KR102589582B1 - Power supply apparatus for ship - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 변압기에 선충전되는 전력의 위상 및 전압 레벨을 정상 상태에 변압기에 입력되거나 출력되는 전력과 동기화시켜 순간 돌입 전류를 저감시키는 선박용 전력 공급 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치는 선박의 발전기로부터의 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반, 상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기, 상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반, 상기 변압기의 1차측에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하거나, 상기 변압기의 2차측에 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함할 수 있다. The present invention is to provide a marine power supply device that reduces instantaneous inrush current by synchronizing the phase and voltage level of the power pre-charged in the transformer with the power input or output to the transformer in a normal state, one embodiment of the present invention. A marine power supply device according to an example includes a first switchboard that distributes first power from a ship's generator to components requiring power supply of the ship, and a voltage level of the first power from the first switchboard that is lower than the first power. A transformer for transforming the second power to a low-set second power, a second distribution board for distributing the second power from the transformer to components of the ship requiring supply of the second power, and a voltage of the first power on the primary side of the transformer. It may include an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the level and phase, or supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the second power to the secondary side of the transformer.
Description
본 발명은 선박용 전력 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device for ships.
선박에는 내부의 각종 기기에 전력을 공급하거나, 전기 추진을 하기 위해 전력 공급 장치가 사용된다.Power supply devices are used in ships to supply power to various internal devices or to provide electric propulsion.
선박에 사용되는 전력 공급 장치는 대용량 주 변압기가 채용되는데, 초기 전력 투입 시 발생하는 순간 돌입 전류에 의해 발전기 측에 과도한 전압강하가 발생되어 문제가 되는 경우가 있다.The power supply device used in ships uses a large-capacity main transformer, but there are cases where excessive voltage drop occurs on the generator side due to the instantaneous inrush current that occurs when initial power is applied, which can be problematic.
이 문제를 해결하기 위해 일반적으로, 변압기의 디자인 팩터(design factor) 를 변경하여 순간돌입전류를 제한하는 방법이 있으나, 이는 순간돌입전류를 제한하기 위해서는 변압기 코일의 단면적과 코일 수를 증가시키고 변압기의 1차측과 2차측의 에어갭(air gap)을 증가시키게 되는데, 이로 인해 변압기의 부피와 무게가 커지고, 큰 추가 비용이 발생하고, 변경된 디자인 팩터로 인해 전력변환손실이 커져 효율이 저하되는 문제점이 있다.To solve this problem, there is generally a method of limiting the instantaneous inrush current by changing the design factor of the transformer. However, to limit the instantaneous inrush current, the cross-sectional area and number of coils of the transformer coil must be increased and the transformer The air gap between the primary and secondary sides increases, which increases the volume and weight of the transformer, incurs large additional costs, and reduces efficiency due to increased power conversion loss due to the changed design factor. there is.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기에 선충전되는 전력의 위상 및 전압 레벨을 정상 상태에 변압기에 입력되거나 출력되는 전력과 동기화시켜 순간 돌입 전류를 저감시키는 선박용 전력 공급 장치를 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a marine power supply device is provided that reduces instantaneous inrush current by synchronizing the phase and voltage level of the power pre-charged in the transformer with the power input or output to the transformer in a normal state.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치는 선박의 발전기로부터의 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반, 상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기, 상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반, 상기 변압기의 1차측에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함할 수 있다. In order to solve the problem of the present invention described above, a marine power supply device according to an embodiment of the present invention includes a first distribution board for distributing first power from the vessel's generator to components requiring power supply of the vessel, the first A transformer that transforms the first power from a distribution board into a second power whose voltage level is set lower than the first power, and distributes the second power from the transformer to a component of the ship that requires supply of the second power. It may include a second switchboard and an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the first power to the primary side of the transformer.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치는 선박의 발전기로부터의 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반, 상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기, 상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반, 상기 변압기의 2차측에 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함할 수 있다. In addition, a marine power supply device according to another embodiment of the present invention includes a first switchboard that distributes first power from a ship's generator to components requiring power supply of the ship, and the first power supply from the first switchboard. A transformer that transforms the second power into a second power whose voltage level is set lower than the first power, a second distribution board that distributes the second power from the transformer to a component of the ship that requires supply of the second power, and 2 of the transformer It may include an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the second power to the car side.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선급 규정을 만족하면서 종래에 대비하여 비용 및 설치 공간을 저감할 수 있고, 전력 변환 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, cost and installation space can be reduced compared to the past while satisfying classification regulations, and power conversion loss can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)는 제1 배전반(110), 변압기(120), 제2 배전반(130) 및 돌입 전류 저감부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the marine power supply device 100 according to an embodiment of the present invention includes a first switchboard 110, a transformer 120, a second switchboard 130, and an inrush current reduction unit 140. can do.
