전류형·전압형 HVDC

HVDC의 개념

HVDC는 교류를 직류로 바꿔 고압 직류로 송전하고, 수전단에서 다시 교류로 바꾸는 방식이다.

변환기 구조에 따라 전류형(LCC)과 전압형(VSC)으로 나뉜다.

전류형(LCC)의 구조

전류형(LCC)은 사이리스터로 만든 변환기다.

교류 계통 전압이 전류를 넘겨주므로 LCC라 부른다.

전압은 점호각 α로 조절한다. α를 키우면 직류 평균 전압이 줄어든다.

6펄스 기준 식이며 12펄스 구성은 계수를 두 배로 본다.

전압형(VSC)의 구조

전압형(VSC)은 IGBT 같은 자기소호 소자로 만든다.

직류 측 커패시터가 직류 전압을 일정하게 유지한다.

전압과 전력을 독립 제어하며, 교류 계통이 약해도 쓸 수 있다.

전환 실패와 적용처

교류 계통 사고가 나면 인버터 측 교류 전압이 순간적으로 떨어진다.

소호 시간이 부족하면 밸브 전류가 넘어가지 못해 전환 실패가 생긴다.

전류형은 대용량 장거리에 유리하지만 교류 계통 의존이 크다.

전압형은 약한 계통과 해상풍력 연계에 적합하다.

계산 예제

직류 전류는 전력을 전압으로 나눠 구한다.

1,000MW를 500kV로 나누면 2,000A, 즉 2kA다.

두 방식이 같은 직류 전류를 흘리는 조건이므로, 차이는 교류 측에서 나타난다.

정류와 역변환

점호각이 90도보다 작으면 정류, 90도보다 크면 역변환이 된다.

정류에서는 직류 전압이 양이고, 역변환에서는 직류 전압이 음이다.

정류·역변환 구간을 빠뜨리는 것은 흔한 실수다.

핵심 정리

정리하자. 전류형은 사이리스터와 점호각, 전압형은 IGBT와 독립 제어가 핵심이다.

정류는 점호각 0~90°, 역변환은 90°를 넘는 구간이다.

소호 시간이 부족하면 전환 실패가 생긴다. 두 방식의 차이를 비교하도록 시험에 나온다.