계장기술(PROCON)

기술정보 (파트너링기술6)고장이 발생해도 운전이 가능한 다상 동기 전동기/발전기

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 22회 작성일 21-02-15 14:19

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지난 2020년 7월 22일 13:30~16:30 창원컨벤션센터(603호~605호)에서 ‘유망기술파트너링’이 열렸다. 행사를 주최한 강소연구개발특구(한국전기연구원)는 중소·중견기업을 폭넓게  지원하고 있으며, 본고에서는 이날 발표된 ‘파트너링 기술’ 내용을 10회에 걸쳐 소개한다.

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기술 요약
고신뢰성으로 상 고장 시에도 연속운전이 가능한 전동기/ 발전기이다.

기술 개요
•접근성이 제한된 환경의 전기 추진 및 발전 시스템에서는, 안정적이고 지속적인 전력 공급과 생산이 가능하도록 고장 시에도 연속적인 운전이 가능해야 한다.
•항공기, 선박, 수중 이동체와 같은 추진 시스템의 경우 가장 중요한 기술 요건 중 하나는, 일부 고장 시 출력을   감소해서라도 목표 지점까지 지속적인 운전이 가능한 고장 허용 구동이 필요하다는 것이다.
•군용 선박이나 잠수함과 같은 시스템의 경우 소음/진동의 저감이 필수적이며, 추진 시스템에서 발생하는 토크 리플은 소음/진동을 유발하는 주요 원인 중 하나이다. 따라서, 정상 운전뿐 아니라 고장 시 운전인 경우에도 토크 리플 발생을 최소화할 수 있는 추진 기술이 필요하다.
•한정된 자원으로 전기를 생산하고, 이를 이용하는 전기추진 시스템에서는 효율적인 구동/추진 시스템 구축이 필요하다.

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기술 내용                                                                   
•기존 3상 전동기를 적용한 추진 시스템에서는 전동기나 전력 변환 장치의 한상 고장 시 운전이 불가능하지만, 다상 전동기를 적용하는 경우에는 다상에서 임의의 2개 상이 유지되면 연속 운전이 가능하다.                                                   
•추진용 전동기나 구동용 전력변환장치의 상 고장 시 연속해서 운전이 가능하여 접근성이 제한된 환경에서 운행되는 선박이나 수중 이동체의 운항성 및 생존 가능성이 향상된다.
•분리형 다상 구동 시스템은 기본 구조가 3상의 배수로 구성되므로 기존의 전력변환장치를 활용 가능하다.
•결합형 다상 시스템에서 고장 허용 제어를 적용하여 구동/추진 시 토크 리플과 효율 저하의 최소화가 가능하고, 안정적이고 에너지 절감적인 시스템 구동이 가능하다.
•결합형 다상 구동 기술은 독립형 다상 구동 대비 전력 소자의 가격을 낮추어 산업용으로의 응용에 적합하다.

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기술 제품 대비 개선점
상 고장 시 연속 운전이 가능하여 구동 신뢰성 향상(기본적으로 구동/추진 시스템의 다중화 특성을 가짐)
•상당 전류의 저감으로 저전압/대전류의 산업용 구동/추진 시스템에 응용 가능하다.
•대칭형/비대칭형 다상 시스템에 대해 결합형 또는 독립형 전력 변환을 고려하여 전기 회로 구성이 가능하다.

시장 전망
•3차 에너지 기본 계획이 확정돼 산업 부문 에너지 효율화 정책의 일환으로 산업용 저압 전동기의 고효율 전동기 교체를 촉진하고 있다.
•전기자동차/선박 등은 친환경 교통 수단의 일환으로 수요가 증가해서 고효율 구동/추진 시스템의 수요도 증가할 것으로 전망된다.
•구동 및 추진체의 신뢰성이 매우 중요한 시스템에서는 고장에도 구동/추진이 가능한 기술이 요구된다.                                                                                         
•저압/대전류의 전원 특성을 갖는 중/대용량 구동/추진 체계에서 기존 3상 시스템의 단점(전기절연, 직/병렬 문제)을 극복한다.
•세계 전동기 시장은 2017년에는 1,085억 달러 규모였으며, 연평균 6.2%의 성장률로 2023년에는 1,557억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다.
응용 분야
•추진용 전동기(△전기 항공기 △전기 선박 △전기자동차 △특수 임무차량 △전투차량 △방제차량 △전동휠체어)                                              
•물류이송용 구동장치(△물류이송 로봇 △컨베이어 시스템 △견인장치)

기술 문의 : (055)280-1065