제1 배전반(110)는 선박의 발전기로부터 제1 전력을 전달받아, 상기 제1 전력이 필요한 선박의 구성에 분배할 수 있다.The first switchboard 110 may receive first power from the ship's generator and distribute it to components of the ship that require the first power.
변압기(120)는 제1 배전반(110)에 연결된 1차측(#1) 및 제2 배전반(130)에 연결된 2차측(#2)를 가지며, 1차측(#1) 및 2차측(#2)는 사전에 설정된 권선비를 갖고, 상기 제1 전력을 제2 전력으로 변압하여 제2 배전반(130)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전력의 전압 레벨은 6.6KV일 수 있고, 상기 제2 전력의 전압 레벨은 0.44KV일 수 있다.The transformer 120 has a primary side (#1) connected to the first distribution board 110 and a secondary side (#2) connected to the second distribution board 130, with the primary side (#1) and the secondary side (#2) has a preset turns ratio, and can transform the first power into second power and transmit it to the second distribution board 130. For example, the voltage level of the first power may be 6.6KV, and the voltage level of the second power may be 0.44KV.
제2 배전반(130)은 변압기(120)의 2차측(#2)로부터 상기 제2 전력을 전달받아, 상기 제2 전력이 필요한 선박의 구성에 분배할 수 있다.The second switchboard 130 can receive the second power from the secondary side (#2) of the transformer 120 and distribute it to the components of the ship that require the second power.
한편, 상기 발전기의 초기 구동시 또는 정전 후 재기동 시 등의 경우에 변압기(120)의 잔류 자속이 없는 상태에서 전력이 투입되면 자속이 포화점에 도달하여 돌입 전류가 발생될 수 있다.Meanwhile, when power is supplied in a state where there is no residual magnetic flux in the transformer 120, such as when the generator is initially driven or restarted after a power outage, the magnetic flux may reach a saturation point and an inrush current may be generated.
돌입 전류 저감부(140)는 변압기(120)의 1차측(#1)에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있으며, 이를 위해, 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(120)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 변압기(120)의 1차측(#1)에 상기 선충전 전력을 공급할 수 있다.The inrush current reduction unit 140 may reduce the inrush current by supplying precharge power synchronized to the voltage level and phase of the first power to the primary side (#1) of the transformer 120. To this end, the The pre-charge power may be supplied to the primary side (#1) of the transformer 120 before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 120.
돌입 전류 저감부(140)는 무정전 전력 공급부(UPS)(141), 직류/직류 변환부(DC/DC)(142) 및 인버터(Inverter)(143)를 포함할 수 있다.The inrush current reduction unit 140 may include an uninterruptible power supply (UPS) 141, a direct current/direct current converter (DC/DC) 142, and an inverter (143).
무정전 전력 공급부(141)는 사전에 설정된 제1 직류 전력을 출력할 수 있다.The uninterruptible power supply unit 141 may output preset first direct current power.
직류/직류 변환부(142)는 무정전 전력 공급부(141)로부터의 상기 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환할 수 있다.The direct current/direct current converter 142 may convert the first direct current power from the uninterruptible power supply unit 141 into preset second direct current power.
인버터(143)는 직류/직류 변환부(142)로부터의 상기 제2 직류 전력을 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환할 수 있다.The inverter 143 may convert the second DC power from the DC/DC converter 142 into the pre-charge power synchronized with the voltage level and phase of the first power.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)는 제1 스위치부(150) 및 제2 스위치부(160)를 더 포함할 수 있다.In addition, the marine power supply device 100 according to an embodiment of the present invention may further include a first switch unit 150 and a second switch unit 160.
제1 스위치부(150)는 제1 배전반(110)으로부터 변압기(120)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있고, 제2 스위치부(160)는 돌입 전류 저감부(140)로부터 변압기(120)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있다.The first switch unit 150 can open and close the transmission path of the first power transmitted from the first distribution board 110 to the primary side (#1) of the transformer 120, and the second switch unit 160 The transmission path of the pre-charge power transmitted from the inrush current reduction unit 140 to the primary side (#1) of the transformer 120 can be opened and closed.
상술한 바와 같이, 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(120)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 돌입 전류 저감부(140)에서 변압기(120)의 1차측(#1)에 상기 선충전 전력을 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있다.As described above, before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 120, the inrush current reduction unit 140 connects the line to the primary side (#1) of the transformer 120. Inrush current can be reduced by supplying charging power.
