값 (ΔU) 이 계산되고,
    - 계산된 상기 전압차 값 (ΔU) 에 따라, 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 그에 연결된 상기 전압원 (B1, B2, FC) 으로부터 개별적으로 취득되거나, 또는 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 로 개별적으로 전달되는 2 개의 전력들에 대한 2 개의 측정치들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 사이의 차이에 대하여 타겟 값 (ΔI) 이 계산되며,
    - 상기 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 실제로 개별적으로 취득되거나 전달되는 상기 2 개의 전력들에 대한 측정치 (I_In_Con1, I_In_Con2) 가 측정되고, 그리고
    - 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 은, 개별적으로 실제로 취득되거나 전달된 전력에 대한 2 개의 측정된 값들의 채용에 의해, 개별적으로 실제로 취득되거나 전달된 전력들의 값들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 사이의 차이가 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 작동되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 전압차 값 (ΔU) 이 미리 정의된 공차 범위 (Δ) 외부에 있는 경우에,
    - 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 이 클수록, 상기 전압차 값이 커지고, 그리고
    - 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 이 작을수록, 상기 전압차 값이 작아지는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전압차 값 (ΔU) 이 미리 정의된 공차 범위 (Δ) 내에 있는 경우에, 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 은 0 과 동일한 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해, 연결된 상기 전압원 (B1, B2, FC) 으로부터 취득되거나 또는 컨버터 (U2.1, U2) 에 의해, 연결된 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 로 전달되는 전력에 대한 측정치로서, 상기 전압원 (B1, B2, FC) 에 연결된 입력에서 또는 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 에 연결된 상기 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 의 출력에서의 개별 전류 강도 (I_In_Con1, I_In_Con2) 가 채용되고, 그리고
    차동 타겟 값으로서, 2 개의 입력 전류 강도들 또는 출력 전류 강도들 사이의 차이에 대한 타겟 값 (ΔI) 이 계산되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 에 연결된, 상기 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 의 각각에 로컬 제어기 (R.1, R.2) 가 개별적으로 할당되고,
    보상의 목적으로 실행된 상기 시퀀스는 추가로,
    - 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에서 상기 입력 전압들 (U_FN1, U_FN2) 에 대한 2 개의 측정된 값들, 및 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 실제로 취득되거나 전달된 전력들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 에 대한 2 개의 측정된 값들이 2 개의 상기 로컬 제어기들 (R.1, R.2) 로 송신되는 단계, 및
    - 각각의 로컬 제어기 (R.1, R.2) 가 상기 취득되거나 전달된 전력들에 대한 차동 타겟 값 (ΔI) 을 계산하고, 상기 차동 타겟 값 (ΔI) 에 따라, 상기 로컬 제어기 (R.1, R.2) 가 할당되는 상기 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 를 작동시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온보드 네트워크는 상위 제어기를 포함하며,
    상기 보상의 목적으로 실행된 상기 시퀀스는 추가로,
    - 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에서 상기 입력 전압들 (U_FN1, U_FN2) 에 대한 2 개의 측정된 값들, 및 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 실제로 취득되거나 전달된 전력들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 에 대한 2 개의 측정된 값들이 상기 상위 제어기로 송신되는 단계, 및
    - 상기 상위 제어기가 상기 취득되거나 전달된 전력들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 에 대한 차동 타겟 값 (ΔI) 을 계산하고, 상기 차동 타겟 값 (ΔI) 에 따라, 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 을 작동시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 타겟 값 (ΔI) 의 계산을 위해, 타겟 전압차의 함수로서 타겟 전력 차이를 기술하는 미리 정의된 함수 관계 (f) 가 상기 전압차 값 (ΔU) 에 적용되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 함수 관계 (f) 는 직선인 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 함수 관계 (f) 는, 적어도 미리 정의된 공차 범위 (Δ) 외부에서, 반비례적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 또는 부하는 병렬로 배열된 2 개의 컴포넌트들을 갖는 모터 (M) 이며,
    상기 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U4.1, U4.2) 의 각각은 하나의 모터 컴포넌트에 개별적으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    - 2 개의 동일한 전압 제공자들 (B1, B2),
    - 제 3 전압 제공자 (FC) 및
    - 추가의 컨버터 (U6) 를 포함하고,
    각각의 경우에, 동일한 전압 제공자 (B1, B2) 가 각각의 전압원에 할당되고, 상기 제 3 전압 제공자 (FC) 는 상기 제 3 전압 제공자 (FC) 가 양자의 전압원들에 할당되도록 할당되며,
