KR20160042011A

KR20160042011A - 중간-고 전압 인버터용 전력 캐비닛

Info

Publication number: KR20160042011A
Application number: KR1020167005991A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 보우겔리; 다니엘 게르버; 셴 루오
Original assignee: 에이비비 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2016-04-18
Also published as: EP3032663A1; JP2016535575A; WO2015017976A1; CN105379035A; US20160190776A1; BR112016002204A2; EP3032663A4; CA2920526A1

Abstract

중간-고 전압 컨버터용 전력 캐비닛(100)이 개시된다. 전력 캐비닛(100)은 전력 모듈들(210, 220, 230)을 장착하기 위한 랙(120) 및 캐비닛 하우징(100)을 포함하며, 여기서 상기 랙(120)은 적어도 한 쌍의 수직 빔들(121)과 상기 쌍으로 된 수직 빔들 상에 배열된 슬라이딩 레일들(123)을 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 수직 빔들(121)에 의해 전력 모듈들(210, 220, 230)을 수용하기 위한 적어도 한 칼럼의 공간이 형성되고, 상기 슬라이딩 레일들(123)은 상기 전력 모듈들(210, 220, 230)을 지지하기 위해 사용된다.

Description

중간-고 전압 인버터용 전력 캐비닛{POWER CABINET FOR MEDIUM-HIGH VOLTAGE INVERTERS}

본 발명은 컨버터용 전력 캐비닛에 관한 것이며, 특히 MV/HV 컨버터용 전력 캐비닛에 관한 것이다.

MV/HV 컨버터는 일반적으로 상당히 크고, 변압기 캐비닛, 인버터 캐비닛 및 제어 캐비닛 등을 포함한다. 인버터 캐비닛, 특히 MV/HV 컨버터용의 인버터 캐비닛은, 그 높은 전력 레벨과 그 안의 대량의 전력 모듈들로 인하여 매우 크며, 공간 소모적이다. 현재의 전력 캐비닛 구조는, 전력 모듈의 크기가 감소하고 케이블 레이아웃이 변화되며, 그에 따라 새로운 전력 캐비닛이 필요하게 되는 특정의 요건들을 충족시킬 수 없다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 전력 캐비닛과 관련한다.

본 출원은 MV/HV 컨버터용 전력 캐비닛으로서: 전력 모듈들을 장착하기 위한 랙(rack) 및 캐비닛 하우징을 포함하며, 상기 랙은 적어도 한 쌍의 수직 빔들(upright beams)과 상기 쌍으로 된 수직 빔들 상에 배열된 슬라이딩 레일들을 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 수직 빔들은 전력 모듈들을 수용하기 위한 적어도 한 칼럼(column)의 공간을 형성하고, 상기 슬라이딩 레일들은 상기 전력 모듈들을 지지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.

한 실시예에서, 상기 랙은 상기 전력 캐비닛의 폭 방향으로 배열된 복수의 수평 빔들을 더 포함한다.

한 실시예에서, 상기 복수의 수평 빔들은 그들 사이에 하나 또는 세 개의 전력 모듈들을 배열한다.

한 실시예에서, 상기 수평 빔들 상에는 케이블 트레이(cable tray)가 배열된다.

한 실시예에서, 상기 랙은 상기 수평 빔들에 의해 세 개의 열들로 분할된다.

한 실시예에서, 상기 전력 캐비닛에는 제어 디스트리뷰터(control distributor)이 제공된다.

한 실시예에서, 동일한 페이즈(phase)를 갖는 전력 모듈들에 사용되는 케이블들은 상기 캐비닛의 앞에서 뒤까지 보다 길게 된다.

한 실시예에서, 상기 하우징의 상단(top) 상에 냉각 팬이 제공된다.

한 실시예에서, 상기 슬라이딩 레일의 후미(rear end)에 스토퍼(stopper)가 제공된다.

본 발명의 구조는 컨버터의 크기를 줄일 수 있으며, 상기 컨버터를 소형화하고 조밀하게 채운다(compact).

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 전체적인 모습을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적인 확대도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 또 다른 부분적인 확대도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적인 상면도.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적으로 확대된 측면도.

이하, 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명이 도면들을 참조하여 설명된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 전력 캐비닛(power cabinet)(100)은 전력 모듈(power module)들을 지지하기 위한 랙(120) 및 캐비닛 하우징(110)을 포함한다. 상기 하우징(110)은 여러 측면들 상에 외부 프레임 및 패널들(panels)을 포함하며, 그 일부는 상기 캐비닛의 내부 구조를 보여주기 위해 가려졌다. 랙(120)은, (도 4에서 전력 모듈(210, 220 및 230)로 참조되는) PEBB와 같은 전력 모듈들을 수용하기 위한 세 개의 열들(rows)을 갖는 공간을 형성하도록 평행하게 배열된 여섯 쌍(총 12개)의 수직 빔들(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216)(다르게 언급하지 않는 한, 이후 집합적으로 수직 빔(121)이라 칭함)을 포함한다.