이를 위해, 하기와 같이 동작할 수 있다.For this purpose, it can operate as follows.
먼저, 상기 발전기가 턴 온되고, 제1 스위치부(150)가 오프된 상태에서, 돌입 전류 저감부(140)에서 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 생성하고, 제2 스위치부(160)를 연결시켜, 상기 선충전 전력이 변압기(120)의 1차측(#1)에 전달되고, 이후 제1 스위치부(150)를 연결시키고, 제2 스위치부(160)를 오픈시킬 수 있다. First, with the generator turned on and the first switch unit 150 turned off, the inrush current reduction unit 140 generates pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the first power, and 2 By connecting the switch unit 160, the pre-charge power is transmitted to the primary side (#1) of the transformer 120, and then connecting the first switch unit 150 and the second switch unit 160. It can be opened.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to another embodiment of the present invention.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)의 제1 배전반(110), 변압기(120) 및 제2 배전반(130)과 동일한 제1 배전반(210), 변압기(220) 및 제2 배전반(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the marine power supply device 200 according to another embodiment of the present invention is the first of the marine power supply device 100 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1. 1 It may include a first switchboard 210, a transformer 220, and a second switchboard 230 that are the same as the switchboard 110, transformer 120, and second switchboard 130.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(200)의 제1 배전반(210), 변압기(220) 및 제2 배전반(230)의 구성 및 기능은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)의 제1 배전반(110), 변압기(120) 및 제2 배전반(130)과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.The configuration and functions of the first switchboard 210, the transformer 220, and the second switchboard 230 of the marine power supply device 200 according to another embodiment of the present invention are one embodiment of the present invention shown in FIG. Since the first switchboard 110, transformer 120, and second switchboard 130 of the marine power supply device 100 according to the example are the same, detailed description will be omitted.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(200)의 돌입 전류 저감부(240)는 변압기(220)의 2차측(#2)에 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있으며, 이를 위해, 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(220)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 변압기(220)의 2차측(#2)에 상기 선충전 전력을 공급할 수 있다. 상기 선충전 전력은 제2 배전반(230)을 통해 변압기(220)의 2차측(#2)에 전달될 수 있다.The inrush current reduction unit 240 of the marine power supply device 200 according to another embodiment of the present invention is a line synchronized to the voltage level and phase of the second power on the secondary side (#2) of the transformer 220. Inrush current can be reduced by supplying charging power. To this end, before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 220, the secondary side (#2) of the transformer 220 The pre-charge power can be supplied to . The pre-charge power may be transmitted to the secondary side (#2) of the transformer 220 through the second switchboard 230.
돌입 전류 저감부(240)는 무정전 전력 공급부(UPS)(241), 직류/직류 변환부(DC/DC)(242) 및 인버터(Inverter)(243)를 포함할 수 있다.The inrush current reduction unit 240 may include an uninterruptible power supply (UPS) 241, a direct current/direct current converter (DC/DC) 242, and an inverter (243).
무정전 전력 공급부(241)는 사전에 설정된 제1 직류 전력을 출력할 수 있다.The uninterruptible power supply unit 241 may output preset first direct current power.
직류/직류 변환부(242)는 무정전 전력 공급부(241)로부터의 상기 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환할 수 있다.The direct current/direct current converter 242 may convert the first direct current power from the uninterruptible power supply unit 241 into preset second direct current power.
인버터(243)는 직류/직류 변환부(242)로부터의 상기 제2 직류 전력을 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환할 수 있다.The inverter 243 may convert the second DC power from the DC/DC converter 242 into the pre-charge power synchronized with the voltage level and phase of the second power.
더하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(200)는 제1 스위치부(250) 및 제2 스위치부(260)를 더 포함할 수 있다.In addition, the marine power supply device 200 according to another embodiment of the present invention may further include a first switch unit 250 and a second switch unit 260.
제1 스위치부(250)는 제1 배전반(210)으로부터 변압기(220)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있고, 제2 스위치부(260)는 돌입 전류 저감부(240)로부터 변압기(220)의 2차측(#2)에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있다.The first switch unit 250 can open and close the transmission path of the first power transmitted from the first distribution board 210 to the primary side (#1) of the transformer 220, and the second switch unit 260 The transmission path of the pre-charge power transmitted from the inrush current reduction unit 240 to the secondary side (#2) of the transformer 220 can be opened and closed.
