Q : 이 시장에서 기술적 과제와 대안들은 무엇인가요.
마이클 슬레븐 : 전력공급업체들은 현재 화력발전소와 같이 유연한 풍력 발전 단지를 운영하고자 하고 있습니다. 풍력 발전 터빈은 필요할 때 전력망에 연결되어야만 하고 엄격한 전력망 요건(전력망 코드, grid code) 하에서 요구되는 유-무효 전력을 제공해야 합니다. 최신 풍력 발전 터빈은 최소 15년 동안 고장없이 거의 모든 풍속 조건하에서 전기 에너지를 제공해야만 합니다. 주파수 컨버터는 이 시스템의 중요한 부품들이며, 전력망-호환 파워서플라이를 이용해야 합니다. 인피니언의 최신 전력반도체는 이러한 컨버터의 핵심으로 가장 높은 신뢰성 요건을 충족합니다.
Q : 풍력 시장에서 성공할 수 있도록 인피니언은 어떠한 솔루션을 제공하고 있습니까.
마이클 슬레븐 : 인피니언은 1MW에서 6MW까지의 범위를 위한 IGBT 모듈 PrimePACK™과 IHM-B, 그리고 1MW 이하를 위한 Econo™ 제품군을 제공하고 있습니다. 이들 3가지 제품군으로 인피니언은 풍력발전 터빈의 각 토폴로지를 위한 광범위한 하프 브리지 및 초퍼 모듈 포트폴리오를 제공하고 있습니다. 또한 다양한 설계를 위한 스택 어셈블리와 확장 가능 솔루션을 제공합니다. ModSTACK™은 다양한 크기에 기반한 모듈식 컨버터 시스템으로 IGBT 모듈, 히트싱크, 스너버 캡, DC 링크 버스바, 드라이버, 전류 및 전압 측정장치, 온도 센서, 신뢰할 수 있는 보조 전력공급기 등을 포함하고 있죠. 풍력 발전 터빈 토폴로지로의 최적화된 도입을 위해 포괄적인 옵션들이 제공됩니다. 예를 들자면 IGBT 제어용 광 도파관 커넥터를 장착한 I/O 포트 등이죠.
Q : 가변속 풍력 발전 터빈에 적합한 반도체 전압은 얼마 인가요.
마이클 슬레븐 : 가장 큰 수요가 있는 제품은 이중 입력 비동기식 발전 시스템에서 사용되는 1700V 모듈입니다. 하지만, 풀 컨버터와 동기식 발전기를 통합한 풍력 발전 터빈에 사용되는 1200V 모듈 역시 인기가 높습니다. 높은 전압(3.3kV)에 비해 이러한 낮은 전압 등급의 장점은 시스템 손실을 약 35%, 시스템 비용을 약 30% 낮출 수 있다는 점입니다. 1200V 시스템의 경우, 출력 필터 크기 또한 훨씬 작습니다. 상대적으로 낮은 전압 범위 때문에 dv/dt 역시 보다 작아지고 고조파 컨텐츠와 관련된 EMC 문제 또한 적게 발생합니다.
Q : 인피니언과 다른 모듈 공급업체와의 차이점은 무엇 인가요.
마이클 슬레븐 : 우리의 계획은 애플리케이션의 요건들을 분석하여 차세대 IGBT 모듈에 해결책을 제시하는 것입니다. 특히 풍력 발전 터빈 애플리케이션을 위해 인피니언은 열 및 전력-순환 성능을 수배까지 증가시켜 왔습니다. 또한 상대적으로 높은 크리피지(creepage) 및 크리어런스(clearance) 거리를 가진 모듈을 제공하고 있습니다. 많은 국가에서의 높은 습도와 해양 환경에서 대기의 높은 염도 때문에 모듈의 크리어런스 및 크리피지 거리가 상당히 중요합니다. 일반적으로 풍력 발전 터빈 공급업체들은 높은 비용 때문에 스플래시-보호 캐비닛을 사용하지 않습니다. 이러한 조건 하에서 플래시-오버(flash-over)가 모듈에 발생한다는 것은 잘 알려져 있습니다. IHM 및 PrimePACK 모듈은 고객들에게 가장 높은 마진을 제공하며, 특히 근해(offshore) 터빈을 위한 최고의 솔루션이죠. 인피니언에서 모든 노하우는 회사에 집중됩니다. 우리는 자체 프론트-엔드 반도체 팹(fab)을 유럽과 아시아에 보유하고 있으며, 우리는 칩 개발의 초기 단계에서부터 특수한 애플리케이션을 위한 요건들을 고려하고 있습니다. 독일 바르슈타인에 위치한 우리의 모듈 팹에는 모듈 개발 엔지니어, 인증 랩 전문가, 기술 마케팅 전문가 들이 활동하고 있습니다. 이것은 질문 또는 고장 조사 활동이 이루어질 경우에 신속한 분석과 대응이 가능하다는 것을 의미합니다.