상기 랙 상에 전력 모듈들을 장착하고 다른 구조들에 영향을 미치지 않고서 수리나 교체를 위해 상기 랙으로부터 전력 모듈을 제거하기 용이하게 하기 위해, 본 출원은 도 1에 도시된 바와 같이, 쌍으로 된 수직 빔들(121) 상의 전력 모듈들을 지지하기 위한 슬라이딩 레일(123)을 배열하도록 제안한다. 예를 들면, 슬라이딩 레일(1236)은 가장 오른쪽의 쌍으로 된 수직 빔들(1216) 상에 장착되고, 슬라이딩 레일(1235)은 한 칼럼의 전력 모듈들을 수용하기 위해 상기 쌍으로 된 수직 빔들(1216)과 공간을 형성하는 쌍으로 된 수직 빔들(1215) 상에 장착(mount)된다. 슬라이딩 레일(1235) 및 슬라이딩 레일(1236)은 그에 대한 전력 모듈(도시되지 않음)을 지지하도록 수평으로 배열이 되게 쌍으로 되어있다. 복수의 쌍으로 된 슬라이딩 레일들(123)을 장착함으로써, 복수의 전력 모듈들이 상기 수직 빔들(121) 사이에서 지지될 수 있다. 예를 들면, 아홉 쌍들의 슬라이딩 레일들이 아홉 개의 전력 모듈들을 지지하도록 매 두 쌍들의 수직 빔들 사이의 공간에 장착될 수 있으며, 그에 따라 상기 랙(120)은 세 개의 칼럼들에서 전체 스물일곱 개의 전력 모듈들을 지지할 수 있다. 명백히, 수직 빔들의 수와 전력 모듈들의 열의 수는 컨버터의 전력 레벨에 의해 결정될 수 있으며, 실제 필요에 따라 조절될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 상기한 이전의 설명에 있어서는 전력 모듈들을 수용하기 위한 공간의 세 개의 열들이 여섯 쌍들의 수직 빔들에 의해 형성되지만, 네 쌍들의 수직 빔들에 의해 공간의 세 개의 열들을 형성하는 것이 또한 가능하며, 여기서 중간의 두 쌍들의 수직 빔들은 공동으로 사용될 수 있다. 더욱이, 본 구조는, 전력 모듈들을 수용하기 위한 공간의 세 개의 열들이 세 쌍들의 수직 빔들에 의해 형성되는, 즉 하나의 슬라이딩 레일(123)이 두 개의 단부들로부터 두 개의 수직 빔들에 의해 지지되는 대신에 하나의 수직 빔 상에 캔틸레버식으로 되는(cantilevered) 경우에도 적용될 수 있다. 이러한 구조는 보다 작거나 가벼운 전력 모듈들에 유익하다.