상술한 바와 같이, 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(220)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 돌입 전류 저감부(240)에서 변압기(220)의 1차측(#2)에 상기 선충전 전력을 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있다.As described above, before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 220, the line is connected to the primary side (#2) of the transformer 220 from the inrush current reduction unit 240. Inrush current can be reduced by supplying charging power.
이를 위해, 하기와 같이 동작할 수 있다.For this purpose, it can operate as follows.
먼저, 상기 발전기가 턴 온되고, 제1 스위치부(250)가 오프된 상태에서, 돌입 전류 저감부(240)에서 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 생성하고, 제2 스위치부(260)를 연결시켜, 상기 선충전 전력이 변압기(220)의 2차측(#2)에 전달되고, 이후 제1 스위치부(250)를 연결시키고, 제2 스위치부(260)를 오픈시킬 수 있다. First, with the generator turned on and the first switch unit 250 turned off, the inrush current reduction unit 240 generates pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the second power, and 2 By connecting the switch unit 260, the pre-charge power is transmitted to the secondary side (#2) of the transformer 220, and then by connecting the first switch unit 250 and the second switch unit 260. It can be opened.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.Figure 3 is a schematic configuration diagram of a marine power supply device according to another embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2와 함께, 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(300)는 제1 배전반(310), 변압기(320) 및 제2 배전반(330)을 포함할 수 있으며, 이는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)의 제1 배전반(110), 변압기(120) 및 제2 배전반(130)과, 도 2에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(200)의 제1 배전반(210), 변압기(220) 및 제2 배전반(230)과의 구성 및 기능이 동일할 수 있으며, 이에 상세한 설명은 생략하도록 한다.3 together with FIGS. 1 and 2, the marine power supply device 300 according to another embodiment of the present invention includes a first switchboard 310, a transformer 320, and a second switchboard 330. It may include a first switchboard 110, a transformer 120, and a second switchboard 130 of the marine power supply device 100 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 2 The configuration and function of the first switchboard 210, the transformer 220, and the second switchboard 230 of the marine power supply device 200 according to another embodiment of the present invention shown in may be the same, and thus Detailed description will be omitted.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(300)의 돌입 전류 저감부(340)는 변압기(320)의 1차측(#1)에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있으며, 이를 위해, 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(320)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 변압기(320)의 1차측(#1)에 상기 선충전 전력을 공급할 수 있다. 상기 선충전 전력은 제1 배전반(310)을 통해 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달될 수 있다.The inrush current reduction unit 340 of the marine power supply device 300 according to another embodiment of the present invention is synchronized with the voltage level and phase of the first power on the primary side (#1) of the transformer 320. The inrush current can be reduced by supplying pre-charge power. To this end, before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 320, the primary side (#1) of the transformer 320 ) can supply the pre-charge power. The pre-charge power may be transmitted to the primary side (#1) of the transformer 320 through the first switchboard 310.
돌입 전류 저감부(340)는 에너지 저장부(Energy Saving System;ESS)(341), 양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342), 양방향 인버터(Inverter)(343) 및 양방향 변압기(344)를 포함할 수 있다.The inrush current reduction unit 340 includes an energy saving system (ESS) 341, a bidirectional direct current/direct current converter (DC/DC) 342, a bidirectional inverter 343, and a bidirectional transformer 344. ) may include.
에너지 저장부(3410)는 전달받은 직류 전력을 충전하고, 충전된 직류 전력을 방전할 수 있다.The energy storage unit 3410 can charge the received DC power and discharge the charged DC power.
양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342)는, 에너지 저장부(3410)의 전력 충전시 양방향 인버터(Inverter)(343)로부터 전달받은 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환하여 에너지 저장부(3410)에 전달하고, 에너지 저장부(3410)의 전력 방전시 에너지 저장부(3410)로부터의 직류 전력을 상기 제1 직류 전력으로 변환하여 양방향 인버터(Inverter)(343)에 전달할 수 있다.The bidirectional direct current/direct current converter (DC/DC) 342 converts the first direct current power received from the bidirectional inverter 343 into the preset second direct current power when charging the energy storage unit 3410. It is converted and delivered to the energy storage unit 3410, and when the power of the energy storage unit 3410 is discharged, the direct current power from the energy storage unit 3410 is converted into the first direct current power and transmitted to the bidirectional inverter (343). It can be delivered.