Q : 인피니언은 고객의 풍력 발전 애플리케이션에 얼마나 깊이 참여하고 있습니까.
마이클 슬레븐 : 우리는 시작에서부터 각 프로젝트에 최적화된 솔루션을 결정하여 생산하기까지 고객들과 긴밀하게 협력하고 있으며, 드라이버 개발 시에는 가능한 최상의 지원을 제공하고 있습니다. 매우 강력한 엔지니어링 팀을 확보하고 있고, 인피니언이 고객과 함께 고객의 프로토타입과 시리즈 컨버터에 대한 측정 및 테스트 결과를 분석함으로써 인피니언의 제품을 개선시킬 수 있기 때문에, 이는 인피니언에게도 매우 중요하다고 할 수 있습니다.
Q : 태양광 인버터와 풍력 발전 애플리케이션에 사용되는 IGBT 게이트 드라이버 기술에 있어서 향후 어떠한 혁신이 일어날 것으로 전망하십니까.
마이클 슬레븐 : 풍력 발전 터빈 토폴로지에 따라서 드라이버 보드는 유럽 표준인 EN50178를 충족시키는 강화된 절연 특성을 제공해야만 합니다. 강화된 절연 특성은 드라이버의 신호 채널과 전압 공급에 영향을 받습니다. 광 트랜스미터 디바이스는 노화가 빨라서 15년의 애플리케이션 수명 요건을 충족시키지 못하기 때문에 권장되지 않습니다. ModSTACK™의 경우, PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 IGBT 모듈에 전송하는 DR110 드라이버 보드를 사용합니다. 스트링 전류 및 DC 링크 전압에 대한 전류 및 전압 측정값은 제어 유닛에 전달되고 과전류 및 과전압으로서 이 고장 신호들이 감지되죠. 다양한 보호 기능들이 전력 장치의 손상을 방지하기 위해서 제공됩니다. 태양광 인버터의 경우, 시스템의 효율이 핵심 이슈 중 하나입니다. 필터 크기를 줄이기 위해서 높은 스위칭 주파수로 동작하는 것이 일반적이죠. 시스템 손실을 감소시키기 위해서 SiC 다이오드, 고속 스위칭 애플리케이션을 위해 제작된 IGBT 또는 MOSFET를 사용하는 고객맞춤 솔루션이 제공되고 있습니다.
Q : 모노리식 인버터가 미래의 풍력 발전애플리케이션에 사용될 것으로 기대하시나요.
마이클 슬레븐 : 그렇게 생각하지 않습니다. 고장 또는 문제가 발생할 경우, 모노리식 인버터는 시스템의 유연성을 저해합니다. 때때로 모노리식 인버터는 풍력 터빈의 내부 신호를 측정하는 데 상당한 도움이 될 수 있습니다. 고객들의 시스템은 매우 넓은 전력 범위에 대해 높은 di/dt 및 dv/dt 값을 처리해야만 합니다. 현재 2차 공급자 전략이 우리의 고객들에게는 일반적이죠. 모노리식 인버터의 경우, 이것이 매우 어려울 수 있습니다. 나는 모든 애플리케이션 요건들을 충족하는 베이스플레이트를 사용하는 신뢰성 및 에너지 효율이 높은 표준 모듈이 트랜드가 될 것으로 생각합니다
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