본 출원의 한 실시예에 따라, 수평 빔들(122)이 두 개의 인접하는 수평 빔들 사이에 하나 또는 세 개의 전력 모듈들을 갖도록 상기 랙 상에 배열될 수 있으며, 수평 빔들의 수는 전력 모듈의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 수평 빔들은, (도 5에 도시된 바와 같이) 상기 랙을 견고하게 하고 케이블 트레이(128)를 그에 대해 고정시키도록, 상기 랙의 전면 및 후면 양쪽 모두에 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 전체 여섯 쌍들(열두 개)의 수평 빔들(122)이 상기 전면 및 후면에 배열되어, 여섯 쌍들의 수직 빔들(121)과 함께 아홉 개의 블록들을 형성하고, 각각의 열은 하나의 페이즈(phase)를 구성한다. 이러한 구조를 종래의 구조와 비교하면, 본 구조는 컨버터의 크기를 줄일 수 있고, 상기 컨버터를 소형화하고 조밀하게 채울 수 있다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적으로 확대된 도면을 도시한다. 상기 언급한 구조 외에도, 도 2는 각각의 전력 모듈들을 위치시키고 상기 전력 모듈을 잡아 당기고(pull out) 밀어 넣는(push in) 것을 용이하게 하도록 상기 슬라이딩 레일(123)의 후미에 스토퍼(stopper)(126)가 제공된다. 스토퍼(126)는 또한 분리되는 것보다는 슬라이딩 레일(123)과 통합될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적으로 확대된 도면을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 디스트리뷰터(150)가 상기 전력 캐비닛(100) 내에, 예를 들면 상기 전력 캐비닛의 상단 중간에 배열될 수 있다. 제어 디스트리뷰터(150)는 광 섬유를 통해 여러 전력 모듈들과 접속되고, 직렬 통신 인터페이스를 통해 상기 제어 캐비닛과 접속된다. 이러한 구조는 요구되는 광 섬유의 길이를 줄일 수 있고, 케이블 레이아웃을 간편하게 할 수 있으며, 상기 전력 캐비닛을 더욱 조밀하게 채우는데 유용하다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적인 상면도를 도시한다. 상기 언급한 전력 캐비닛에 있어서, 동일한 페이즈를 갖는 전력 모듈들은 버스 바(bus bar)(예를 들면, 구리 버스 바 또는 알루미늄 버스 바)를 통해 수직 방향으로 접속되며, 케이블들을 통해 변압기 캐비닛과 접속된다. 케이블 레이아웃을 용이하게 하고 어셈블링 프로세스를 간략하게 하기 위해, 본 출원은 동일한 페이즈 내의 전력 모듈들 사이의 접속을 위해 도 4에 도시된 바와 같은 계단식 레이아웃, 즉 케이블들(330, 320 및 310)을 제안하며, 이들은 동일한 페이즈 내의 세 개의 칼럼들의 전력 모듈들(230, 220 및 210)을 각각 변압기 캐비닛(도 4의 전력 캐비닛의 우측에 있으며, 여기에서는 도시되지 않았음)과 접속하는데 사용되고, 상기 전력 캐비닛의 앞부터 뒤까지 보다 길게 되어, 상기 전력 모듈을 끌어당기거나 집어넣을 때 방해가 없게 되도록 한다. 상기 구조는 또한 상기 레이아웃을 기존의 디자인과 같이 복잡하게 하지 않고 단정하게 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 케이블들(330, 320 및 310)을 지지하고 고정시키기 위해 상기 변압기 캐비닛과 가까운 측면에 있는 상기 랙(120) 상에 브래킷(bracket)(16)이 제공될 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력 캐비닛의 부분적으로 확대된 측면도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전력 캐비닛을 통과하는 케이블들을 지지하기 위해 각각의 쌍으로 된 수평 빔들 사이에 케이블 트레이(128)가 제공될 수 있다. 이러한 것은 케이블 레이아웃을 단정하게 할 수 있고, 전체 설비의 안전 수준을 개선할 수 있다. 상기 케이블 트레이(128)의 특정의 수 및 위치는 실제 필요에 따라 조절될 수 있으며, 이에 대해서는 더 이상 상세히 기술되지 않을 것이다.

또한, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 모듈들을 냉각하기 위해 다른 인렛들(inlets)과 함께 공기 경로를 형성하도록 상기 전력 캐비닛의 하우징의 상단과 같은 상기 전력 캐비닛의 상단 상에 냉각 팬(140)이 제공된다. 상기 냉각 팬의 특정의 수 및 위치는 실제 필요에 따라 조절될 수 있다.

본 발명은 일부 적절한 실시예들에 기초하여 설명되었지만, 당업자는 이러한 실시예들이 본 발명의 범위를 결코 제한하려는 것이 아니라는 것을 인정해야 한다.본 발명의 정신과 개념을 벗어나지 않고서, 실시예들에 대한 다양한 변경들과 수정들이 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자거나 숙련된 자들의 우려 속에 있어야 하며, 따라서 이들은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims

MV/HV 컨버터용 전력 캐비닛에 있어서,
전력 모듈들을 장착하기 위한 랙(rack)(120) 및 캐비닛 하우징(100)을 포함하며,
상기 랙(120)은 적어도 한 쌍의 수직 빔들(upright beams)(121)과 상기 쌍으로 된 수직 빔들 상에 배열된 슬라이딩 레일들(123)을 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 수직 빔들은 전력 모듈들을 수용하기 위한 적어도 한 칼럼(column)의 공간을 형성하고, 상기 슬라이딩 레일들은 상기 전력 모듈들을 지지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 전력 캐비닛.
제 1 항에 있어서,
상기 랙은 상기 전력 캐비닛의 폭 방향으로 배열된 복수의 수평 빔들(122)을 더 포함하는, 전력 캐비닛.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 수평 빔들(122)은 그들 사이에 하나 또는 세 개의 전력 모듈들을 갖도록 배열되는, 전력 캐비닛.
제 2 항에 있어서,
상기 수평 빔(122) 상에는 케이블 트레이(cable tray)(128)가 배열되는, 전력 캐비닛.
제 4 항에 있어서,
상기 랙(120)은 상기 수평 빔에 의해 세 개의 열(row)들로 분할되는, 전력 캐비닛.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 캐비닛에는 제어 디스트리뷰터(control distributor)(150)이 제공되는, 전력 캐비닛.
제 6 항에 있어서,
동일한 페이즈(phase)를 갖는 전력 모듈들에 사용되는 케이블들은 상기 캐비닛의 앞에서 뒤까지 보다 길게 되는, 전력 캐비닛.
제 7 항에 있어서,
상기 하우징의 상단 상에 냉각 팬(140)이 제공되는, 전력 캐비닛.
제 8 항에 있어서,
상기 슬라이딩 레일의 후미(rear end)에 스토퍼(stopper)(126)가 제공되는, 전력 캐비닛.