양방향 인버터(Inverter)(343)는, 에너지 저장부(3410)의 전력 충전시 양방향 변압기(344)로부터의 변압된 제1 전력을 상기 제1 직류 전력으로 변환하여 양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342)에 전달하고, 에너지 저장부(3410)의 전력 방전시 양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342)로부터의 상기 제1 직류 전력을 상기 제1 전력과 위상이 동기된 교류 전력으로 변환하여 양방향 변압기(344)에 전달할 수 있다.The two-way inverter (Inverter) 343 converts the first power transformed from the two-way transformer 344 into the first direct current power when charging the power of the energy storage unit 3410, and the two-way direct current/direct current converter (DC/ DC) 342, and when discharging the power of the energy storage unit 3410, the first direct current power from the bidirectional direct current/direct current converter (DC/DC) 342 is synchronized in phase with the first power. It can be converted into alternating current power and transmitted to the two-way transformer 344.
양방향 변압기(344)는 에너지 저장부(3410)의 전력 충전시 제1 배전반(310)을 통해 전달받은 상기 제1 전력을 변압하여 양방향 인버터(Inverter)(343)에 전달할 수 있고, 에너지 저장부(3410)의 전력 방전시 양방향 인버터(Inverter)(343)로부터의 교류 전력을 변압하여 상기 제1 전력과 전압 레벨이 동기된 상기 선충전 전력을 출력할 수 있다.The bidirectional transformer 344 can transform the first power received through the first distribution board 310 when charging the power of the energy storage unit 3410 and transmit it to the bidirectional inverter 343, and the energy storage unit ( 3410), the AC power from the bidirectional inverter 343 can be transformed to output the pre-charged power whose voltage level is synchronized with the first power.
즉, 에너지 저장부(341)의 전력 충전시 제1 배전반(310)을 통해 양방향 변압기(344)-양방향 인버터(Inverter)(343)-양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342)-에너지 저장부(341) 순으로 전력이 전달될 수 있고, 에너지 저장부(3410)로부터의 방전시, 에너지 저장부(341)-양방향 직류/직류 변환부(DC/DC)(342)-양방향 인버터(Inverter)(343)-양방향 변압기(344)순으로 전달되어, 양방향 변압기(344)로부터의 상기 선충전 전력이 제1 배전반(310)을 통해 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달될 수 있다. That is, when charging the power of the energy storage unit 341, the two-way transformer 344 - the two-way inverter (343) - the two-way direct current/direct current converter (DC/DC) (342) - through the first distribution board 310. Power can be transmitted in the order of the energy storage unit 341, and when discharging from the energy storage unit 3410, the energy storage unit 341 - bidirectional direct current/direct current converter (DC/DC) 342 - bidirectional inverter (Inverter) 343 - is transmitted in that order to the two-way transformer 344, and the pre-charge power from the two-way transformer 344 is transmitted to the primary side (#1) of the transformer 320 through the first distribution board 310. It can be.
더하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(300)는 제1 스위치부(350), 제2 스위치부(360) 및 제3 스위치부(370)를 더 포함할 수 있다.In addition, the marine power supply device 300 according to another embodiment of the present invention may further include a first switch unit 350, a second switch unit 360, and a third switch unit 370.
제1 스위치부(350)는 제1 배전반(310)으로부터 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있고, 제2 스위치부(360)는 제1 배전반(310)으로부터 돌입 전류 저감부(340)에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있으며, 제3 스위치부(370)는 돌입 전류 저감부(340)로부터 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐할 수 있다. 돌입 전류 저감부(340)로부터 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로는 제1 배전반(310)을 거치지 않고, 변압기(320)의 1차측(#1)에 직접 연결될 수 있다.The first switch unit 350 can open and close the transmission path of the first power transmitted from the first distribution board 310 to the primary side (#1) of the transformer 320, and the second switch unit 360 The transmission path of the first power transmitted from the first switchboard 310 to the inrush current reduction unit 340 can be opened and closed, and the third switch unit 370 connects the transformer 320 from the inrush current reduction unit 340. The transmission path of the pre-charge power transmitted to the primary side (#1) can be opened and closed. The transmission path of the pre-charge power transmitted from the inrush current reduction unit 340 to the primary side (#1) of the transformer 320 does not pass through the first switchboard 310, but through the primary side (#1) of the transformer 320. ) can be directly connected to.