    상기 추가의 컨버터 (U6) 는,
    - 상기 제 3 전압 제공자 (FC) 에 연결된 하나의 입력, 및
    - 병렬로 배열된 2 개의 출력들 (U6.1, U6.2) 을 포함하며,
    상기 추가의 컨버터 (U6) 의 각각의 출력 (U6.1, U6.2) 은 개별적으로 동일한 전압 제공자 (B.1, B.2) 와 병렬로 연결되고, 그리고
    상기 2 개의 동일한 전압 제공자들 (B1, B2) 로부터의 상이한 전력 출력들이 자동으로 보상되며,
    상기 상이한 전력 출력들의 보상을 위한 단계는 적어도 한 번 실행되는 시퀀스를 포함하고,
    - 상기 추가의 컨버터 (U6) 의 상기 병렬로 배열된 2 개의 출력들 (U6.1, U6.2) 의 각각에서 개별 출력 전압이 측정되고,
    - 상기 출력 전압의 2 개의 측정된 값들 사이의 차이로서 상기 전압차 값 (ΔU) 이 계산되고,
    - 계산된 상기 전압차 값에 따라, 상기 추가의 컨버터 (U6) 에 의해 2 개의 출력들 (U6.1, U6.2) 에서 개별적으로 전달되는 2 개의 전력들 사이의 차이에 대해 타겟 값 (ΔI) 이 계산되고,
    - 상기 추가의 컨버터 (U6) 에 의해 2 개의 출력들 (U6.1, U6.2) 에서 개별적으로 실제로 전달되는 개별 전력에 대한 측정치 (I_In_Con1, I_In_Con2) 가 측정되며, 그리고
    - 상기 추가의 컨버터 (U6) 는, 전달된 상기 개별 전력에 대한 상기 2 개의 측정된 값들의 채용에 의해, 상기 2 개의 출력들 (U6.1, U6.2) 에서 실제로 전달된 전력의 값들 사이의 상기 차이가 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 작동되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 전압원 (B1, B2, FC) 의 고장이 검출되는 경우에, 상기 전압원에 연결된 상기 컨버터들 또는 각각의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 이 다른 전압원 또는 또 다른 전압원에 연결되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나의 전압원 (B1, B2, FC) 의 고장은, 상기 전압원 (B1, B2, FC) 에 연결되는 상기 컨버터 또는 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 의 입력 전압에 대한 측정된 값이 미리 정의된 전압 한계보다 낮은 경우, 적어도 자동으로 검출되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 컨버터에 의해 취득되거나 전달된 전력에 대한 측정된 값이 미리 정의된 전력 한계를 초과할 경우, 제 2 컨버터는, 적어도 상기 제 1 컨버터에 의해 취득되거나 전달된 상기 전력이 상기 전력 한계 아래로 다시 떨어지는 그러한 시간까지, 상기 제 1 컨버터와 동일한 전압원에 추가로 연결되는 것을 특징으로 하는 부하 분배의 조절을 위한 방법.
  15. 전기 네트워크를 갖는 수중 이동체로서,
    상기 네트워크는,
    - 병렬로 배열된 적어도 2 개의 전압원들 (B1, B2),
    - 적어도 하나의 전기 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 및
    - 상기 부하 또는 적어도 하나의 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 에 대해, 병렬로 배열된 적어도 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 을 포함하며,
    적어도 정상 동작에서, 상기 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 에 대한 각각의 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 는 전압원 (B1, B2, FC) 에 연결되고, 다른 전압원으로부터 또는 서로 분리되며,
    각각의 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 는 상기 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 에 연결된 상기 전압원 (B1, B2, FC) 으로부터의 전류를 상기 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 에 대한 전류로 컨버팅하도록 구성되고,
    상기 부하 (M, M1, ..., DC3, ...) 는 상기 병렬로 배열된 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 공급되는 전류를 소비하도록 구성되며, 그리고
    상기 수중 이동체는 상기 2 개의 전압원들로부터의 상이한 전력 출력들을 자동으로 보상하도록 구성되고,
    전압 센서 (US.1, US.2) 는 각각의 컨버터에 개별적으로 할당되고, 상기 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 상의 입력 전압 (U_FN1, U_FN2) 을 측정하도록 구성되며,
    추가로, 전력 센서 (IS.1, IS.2) 는 각각의 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 에 개별적으로 할당되고, 각 경우에 상기 컨버터 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 실제로 취득되거나 전달되는 전력에 대한 측정치 (I_In_Con1, I_In_Con2) 의 측정을 위해 구성되며, 그리고
    상기 수중 이동체는 컴퓨팅 유닛을 포함하고, 상기 컴퓨팅 유닛은, 상기 상이한 전력 출력들의 보상을 위해,
    - 상기 입력 전압들 (U_FN1, U_FN2) 의 2 개의 측정된 값들 사이의 차이로서 전압차 값 (ΔU) 을 계산하고,
    - 계산된 상기 전압차 값 (ΔU) 에 따라, 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 그에 연결된 상기 전압원 (B1, B2, FC) 으로부터 개별적으로 취득되거나, 또는 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 에 의해 상기 부하 (M, M1, ..., AC, DC3, ...) 로 개별적으로 전달된 2 개의 전력들에 대한 2 개의 측정치들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 사이의 차이에 대하여 타겟 값 (ΔI) 을 계산하고, 그리고
    - 실제로 취득되거나 전달된 개별 전력에 대한 2 개의 측정된 값들의 채용에 의해, 실제로 취득되거나 전달된 개별 전력들의 값들 (I_In_Con1, I_In_Con2) 사이의 차이가 계산된 상기 타겟 값 (ΔI) 과 동일해야 한다는 것을 목적으로, 상기 2 개의 컨버터들 (U2.1, U2.2, ...) 을 작동시키도록
    구성되는 것을 특징으로 하는 수중 이동체.
