KR20210087308A - Engine power generation system - Google Patents
Engine power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210087308A KR20210087308A KR1020200000416A KR20200000416A KR20210087308A KR 20210087308 A KR20210087308 A KR 20210087308A KR 1020200000416 A KR1020200000416 A KR 1020200000416A KR 20200000416 A KR20200000416 A KR 20200000416A KR 20210087308 A KR20210087308 A KR 20210087308A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- phase
- engine
- capacitor
- generation system
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
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
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/08—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems requiring starting of a prime-mover
-
- 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
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1415—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
-
- 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
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
- H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
-
- 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
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/066—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems characterised by the use of dynamo-electric machines
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 엔진을 이용한 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정전 발생 시 비상 운전을 위한 엔진 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system using an engine, and more particularly, to an engine power generation system for emergency operation when a power outage occurs.
엔진은 연료와 공기의 혼합물(혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 장치로 공기조화 시스템, 자동차, 발전설비 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. An engine is a device that can generate power using a mixture of fuel and air (mixed fuel), and is used in various industrial fields such as air conditioning systems, automobiles, and power generation facilities.
하나의 예로써, 열병합 발전 시스템은 가스 연료로 엔진을 작동하여 발전기에서 전력을 생산하고, 엔진 등에서 발생하는 열을 온수 등으로 변환하여 그 수요처에 공급하는 시스템을 말한다. 열병합 발전 시스템은 통상적인 상용전원 계통과 연계되어 운전되고, 필요시 공조장치의 부하뿐만 아니라 건물 내부의 다른 기기의 부하에도 전력을 공급할 수 있다.As an example, the cogeneration system refers to a system that operates an engine with gas fuel to generate electric power from a generator, converts heat generated from the engine, etc. into hot water, and supplies the same to a demanding party. The cogeneration system is operated in connection with a typical commercial power system, and can supply power not only to the load of the air conditioner but also to the loads of other devices inside the building when necessary.
한편, 이와 같은 열병합 발전 시스템에서, 계통에 문제가 발생하여 정전이 발생하게 되는 경우, 발전 시스템은 옵션 기능적으로 비상 발전 운전을 할 수 있다. 정전 시 안정적으로 전력을 공급하는 대표적인 기술로, 비상발전기를 이용하여 정전 시 전력이 공급하는 기술이 사용되고 있다.On the other hand, in such a combined heat and power system, when a power failure occurs due to a problem in the system, the power generation system may optionally perform emergency power generation operation. As a representative technology for stably supplying power during a power outage, a technique for supplying power during a power outage using an emergency generator is being used.
종래 기술(JP2008228543A)은 코제너레이션 장치에 관한 발명으로, 계통 연계 발전하는 발전 시스템에서 정진이 되었을 경우, 추가된 배터리 및 DC/DC 컨버터를 통해 발전기를 모터링하여 엔진을 시동하고, 시스템이 운전되어 발전 가능하게 될 경우 부하 및 배터리에 전력을 공급하는 내용이다.The prior art (JP2008228543A) is an invention related to a cogeneration device, and when the power generation system that generates electricity in grid-connected power is exhausted, the engine is started by motoring the generator through the added battery and DC/DC converter, and the system is operated When power generation is possible, it is the content of supplying power to the load and the battery.
하지만, 종래 기술의 발전 시스템은, 정전 발생 시, 비상 발전을 위한 배터리, 추가적인 전력 변환 장치(예를 들어, DC/DC 컨버터) 또는 수동 소자 등을 필요로 하기 때문에 시스템 가격이 상승하고, 비상 상황이 아닌 일반 상황에서는 가동되지 않으므로 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.However, the power generation system of the prior art, when a power outage occurs, a battery for emergency power generation, an additional power conversion device (eg, DC/DC converter) or a passive element is required, so the system price increases, and emergency situations It is not operated under normal circumstances, so there is a problem of lowering efficiency.
따라서, 정전 발생 시, 소방 설비 부하 등 비상 부하에 전력을 안정적으로 공급하는 효율적인 방안이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for an efficient method for stably supplying power to emergency loads such as firefighting equipment loads when a power outage occurs.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 정전 발생 시, 비상 부하에 전력을 공급할 수 있는 엔진 발전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an engine power generation system capable of supplying power to an emergency load when a power outage occurs in order to solve the above problems.
또한, 본 발명은, 추가된 전력 변환 장치 또는 추가된 수동 소자 없이, 비상 부하에 전력을 공급하여 경제성 측면에서 효과적인 엔진 발전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an engine power generation system that is effective in terms of economy by supplying power to an emergency load without an added power conversion device or an added passive element.
또한, 본 발명은, 고효율의 무정전 전원 공급 방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention is to provide a high-efficiency uninterruptible power supply method.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3상 4선 출력의 엔진 발전 시스템은, 회전력을 생성하는 엔진, 상기 엔진에 의하여 생성된 회전력에 의해 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기, 상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치 및 정전 발생을 감지하고, 상기 엔진에 공급하는 제1 단상 전원의 상을 변경함으로써, 비상 부하에 제2 단상 전원을 공급하도록 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어부;를 포함한다.In order to achieve the above object, an engine power generation system of three-phase, four-wire output according to the present invention includes an engine generating a rotational force, a generator driven by the rotational force generated by the engine to generate three-phase AC power; a power converter for converting a phase AC power and a controller for controlling the power converter to supply a second single-phase power to an emergency load by detecting the occurrence of a power failure and changing a phase of the first single-phase power supplied to the engine; includes
기타 본 발명의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the present invention, there are one or more of the following effects.
첫째, 정전 발생 시, 추가된 전력 변환 장치 없이 스위칭 제어를 통해 DC단의 커패시터를 충전시킬 수 있는 효과가 있다.First, when a power outage occurs, there is an effect that the capacitor of the DC terminal can be charged through switching control without an additional power conversion device.
둘째, 필터를 통해 추가된 수동 소자 없이 DC단의 커패시터로 전압을 승압시킴으로써, 효율적인 비상 발전 운전이 가능한 효과가 있다.Second, there is an effect that an efficient emergency power generation operation is possible by boosting the voltage with the DC stage capacitor without a passive element added through the filter.
셋째, 비상 발전기를 별도로 구성하지 않고, 기존 시스템을 이용하여 비상 발전 운전을 함으로써 경제적인 효과가 있다.Third, there is an economic effect by operating emergency power generation using an existing system without separately configuring an emergency generator.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 열병합 발전 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 3상 4선 출력의 엔진 발전 시스템을 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템을 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템의 정전 발생 시 제어 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터를 나타내는 회로도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing an example of a cogeneration system to which the present invention can be applied.
2 is a schematic diagram showing an example of an engine power generation system to which the present invention can be applied.
3 is a circuit diagram showing an engine power generation system of three-phase, four-wire output.
4 is a circuit diagram illustrating an engine power generation system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control method when a power failure occurs in an engine power generation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram illustrating an inverter according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 열병합 발전 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing an example of a cogeneration system to which the present invention can be applied.
열병합 발전 시스템은 가스 연료로 엔진을 작동하여 발전기에서 전력을 생산하고, 엔진 등에서 발생하는 열을 온수 등으로 변환하여 그 수요처에 공급하는 시스템을 말한다.The combined heat and power system refers to a system that operates an engine with gas fuel to generate electricity from a generator, converts heat generated from the engine, etc. into hot water, etc.
이러한 열병합 발전 시스템에는 공기 조화 장치가 연결되어 이 공기 조화 장치에 전력과 열 내지 온수를 공급할 수 있다.An air conditioner may be connected to the cogeneration system to supply electric power and heat or hot water to the air conditioner.
가스 연료는 제로 가버너(zero governor; 12)에 의해 입구 입력의 형태나 유량 변화에 상관없이 항상 일정한 출구 압력을 유지하면서 공급될 수 있다. 제로 가버너(12)는 넓은 범위에 걸쳐 안정된 출구 압력을 얻을 수 있으며, 엔진에 공급하는 가스 연료의 압력을 대기압 형태로 거의 일정하게 조절해 주는 기능을 가진다. 또한, 제로 가버너(12)는 2개의 솔레노이드밸브를 구비하여 공급되는 연료를 차단할 수 있다.The gas fuel may be supplied while always maintaining a constant outlet pressure regardless of the shape of the inlet input or the change in flow rate by the zero
공기는 에어 클리너(air cleaner; 14)를 거쳐 깨끗한 공기로 여과되어 공급될 수 있다. 이러한 에어 클리너(14)는 엔진에 공급되는 외부 공기를 필터를 사용하여 먼지 및 미스트 형태의 수분 및 유분의 혼입을 차단할 수 있다.The air may be filtered and supplied as clean air through an air cleaner 14 . The air cleaner 14 may block the mixing of moisture and oil in the form of dust and mist by using a filter for external air supplied to the engine.
