特開 2015-220988 高圧直流送電システムの絶縁設計装置及びその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-220988(P2015-220988A)

(43)【公開日】2015年12月7日

(54)【発明の名称】高圧直流送電システムの絶縁設計装置及びその方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20151110BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 301Z

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-97231(P2015-97231)

(22)【出願日】2015年5月12日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0057375

(32)【優先日】2014年5月13日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】チェ ヨン キル

【テーマコード（参考）】

5G065

【Ｆターム（参考）】

5G065CA01

5G065DA06

(57)【要約】

【課題】絶縁設計の煩わしさを除去した絶縁設計装置及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明の高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＨＶＤＣ）システムの絶縁設計を行う絶縁設計装置は、ＨＶＤＣシステムの過電圧及び定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステムをモデリングしてＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを生成する第１絶縁モデリング部と、絶縁基本モデルの絶縁算定を行ってＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する絶縁レベル算定部と、絶縁協調耐電圧に基づいてＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する第２絶縁モデリング部と、ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する定格絶縁レベル算定部と、を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧直流送電（ＨＶＤＣ）システムの絶縁設計を行う絶縁設計装置において、
前記ＨＶＤＣシステムの過電圧及び前記定格電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムをモデリングして前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを生成する第１絶縁モデリング部と、
前記絶縁基本モデルの絶縁算定を行って前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する絶縁レベル算定部と、
前記絶縁協調耐電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正して前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する第２絶縁モデリング部と、
前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する定格絶縁レベル算定部と、を含む絶縁設計装置。

【請求項2】

前記ＨＶＤＣシステムの区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成する第３絶縁モデリング部と、
前記ＨＶＤＣシステムの修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するのかを検証する絶縁検証部と、を更に含む、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【請求項3】

前記ＨＶＤＣシステムの区分されたセクションは、前記ＨＶＤＣシステムの送電側交流パート、送電側変電パート、直流送電パート、需要側変電パート、需要側交流パート、送電側変圧器パート、送電側交流−直流コンバータパート、需要側直流−交流コンバータパート、需要側変圧器パートのうち少なくとも一つを含む、請求項２に記載の絶縁設計装置。

【請求項4】

前記ＨＶＤＣシステムを分析して前記ＨＶＤＣシステムの過電圧及び定格電圧を算出するシステム分析部を更に含む、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【請求項5】

第２絶縁モデリング部はＨＶＤＣシステムの実際の運転状態と前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの状態の差及び絶縁協調耐電圧に基づいてＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正し、ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【請求項6】

前記ＨＶＤＣシステムの実際の運転状態と前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの状態の差は環境要素の差、構成要素の試験の差、製品特性の偏差、設置状態の差、運転寿命の差、安全のために考慮すべき安全ファクタのうち少なくとも一つを含む、請求項５に記載の絶縁設計装置。

【請求項7】

前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの要求耐電圧を算定する要求耐電圧算定部と、
前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの要求耐電圧から前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を算定する基準耐電圧算定部と、を更に含む、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【請求項8】

前記基準耐電圧算定部は試験状態、試験変換要素、電圧範囲のうち少なくとも一つに基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの要求耐電圧から前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を算定する、請求項７に記載の絶縁設計装置。

【請求項9】

前記定格絶縁レベルは前記ＨＶＤＣシステムの一つ以上の位置の電圧値及び距離値を含む、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【請求項10】

前記絶縁レベル算定部は、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの絶縁特性、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデル上のデータの統計的分布、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの入力データの不正確性、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの構成要素の結合に影響を与える要因のうち少なくとも一つに基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの絶縁算定を行う、請求項１に記載の絶縁設計装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＨＶＤＣ）システムに関するものである。特に、本発明はＨＶＤＣシステムの絶縁設計方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

高電圧直流送電システムは、高電圧直流を介して電気を遠くに送電する。

【0003】

一般に、ＨＶＤＣシステムは架空線路や海底ケーブルを利用して電気を伝達する。

【0004】

ＨＶＤＣシステムは投資コストが少ない、ケーブルの長さの限界がない、電力損失が少ないという長所から広く活用されている。

【0005】

ＨＶＤＣシステムは高電圧直流を介して電気を伝達するため絶縁設計の重要度が高い。従来の絶縁設計方式は決められた電圧値に環境要素と汚染度をかける方式をとる。この方式によると、システムが変わるたびに更に計算を行わざるを得ず、ＨＶＤＣシステムの設計値が絶縁設計に反映されない問題点がある。特に、実際にシステムに適用する際には各セクション別、電圧変動別に絶縁を再設計しなければならない煩わしさがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は絶縁設計の便宜性を提供し、設計の煩わしさを除去する絶縁設計装置及びその方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の高電圧直流送電システムの絶縁設計を行う絶縁設計装置は、ＨＶＤＣシステムの過電圧及び前記定格電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムをモデリングして前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを生成する第１絶縁モデリング部と、前記絶縁基本モデルの絶縁算定を行って前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する絶縁レベル算定部と、前記絶縁協調耐電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正して前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する第２絶縁モデリング部と、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する定格絶縁レベル算定部と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明は絶縁設計の便宜性を提供し、設計の煩わしさを除去する絶縁設計装置及びその方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例による高電圧直流送電システムを示す図である。

