반도체 소자와 LC 공진 회로를 이용한 하이브리드 DC 차단기
HYBRID DC CIRCUIT BREAKER USING LC RESONANCE CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR DEVICE
특허 요약
본원은 반도체 소자와 LC 공진 회로를 이용한 하이브리드 DC 차단기에 관한 것으로, 본원의 일 실시예에 따른 DC 차단기는 공급 전원과 선로 사이에 연결되는 차단기, 상기 차단기와 병렬로 연결되고, 일방향의 전류 흐름을 제어하는 제1다이오드, 커패시터와 인덕터가 직렬로 연결된 LC 회로, 일방향으로 전류의 흐름을 제어하는 복수개의 반도체 소자, 상기 LC 회로의 충전된 전압을 반전시키기 위하여 전류 흐름을 제어하는 반전부, 상기 LC 회로를 충전시키기 위한 전류 흐름을 제어하는 충전부, 공진 전류 주입을 위하여 전류 흐름을 제어하는 공진부 및 상기 선로의 에너지를 방사하는 방전 회로를 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

공급 전원과 선로 사이에 연결되는 차단기;상기 차단기와 병렬로 연결되고, 일방향의 전류 흐름을 제어하는 제1다이오드;커패시터와 인덕터가 직렬로 연결된 LC 회로;일방향으로 전류의 흐름을 제어하는 복수개의 반도체 소자;상기 LC 회로의 충전된 전압을 반전시키기 위하여 전류 흐름을 제어하는 반전부;상기 LC 회로를 충전시키기 위한 전류 흐름을 제어하는 충전부;공진 전류 주입을 위하여 전류 흐름을 제어하는 공진부; 및상기 선로의 에너지를 방사하는 방전 회로,를 포함하되,상기 반전부는, 상기 LC 회로에 병렬로 연결되는 제4반도체 소자를 포함하고,상기 충전부는, 상기 LC 회로의 일측과 상기 차단기의 일측에 연결되는 제1반도체 소자, 상기 LC 회로의 타측과 접지에 연결되는 충전 저항 및 제5반도체 소자를 포함하고,상기 공진부는, 상기 LC 회로의 일측과 상기 차단기의 타측에 연결되는 제2반도체 소자 및 상기 LC 회로의 타측과 상기 차단기의 일측에 연결되는 제3반도체 소자를 포함하고,상기 방전 회로는, 상기 선로와 접지 사이에 연결되는 제2다이오드 및 방전 소자를 포함하는 것인, DC 차단기.

2

삭제

3

제1항에 있어서,상기 충전부는,정상 상태에서 상기 제1반도체 소자 및 상기 제5반도체 소자를 턴온시켜 상기 커패시터를 충전하고, 상기 커패시터의 충전 완료 후 상기 제1반도체 소자 및 상기 제5반도체 소자가 턴오프되는 것인, DC 차단기.

4

제1항에 있어서,상기 충전부는,동작 대기 상태에서 충전된 상기 커패시터의 전압이 기설정한 값 이하일 때, 상기 제1반도체 소자 및 상기 제5반도체 소자를 턴온시켜 상기 커패시터를 충전하고, 상기 커패시터의 충전 완료 후 상기 제1반도체 소자 및 상기 제5반도체 소자가 턴오프 되는 것인, DC 차단기.

5

제1항에 있어서,상기 공진부는,부하 측 사고 발생시 상기 제2반도체 소자 및 상기 제3반도체 소자를 턴온시켜, 상기 LC 회로에 충전된 전압을 이용하여 상기 차단기로 사고전류의 역방향으로 공진 전류를 주입하고,상기 차단기는,상기 사고전류 및 상기 공진 전류에 따라, 상기 차단기에 흐르는 전류가 영점이 될 때 개방되는 것인, DC 차단기.

6

제5항에 있어서,상기 제1다이오드는,상기 차단기가 개방될 때 턴온되고, 상기 커패시터의 전압에 따라 턴오프 되는 것인, DC 차단기.