상술한 바와 같이, 정상 상태에서는 상기 발전기로부터 상기 제1 전력 중 잉여 전력이 제1 배전반(310)을 통해 돌입 전류 저감부(340)의 에너지 저장부(341)에 충전되고, 발전기의 초기 구동시, 정전 또는 이상 상태 발생 후 재기동 시 등의 경우에는 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 변압기(320)의 1차측(#1)에 공급되기 전에 돌입 전류 저감부(340)의 에너지 저장부(341)로부터의 직류 전력을 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상과 동기된 선충전 전력을 변압기(220)의 1차측(#1)에 공급하여 돌입 전류를 저감시킬 수 있다.As described above, in a normal state, surplus power among the first power from the generator is charged to the energy storage unit 341 of the inrush current reduction unit 340 through the first switchboard 310, and during initial operation of the generator. , in the case of restart after a power outage or abnormal condition, the energy storage unit 341 of the inrush current reduction unit 340 before the first power is supplied from the generator to the primary side (#1) of the transformer 320. The inrush current can be reduced by supplying pre-charge power synchronized with the voltage level and phase of the first power to the primary side (#1) of the transformer 220.
이를 위해, 하기와 같이 동작할 수 있다.For this purpose, it can operate as follows.
먼저, 정상 상태의 경우, 제1 스위치부(350)는 연결된 상태에서 잉여 전력이 발생되면, 제2 스위치부(360)가 연결되고, 제3 스위치부(370)가 오픈되어 잉여 전력이 돌입 전류 저감부(340)의 에너지 저장부(341)에 충전될 수 있다.First, in the normal state, when excess power is generated while the first switch unit 350 is connected, the second switch unit 360 is connected, and the third switch unit 370 is opened to generate excess power as an inrush current. It may be charged in the energy storage unit 341 of the reduction unit 340.
돌입 전류 저감시에는 먼저, 상기 발전기가 턴 온되고, 제1 스위치부(350) 및 제2 스위치부(360)가 오프된 상태에서, 돌입 전류 저감부(340)에서 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 생성하고, 제3 스위치부(370)를 연결시켜, 상기 선충전 전력이 변압기(320)의 1차측(#1)에 전달되고, 이후 제1 스위치부(350)를 연결시키고, 제3 스위치부(370)를 오픈시킬 수 있다.When reducing the inrush current, first, the generator is turned on and the first switch unit 350 and the second switch unit 360 are turned off, and the voltage level of the first power is reduced in the inrush current reduction unit 340. and generate phase-synchronized pre-charge power and connect the third switch unit 370, so that the pre-charge power is transmitted to the primary side (#1) of the transformer 320, and then the first switch unit 350 ) can be connected, and the third switch unit 370 can be opened.
종래의 변압기 상수 조정 방식은 변압기 비용 및 부피가 증가하고 정상상태에서 변압기 손실로 인한 운용비용(Operating Expenditure; OPEX)가 증가하는 문제가 있고, 종래의 선 자화 변압기(pre-magnatizing transformer) 방식은 추가 변압기 비용이 발생하고 변압기실 공간이 증가하는 문제가 있는 반면에, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 돌입 전류가 거의 발생하지 않아 선급 규정을 만족하면서 종래에 대비하여 비용 및 설치 공간을 저감할 수 있고, 전력 변환 손실을 줄일 수 있다.The conventional transformer constant adjustment method has the problem of increasing the cost and volume of the transformer and increasing the operating expense (OPEX) due to transformer loss in the normal state, and the conventional pre-magnatizing transformer method has the problem of increasing the transformer cost and volume. While there is a problem of increasing transformer costs and transformer room space, as described above, according to the present invention, almost no inrush current is generated, thereby satisfying classification regulations and reducing cost and installation space compared to the past. and power conversion losses can be reduced.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the scope of the patent claims described later, and the configuration of the present invention can be varied within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art can easily see that changes and modifications can be made.
100, 200, 300: 선박용 전력 공급 장치
110, 210, 310: 제1 배전반
120, 220, 320: 변압기
130, 230, 330: 제2 배전반
140, 240, 340: 돌입 전류 저감부
141, 241: 무정전 전력 공급부
142, 242: 직류/직류 변환부
143, 243: 인버터
341: 에너지 저장부
342: 양방향 직류/직류 변환부
343: 양방향 인버터
344: 양방향 변압기
150, 250, 350: 제1 스위치부
160, 260, 360: 제2 스위치부
370: 제3 스위치부100, 200, 300: Marine power supply
110, 210, 310: first distribution board
120, 220, 320: Transformer
130, 230, 330: second distribution board
140, 240, 340: Inrush current reduction unit
141, 241: Uninterruptible power supply unit
142, 242: DC/DC conversion unit
143, 243: Inverter
341: Energy storage unit
342: Bidirectional DC/DC conversion unit
343: Bi-directional inverter
344: Bidirectional transformer
150, 250, 350: first switch unit
160, 260, 360: second switch unit
370: Third switch unit
Claims (12)
상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기;
상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반; 및
상기 변압기의 1차측에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함하고,
상기 돌입 전류 저감부는 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 공급되기 전에 상기 변압기의 1차측에 상기 선충전 전력을 공급하며,
상기 돌입 전류 저감부는 사전에 설정된 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환하여 상기 제2 직류 전력을 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환하는 선박용 전력 공급 장치.