이와 같이 공급된 가스 연료와 공기는 믹서(mixer; 16)에 의해 공기와 연료의 혼합비가 일정한 혼합기로 되어 엔진에 흡입될 수 있다.The gaseous fuel and air supplied in this way may be sucked into the engine by a
믹서(16)의 입구측에는 연료밸브(13)가 구비되어 공기와 혼합되는 가스 연료의 공급량을 조절한다. 가스 연료가 많이 공급되면 공기와 연료가 혼합된 혼합기의 혼합비가 커지게 된다.A fuel valve 13 is provided at the inlet side of the
터보차저(turbo charger; 20)는 혼합기를 고온 고압 상태로 압축할 수 있다. 이 터보차저(20)는 배기가스의 힘으로 터빈을 회전시키고 그 회전력으로 흡기를 압축시켜 엔진의 실린더로 보내어 출력을 높이는 장치이다.The
터보차저(20)는 터보(turbine)와 슈퍼차저(super charger; 과급기)를 합성한 용어로서, 터빈과 여기에 직결된 공기압축기로 구성되어 배기가스의 에너지로 터빈 휠(turbine wheel)을 회전시키고 공기압축기에 의해 흡입된 공기를 압축하여 실린더로 보낼 수 있다.The
이러한 터보차저(20)는 블레이드가 설치된 터빈 휠과 공기압축기의 임펠러를 하나의 축에 연결하고 각각 하우징으로 둘러싼 구조를 가지며, 엔진의 배기 매니폴드 근처에 배치될 수 있다.The
혼합기는 터보차저(20)에 의해 압축되어 온도가 상승하기 때문에 인터쿨러(intercooler; 25)로 냉각시킨 후 흡기 매니폴드(32)를 통해 엔진(30)으로 유입될 수 있다. 이 인터쿨러(25)는 혼합기를 냉각시켜 밀도를 크게 함으로써 엔진으로 유입되는 혼합기의 절대량을 늘려 엔진출력을 향상시킬 수 있다.Since the mixture is compressed by the
인터쿨러(25)는 공기로 냉각하는 공랭식 열교환기 또는 물로 냉각하는 수냉식 열교환 경로를 구성될 수 있다.The intercooler 25 may be configured as an air-cooled heat exchanger for cooling with air or a water-cooling heat exchange path for cooling with water.
수냉식 인터쿨러는 냉각수를 매질로 사용할 수 있고, 별도의 열교환기 및 펌프를 구비하여 압축된 혼합기로부터 얻은 열량을 외부에 버리게 된다.The water-cooled intercooler may use cooling water as a medium, and has a separate heat exchanger and a pump to discard heat obtained from the compressed mixer to the outside.
이러한 인터쿨러(25)와 흡기 매니폴드(32) 사이에는, 엔진(30)에 유입되는 혼합기량을 조절하기 위해 스로틀 밸브(미도시)가 마련될 수 있다. 이 스로틀 밸브는 전자 스로틀 밸브(electronic throttle control valve; ETC 밸브)가 사용되는 것이 일반적이다.A throttle valve (not shown) may be provided between the intercooler 25 and the intake manifold 32 to control the amount of mixed air flowing into the
또한, 엔진은 별도의 엔진 제어 유닛(engine control unit; ECU; 31)을 통하여 엔진의 제어와 관련된 각종 제어 변수들이 제어될 수 있다. 예를 들어, ETC 밸브(38) 및 이 밸브의 제어 주기 등이 ECU(31)에 의하여 제어될 수 있다.In addition, the engine may control various control variables related to the control of the engine through a separate engine control unit (ECU) 31 . For example, the ETC valve 38 and the control cycle of the valve may be controlled by the
엔진(30)은 흡기 매니폴드(32)를 통해 유입된 혼합기를 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정을 통해 작동하는 내연 기관이다.The
엔진(30)이 작동함에 따라 발생하는 배기가스는 배기 매니폴드(34)를 통해 배출되며, 이때 터보차저(20)의 임펠러를 회전시킨다.Exhaust gas generated as the
엔진(30)은 발전기(40)를 회전시켜 전력을 생산하도록 한다. 이를 위해, 엔진(30)의 회전축 일단에 마련된 풀리(36)와 발전기(40)의 회전축 일단에 마련된 풀리(46) 사이에 벨트가 연결될 수 있다.The
이러한 엔진(30)의 풀리(36)와 발전기(40)의 풀리(46)는 그 회전수 비가 대략 1:3이 되도록 마련될 수 있다. 즉, 엔진(30)이 1 회전할 때 발전기(40)는 약 3 회전할 수 있다.The
발전기(40)에서 생산되는 전력은 전력 변환 장치(90)에서 전류, 전압, 주파수 등이 변환된 상용 전력으로 변환되어 건물 또는 공기 조화 장치와 같은 전력수요처에 공급될 수 있다.The power produced by the
한편, 엔진(30)은 가스 연소에 의해 작동시 상당한 열이 발생하므로 냉각수를 순환시키면서 열교환시켜 엔진에서 발생하는 고온의 열을 흡수하도록 한다.On the other hand, since the
자동차에서는 냉각수 순환 유로에 라디에이터를 설치하여 엔진의 폐열을 모두 버리도록 구성되지만, 열병합 발전 시스템에서는 엔진에서 발생하는 열을 흡수하여 온수를 만들어 이용할 수 있다.In automobiles, a radiator is installed in the coolant circulation passage to dispose of all engine waste heat, but in a cogeneration system, heat generated from the engine can be absorbed and used to make hot water.
이를 위해, 냉각수 순환 유로에는 온수 열교환기(50)가 마련되어 냉각수와 별도로 공급되는 물 사이에 열교환함으로써 물이 고온의 냉각수로부터 열을 전달받도록 할 수 있다.To this end, a hot
이 온수 열교환기(50)에 의해 생성되는 온수는 온수 저장조(51)에 저장되었다가 건물 등의 온수 수요처에 공급될 수 있다.The hot water generated by the hot
온수 수요처에서 온수를 사용하지 않는 경우에는 온수 열교환기(50)로 물이 공급되지 않아 냉각수 온도가 상승하게 되는데, 이를 방지하기 위해 별도의 방열기(70)를 설치하여 필요 없는 냉각수의 열량을 실외로 버릴 수 있다.When hot water is not used in the hot water demander, water is not supplied to the hot
이 방열기(70)는 고온의 냉각수가 다수의 핀(fin)에 의해 공기와 열교환함으로써 방열하는 것으로서, 방열 촉진을 위해 방열팬(72)이 구비될 수 있다.The
엔진(30)에서 나오는 냉각수 유로는 상기 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 분기되고, 그 분기되는 지점에 삼방밸브(53)를 설치하여 냉각수의 유동 방향을 상황에 따라 제어할 수 있다. 이 삼방밸브(53)에 의해 냉각수를 온수열교환기(50)로만 보내거나 방열기(70)로만 보내거나, 상황에 따라 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 소정 비율로 나누어 보낼 수 있다.The coolant flow path from the
삼방밸브(53)를 통과하여 방열기(70)에서 방열된 냉각수는 삼방밸브(53)를 통과하여 온수 열교환기(50)를 통과한 냉각수와 합쳐져서 엔진(30)으로 유입될 수 있다.Cooling water that has passed through the three-
그리고, 냉각수 순환 유로에는 냉각수 펌프(55)가 설치되어 냉각수의 유동 속도를 조절할 수 있다. 이 냉각수 펌프(55)는 냉각수 순환 유로에서 온수 열교환기(50) 및 방열기(70)의 하류와 엔진(30)의 상류에 설치될 수 있다.In addition, a cooling
한편, 엔진(30)의 배기 매니폴드(34)를 통해서 나오는 배기가스는 상기한 터보차저(20)를 작동시키기도 하지만, 배기가스의 폐열을 회수하기 위해 배기가스 열교환기(60)를 구비할 수 있다.On the other hand, the exhaust gas coming out through the
이 배기가스 열교환기(60)는 냉각수 순환 유로에서 냉각수 펌프(55)와 엔진(30) 상류 사이에 설치되고, 터보차저(20)를 통해 배출되는 배기가스와 냉각수 사이에 열교환되도록 구성될 수 있다. 이 배기가스 열교환기(60)를 통해 배기가스의 폐열을 회수할 수 있다.The exhaust
배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 냉각수가 어느 정도 가열되어 미지근한 상태로 엔진(30)으로 유입되지만, 그 냉각수도 엔진(30)을 충분히 냉각시킬 수 있다.While passing through the exhaust
배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 방열된 배기가스는 머플러(80)를 통과하게 되고, 머플러(80)에 의해 엔진의 배기 측 소음이 저감될 수 있다.Exhaust gas radiated while passing through the exhaust
머플러(80)를 통과한 배기가스는 드레인 필터(85)를 통과한 후 외부로 배출될 수 있다. 이 드레인 필터(85)는 머플러(80)와 배기가스 라인 등에서 생성되는 응축수를 정화하기 위해 내부에 정화석을 내장하고 있어서, 산성의 응축수를 정화하고 중화시켜 외부로 유출할 수 있다.The exhaust gas that has passed through the
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 엔진 발전 시스템의 일례를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing an example of an engine power generation system to which the present invention can be applied.