【図2】本発明の実施例によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。

【図3】本発明の実施例によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。

【図4】本発明の実施例による変圧器と３相バルブブリッジの結線を示す図である。

【図5】本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に関する実施例について図面を参照してより詳細に説明する。以下に説明で使用される構成要素に対する接尾詞「パート」、「モジュール」及び「部」は明細書作成の容易性のみが考慮されて付与されるか混用されるものであって、それ自体として区別される意味又は役割を有することはない。

【0011】

図１は、本発明の実施例による高電圧直流送電システムを示す図である。

【0012】

図１に示したように、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム１００は発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０及び制御パート１９０を含む。送電側直流変電パート１０３は送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバータパート１３０を含む。需要側直流変電パート１０５は需要側直流−交流コンバータパート１５０、需要側変圧器パート１６０を含む。

【0013】

発電パート１０１は３相交流電力を生成する。発電パート１０１は複数の発電所を含む。

【0014】

送電側交流パート１１０は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側変圧器パート１２０と送電側交流−直流コンバータパート１３０を含むＤＣ変電所に伝達する。

【0015】

送電側変圧器パート１２０は送電側交流パート１１０を送電側交流−直流コンバータパート１３０及び直流送電パート１４０から隔離する（ｉｓｏｌａｔｅ）。

【0016】

送電側交流−直流コンバータパート１３０は送電側変圧器パート１２０の出力に当たる３相交流電力を直流電力に変換する。

【0017】

直流送電パート１４０は送電側の直流電力を需要側に伝達する。

【0018】

需要側直流−交流コンバータパート１５０は直流送電パート１４０によって伝達された直流電力を３相交流電力に変換する。

【0019】

需要側変圧器パート１６０は需要側交流パート１７０を需要側直流−交流コンバータパート１５０と直流送電パート１４０から隔離する。

【0020】

需要側交流パート１７０は需要側変圧器パート１６０の出力に当たる３相交流電力を需要パート１８０に提供する。

【0021】

制御パート１９０は発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０、送電側交流−直流コンバータパート１３０、需要側直流−交流コンバータパート150のうち少なくとも一つを制御する。特に、制御パート１９０は送電側交流−直流コンバータパート１３０と需要側直流−交流コンバータパート１５０内の複数のバルブのターンオン及びターンオフのタイミングを制御する。この際、バルブはサイリスタ又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）に当たる。

【0022】

図２は、本発明の実施例によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。

【0023】

特に、図２は単一極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では単一極は正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）であると仮定して説明するが、それに限る必要はない。

【0024】

送電側交流パート１１０は交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３を含む。

【0025】

交流送電ライン１１１は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側直流変電パート１０３に伝達する。

【0026】

交流フィルタ１１３は直流変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を伝達された３相交流電力から除去する。

【0027】

送電側変圧器パート１２０は正極のために一つ以上の変圧器１２１を含む。正極のために送電側交流−直流コンバータパート１３０は正極直流電力を生成する交流−正極直流コンバータ１３１を含み、この交流−正極直流コンバータ１３１は一つ以上の変圧器１２１にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを含む。

【0028】

一つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して６つのパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0029】

２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１２個のパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0030】

３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１８個のパルスを有する正極直流電力を生成する。正極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0031】

直流送電パート１４０は送電側正極直流フィルタ１４１、正極直流送電ライン１４３、需要側正極直流フィルタ１４５を含む。

【0032】

送電側正極直流フィルタ１４１はインダクタＬ１とキャパシタＣ１を含み、交流−正極直流コンバータ１３１が出力する正極直流電力を直流フィルタリングする。

【0033】

正極直流送電ライン１４３は正極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

【0034】

需要側正極直流フィルタ１４５はインダクタＬ２とキャパシタＣ２を含み、正極直流送電ライン１４３を介して伝達された正極直流電力を直流フィルタリングする。

【0035】

需要側直流−交流コンバータパート１５０は正極直流−交流コンバータ１５１を含み、正極直流−交流コンバータ１５１は一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを含む。

【0036】

需要側変圧器パート１６０は正極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６１を含む。

【0037】

一つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0038】

２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0039】

３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１８つのパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0040】

需要側交流パート１７０は交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３を含む。

【0041】

交流フィルタ１７１は需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。

【0042】

交流送電ライン１７３はフィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。

【0043】

図３は、本発明の実施例によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。

【0044】

特に、図３は２つの極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では２つの極は正極と負極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）であると仮定して説明するが、それに限る必要はない。