7

제1항에 있어서,상기 LC 회로는,부하 측 사고 발생시 상기 차단기가 개방된 상태 및 상기 제2반도체 소자 및 상기 제3반도체 소자가 턴온된 상태에서, 상기 공급 전원 및 사고 전류에 따라 상기 커패시터를 재충전하고,상기 제2반도체 소자 및 상기 제3반도체 소자는,상기 커패시터의 재충전 전압에 따라 턴오프 되는 것인, DC 차단기.

8

제7항에 있어서,상기 반전부는,상기 제2반도체 소자 및 상기 제3반도체 소자가 턴오프 된 후, 상기 제4반도체 소자를 턴온시켜 상기 커패시터 전압을 반전시키는 것인, DC 차단기.

9

제1항에 있어서,상기 방전 회로는,부하 측 사고 발생시 상기 제2다이오드가 턴온되어, 상기 선로에 유기된 에너지가 상기 방전 소자에 의해 방전되는 것인, DC 차단기.

10

제9항에 있어서,상기 반전부는,상기 선로에 유기된 에너지가 상기 방전 소자에 의해 방전되는 동안, 상기 제4반도체 소자를 턴온시켜 상기 커패시터 전압을 반전시키는 것인, DC 차단기.

11

제1항에 있어서,상기 복수개의 반도체 소자, 상기 제1반도체 소자 내지 상기 제5반도체 소자는 사이리스터인 것인, DC 차단기.

12

제1공급 전원에 연결되는 제1선로와 연결되는 제1차단기;상기 제1차단기와 제2공급 전원에 연결되는 제2선로에 연결되는 제2차단기;상기 제2차단기와 병렬로 연결되고, 일방향의 전류 흐름을 제어하는 제1다이오드;상기 제1차단기와 병렬로 연결되고, 일방향의 전류 흐름을 제어하는 제3다이오드;커패시터와 인덕터가 직렬로 연결된 LC 회로;상기 LC 회로에 병렬로 연결되는 제4반도체 소자를 포함하고, 상기 LC 회로의 충전된 전압을 반전시키기 위하여 전류 흐름을 제어하는 반전부;상기 LC 회로의 일측과 상기 제1차단기-상기 제2차단기 접점에 연결되는 제1반도체 소자, 상기 LC 회로의 타측과 접지에 연결되는 충전 저항 및 제5반도체 소자를 포함하고, 상기 LC 회로를 충전시키기 위한 전류 흐름을 제어하는 충전부;상기 LC 회로의 일측과 상기 제2차단기-상기 제2선로 접점에 연결되는 제2반도체 소자 및 상기 LC 회로의 타측과 상기 제1차단기-상기 제1선로 접점에 연결되는 제3반도체 소자를 포함하고, 상기 제2차단기로의 공진 전류 주입을 위하여 전류 흐름을 제어하는 제1공진부; 상기 LC 회로의 일측과 상기 제1차단기-상기 제1선로 접점에 연결되는 제6반도체 소자 및 상기 LC 회로의 타측과 상기 제2차단기-상기 제2선로의 접점에 연결되는 제7반도체 소자를 포함하고, 상기 제1차단기로의 공진 전류 주입을 위하여 전류 흐름을 제어하는 제2공진부;상기 제2선로와 접지 사이에 연결되는 제2다이오드 및 제1방전 소자를 포함하고, 상기 제2선로의 에너지를 방사하는 제1방전 회로;상기 제1선로와 접지 사이에 연결되는 제4다이오드 및 제2방전 소자를 포함하고, 상기 제1선로의 에너지를 방사하는 제2방전 회로,를 포함하는, 양방향 DC 차단기.

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제12항에 있어서,제1공진부는,상기 제2공급 전원측 사고 발생시 상기 제2반도체 소자 및 상기 제3반도체 소자를 턴온시켜, 상기 LC 회로로부터 상기 제2차단기로 사고 전류와 반대 방향으로 공진 전류를 주입하고,제2공진부는,상기 제1공급 전원측 사고 발생시 상기 제6반도체 소자 및 상기 제7반도체 소자를 턴온시켜, 상기 LC 회로로부터 상기 제1차단기로 사고 전류와 반대 방향으로 공진 전류를 주입하는 것인, 양방향 DC 차단기.