도 2를 참조하면, 엔진 발전 시스템(100)은, 발전기(40)를 구동하기 위한 구동력을 공급하는 엔진(30) 및 이 엔진을 제어하는 엔진 제어부(engine control uni; ECU; 210)를 포함하고, 발전기(40)에는 이 발전기(40)의 구동에 의하여 생성되는 전력을 변환하고 발전량을 제어하기 위한 전력 변환 장치(power conversion system; 90)가 연결된다.Referring to FIG. 2 , the engine
전력 변환 장치(90)는 발전기(40)에서 생성된 교류 전력을 직류로 변환하는 컨버터(91), 컨버터(91)에서 변환된 직류 전력을 교류로 변환하는 인버터(92) 및 이 컨버터(91)와 인버터(92) 사이에 위치하는 DC단의 커패시터(C)를 포함한다.The
컨버터(91)는, 발전기(40)에서 생산되는 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 컨버터(91)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다.The
또한, 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 컨버터(91)는 정류부를 포함할 수 있다.Also, the DC-DC converter may use a boost converter. The
인버터(92)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 컨버터(91)에서 공급되는 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.The
이때, DC단의 커패시터(C)에는 발전기(40)에서 생산되어 컨버터(91)를 통하여 공급되는 직류 전원이 저장된다. 인버터는 DC단의 커패시터(C)에 저장된 전력을 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.At this time, the DC power produced by the
이와 같이, 인버터(92)를 통하여 출력되는 교류 전력에 의하여 부하(220)가 구동될 수 있다.In this way, the
부하(220)는 전력 수요처의 각종 전기 기기로서, 공기 조화 장치와, 조명 등 기타 전력 부하 등을 포함할 수 있다. 여기서, 공기 조화 장치는 냉매를 이용하여 실내를 공조시키는 기기로서, 엔진 발전 시스템이 설치된 건물 내부에 한 세트(Set) 이상 설치될 수 있다.The
예를 들어, 부하(220)가 삼상 교류 모터를 압축기로 이용하는 공기 조화 장치라면, 인버터(92)는 이러한 교류 모터를 구동하기 위한 삼상 교류 전원을 출력하여 공기 조화 장치에 공급할 수 있다.For example, if the
부하(220)는 전력선을 통해 전력 변환 장치(90)에서 출력된 삼상 교류 전원을 공급받을 수 있다. 부하(220)는 전력선을 통해 외부 전원 공급원과 연결될 수 있다.The
전력선에는 엔진 발전 시스템(100)에서 부하(220)로 공급되는 전력을 개폐할 수 있도록 전력 개폐기(300)가 설치될 수 있다. 전력 개폐기(300)는, 열병합 발전 시스템에서 생성된 전력을 공급하거나 차단할 수 있어, 차단기로도 명명될 수 있다.A
제어부(200)는 엔진(30) 또는 전력 변환 장치(90) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(200)는 엔진을 제어하는 엔진 제어부(210)를 포함할 수 있다.The
이와 같은 엔진 발전 시스템(100)은 도 1을 참조하여 설명한 열병합 발전 시스템의 일부일 수 있다. 그러나 경우에 따라, 도 1을 참조하여 설명한 열병합 발전 시스템과 별도의 발전 시스템을 구성할 수도 있다.Such an engine
또한, 일례로서, 엔진 발전 시스템(100)의 엔진은 가스를 이용한 가스 엔진일 수 있다Also, as an example, the engine of the engine
도 3은 3상 4선 출력의 엔진 발전 시스템을 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing an engine power generation system of three-phase, four-wire output.
도 3을 참조하면, 엔진 발전 시스템(100)은 회전력을 발생하는 엔진(30), 엔진(30)의 회전력에 의해 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기(40), 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치(90) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the engine
일반적인 엔진 발전 시스템(100)은 3상 3선으로 계통에 연결되어 발전할 수 있다. 그러나, 계통에 연결되어 운전되는 전력 부하들은 단상으로 N상을 필요로 하고, 엔진 발전 시스템(100) 또한 단상 전원을 이용하는 경우가 많으므로, 엔진 발전 시스템(100)의 최종 출력은 3상 4선으로 계통에 연결되는 것이 효율적이다. The general engine
이하 후술하는 엔진 발전 시스템(100)은 최종 출력이 U상, V상, W상을 포함하는 3상, N상의 중성선을 포함하는 4선인 것을 전제로 한다. The engine
엔진 발전 시스템(100)의 단상 전원은 계통 연계시. 전력 변환 장치(90)의 U상과 계통의 N상에 연결될 수 있다.The single-phase power of the engine
엔진 발전 시스템(100)의 엔진(30), 발전기(40), 전력 변환 장치(90)는 도 1의 설명이 적용될 수 있다.The description of FIG. 1 may be applied to the
전력 변환 장치(90)는 발전기(40)에서 발전된 전력을 변환하는 컨버터(91), 컨버터(91)에서 변환된 전력을 평활화하는 DC단의 커패시터(C), 컨버터(91)에서 변환된 전력을 부하(220)에 공급 가능한 전력으로 변환하는 인버터(92)를 포함할 수 있다.The
전력 변환 장치(90)의 컨버터(91), DC단 커패시터(C) 및 인버터(92)는 도 2의 설명이 적용될 수 있다.The description of FIG. 2 may be applied to the
도면에 도시하지는 않았지만, 전력 변환 장치(90)는 발전기(40)의 제동 시 컨버터(91)와 연결되어 컨버터(91)에서 변환된 전력을 소모하는 제동 저항을 더 포함할 수 있다. Although not shown in the drawings, the
제동 저항은, 컨버터(91) 및 DC단 커패시터(C)와 연결될 경우, 컨버터(91)에서 변환되어 DC단 커패시터(C)에서 평활화된 직류 전력을 전달받아 전력을 소모할 수 있다.When the braking resistor is connected to the
DC단의커패시터(C)는, 컨버터(91) 및 인버터(92) 사이에 연결되어 컨버터(91)에서 변환된 직류 전력을 평활화하고, 평활화된 직류 전력을 제동 저항 또는 인버터(92)로 전달할 수 있다. The DC stage capacitor C is connected between the
DC단의 커패시터(C)는, 컨버터(91)에서 정류된 직류(DC) 전력이 충전되고, 인버터(92)를 통해 DC단 커패시터(C)에 저장된 전력을 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.The DC terminal capacitor C is charged with DC power rectified by the
인버터(92)는, DC단 커패시터(C)에서 평활화된 직류 전력을 전달받아 교류 전력으로 변환할 수 있다.The
도 3을 참조하면, 컨버터(91)는 복수 개의 스위칭 소자를 구비하고, 발전기(40)에서 생산되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
컨버터(91)는 간략히 브릿지 다이오드에 의하여 구현될 수 있다. 즉, 교류를 직류로 변환하는 컨버터(91)는 교류를 전파정류할 수 있는 브릿지 다이오드 회로를 포함할 수 있다.The
인버터(92)는 복수 개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 컨버터(91)에서 출력되는 직류 전원을 소정 주파수의 3상 교류 전원으로 변환하여, 부하(220)로 출력할 수 있다. 여기서, 부하(220)는 3상 모터일 수 있다.The
인버터(92)의 구체적인 설명은 도 6에서 후술한다.A detailed description of the
전력 변환 장치(90)는, 출력단에 적어도 하나의 인덕터로 구성된 필터(93)를 더 포함할 수 있다. 인버터(92)를 통하여 변환된 전력은 필터(93)를 통하여 출력 전압으로 부하(220)에 전달될 수 있다.The
필터(93)는 출력단 각 상에 연결되고, 인덕터(L) 또는 LCL로 구성될 수 있다.The
필터(93)는 전력 변환 장치(90) 및 계통 사이에 위치할 수 있다. The
제어부(200)는 엔진(30) 또는 전력 변환 장치(90) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(200)는 엔진을 제어하는 엔진 제어부(210)를 포함할 수 있다.The
제어부(200)는 엔진(30), 발전기(40) 또는 전력 변환 장치(90) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.The
제어부(200)는 적어도 하나의 전자 장치로 구현될 수 있다. 전자 장치(201)는 메모리(140), 인터페이스부(180), 전원 공급부(190) 또는 프로세서(170) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
메모리(140)는 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는 프로세서(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.The memory 140 is electrically connected to the processor 170 . The memory 140 may store basic data for the unit, control data for operation control of the unit, and input/output data. The memory 140 may store data processed by the processor 170 . According to an embodiment, the memory 140 may be classified into a sub-configuration of the processor 170 .
인터페이스부(180)는 엔진 발전 시스템(100) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 소자와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(180)는 통신 모듈, 단자, 핀, 케이블, 포트, 회로, 소자 또는 장치 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.The interface unit 180 may exchange signals with at least one electronic device included in the engine
전원 공급부(190)는 전자 장치(201)에 전원을 공급할 수 있다. The power supply 190 may supply power to the electronic device 201 .
프로세서(170)는 메모리(140), 인터페이스부(180) 또는 전원 공급부(190) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.The processor 170 may be electrically connected to at least one of the memory 140 , the interface unit 180 , and the power supply unit 190 to exchange signals. Processor 170, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), processors (processors), controller It may be implemented using at least one of controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions.
프로세서(170)는 전원 공급부(190)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(170)는 전원 공급부(190)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다.The processor 170 may be driven by power provided from the power supply 190 . The processor 170 may receive data, process data, generate a signal, and provide a signal while power is supplied by the power supply unit 190 .
프로세서(170)는 인터페이스부(180)를 통해, 엔진 발전 시스템(100) 내 다른 전자 소자로부터 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 엔진 발전 시스템(100) 내 다른 전자 소자로 제어 신호를 제공할 수 있다.The processor 170 may receive information from other electronic devices in the engine
전자 장치(201)는 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 메모리(140), 인터페이스부(180), 전원 공급부(190) 또는 프로세서(170) 중 적어도 어느 하나는, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.The electronic device 201 may include at least one printed circuit board (PCB). At least one of the memory 140 , the interface unit 180 , the power supply unit 190 , and the processor 170 may be electrically connected to the printed circuit board.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템을 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating an engine power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 엔진 발전 시스템(100)은 엔진(30), 엔진(30)에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기(40), 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치(90) 및 정전 발생을 감지하고, 엔진(30)에 공급하는 제1 단상 전원의 상을 변경함으로써, 비상 부하(222)에 제2 단상 전원을 공급하도록 전력 변환 장치(90)를 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the engine
엔진 발전 시스템(100)은 도 1 내지 도 3의 설명이 적용될 수 있다.For the engine
전력 변환 장치(90)는 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 DC단에 출력하는 컨버터(91), DC단에 접속되는 DC단 커패시터(C, 이하 커패시터로 명명), 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력단에 출력하는 인버터(92), 출력단의 각 상에 연결되어 제어부(200)의 스위칭 신호에 따라 절환되는 복수의 스위치 및 출력단의 제1 상 및 커패시터 사이에 제1 스위치를 통해 연결되는 배터리(94)를 포함할 수 있다.The
전력 변환 장치(90)의 컨버터(91), DC단 커패시터(C) 및 인버터(92)는 도 2 내지 도 3의 설명이 적용될 수 있다.The description of FIGS. 2 to 3 may be applied to the
복수의 스위치는 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 또는 제3 스위치(S3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The plurality of switches may include at least one of a first switch S1 , a second switch S2 , and a third switch S3 .
적어도 어느 하나의 스위치(S1, S2, S3)는 ON/OFF 스위칭 동작이 이루어지는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 스위칭 소자는, 스위칭 동작 신호에 의해 ON/OFF 동작이 이루어지는 반도체 스위칭 소자일 수 있다. 스위칭 소자는, 제어부(200)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다.At least one of the switches S1 , S2 , and S3 may be configured as a switching element that performs an ON/OFF switching operation. The switching element may be a semiconductor switching element in which ON/OFF operation is performed by a switching operation signal. A switching operation of the switching element may be controlled by the
제어부(200)는, 정전이 발생한 경우, 스위칭 소자가 스위칭 동작(ON)하도록 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.When a power outage occurs, the
제어부(60)는, 정전을 감지한 경우, 스위칭 신호를 스위칭 소자에 인가하여, 스위칭 소자가 스위칭 동작(ON)하도록 제어할 수 있다.When a power failure is detected, the
제1 스위치(S1)는 전력 변환 장치(90)의 출력단(이하, 출력단으로 명명, 95)의 제1 상에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 상은 W상일 수 있다. 또한, 제1 스위치(S1)는 배터리(94)와 연결될 수 있다. The first switch S1 may be connected to the first phase of an output terminal (hereinafter, referred to as an output terminal 95) of the
즉, 제1 스위치(S1)는 출력단(95)의 제1 상 및 배터리(94) 사이에 배치될 수 있다. That is, the first switch S1 may be disposed between the first phase of the
제1 스위치(S1)는 제어부(200)의 제1 스위칭 신호에 의해 절환될 수 있다. 제1 스위치(S1)가 절환되면 출력단(95)의 제1 상과 배터리(94)는 연결될 수 있다. The first switch S1 may be switched by the first switching signal of the
제2 스위치(S2)는 제2 스위칭 신호에 의해 엔진(30)에 공급하는 제1 단상 전원의 상을 변경할 수 있다. The second switch S2 may change the phase of the first single-phase power supplied to the
제2 스위치(S2)는 계통의 N상과 연결될 수 있다. 또한, 제2 스위치(S2)는 엔진(30)과 연결될 수 있다. 계통 연결시, 제2 스위치(S2)는 off 상태이고, 엔진(30)은 계통의 N상 및 출력단(95)의 제3 상에 의해 제1 단상 전원을 공급(S10, 도 3 참조)받을 수 있다. 실시예에 따라, 제3 상은 U상일 수 있다.The second switch S2 may be connected to the N-phase of the system. Also, the second switch S2 may be connected to the
제2 스위치(S2)는 제어부(200)의 제2 스위칭 신호에 의해 출력단(95)의 제2 상에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 상은 V상일 수 있다. The second switch S2 may be connected to the second phase of the
즉, 정전 발생 시, 제2 스위칭 신호에 의해 제2 스위치(S2)는 on 상태이고, 엔진(30)은 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상에 의해 제1 단상 전원을 공급(S20)받을 수 있다.That is, when a power outage occurs, the second switch S2 is in an on state by the second switching signal, and the
제3 스위치(S3)는 전력 변환 장치(90)의 출력단(95)의 제2 상 또는 제3 상에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 상은 V상, 제3 상은 U상일 수 있다. 또한, 제3 스위치(S3)는 비상 부하(222)와 연결될 수 있다. The third switch S3 may be connected to the second phase or the third phase of the
즉, 제3 스위치(S3)는 출력단(95)의 제2 상 및 비상 부하(222) 사이에 배치되거나 출력단(95)의 제3 상 및 비상 부하(222) 사이에 배치될 수 있다. That is, the third switch S3 may be disposed between the second phase of the
제3 스위치(S3)는 제어부(200)의 제3 스위칭 신호에 의해 절환될 수 있다. 제3 스위치(S3)가 절환되면 출력단(95)의 제2 상과 비상 부하(222)가 연결되거나, 출력단(95)의 제3 상 및 비상 부하(222)가 연결될 수 있다. The third switch S3 may be switched by a third switching signal of the
배터리(94)는 출력단(95)의 제1 상과 연결되어 정전 발생 시, 커패시터(C)에 직류 전원을 공급할 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(S1)가 절환될 수 있다. The
제어부(200)는 제1 스위칭 신호를 통해 배터리가 커패시터(C)를 충전하도록 제어할 수 있다. The
배터리(94)는, 평상시에는 전력을 저장하기 위한 용도로 사용되며, 비상시에는 임시로 전력을 공급하기 위한 용도로 사용될 수 있다.The
비상 부하(222)는 비상전원, 소방 펌프, 조명 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비상전원은 소방설비 사용에 따른 비상 전원 공급용 전원이고, 소방 펌프는 소방설비 사용에 따른 스프링쿨러 동작시 소방수 공급을 위한 펌프이며, 조명은, 대피등, 피난 안내등 등을 의미할 수 있다.The