【0045】

送電側交流パート１１０は交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３を含む。

【0046】

交流送電ライン１１１は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側変電パート１０３に伝達する。

【0047】

交流フィルタ１１３は変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を伝達された３相交流電力から除去する。

【0048】

送電側変圧器パート１２０は正極のための一つ以上の変圧器１２１を含み、負極のための一つ以上の変圧器１２２を含む。送電側交流−直流コンバータパート１３０は正極直流電力を生成する交流−正極直流コンバータ１３１と負極直流電力を生成する交流−負極直流コンバータ１３２を含み、交流−正極直流コンバータ１３１は正極のための一つ以上の変圧器１２１にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを含み、交流−負極直流コンバータ１３２は負極のための一つ以上の変圧器１２２にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３２ａを含む。

【0049】

正極のために一つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して６つのパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0050】

正極のために２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１２個のパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0051】

正極のために３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１８個のパルスを有する正極直流電力を生成する。正極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0052】

負極のために一つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は６つのパルスを有する負極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0053】

負極のために２つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は１２個のパルスを有する負極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0054】

負極のために３つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は１８個のパルスを有する負極直流電力を生成する。負極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0055】

直流送電パート１４０は送電側正極直流フィルタ１４１、送電側負極直流フィルタ１４２、正極直流送電ライン１４３、負極直流送電ライン１４４、需要側正極直流フィルタ１４５、需要側負極直流フィルタ１４６を含む。

【0056】

送電側正極直流フィルタ１４１はインダクタＬ１とキャパシタＣ１を含み、交流−正極直流コンバータ１３１が出力する正極直流電力を直流フィルタリングする。

【0057】

送電側負極直流フィルタ１４２はインダクタＬ３とキャパシタＣ３を含み、交流−負極直流コンバータ１３２が出力する負極直流電力を直流フィルタリングする。

【0058】

正極直流送電ライン１４３は正極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

【0059】

負極直流送電ライン１４４は負極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

【0060】

需要側正極直流フィルタ１４５はインダクタＬ２とキャパシタＣ２を含み、正極直流送電ライン１４３を介して伝達された正極直流電力を直流フィルタリングする。

【0061】

需要側負極直流フィルタ１４６はインダクタＬ４とキャパシタＣ４を含み、負極直流送電ライン１４４を介して伝達された負極直流電力を直流フィルタリングする。

【0062】

需要側直流−交流コンバータパート１５０は正極直流−交流コンバータ１５１と負極直流−交流コンバータ１５２を含み、正極直流−交流コンバータ１５１は一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを含み、負極直流−交流コンバータ１５２は一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａを含む。

【0063】

需要側変圧器パート１６０は正極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６１を含み、負極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６２を含む。

【0064】

正極のために一つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0065】

正極のために２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0066】

正極のために３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0067】

負極のために一つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0068】

負極のために２つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

【0069】

負極のために３つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

【0070】

需要側交流パート１７０は交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３を含む。

【0071】

交流フィルタ１７１は需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。

【0072】

交流送電ライン１７３はフィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。

【0073】

図４は、本発明の実施例による変圧器と３相バルブブリッジの結線を示す図である。

【0074】

特に、図４は正極のための２つの変圧器１２１と正極のための２つの３相バルブブリッジ１３１ａの結線を示す。負極のための２つの変圧器１２２と負極のための２つの３相バルブブリッジ１３２ａの結線、正極のための２つの変圧器１６１と正極のための２つの３相バルブブリッジ１５１ａの結線、負極のための２つの変圧器１６２と負極のための２つの３相バルブブリッジ１５２ａの結線、正極のための１つの変圧器１２１と正極のための１つの３相バルブブリッジ１３１ａ、正極のための１つの変圧器１６１と正極のための１つの３相バルブブリッジ１５１ａの結線などは図４の実施例から容易に導出されるため、その図面と説明は省略する。

【0075】

図４において、Ｙ−Ｙ形状の結線を有する変圧器１２１を上側変圧器、Ｙ−Δ形状の結線を有する変圧器１２１を下側変圧器、上側変圧器に連結される３相バルブブリッジ１３１ａを上側３相バルブブリッジ、下側変圧器に連結される３相バルブブリッジ１３１ａを下側３相バルブブリッジと称する。

【0076】

上側３相バルブブリッジと下側３相バルブブリッジは直流電力を出力する２つの出力端である第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２を有する。