a first distribution board for distributing first power from the ship's generator to components requiring power supply on the ship;
a transformer that transforms the first power from the first switchboard into second power whose voltage level is set lower than the first power;
a second distribution board for distributing the second power from the transformer to components of the ship that require supply of the second power; and
It includes an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the first power to the primary side of the transformer,
The inrush current reduction unit supplies the pre-charge power to the primary side of the transformer before the first power is supplied from the generator,
The inrush current reduction unit converts the preset first direct current power into preset second direct current power, and converts the second direct current power into the precharge power synchronized with the voltage level and phase of the first power. supply device.
상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기;
상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반; 및
상기 변압기의 1차측에 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함하고,
상기 돌입 전류 저감부는 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 공급되기 전에 상기 변압기의 1차측에 상기 선충전 전력을 공급하며,
상기 돌입 전류 저감부는 상기 제1 전력을 사전에 설정된 직류 전력으로 변환하여 후단에 전달하거나 상기 후단으로부터 전달받은 직류 전력을 상기 제1 전력의 위상과 동기된 교류 전력으로 변환하여 상기 변압기의 1차측에 상기 선충전 전력을 공급하는 선박용 전력 공급 장치.
a first distribution board for distributing first power from the ship's generator to components requiring power supply on the ship;
a transformer that transforms the first power from the first switchboard into second power whose voltage level is set lower than the first power;
a second distribution board for distributing the second power from the transformer to components of the ship that require supply of the second power; and
It includes an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the first power to the primary side of the transformer,
The inrush current reduction unit supplies the pre-charge power to the primary side of the transformer before the first power is supplied from the generator,
The inrush current reduction unit converts the first power into preset direct current power and delivers it to the rear end, or converts the direct current power received from the rear end into alternating current power synchronized with the phase of the first power to the primary side of the transformer. A marine power supply device that supplies the pre-charge power.
상기 돌입 전류 저감부는
상기 제1 직류 전력을 출력하는 무정전 전력 공급부;
상기 무정전 전력 공급부로부터의 제1 직류 전력을 상기 제2 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부; 및
상기 직류/직류 변환부로부터의 제2 직류 전력을 상기 제1 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환하는 인버터
를 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to paragraph 1,
The inrush current reduction unit
an uninterruptible power supply unit that outputs the first direct current power;
a direct current/direct current converter that converts the first direct current power from the uninterruptible power supply unit into the second direct current power; and
An inverter that converts the second direct current power from the direct current/direct current converter into the precharge power synchronized to the voltage level and phase of the first power.
A marine power supply device comprising:
상기 제1 배전반으로부터 상기 변압기의 1차측에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐하는 제1 스위치부를 더 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to paragraph 1,
A marine power supply device further comprising a first switch unit that opens and closes a transmission path of the first power transmitted from the first switchboard to the primary side of the transformer.
상기 돌입 전류 저감부로부터 상기 변압기의 1차측에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐하는 제2 스위치부를 더 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to paragraph 4,
A marine power supply device further comprising a second switch unit that opens and closes a transmission path of the pre-charge power delivered from the inrush current reduction unit to the primary side of the transformer.
상기 돌입 전류 저감부는
상기 제1 배전반으로터의 상기 제1 전력을 변압하여 후단에 전달하거나, 상기 후단으로부터 전달받은 전력을 변압하여 상기 선충전 전력을 상기 변압기의 1차측에 전달하는 양방향 변압기;
상기 양방향 변압기로부터 변압된 제1 전력을 사전에 설정된 제1 직류 전력으로 변환하여 후단에 전달하거나 후단으로부터 전달받은 직류 전력을 상기 제1 전력의 위상과 동기된 교류 전력으로 변환하여 상기 양방향 변압기에 전달하는 양방향 인버터;
상기 양방향 인버터로부터의 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환하여 후단에 전달하거나, 후단으로부터의 직류 전력을 변환하여 상기 양방향 인버터에 전달하는 양방향 직류/직류 변환부; 및
상기 양방향 직류/직류 변환부로부터의 상기 제2 직류 전력을 충전하고, 직류전력을 방전하여 상기 양방향 직류/직류 변환부에 전달하는 에너지 저장부
를 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to paragraph 2,
The inrush current reduction unit
a bidirectional transformer that transforms the first power from the first switchboard and transmits it to a downstream end, or transforms the power received from the downstream end and transmits the pre-charged power to the primary side of the transformer;
The first power transformed from the bidirectional transformer is converted into preset first direct current power and delivered to the downstream end, or the direct current power received from the downstream end is converted into alternating current power synchronized with the phase of the first power and delivered to the bidirectional transformer. bi-directional inverter;
a bidirectional direct current/direct current converter that converts first direct current power from the bidirectional inverter into preset second direct current power and transmits it to a downstream end, or converts direct current power from the downstream end and transmits it to the bidirectional inverter; and
An energy storage unit that charges the second direct current power from the bidirectional direct current/direct current converter, discharges the direct current power, and transmits it to the bidirectional direct current/direct current converter.