엔진 발전 시스템(100)은, 정전 등 비상시에 비상 부하(222) 등에 전력을 공급할 수 있다. The engine
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평상 및 정전시 엔진 발전 시스템(100)을 통하여 계통 전원 공급 및 비상 부하 전력 공급을 구성함으로써, 엔진 발전 시스템(100)을 이용한 무정전 전원 공급 방법을 구현할 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, by configuring the system power supply and emergency load power supply through the engine
제어부(200)는 엔진(30) 또는 전력 변환 장치(90) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(200)는 엔진을 제어하는 엔진 제어부(210)를 포함할 수 있다.The
제어부(200)는 엔진(30), 발전기(40) 또는 전력 변환 장치(90) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.The
제어부(200)는 전력 변환 장치(90)의 복수의 스위치(S1, S2, S3) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. The
제어부(200)는 정전 발생을 감지하고, 제1 스위치(S1)를 절환하는 제1 스위칭 신호를 생성할 수 있다.The
제어부(200)는 커패시터(C)의 충전 상태를 감지하고, 출력단(95)의 제2 상 및 엔진(30)과 연결된 제2 스위치(S2)를 절환하는 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.The
제어부(200)는 출력단(95)의 제2 상 및 비상 부하(222) 사이에 연결된 제3 스위치(S3)를 절환하는 제3 스위칭 신호를 생성함으로써, 비상 부하(222)에 제2 단상 전원을 공급할 수 있다.The
제어부(200)는 출력단(95)의 제3 상 및 비상 부하(222) 사이에 연결된 제4 스위치(S4)를 절환하는 제4 스위칭 신호를 생성함으로써, 비상 부하(222)에 제2 단상 전원을 공급할 수 있다.The
제어부(200)의 스위칭 신호에 대해서는 도 5를 통해 구체적으로 설명한다.The switching signal of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 발전 시스템의 정전 발생 시 제어 방법을 나타내는 플로우 차트이다.5 is a flowchart illustrating a control method when a power failure occurs in an engine power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 엔진 발전 시스템(100)은 정전이 발생한 경우, 제1 스위치(S1)의 절환 단계(S100), 제2 스위치(S2)의 절환 단계(S200) 및 제3 스위치(S3)의 절환 단계(S300)를 통해 비상 부하(222)에 전원을 공급할 수 있다.Referring to FIG. 5 , when a power outage occurs, the engine
제1 스위치(S1)의 절환 단계(S100)는, 제어부(200)가 정전 발생을 감지하고는 단계(S110) 및 제1 스위치(S1)를 절환하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.The switching step ( S100 ) of the first switch ( S1 ) may include a step ( S110 ) of the
정전 발생을 감지하는 단계(S110)는 계통 전원에서 정전 등과 같은 이상이 발생하여 전력 공급이 중단되는 경우, 제어부(200)가 이를 감지하는 단계를 의미할 수 있다. The step (S110) of detecting the occurrence of a power failure may mean a step in which the
제어부(200)는 정전이 발생하여 개폐기(300)가 동작하면, 정전 신호를 수신하여 정전 발생을 감지할 수 있다.When a power failure occurs and the
제1 스위치(S1)를 절환하는 단계(S120)는 제1 스위칭 신호에 의해 제1 스위치(S1)가 절환되는 단계를 의미할 수 있다. 스위치는 스위칭 소자로 구성될 수 있다.The step of switching the first switch S1 ( S120 ) may mean a step of switching the first switch S1 by the first switching signal. The switch may be configured as a switching element.
제어부(200)는, 정전 발생을 감지하면 제1 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 제어부(200)는 제1 스위칭 신호를 스위칭 소자에 인가하여, 스위칭 소자가 스위칭 동작(ON)하도록 제어함으로써, 제1 스위치(S1)를 절환할 수 있다.The
제2 스위치(S2)의 절환 단계(S200)는, DC단의 커패시터(C)를 충전하는 단계(S210), 충전이 완료되었는지 확인하는 단계(S220) 및 제2 스위치(S2)를 절환하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.The switching step (S200) of the second switch (S2) includes the steps of charging the capacitor (C) of the DC terminal (S210), checking whether the charging is complete (S220), and switching the second switch (S2) (S230) may be included.
DC단의 커패시터(C)를 충전하는 단계(S210)는 배터리(94)가 커패시터(C)를 충전하는 단계를 의미할 수 있다.The step of charging the capacitor C of the DC terminal ( S210 ) may mean a step of charging the capacitor C by the
배터리(94)는 제1 스위치(S1)가 절환됨으로써, 전력 변환 장치(90)의 출력단(95)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 배터리(94)는 출력단(95)의 제1 상과 연결될 수 있다. 출력단(95)의 제1 상은 인버터(92)의 제1 부분(92-1)과 연결될 수 있다. The
제1 부분(92-1)은 DC/DC 컨버터 역할을 수행할 수 있다. 배터리(94)는 제1 부분(92-1)을 통해 전압을 DC/DC 변환하여 커패시터(C)를 충전할 수 있다.The first part 92-1 may serve as a DC/DC converter. The
즉, 배터리(94)는 제1 스위칭 신호에 의해 출력단(95)의 제1 상과 연결되고, 인버터(92)의 제1 부분(92-1)을 통해 커패시터(C)를 충전할 수 있다. That is, the
이경우, 필터(93)에 의해 배터리(94)에서 커패시터(C)로 전압을 승압(boosting)시킬 수 있다. 필터(93)는 수동 소자로 구성될 수 있다. 필터는, L, LCL 필터 등을 포함할 수 있다.In this case, the voltage from the
즉, 필터(93)는 정전 발생 시, 배터리(94)에서 커패시터(C)로 전압을 승압하기 위한 수동 소자로 사용될 수 있다.That is, the
충전이 완료되었는지 확인하는 단계(S220)는, 제어부(200)가 커패시터(C)에 기 설정된 전압의 충전이 완료되었는지 확인하는 단계를 의미할 수 있다. 충전 완료의 확인은 센서를 통해 이루어질 수 있다.The step of confirming whether the charging is completed ( S220 ) may mean a step of the
제어부(200)는 커패시터(C)에 기 설정된 전압의 충전이 완료되지 않았다면 커패시터(C)에 기 설정된 전압의 충전이 완료될 때까지 DC단의 커패시터(C)를 충전하는 단계(S210)를 반복할 수 있다.If the charging of the preset voltage in the capacitor C is not completed, the
제2 스위치(S2)를 절환하는 단계(S230)는 제2 스위칭 신호에 의해 제2 스위치(S2)가 절환되는 단계를 의미할 수 있다. 스위치는 스위칭 소자로 구성될 수 있다.The step of switching the second switch S2 ( S230 ) may mean a step of switching the second switch S2 by the second switching signal. The switch may be configured as a switching element.
제어부(200)는, 커패시터(C)에 충전이 완료되면 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 제어부(200)는, 제2 스위칭 신호를 스위칭 소자에 인가하여, 스위칭 소자가 스위칭 동작(ON)하도록 제어함으로써, 제2 스위치(S2)를 절환할 수 있다.The
제3 스위치(S3)의 절환 단계(S300)는, 엔진(30)에 단상 전원을 공급하는 단계(S310), 엔진(30)을 운전하는 단계(S320), 목표 속도까지 도달하였는지 확인하는 단계(S330), 컨버터(91) ON 단계(S340), DC단의 커패시터(C)에 일정 전압을 공급하는 단계(S350), 제3 스위치(S3)를 절환하는 단계(S360) 및 배터리(94)를 충전하는 단계(S370)를 포함할 수 있다.The switching step (S300) of the third switch (S3) includes the steps of supplying single-phase power to the engine 30 (S310), operating the engine 30 (S320), and checking whether the target speed is reached (S310) S330), the
엔진(30)에 단상 전원을 공급하는 단계(S310)는, DC단의 커패시터(C)가 엔진(30)에 단상 전원을 공급하는 단계를 의미할 수 있다. The step of supplying single-phase power to the engine 30 ( S310 ) may refer to a step in which the DC terminal capacitor C supplies single-phase power to the
정전 발생 전, 엔진 발전 시스템(100)에 전원(380V/220V)을 공급하게 되면 시스템 전장부에 전원이 공급되고 전력 변환 장치(90) 측의 초기 충전 회로를 통해 DC단의 커패시터(C)에 전압이 충전될 수 있다.When power (380V/220V) is supplied to the engine
커패시터(C)에 충전된 전압은 인버터(92)를 통해 출력단(95)으로 출력되는데, 이때 출력단(95)의 제3 상과 계통의 N상이 다시 엔진 발전 시스템(100)에 연결되어 제1 단상 전원을 공급(S10)할 수 있다. 제3 상은 U상일 수 있다.The voltage charged in the capacitor C is output to the
그러나, 정전 발생 시, 제2 스위칭 신호에 의해 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상이 엔진(30)과 연결되어 제1 단상 전원을 공급(S20)할 수 있다. 제2 상은 V상일 수 있다.However, when a power outage occurs, the second and third phases of the
엔진(30)은, 제2 스위치(S2)가 절환됨으로써, 전력 변환 장치(90)의 출력단(95)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 엔진(30)은 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상과 연결될 수 있다. The
즉, 정전 발생 시, 엔진(30)은 제2 상과 제3 상의 전압 차이에 의해 제1 단상 전원을 공급받을 수 있다.That is, when a power outage occurs, the
출력단(95)의 제2 상 및 제3 상은 인버터(92)의 제2 부분(92-2)과 연결될 수 있다. 커패시터(C)는 제2 부분(92-2)을 통해 엔진(30)에 단상 전원을 공급할 수 있다.The second phase and the third phase of the
제어부(200)는 커패시터(C)의 충전 상태를 감지하고, 커패시터(C)의 충전이 완료되면, 제2 상 및 엔진(30)과 연결된 제2 스위치(S2)를 절환하는 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.
The
커패시터(C)는 제2 스위치(S2)가 절환되면, 제2 부분(92-2)을 통해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하여 엔진(30)에 제1 단상 전원을 공급할 수 있다.
The capacitor C may supply the first single-phase power to the
다시 말해, 제어부(200)는 제2 스위칭 신호를 생성하여 제2 부분(92-2)을 통해 시스템 전원을 공급함으로써, 계통 연계 시와 대응되도록 시스템을 구동할 수 있다.In other words, the
엔진(30)을 운전하는 단계(S320) 및 목표 속도까지 도달하였는지 확인하는 단계(S330)는 일반적인 발전을 수행하는 단계와 동일할 수 있다. The operation of the engine 30 ( S320 ) and the step of checking whether the target speed is reached ( S330 ) may be the same as the steps of performing general power generation.
일반적인 발전을 수행하는 단계는 전력 변환 장치(90)의 컨버터(91)를 동작시켜 영전류 제어를 시작하는 단계, 엔진을 시동하여 초기 목표 속도로 운전하는 단계, 엔진의 초기 목표 속도에서 설정된 발전량에 대한 목표 속도로 엔진 회전수를 변경하여 발전량을 제어하는 단계 및 인버터(92)를 동작시켜 발전량을 부하(220)로 공급하는 단계 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The steps of performing general power generation include starting the zero current control by operating the
시스템 운영자(Operator)가 발전을 위해 목표 발전량을 제어부(200)에 입력할 경우 제어부(200)는 먼저, 영전류 제어를 시작할 수 있다.When a system operator inputs a target power generation amount to the
즉, 제어부(200)는 컨버터(91)를 동작시켜 발전기 출력에 대한 영전류 제어를 시작할 수 있다.That is, the
영전류 제어는 발전기(40)의 출력 전류가 영(0)이 되도록 제어하는 것으로서, 발전기(40)에서 발생하는 전력이 커패시터(C)로 전달되거나(발전기 -> DC단 -> 계통 또는 부하), 반대로 DC단의 전력이 발전기(40)로 전달되는 것(계통 -> DC단 -> 발전기)을 방지하는 제어를 의미할 수 있다.Zero current control is to control the output current of the
즉, 영전류 제어는 컨버터(91)를 중심으로 어떠한 방향으로도 전력이 공급되는 것을 방지하는 제어를 의미할 수 있다.That is, the zero current control may mean a control that prevents power from being supplied in any direction around the
이러한 영전류 제어는 엔진 시동 전 엔진 발전 시스템을 안정적으로 운전하기 위한 기본적인 과정을 포함하는 단계일 수 있다.The zero current control may be a step including a basic process for stably operating the engine power generation system before starting the engine.
이와 같이, 컨버터(91)에서 영전류 제어를 시작하게 되면 전력 변환 장치(90)는 제어부(200)에 엔진 시동이 가능한 상태를 알릴 수 있다.As such, when the zero current control is started by the
그 후, 제어부(200)는 엔진 제어부(ECU)에 엔진 시동 신호를 송신하여 엔진(30)을 구동할 수 있다.Thereafter, the
구체적으로, 제어부(200)는 엔진 제어부를 제어하여 스타트 모터를 통해 엔진을 시동하고, 이후, 엔진(30)은 초기 목표 속도(Initial Target Speed)로 운전할 수 있다. Specifically, the
시스템 운영자(Operator)가 입력한 발전량에 따라 엔진(30)은 초기 목표 속도에서 발전량에 대한 목표 속도로 운전하고자 회전수를 변경할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 시스템 운영자로부터 목표 발전량을 입력받아 이에 따라 엔진(30)을 목표 속도로 운전할 수 있다.According to the amount of power input by the system operator, the
이때부터 전력 변환 장치(90)는 부하(220)에서 요구되는 전력에 따라 시스템을 제어하는 발전량 제어로 진입할 수 있다.From this point on, the
인버터(92)가 동작하기 전까지는 부하(220)에 공급되는 전력이 없기 때문에 초기 발전량 제어는 영전류 제어와 동일한 효과(결과)를 가질 수 있다.Since there is no power supplied to the
컨버터(91) ON 단계(S340) 및 DC단의 커패시터(C)에 일정 전압을 공급하는 단계(S350)는, 엔진(30)을 시동하여 발전기(40)에서 생산되는 전력을 컨버터(91)를 통해 출력하고, 커패시터(C)를 통해 발전량을 제어하는 단계를 의미할 수 있다. The
컨버터(91)는, 엔진(30)이 제1 단상 전원에 의해 기 설정된 목표 속도까지 구동되면, 커패시터(C)의 전압을 기 설정 전압에서 일정하게 유지시킬 수 있다.
The
제3 스위치(S3)를 절환하는 단계(S360)는, 제3 스위칭 신호에 의해 제3 스위치(S3)가 절환되는 단계를 의미할 수 있다. 스위치는 스위칭 소자로 구성될 수 있다.The step of switching the third switch S3 ( S360 ) may mean a step of switching the third switch S3 by the third switching signal. The switch may be configured as a switching element.
제3 스위치(S3)는 출력단(95)의 제2 상 또는 제3 상 중 적어도 어느 하나와 비상 부하(222) 사이에 연결될 수 있다. 제어부(200)는 제3 스위치를 절환하는 제3 스위칭 신호를 생성함으로써, 비상 부하(222)에 제2 단상 전원을 공급할 수 있다.The third switch S3 may be connected between at least one of the second phase or the third phase of the
제어부(200)는, DC단의 커패시터(C)에 일정 전압을 공급 가능하면, 제3 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 제어부(200)는, 제3 스위칭 신호를 스위칭 소자에 인가하여, 스위칭 소자가 스위칭 동작(ON)하도록 제어함으로써, 제3 스위치(S3)를 절환할 수 있다.The
비상 부하(222)는 제3 스위치(S3)가 절환됨으로써, 전력 변환 장치(90)의 출력단(95)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 배터리(94)는 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상과 연결될 수 있다. 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상은 인버터(92)의 제2 부분(92-2)과 연결될 수 있다. The
제2 부분(92-2)은 단상 인버터 역할을 수행할 수 있다. 비상 부하(222)는 제2 부분(92-2)을 통해 제2 단상 전원을 공급받을 수 있다. The second part 92 - 2 may serve as a single-phase inverter. The
비상 부하(222)는 제3 스위칭 신호에 의해 제2 상 및 제3 상과 병렬로 연결되어 제2 단상 전원을 공급받을 수 있다. 제2 상은 V 상일 수 있다. 제3 상은 U상일 수 있다. The
배터리(94)를 충전하는 단계(S370)는, 정전 발생 시 커패시터(C) 충전을 위해 방전된 배터리(94)를 다시 충전하는 단계를 의미할 수 있다. The step of charging the battery 94 ( S370 ) may refer to a step of recharging the discharged
엔진 발전 시스템(100)은 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호에 의해 전력이 공급 가능하기 때문에 이 때는 방전된 배터리(94)를 충전할 수 있다. Since power can be supplied to the engine
커패시터(C)는, 인버터(92)의 제1 부분(92-1)을 통해 배터리(94)를 충전할 수 있다. 제1 부분(92-1)은 DC/DC 컨버터 역할을 수행할 수 있다.The capacitor C may charge the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터를 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating an inverter according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 정전 발생 시 인버터(92)를 제1 부분(92-1) 및 제2 부분(92-2)로 활용할 수 있다.Referring to FIG. 6 , when a power outage occurs, the
발전량을 부하에 공급하기 위해서 인버터(92)가 동작할 수 있다. 인버터(92)는 엔진 회전수와 상관없이 일정한 크기의 전압과 주파수를 생성하여 계통과 동일한 전원을 부하(220)에 공급할 수 있다.In order to supply the amount of power to the load, the
이와 같이, 인버터(92)가 동작함으로써 부하(소비성 부하 또는 계통; 220)에는 필요한 전력(목표 발전량)이 공급된다.In this way, as the
즉, 발전기(40)에서 생성된 전력은 인버터(92)가 작동하는 동안에만 목표 발전량에 맞추어 부하(220)에 안정적으로 공급할 수 있다. 따라서, 부하(220)의 입장에서는 필요로 하는 전력량을 큰 변동 없이 안정적으로 공급받을 수 있는 것이다.That is, the power generated by the
이와 같은 과정을 통하여 제어부(200)는 엔진 제어부(210) 및 전력 변환 장치(90)를 제어하여 발전기(40)에서 생성된 전력을 목표 발전량으로 조절하여 부하(220)에 안정적으로 공급할 수 있다.Through this process, the
구체적으로, 인버터(92)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(92-a, 92-c, 92-e) 및 하측 스위칭 소자(92-b, 92-d, 92-f)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the
이러한 인버터(92)의 스위칭 소자(92-a, 92-b, 92-c, 92-d, 92-e, 92-f)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.The switching elements 92-a, 92-b, 92-c, 92-d, 92-e, and 92-f of the
스위칭 소자는, ON/OFF 스위칭 동작이 이루어지는 소자일 수 있다. 스위칭 소자는, 스위칭 동작 신호에 의해 ON/OFF 동작이 이루어지는 반도체 스위칭 소자일 수 있다. The switching device may be an ON/OFF switching device. The switching element may be a semiconductor switching element in which ON/OFF operation is performed by a switching operation signal.