【0077】

上側３相バルブブリッジは６つのバルブＤ１−Ｄ６を含み、下側３相バルブブリッジは６つのバルブＤ７−Ｄ１２を含む。

【0078】

バルブＤ１は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第１端子に連結されるアノードを有する。

【0079】

バルブＤ２はバルブＤ５のアノードに連結されるカソードとバルブＤ６のアノードに連結されるアノードを有する。

【0080】

バルブＤ３は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第２端子に連結されるアノードを有する。

【0081】

バルブＤ４はバルブＤ１のアノードに連結されるカソードとバルブＤ６のアノードに連結されるアノードを有する。

【0082】

バルブＤ５は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第３端子に連結されるアノードを有する。

【0083】

バルブＤ６はバルブＤ３のアノードに連結されるカソードを有する。

【0084】

バルブＤ７はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第１端子に連結されるアノードを有する。

【0085】

バルブＤ８はバルブＤ１１のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

【0086】

バルブＤ９はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第２端子に連結されるアノードを有する。

【0087】

バルブＤ１０はバルブＤ７のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

【0088】

バルブＤ１１はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第３端子に連結されるアノードを有する。

【0089】

バルブＤ１２はバルブＤ９のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

【0090】

次に、図５と図６を参照してＨＶＤＣシステムの絶縁設計方法を説明する。

【0091】

図５は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。

【0092】

図５に示したように、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置３００はシステム分析部３１０、第１絶縁モデリング部３２０、絶縁レベル算定部３３０、第２絶縁モデリング部３４０、要求耐電圧算定部３５０、基準耐電圧算定部３６０、定格絶縁レベル算定部３７０、第３絶縁モデリング部３８０及び絶縁検証部３９０を含む。

【0093】

システム分析部３１０はＨＶＤＣシステム１００を分析してＳ１０１、ＨＶＤＣシステム１００の過電圧及び定格電圧を算出する。

【0094】

第１絶縁モデリング部３２０は算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングし、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する。

【0095】

絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行ってＳ１０４、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する。

【0096】

第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用しＳ１０６、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する。

【0097】

要求耐電圧算定部３５０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定する。

【0098】

基準耐電圧算定部３６０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する。

【0099】

定格絶縁レベル算定部３７０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する。

【0100】

第３絶縁モデリング部３８０はＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成する。

【0101】

絶縁検証部３９０はＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するのかを検証する。

【0102】

図６は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法を示すフローチャートである。

【0103】

システム分析部３１０はＨＶＤＣシステム１００を分析してＳ１０１、過電圧及び定格電圧を算出するＳ１０２。システム分析部３１０は分類されたストレス電圧、算定された過電圧保護レベル及び絶縁特性のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００を分析し、過電圧及び定格電圧を算出してもよい。

【0104】

第１絶縁モデリング部３２０は算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングし、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成するＳ１０３。

【0105】

絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行ってＳ１０４、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定するＳ１０５。この際、絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁特性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデル上のデータの統計的分布、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの入力データの不正確性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの構成要素の結合に影響を及ぼす要因のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行ってＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適用した絶縁協調耐電圧を決定する。

【0106】

第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用しＳ１０６、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成するＳ１０７。第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差及び絶縁協調耐電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正し、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する。この際、ＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差はＨＶＤＣシステム１００の環境要素の差、ＨＶＤＣシステム１００の構成要素の試験の差、ＨＶＤＣシステム１００の製品特性の偏差、ＨＶＤＣシステム１００の設置状態の差、ＨＶＤＣシステム１００の運転寿命の差、ＨＶＤＣシステム１００の安全のために考慮すべき安全ファクタのうち少なくとも一つを含む。ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルは環境要素及び汚染度を考慮した絶縁モデルに当たる。

【0107】

要求耐電圧算定部３５０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定するＳ１０９。

【0108】

基準耐電圧算定部３６０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定するＳ１１１。基準耐電圧算定部３６０は試験状態、試験変換要素、電圧範囲のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する。

【0109】

定格絶縁レベル算定部３７０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定するＳ１１３。この際、定格絶縁レベルはＨＶＤＣシステム１００の一つ以上の位置の電圧値及び距離値を含む。

【0110】

第３絶縁モデリング部３８０はＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成するＳ１１５。この際、区分されたセクションは送電側交流パート１１０、送電側変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側変電パート１０５、需要側交流パート１７０、送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバータパート１３０、需要側直流−交流コンバータパート１５０、需要側変圧器パート１６０のうち少なくとも一つを含む。

【0111】

絶縁検証部３９０はＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するのかを検証するＳ１１７。

【0112】

本発明の一実施例によると、上述した方法はプログラムが記録された媒体にプロセッサが読み込めるコードとして具現することができる。プロセッサが読み込める媒体の例としてはＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テープ、フロッピディスク、光データ貯蔵装置などがあり、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形で具現されることも含む。

【0113】

前記のように記載された実施例は説明された構成と方法が限られて適用されるのではなく、実施例は多様な変更が行われるように各実施例の全部又は一部が選択的に組み合わせられて構成されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】