A marine power supply device comprising:
상기 제1 배전반으로부터 상기 변압기의 1차측에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐하는 제1 스위치부;
상기 돌입 전류 저감부로부터 상기 변압기의 1차측에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐하는 제2 스위치부; 및
상기 제1 배전반으로부터 상기 돌입 전류 저감부에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐하는 제3 스위치부를 더 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to clause 6,
a first switch unit that opens and closes a transmission path of the first power transmitted from the first switchboard to the primary side of the transformer;
a second switch unit that opens and closes a transmission path of the pre-charge power transmitted from the inrush current reduction unit to the primary side of the transformer; and
A marine power supply device further comprising a third switch unit that opens and closes a transmission path of the first power transmitted from the first switchboard to the inrush current reduction unit.
상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 변압기;
상기 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 상기 제2 전력의 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반; 및
상기 변압기의 2차측에 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 선충전 전력을 공급하는 돌입 전류 저감부를 포함하고,
상기 돌입 전류 저감부는 상기 발전기로부터 상기 제1 전력이 공급되기 전에 상기 변압기의 2차측에 선충전 전력을 공급하며,
상기 돌입 전류 저감부는 사전에 설정된 제1 직류 전력을 사전에 설정된 제2 직류 전력으로 변환하여 상기 제2 직류 전력을 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환하는 선박용 전력 공급 장치.
a first distribution board for distributing first power from the ship's generator to components requiring power supply on the ship;
a transformer that transforms the first power from the first switchboard into second power whose voltage level is set lower than the first power;
a second distribution board for distributing the second power from the transformer to components of the ship that require supply of the second power; and
It includes an inrush current reduction unit that supplies pre-charge power synchronized to the voltage level and phase of the second power to the secondary side of the transformer,
The inrush current reduction unit supplies pre-charge power to the secondary side of the transformer before the first power is supplied from the generator,
The inrush current reduction unit converts the preset first DC power into the preset second DC power and converts the second DC power into the precharge power synchronized with the voltage level and phase of the second power. supply device.
상기 돌입 전류 저감부는
상기 제1 직류 전력을 출력하는 무정전 전력 공급부;
상기 무정전 전력 공급부로부터의 제1 직류 전력을 상기 제2 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부; 및
상기 직류/직류 변환부로부터의 제2 직류 전력을 상기 제2 전력의 전압 레벨 및 위상에 동기된 상기 선충전 전력으로 변환하는 인버터
를 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to clause 8,
The inrush current reduction unit
an uninterruptible power supply unit that outputs the first direct current power;
a direct current/direct current converter that converts the first direct current power from the uninterruptible power supply unit into the second direct current power; and
An inverter that converts the second direct current power from the direct current/direct current converter into the precharge power synchronized to the voltage level and phase of the second power.
A marine power supply device comprising:
상기 제1 배전반으로부터 상기 변압기의 1차측에 전달되는 상기 제1 전력의 전달 경로를 개폐하는 제1 스위치부를 더 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to clause 8,
A marine power supply device further comprising a first switch unit that opens and closes a transmission path of the first power transmitted from the first switchboard to the primary side of the transformer.
상기 돌입 전류 저감부로부터 상기 변압기의 2차측에 전달되는 상기 선충전 전력의 전달 경로를 개폐하는 제2 스위치부를 더 포함하는 선박용 전력 공급 장치.
According to clause 11,
A marine power supply device further comprising a second switch unit that opens and closes a transmission path of the pre-charge power delivered from the inrush current reduction unit to the secondary side of the transformer.
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| KR1020210146206A KR102589582B1 (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Power supply apparatus for ship |
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