스위칭 소자는, 평시에 개로되고, 스위칭 동작시 폐로되어 컨버터(91)와 부하(220)를 연결할 수 있다. The switching element may be open normally and closed during a switching operation to connect the
인버터(92)는 정전이 발생할 경우 DC/DC 컨버터와 단상 인버터로 동작할 수 있다.The
도 6을 참조하면, DC/DC 컨버터는 제1 부분(92-1), 단상 인버터는 제2 부분(92-2)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 6 , the DC/DC converter may include a first part 92-1 and the single-phase inverter may include a second part 92-2.
구체적으로, 제1 부분(92-1)은 2개의 스위칭 소자(92-e, 92-f)를 포함할 수 있고, 제2 부분(92-2)은, 4개의 스위칭 소자(92-a, 92-b, 92-c, 92-d)를 포함할 수 있다.Specifically, the first part 92-1 may include two switching elements 92-e and 92-f, and the second part 92-2 includes four switching elements 92-a, 92-b, 92-c, 92-d).
제1 부분(92-1)은 출력단(95)의 제1 상과 연결되어, 제1 스위칭 신호에 의해 커패시터(C)를 충전할 수 있다. The first portion 92-1 may be connected to the first phase of the
제2 부분(92-2)은 출력단(95)의 제2 상 및 제3 상과 연결되어, 제2 스위칭 신호에 의해 엔진 발전 시스템(100)에 제1 단상 전원을 공급(S20)할 수 있다. 또한, 제2 부분(92-2)은 제3 스위칭 신호에 의해 비상 부하(222)에 제2 단상 전원을 공급할 수 있다.The second part 92 - 2 may be connected to the second and third phases of the
즉, 엔진 발전 시스템(100)은 정전 발생 시 배터리(94)와 제1 부분(92-1)을 통해 커패시터(C)를 충전하고 제2 부분(92-2)을 통해 시스템 전원을 공급할 수 있다. That is, when a power outage occurs, the engine
계통 연계를 위한 출력단(95)의 필터(93)는 정전 발생 시 배터리(94)에서 DC단의 커패시터(C)로 전압을 승압(Boosting)하기 위한 수동 소자로 사용될 수 있다.The
전술한 본 발명은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be implemented as computer-readable code on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (eg, transmission over the Internet) that is implemented in the form of. In addition, the computer may include a processor or a control unit. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
100: 엔진 발전 시스템
30: 엔진
40: 발전기
90: 전력 변환 장치
91: 컨버터
92: 인버터
93: 필터
94: 배터리
95: 출력단
200: 제어부
210: ECU
220: 부하
222: 비상 부하
300: 차단기
C: DC단의 커패시터
제1 스위치: S1
제2 스위치: S2
제3 스위치: S3100: engine power generation system
30: engine
40: generator
90: power converter
91: converter
92: inverter
93: filter
94: battery
95: output stage
200: control unit
210: ECU
220: load
222: emergency load
300: breaker
C: DC terminal capacitor
1st switch: S1
Second switch: S2
3rd switch: S3
Claims (15)
엔진;
상기 엔진에 의하여 구동되어 3상 교류 전원을 생성하는 발전기;
상기 3상 교류 전원을 변환하는 전력 변환 장치; 및
정전 발생을 감지하고, 상기 엔진에 공급하는 제1 단상 전원의 상을 변경함으로써, 비상 부하에 제2 단상 전원을 공급하도록 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 엔진 발전 시스템.In the engine power generation system of 3-phase 4-wire output,
engine;
a generator driven by the engine to generate three-phase AC power;
a power converter for converting the three-phase AC power; and
The engine power generation system comprising a; a control unit that detects the occurrence of a power failure and controls the power conversion device to supply a second single-phase power to an emergency load by changing a phase of the first single-phase power supplied to the engine.
상기 전력 변환 장치는,
상기 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 DC단에 출력하는 컨버터;
상기 DC단에 접속되는 커패시터;
상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력단에 출력하는 인버터;
상기 출력단의 각 상에 연결되어 상기 제어부의 스위칭 신호에 따라 절환되는 복수의 스위치; 및
상기 출력단의 제1 상 및 상기 커패시터 사이에 제1 스위치를 통해 연결되는 배터리;를 포함하는 엔진 발전 시스템.According to claim 1,
The power conversion device,
a converter converting the three-phase AC power into DC power and outputting it to a DC terminal;
a capacitor connected to the DC terminal;
an inverter converting the DC power into AC power and outputting it to an output terminal;
a plurality of switches connected to each phase of the output terminal and switched according to a switching signal of the control unit; and
and a battery connected through a first switch between the first phase of the output terminal and the capacitor.
상기 제어부는,
상기 정전 발생을 감지하면, 상기 제1 스위치를 절환하는 제1 스위칭 신호를 생성하고,
상기 배터리는,
상기 제1 스위칭 신호에 의해, 상기 커패시터를 충전하는 엔진 발전 시스템.3. The method of claim 2,
The control unit is
When detecting the occurrence of the blackout, generating a first switching signal for switching the first switch,
The battery is
An engine power generation system for charging the capacitor by the first switching signal.
상기 인버터는 제1 부분 및 제2 부분으로 구분되고,
상기 배터리는 상기 제1 부분을 통해 전압을 DC/DC 변환하여 상기 커패시터를 충전하는 엔진 발전 시스템.4. The method of claim 3,
The inverter is divided into a first part and a second part,
The battery is an engine power generation system for charging the capacitor by DC/DC conversion of a voltage through the first part.
상기 제어부는,
상기 커패시터의 충전 상태를 감지하고,
상기 커패시터의 충전이 완료되면, 상기 출력단의 제2 상 및 상기 엔진과 연결된 제2 스위치를 절환하는 제2 스위칭 신호를 생성하는 엔진 발전 시스템.5. The method of claim 4,
The control unit is
detecting the state of charge of the capacitor;
When the charging of the capacitor is completed, the engine power generation system generates a second switching signal for switching the second switch connected to the second phase and the engine of the output terminal.
상기 커패시터는,
상기 제2 스위치가 절환되면, 상기 제2 부분을 통해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하여 상기 엔진에 상기 제1 단상 전원을 공급하는 엔진 발전 시스템.6. The method of claim 5,
The capacitor is
When the second switch is switched, the engine power generation system supplies the first single-phase power to the engine by converting the DC power to the AC power through the second part.
상기 컨버터는,
상기 엔진이 상기 제1 단상 전원에 의해 기 설정된 목표 속도까지 구동되면, 상기 커패시터의 전압을 기 설정 전압에서 일정하게 유지시키는 엔진 발전 시스템.
7. The method of claim 6,
The converter is
When the engine is driven to a preset target speed by the first single-phase power source, the voltage of the capacitor is constantly maintained at a preset voltage.
상기 커패시터는,
상기 인버터의 상기 제1 부분을 통해 상기 배터리를 충전하는 엔진 발전 시스템.8. The method of claim 7,
The capacitor is
an engine power generation system for charging the battery via the first portion of the inverter.
상기 비상 부하는,
상기 출력단의 제2 상 및 상기 출력단의 제3 상과 병렬로 연결되는 엔진 발전 시스템. 3. The method of claim 2,
The emergency load is
An engine power generation system connected in parallel with the second phase of the output stage and the third phase of the output stage.
상기 제어부는,
상기 출력단의 제2 상 또는 제3 상 중 적어도 어느 하나와 상기 비상 부하 사이에 연결된 제3 스위치를 절환하는 제3 스위칭 신호를 생성함으로써, 상기 비상 부하에 상기 제2 단상 전원을 공급하는 엔진 발전 시스템.10. The method of claim 9,
The control unit is
An engine power generation system for supplying the second single-phase power to the emergency load by generating a third switching signal for switching a third switch connected between at least one of the second phase or the third phase of the output stage and the emergency load .
상기 전력 변환 장치는,
상기 출력단에 적어도 하나의 인턱터로 구성된 필터를 더 포함하는 엔진 발전 시스템.3. The method of claim 2,
The power conversion device,
The engine power generation system further comprising a filter including at least one inductor at the output stage.
상기 필터는,
정전 발생 시, 상기 배터리에서 상기 커패시터로 전압을 승압시킴으로써 상기 커패시터를 충전하는 엔진 발전 시스템.12. The method of claim 11,
The filter is
An engine power generation system for charging the capacitor by boosting a voltage from the battery to the capacitor when a power failure occurs.
배터리가, 상기 제1 스위칭 신호에 의해 연결된 출력단의 제1 상을 통해 DC 단의 커패시터를 충전하는 단계;
상기 제어부가, 제2 스위칭 신호를 생성함으로써 제2 스위치를 절환하는 단계;
상기 커패시터가, 상기 제2 스위칭 신호에 의해 연결된 출력단의 제2 상 및 제3 상을 통해 엔진에 제1 단상 전원을 공급하는 단계; 및
상기 엔진이, 기 설정된 목표 속도까지 운전함으로써 비상 부하에 제2 단상 전원을 공급하는 단계;를 포함하는 엔진 발전 시스템의 동작 방법.detecting, by the controller, the occurrence of a power failure and switching the first switch by generating a first switching signal;
charging, by a battery, a capacitor of a DC terminal through a first phase of an output terminal connected by the first switching signal;
switching, by the control unit, a second switch by generating a second switching signal;
supplying, by the capacitor, a first single-phase power to the engine through a second phase and a third phase of an output terminal connected by the second switching signal; and
and supplying, by the engine, a second single-phase power to an emergency load by driving it up to a preset target speed.
상기 DC 단의 커패시터를 충전하는 단계는,
필터가, 상기 배터리의 전압을 승압(boosting)하는 단계; 및
인버터가, 상기 승압된 전압을 제1 부분을 통해 DC/DC 변환하여 상기 커패시터를 충전하는 단계;를 포함하는 엔진 발전 시스템의 동작 방법.14. The method of claim 13,
The step of charging the capacitor of the DC stage,
Step, by the filter, boosting the voltage of the battery; and
An inverter, DC/DC conversion of the boosted voltage through a first portion to charge the capacitor; The method of operating an engine power generation system comprising a.
상기 제1 단상 전원을 공급하는 단계는,
상기 인버터가, 상기 커패시터에 충전된 직류 전원을 제2 부분을 통해 교류 전원으로 전환하는 단계;를 포함하는 엔진 발전 시스템의 동작 방법.
15. The method of claim 14,
The step of supplying the first single-phase power,
and converting, by the inverter, the DC power charged in the capacitor into AC power through a second part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200000416A KR20210087308A (en) | 2020-01-02 | 2020-01-02 | Engine power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200000416A KR20210087308A (en) | 2020-01-02 | 2020-01-02 | Engine power generation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210087308A true KR20210087308A (en) | 2021-07-12 |
Family
ID=76859082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200000416A Withdrawn KR20210087308A (en) | 2020-01-02 | 2020-01-02 | Engine power generation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210087308A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11662384B2 (en) | 2020-11-13 | 2023-05-30 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Motor malfunction monitoring device, drive motor system and motor malfunction monitoring method |
| US11680474B2 (en) | 2019-06-13 | 2023-06-20 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US11680472B2 (en) | 2020-11-24 | 2023-06-20 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| WO2023155038A1 (en) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | Electric drive pumping system and driving method thereof |
| US11746636B2 (en) | 2019-10-30 | 2023-09-05 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US12078044B2 (en) | 2020-11-24 | 2024-09-03 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd | Fracturing system |
| US12173594B2 (en) | 2019-06-13 | 2024-12-24 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| CN120089566A (en) * | 2025-05-07 | 2025-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | Circuit breaker, drive system and control method thereof |
| US12326074B2 (en) | 2019-06-13 | 2025-06-10 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
-
2020
- 2020-01-02 KR KR1020200000416A patent/KR20210087308A/en not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12173594B2 (en) | 2019-06-13 | 2024-12-24 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| US11680474B2 (en) | 2019-06-13 | 2023-06-20 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US12326074B2 (en) | 2019-06-13 | 2025-06-10 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US12312930B2 (en) | 2019-06-13 | 2025-05-27 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| US11746636B2 (en) | 2019-10-30 | 2023-09-05 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US12180819B2 (en) | 2019-10-30 | 2024-12-31 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing apparatus and control method thereof, fracturing system |
| US12259434B2 (en) | 2020-11-13 | 2025-03-25 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Motor malfunction monitoring device, drive motor system and motor malfunction monitoring method |
| US11662384B2 (en) | 2020-11-13 | 2023-05-30 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Motor malfunction monitoring device, drive motor system and motor malfunction monitoring method |
| US12078044B2 (en) | 2020-11-24 | 2024-09-03 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd | Fracturing system |
| US12196066B2 (en) | 2020-11-24 | 2025-01-14 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| US11680472B2 (en) | 2020-11-24 | 2023-06-20 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Fracturing system |
| US12272987B2 (en) | 2022-02-15 | 2025-04-08 | Yantai Jereh Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd. | Electrically-driven pumping system and driving method thereof |
| WO2023155038A1 (en) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | Electric drive pumping system and driving method thereof |
| CN120089566A (en) * | 2025-05-07 | 2025-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | Circuit breaker, drive system and control method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20210087308A (en) | Engine power generation system | |
| US7629701B2 (en) | Modular power generating system | |
| US7239034B2 (en) | Engine driven power inverter system with cogeneration | |
| CN103427601B (en) | Mining medium-high voltage frequency converter cooling back installation | |
| US20090228149A1 (en) | Environmental control and power system | |
| Ono et al. | Application of a large hybrid turbocharger for marine electric-power generation | |
| CN102959198A (en) | Waste heat recovery device | |
| CN102783007A (en) | Inverter device, motor drive module, and refrigerator | |
| EP3343754B1 (en) | Engine generation system and method of controlling the same | |
| US11936327B2 (en) | Hybrid power system with electric generator and auxiliary power source | |
| CN103982312A (en) | System and method for active heat management of engine based on energy feedback of power turbine | |
| CN117254157B (en) | Liquid cooling thermal management method and system | |
| CN219639084U (en) | Electronic water pump controller | |
| KR20210101032A (en) | Engine power generation system | |
| KR102214077B1 (en) | Generation system using engine and method for controlling the same | |
| US20110278859A1 (en) | Cooling heat generating equipment | |
| CN102606309A (en) | Novel compressed air energy storage system | |
| KR20210108236A (en) | Engine power generation system | |
| KR101901945B1 (en) | Engine generation system and method for controlling the same | |
| JPH11262184A (en) | Cogeneration system | |
| KR101902408B1 (en) | Parallel generation system and method for controlling the same | |
| KR102100196B1 (en) | Generation system using engine and method for controlling the same | |
| CN105490379B (en) | A kind of communication base station HVDC diesel generating set | |
| Ono et al. | Development and application of large marine hybrid turbocharger for generating electric power with exhaust gas from the main engine | |
| JPH11351057A (en) | Hybrid energy supply system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| PC1202 | Submission of document of withdrawal before decision of registration |
St.27 status event code: N-1-6-B10-B11-nap-PC1202 |