KR1020207020609A 2018-02-15 2019-01-23 수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체 KR102369134B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018202338.7 2018-02-15
DE102018202338.7A DE102018202338A1 (de) 2018-02-15 2018-02-15 Verfahren zur Leistungsregelung in einem Unterwasserfahrzeug und Unterwasserfahrzeug
PCT/EP2019/051655 WO2019158332A1 (de) 2018-02-15 2019-01-23 Verfahren zur leistungsregelung in einem unterwasserfahrzeug und unterwasserfahrzeug

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200099185A true KR20200099185A (ko) 2020-08-21
KR102369134B1 KR102369134B1 (ko) 2022-02-28

Family

ID=65228555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207020609A KR102369134B1 (ko) 2018-02-15 2019-01-23 수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3753086B1 (ko)
KR (1) KR102369134B1 (ko)
AU (1) AU2019220202C1 (ko)
DE (1) DE102018202338A1 (ko)
ES (1) ES2906215T3 (ko)
WO (1) WO2019158332A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111717358A (zh) * 2020-06-04 2020-09-29 中船邮轮科技发展有限公司 一种双绕组电力推进***及船舶
CN117849536B (zh) * 2024-03-07 2024-06-11 江苏中恩网络科技有限公司 一种电网配电线路故障在线监测方法及***

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT504200B1 (de) * 2006-09-04 2010-05-15 Fronius Int Gmbh Verfahren zur regelung von wechselrichtern
DE102008004593A1 (de) * 2008-01-16 2009-08-06 Andersen, Peter, Dipl.-Ing. Schiff mit Elektroantrieben
JP4715881B2 (ja) * 2008-07-25 2011-07-06 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両
DE102009054820A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Energiespeichersystem und Verfahren zu dessen Betreiben
DE102012201605A1 (de) * 2012-02-03 2013-08-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des Gesamtstromes einer Batterie mit mindestens zwei Batteriesträngen
JP6238107B2 (ja) * 2013-04-12 2017-11-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電池の管理システム
DE102014109092A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Thyssenkrupp Ag Antriebssystem für ein U-Boot
DE102015216097A1 (de) * 2015-08-24 2017-03-02 Thyssenkrupp Ag Antriebssystem für ein Unterseeboot
US9966764B2 (en) * 2015-10-30 2018-05-08 Ge Aviation Systems, Llc No break power transfer for multi-source electrical power system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019158332A1 (de) 2019-08-22
AU2019220202B2 (en) 2021-11-18
EP3753086B1 (de) 2021-12-29
KR102369134B1 (ko) 2022-02-28
AU2019220202A1 (en) 2020-07-16
ES2906215T3 (es) 2022-04-13
AU2019220202C1 (en) 2022-02-24
EP3753086A1 (de) 2020-12-23
DE102018202338A1 (de) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107251354B (zh) 电动车辆配电***
EP3703220B1 (en) Active voltage control for hybrid electric aircraft
US10710469B2 (en) Automotive dual voltage battery charging system
US9806522B2 (en) Method for the controlled connection of a plurality of on-board power system branches of a vehicle, control unit for carrying out the method and on-board power system
US8044534B2 (en) Method of controlling DC/DC converter, method of controlling DC/DC converter apparatus, and method of controlling driving operation of electric vehicle
US10279759B2 (en) System and method for stabilizing aircraft electrical systems
US11462933B2 (en) Power storage module and power supply system
US9156466B2 (en) Method and apparatus for power management of an electric drive for a hybrid vehicle
US20120181873A1 (en) Hybrid Battery System
US11165275B2 (en) Charging system and method using motor driving system
US20120032505A1 (en) Power supply system and vehicle equipped with the same
US10840729B2 (en) Method and system for operating a DC-DC converter of an electrical system to distribute a load
US10449917B2 (en) On-board vehicle electrical system having a converter and high-load consumer
US11489329B2 (en) Power supply system
US20220320894A1 (en) Energy storage connected to a plurality of power busses
US10826409B2 (en) Electrical architecture for controlling converters and aircraft comprising the architecture
EP3255755B1 (en) High voltage power generating system
KR102369134B1 (ko) 수중 이동체에서 전력 조절을 위한 방법 및 수중 이동체
US20200136423A1 (en) Control of dc voltage distribution system
CN110249494B (zh) 移动体的配电***
KR20180136177A (ko) 에너지 저장 시스템
US11708171B2 (en) Power distribution system and power distribution method
CN112498128B (zh) 机动车和用于运行机动车中的直流变压器的方法
US11613444B2 (en) Decentralized power management in an elevator system
KR101070293B1 (ko) 선상 전력 시스템을 작동시키는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant