KR100415723B1 - 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 - Google Patents
에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100415723B1 KR100415723B1 KR10-2001-0073545A KR20010073545A KR100415723B1 KR 100415723 B1 KR100415723 B1 KR 100415723B1 KR 20010073545 A KR20010073545 A KR 20010073545A KR 100415723 B1 KR100415723 B1 KR 100415723B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- switching element
- coupled
- emitter
- collector
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 63
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 abstract description 7
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
본 발명은 고효율, 고속운전, 간단한 전자기적 구조, 그리고 용이한 가변속제어 등의 장점을 가지고 있는 스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM)의 전력제어 회로에 관한 것이다. 최근 SRM은 전력용 반도체 소자의 기술 개발이 급속히 이루어짐에 따라 그 실용적 가치가 한층 더 높아지고 있으나 전자기적 구조설계의 최적화, 제어장치와의 결합성, 제어방식의 향상, 소음 진동과 맥동토오크의 최소화 등 몇가지 해결해야 할 문제점이 있다. 또한 SRM은 이중돌극형 자기적 구조를 가지고 있고 펄스형 전원에 의해 구동됨으로 제어장치와의 결합성을 재고하고 운전특성을 향상시킬 수 있는 제어방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 발명에서는 제안된 인버터로 순간적으로 높은 전압으로 전류정착영역을 최소화하도록 설계하고 높은 감자전압으로 신속한 전류소호가 이루어짐으로, 이 두 영역을 최소화하여 토오크 영역의 사용범위가 크게 되어 전동 출력을 증대시키는 제어기법을 제안한다.
Description
본 발명은 고효율, 고속운전, 간단한 전자기적 구조, 그리고 용이한 가변속제어 등의 장점을 가지고 있어 전력용 반도체 소자의 기술 개발이 급속히 이루어짐에 따라 그 실용적 가치가 한층 더 높아지고 있는 SRM의 최대 도통비를 갖는 여자전압 제어에 관한 것이다.
도1은 종래기술방식의 SRM 개략도이다.일반적으로 도1과 같은 돌극형 자기구조를 가지는 SRM은 단방향 여자방식으로 구동되며, 고정자 상권선(이하 상권선 이라고 함)에 여자 에너지를 인가했을 때 자기구조에 의해 릴럭턴스를 최소화하는 방향으로 구동 토오크가 발생하므로, 순차적이고 적절한 상여자를 통해 연속적인 회전력을 얻기 위해서는 스위칭 인버터가 필요하다.
SRM의 각 상에서 발생한 토오크는 수학식 1과 같다.
여기서 i는 상전류, L은 상인덕턴스를 나타낸다.
도2a는 SRM에서 릴럭턴스 토오크를 최대한 이용하기 위하여 보통 고정자와 회전자 모두 돌극형(salient type)으로 하여 인덕턴스의 변화율이 최대가 되도록 하고 스위치-온 시점과 스위치-오프 시점에서 부하전류에 대응하는 전류의 확립과 소호를 신속히 하여 토오크 발생 구간을 최대한 활용하여야 한다.이하 종래기술방식의 SRM 제어용 인버터인 비대칭 브릿지 인버터에 관하여 살펴보기로 한다.도2a는 종래기술방식의 SRM 제어용 인버터인 비대칭 브릿지 인버터의 회로도이며, 도2b는 종래기술방식의 SRM 제어용 인버터인 비대칭 브릿지 인버터의 구동모드를 표현한 회로도이며, 도2c는 상기 모드에 대한 펄스응답 그래프이다.
상기 종래기술방식의 인버터는 각상 당 두 개의 스위치와 다이오드를 가지며 도2b와 같이 크게 3단계의 동작모드를 가진다.이하 도2b와 함께 각 동작모드에 관하여 살펴보기로 한다.종래기술방식의 인버터가 구동되는 모드 1은 두 스위치를 모두 턴 온 시켜 DC 전원 전압(Vdc) 전부를 권선에 인가하여 전류를 흐르게 한다.모드 2는 하나의 스위치만 턴 온 시켜 한 개의 다이오드와 스위치 및 권선을 순환하게 한다.모드 3은 두 스위치를 모두 턴 오프하여 권선전류가 두 다이오드를 통해서 전원측으로 에너지를 환원시키는 방법으로 전류가 감소되도록 한다.이 때 해당 상의 인덕턴스가 음의 기울기(negative slope)를 가지기 전에 전류를 완전히 소멸시키거나 아주 적은 양이 되도록 해야 한다.그렇지 않으면 상기 수학식 1에서 보여지는 바와 같이 부(negative)토오크를 발생시키게 되어 전동기의 평균 토오크는 줄어들게 되며 에너지 변환효율도 감소하게 된다.
상기 종래방식에 있어서 SRM의 토크는 모드 1 영역에 의한 상전류펄스의 제곱에 비례(수학식 1 참조)하는 특성을 가지므로 이 영역의 크기로 출력을 제어하는 것이 보통이다.따라서 모드 1 영역에 따른 출력특성을 고려해 볼 필요성이 있다.
도3은 상기 모드 1의 펄스에 의하여 발생되는 상전류의 곡선을 상인덕턴스의 값과 함께 도시한 그래프이다.θA, θB, θC는 모드 1의 펄스의 시작 스위칭 각이며 θoff는 모드 1의 펄스오프각이다. 도3에서 보여지는 바와 같이 상기 그래프는 서로 다른 시작 스위칭 각을 가지면서 동일한 오프각을 가지는 때의 상전류 변화를 나타낸 것이며, 도3에 따르면 펄스의 시작 스위칭 각이 빠르면(θA) 과여자되어 해당상의 인덕턴스가 음의 기울기를 가질 때까지 상전류가 남아 부의 토우크를 발생시킬 염려가 있으며, 펄스의 시작 스위칭 각이 늦으면(θC) 부족여자되어 토우크를 발생 효율이 떨어지므로 적정 스위칭 각을 정할 필요가 있다.한편 오프각 이후에도 상전류가 여전히 잔류하여 토우크의 효율에 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, 따라서 오프각 이후에 상전류를 신속히 소호시키기 위하여, 도2의 모드 3의 펄스가 사용된다.이하, 같은 시작 스위칭 각에 대해서 펄스오프각의 변화에 시켰을 때 상전류 그래프와 에너지 변환상태에 대하여 살펴보자.도4는 스위치 오프각에 따른 에너지 변환과정을 도식화 한 것이다. 도 4(a)는 일반적인 스위칭방식에서 정격부하 일 때 자기 에너지변환 과정을 보여 주고 있으며 도 4(b)는 오프 각을 증대하였을 때의 자기 에너지변환 과정을 나타내고 있다.
도 4에 의해서도 오프각이 클 때의 도 4(b)의 기계적 출력()이 오프각이 작을 때의 도 4(a)의 기계적 출력()보다 상당히 증가됨을 알 수 있다. 또한 에너지 비도 도 4(b)가 큼을 알 수 있다.
도 5은 스위치 오프 각에 따른 상전류 파형의 형태를 나타내고 있다.도 5는 도 3과 달리 같은 시작 스위칭 각에 대해서 펄스오프각의 변화에 따른 상전류 그래프를 도시한 것이다.도 5에서 보여지는 바와 같이 오프각이 늦어지면 역시 부의 토우크를 발생시킬 염려가 있고, 지나치게 빠르면 토크효율이 낮아지는 문제점이 있음을 알 수 있다.즉, 스위치 오프가 최대 인덕턴스 점에 가까울 수 록 토오크가 크게되어 토오크 발생영역의 활용도가 높아져 정토오크의 발생에 유리하나, 너무 늦추어지면 부토오크의 영향을 받을 수 있어 토오크 맥동을 유발하고 기계적 출력이 오히려 감소할 수 있다.
도 5의 그래프에 있어서에서 스위치를 오프한 경우는 경부하인 경우의 동작모드이며, 그 에너지 변환루프는 도 4(a)와 같다. 이 경우 부토오크 발생을 방지하기 위한 전류소호 시간은 충분하나 도 4(a)에서 알 수 있듯이 에너지변환 비가 낮아 효율이 저하되는 문제점이 있다.따라서 일반적으로에서 스위치를 오프한 경우를 정격부하인 경우의 동작모드로 사용하며 그 에너지 변환루프는 도 4(b)와 같다. 이 경우 약간의 부토오크는 발생하지만 기계적 출력은 최대가 되는 스위치 오프각이 된다.일반적인 SRM정격은 이 점에서 스위치를 오프 할 때 출력을 정격출력으로 설계하며, 구동에서도 스위치 오프 최대각은로 고정하여 운전한다.한편에서 스위치를 오프한 경우는 정토크 발생량은에서 오프한 경우보다 크지만 전류소호를 위한 시간의 부족으로 부토오크가 발생하여 출력은 오히려 감소하는 문제점이 있다.이상 종래기술방식 (도 2)의 인버터에 따른 SRM의 구동에 관하여 살펴보았다.상기한 바와 같은 종래기술방식에서는 부토오크의 발생에 의한 토우크 효율 저하를 방지시키기 위하여 출력감소를 감안하여 오프각을 결정시키는 문제점이 있으며, 시작 스위칭 각에 의하여도 정토오크 출력에 영향을 미치는 부토오크가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 높은 감자전압을 인가시켜 신속히 전류를 소호시킴으로써, 오프각을 증대시킬 수 있는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 순간적으로 높은 전압을 인가시켜 빠른 시작 스위칭 각에서도 상전류가 정상여자되도록 하여 토오크 각의 사용범위를 증가시킴으로써 출력을 증대시키는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래기술방식의 SRM 개략도도2a는 종래기술방식의 SRM 제어용 인버터인 비대칭 브릿지 인버터의 회로도도2b는 종래기술방식의 SRM 제어용 인버터인 비대칭 브릿지 인버터의 구동모드를 표현한 등가 회로도도2c는 상기 모드에 대한 펄스응답 그래프
도3은 상기 모드 1의 펄스에 의하여 발생되는 상전류의 곡선을 상인덕턴스의 값과 함께 도시한 그래프
도4는 스위치 오프각에 따른 에너지 변환과정도5는 스위치 오프 각에 따른 상전류 파형의 형태
도6은 본 발명의 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터의 회로도
도7은 도6의 회로를 스위칭 하였을 때의 상권선에 대한 등가회로도
도8은 상기 모드에 의하여 공급되는 상전류의 변화를 도시한 그래프
도9는 상기 모드에 의하여 공급되는 상전류의 변화를 도시한 그래프
도 10은 높은 감자전압으로 신속한 전류소호 기능을 갖는 본 발명의 멀티레벨 인버터의 특성을 파악하기 위한 실험도*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*100 : SRM 110 : 상권선
120 : 인버터회로
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 SRM을 제어시키는 제어용 비대칭 브릿지 인버터에 있어서, 상전류의 신속한 평활전류의 정착을 위해서 SRM의 상권선에 DC 링크전압보다 높은 C 덤프전압을 인가시키는 제1모드와; 평활전류 정착후에는 DC 링크전압을 인가시키는 제2모드와; 전류소호시 역 DC 링크전압보다 높은 역 C 덤프전압을 인가시켜 신속한 전류소호를 시키는 제4모드와; 상기 제4모드후 역 DC 링크전압을 인가시키는 제5모드와; 저속영역에서 전류제어를 행할 때, 지령전류보다 큰 경우 휠링모드를 두기 위해서 영전압을 인가시키는 제3모드로 구성되는 출력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터를 기술적 요지로 한다.상기한 기술적 요지를 달성하기 위하여 본 발명의 상기 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터는, 상기 에스알엠이 홀수상인 경우에는, 에미터가 상권선의 일측에 결합된 제1스위칭 소자와, 콜렉터가 상권선의 타측에 결합된 제2스위칭 소자와, 상기 제1스위칭 소자의 에미터에 캐소드가 결합되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 어노드가 결합된 제1 다이오드와, 상기 제2스위칭 소자의 콜렉터에 어노드가 결합된 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로가 각 상권선에 형성되고; 콜렉터가 상기 각 단위 상권선회로의 제2다이오드 캐소드들에 병렬결합된 제3스위칭 소자와; 에미터가 상기 각 단위 상권선회로의 제1 스위칭 소자 콜렉터와 결합되며, 에미터에는 어노드가 콜렉터에는 캐소드가 결합된 브릿지다이오드를 가지는 제4스위칭 소자와; 어노드가 상기 제3스위칭 소자의 콜렉터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 결합되는 제3다이오드와; 어노드가 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 에미터에 결합되는 제4다이오드와; 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 C 덤프전압원과; 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 DC 링크전압원으로; 구성되어 상기 각 스위칭 소자의 스위칭동작에 의하여 DC 링크전압, C 덤프전압, 영전압, 부의 DC 링크전압, 부의 C 덤프전압으로 구분되는 5가지레벨의 전압을 공급시키는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터로 되는 것이 바람직 하다.그리고 상기 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터가 짝수상인 경우에는, 콜렉터가 상권선의 일측에 결합된 제2스위칭 소자와, 캐소드가 상권선의 타측에 결합되고 어노드가 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 결합된 제1 다이오드와, 상기 제2스위칭 소자의 콜렉터에 어노드가 결합된 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로가 각 상권선에 형성되고, 상기 단위상권선회로의 상권선 타측을 짝지어 연결하고 연결된 상권선의 타측에 에미터가 결합된 제1스위칭 소자와; 콜렉터가 상기 각 단위 상권선회로의 제2다이오드 캐소드들에 병렬결합된 제3스위칭 소자와; 에미터가 상기 각 단위 상권선회로의 제1 스위칭 소자 콜렉터와 결합되며, 에미터에는 어노드가 콜렉터에는 캐소드가 결합된 브릿지다이오드를 가지는 제4스위칭 소자와; 어노드가 상기 제3스위칭 소자의 콜렉터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 결합되는 제3다이오드와; 어노드가 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 에미터에 결합되는 제4다이오드와; 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 C 덤프전압원과; 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 DC 링크전압원으로; 구성되어 상기 각 스위칭 소자의 스위칭동작에 의하여 DC 링크전압, C 덤프전압, 영전압, 부의 DC 링크전압, 부의 C 덤프전압으로 구분되는 5가지레벨의 전압을 공급시키면서 스위칭 소자의 갯수를 줄이는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터로 되는 것이 바람직 하다.이하 도면과 함께 본 발명에 관하여 상세히 살펴보기로 하자.도6은 본 발명의 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터의 회로도이다.본 발명에서는 도6(a) 및 도6(b)에 도시된 바와 같이 높은 감자전압을 인가할 수 있는 구조를 가지는 멀티레벨 인버터를 제안한다.
6/4 SRM과 같이 상수가 홀수 인 경우에는 상전류의 오버랩(overlap)으로 인하여 다른 상과 스위치를 공유할 수 없으나, 8/6 SRM과 같이 상이 짝수인 경우에는 이웃하지 않는 상과 스위치를 공유할 수 있으므로 도 6(b)와 같이 결선하여 사용하는 것이 바람직하다.도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 상기 멀티레벨 인버터는, 홀수상 에스알엠인 경우에는 크게, 상권선의 양측에 결합된 제1스위칭 소자와 제2스위칭 소자 및, 제1 다이오드와 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로를 각 상권선 마다 형성시키고, 상기 상권선회로에 제3스위칭 소자와 제4스위칭 소자 및 제3다이오드와 제4다이오드와 C 덤프전압원과 DC 링크전압원으로 구성된다.상기 C 덤프전압원은 DC 링크전압원보다 높은 전압원으로 되며 통상 빠른 평활회로로 정착되기 적합한 값이면 된다.상기 각 전압원은 콘덴서를 사용할 수 있으나 직접적으로 직류 전압원을 연결하는 것이 바람직 하다.또한 본 발명의 상기 멀티레벨 인버터는, 짝수상 에스알엠인 경우에는 크게, 상권선의 일측에 결합된 제2스위칭 소자와, 제1 다이오드 및 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로를 각 상권선 마다에 형성시키고, 상기 단위상권선회로의 상권선 타측을 이웃하지 않은 상과 짝지어 연결하고 연결된 상권선의 타측에 에미터가 결합된 제1스위칭 소자와 그 외 홀수상과 동일한 제3스위칭 소자와 제4스위칭 소자와 제3다이오드와 제4다이오드와 C 덤프전압원과 DC 링크전압원으로 구성된다.상기 홀수상 인버터와 짝수상 인버터의 스위칭 동작과 스위칭에 의한 모드는 동일하다.도7은 도6의 회로를 스위칭 하였을 때의 상권선에 대한 등가회로이다.이하 도7와 함께 본 발명에 의하여 제공되는 5가지 모드의 동작에 관하여 살펴보기로 한다.도7의 각 스위치의 온, 오프에 따른 구동회로의 동작(홀수상 및 짝수상의 인버터 스위칭 동작 및 모드는 동일하다)은 5개의 모드로 나누어 설명할 수 있다.도7a는 스위치,,가 턴-온된 경우때 C 덤프전압이 상권선에 인가되는 모습이 도시된 등가회로이며,도7b는 스위치,가 턴-온된 경우에 DC 링크전압이 상권선에 인가되는 모습이 도시된 등가회로이며,도7c는 스위치만 턴-온된 경우에 다이오드에 의해 전류회로가 구성되어 영(zero)전압이 상권선에 인가되는 모습이 도시된 등가회로이고,도7d는 스위치 모두가 턴-오프된 경우에 다이오드,,에 의해 회로가 구성되어 부의 DC 링크전압이 상권선에 인가되는 모습이 도시된 등가회로이고,도7e는 스위치만 턴-온된 경우에 부의 C 덤프전압이 상권선에 인가된 모습이 도시된 등가회로이다.SRM은 도7a와 같이 신속한 평활전류 정착을 위해서 DC 링크전압보다 높은 C 덤프전압을 인가하여야 하며, 평활전류 정착 후에는 평활전류와 전동기의 속도에 맞는 DC 링크전압을 인가하야 하고, 전류 소호시에는 높은 역전압으로 신속한 전류소호를 행하여야 한다.
또한 저속영역에서 전류제어를 행할 시에는 지령전류보다 큰 경우 휠링 모드를 두기 위해서 영전압을 인가 할 수 있는 전력회로를 필요로 한다.도8 및 도9는 상기 모드에 의하여 공급되는 상전류의 변화를 도시한 그래프이다.도8 및 도9에서 알 수 있는 바와 같이 본원 발명에서 상권선에 제공되는 전압펄스의 모양은 계단형으로 모드1, 모드2, 모드4, 모드5(모드3은 선택적)의 연속 동작에 의하여 나타나는 펄스이다.상기 전압펄스에 의하여 상권선에 흐르는 상전류는 신속히 평활전류로 도달되며, 신속히 소호되는 특징이 있다.따라서 토크 효율이 뛰어난 상전류 제어를 위해서는 높은 여자전압인 정의 C 덤프전압, DC 링크전압, 영전압, 높은 감자전압인 부의 C 덤프전압, 부의 DC 링크전압의 5레벨 의 펄스를 발생시키는 인버터를 구성하여야 한다.
도 10은 높은 감자전압으로 신속한 전류소호 기능을 갖는 본 발명의 멀티레벨 인버터의 특성을 파악하기 위한 실험도이며, 도 10에는 인가전압과 그때 상권선에 흐르는 상전류 및 에너지 회수용 콘덴서에 흐르는 전류의 파형이 도시되어 있다.
도 10a는 실험조건이 지령속도 4000[rpm]일 때, 경부하(700[w])인 경우의 그래프이고, 도 10b는 실험조건이 지령속도 4000[rpm]일 때, 중부하(3.5[kW])인 경우의 실험 결과 그래프이다.
도 10에서 700[W] 부하시 여자구간, 휠링구간, 감자구간은 약 7°,23°,2°로 나타났으며, 3.5[kW] 부하시 여자구간, 휠링구간, 감자구간은 약 10°,20°,5°로 나타났다.도 10에서 알 수 있듯이 신속한 소호를 위해 여자전압의 2배의 소호전압을 인가하도록 하였다.
도 10a는 회수되는 양이 매우 적으므로 그 변위가 도 10b에 비하여 상당히 적음을 알 수 있다. 따라서 제안된 인버터는 전류소호기능 및 여자전류 확립기능이 우수하여 토오크 사용영역을 확대 할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 감자전압으로 신속히 전류를 소호함으로서 도통비를 증대시킬 수 있도록 기존의 비대칭형 브릿지 인버터와 스위칭 소자수가 동일하면서 5레벨의 전압 형성이 가능한 인버터와 그 제어 스위칭 방식을 제안하였다.
그 결과 전동기영역에서는 기존의 비대칭 클레식 타입의 인버터에 비해 도통비를 20[%]정도 증가 시킬수 있었으며, 또한 이를 이용해 전동기의 출력을 증대시킬 수 있음을 증명 하였다.
Claims (3)
- SRM을 제어시키는 제어용 비대칭 브릿지 인버터에 있어서,상전류의 신속한 평활전류의 정착을 위해서 SRM의 상권선에 DC 링크전압보다 높은 C 덤프전압을 인가시키는 제1모드와;평활전류 정착후에는 DC 링크전압을 인가시키는 제2모드와;전류소호시 역 DC 링크전압보다 높은 역 C 덤프전압을 인가시켜 신속한 전류소호를 시키는 제4모드와;상기 제4모드후 역 DC 링크전압을 인가시키는 제5모드와;저속영역에서 전류제어를 행할 때, 지령전류보다 큰 경우 휠링모드를 두기 위해서 영전압을 인가시키는 제3모드로 구성되는 출력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터.
- 제1항에 있어서 상기 멀티레벨 인버터는,홀수상 인버터인 경우에는,에미터가 상권선의 일측에 결합된 제1스위칭 소자와, 콜렉터가 상권선의 타측에 결합된 제2스위칭 소자와, 상기 제1스위칭 소자의 에미터에 캐소드가 결합되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 어노드가 결합된 제1 다이오드와, 상기 제2스위칭 소자의 콜렉터에 어노드가 결합된 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로가 각 상권선에 형성되고,콜렉터가 상기 각 단위 상권선회로의 제2다이오드 캐소드들에 병렬결합된 제3스위칭 소자와;에미터가 상기 각 단위 상권선회로의 제1 스위칭 소자 콜렉터와 결합되며, 에미터에는 어노드가 콜렉터에는 캐소드가 결합된 브릿지다이오드를 가지는 제4스위칭 소자와;어노드가 상기 제3스위칭 소자의 콜렉터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 결합되는 제3다이오드와;어노드가 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 에미터에 결합되는 제4다이오드와;상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 C 덤프전압원과;상기 제3스위칭 소자의 에미터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 DC 링크전압원으로; 구성되어상기 각 스위칭 소자의 스위칭동작에 의하여 DC 링크전압, C 덤프전압, 영전압, 부의 DC 링크전압, 부의 C 덤프전압으로 구분되는 5가지레벨의 전압을 공급시키는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터.
- 제1항에 있어서 상기 멀티레벨 인버터는,짝수상 인버터인 경우에는,콜렉터가 상권선의 일측에 결합된 제2스위칭 소자와, 캐소드가 상권선의 타측에 결합되고 어노드가 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 결합된 제1 다이오드와, 상기 제2스위칭 소자의 콜렉터에 어노드가 결합된 제2다이오드로 구성된 단위 상권선회로가 각 상권선에 형성되고,상기 단위상권선회로의 상권선 타측을 짝지어 연결하고 연결된 상권선의 타측에 에미터가 결합된 제1스위칭 소자와;콜렉터가 상기 각 단위 상권선회로의 제2다이오드 캐소드들에 병렬결합된 제3스위칭 소자와;에미터가 상기 각 단위 상권선회로의 제1 스위칭 소자 콜렉터와 결합되며, 에미터에는 어노드가 콜렉터에는 캐소드가 결합된 브릿지다이오드를 가지는 제4스위칭 소자와;어노드가 상기 제3스위칭 소자의 콜렉터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 결합되는 제3다이오드와;어노드가 상기 제3스위칭 소자의 에미터에 결합되고, 캐소드가 상기 제4스위칭 소자의 에미터에 결합되는 제4다이오드와;상기 제4스위칭 소자의 콜렉터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 C 덤프전압원과;상기 제3스위칭 소자의 에미터에 양극이 입력되고 상기 제2스위칭 소자의 에미터에 음극이 입력되는 DC 링크전압원으로; 구성되어상기 각 스위칭 소자의 스위칭동작에 의하여 DC 링크전압, C 덤프전압, 영전압, 부의 DC 링크전압, 부의 C 덤프전압으로 구분되는 5가지레벨의 전압을 공급시키면서 스위칭 소자의 갯수를 줄이는 것을 특징으로 하는 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0073545A KR100415723B1 (ko) | 2001-11-24 | 2001-11-24 | 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0073545A KR100415723B1 (ko) | 2001-11-24 | 2001-11-24 | 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030042778A KR20030042778A (ko) | 2003-06-02 |
| KR100415723B1 true KR100415723B1 (ko) | 2004-01-24 |
Family
ID=29571218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0073545A KR100415723B1 (ko) | 2001-11-24 | 2001-11-24 | 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100415723B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160001581A (ko) | 2014-06-26 | 2016-01-06 | 삼성전기주식회사 | 스위치 회로, 스위치 구동 장치 및 그를 이용한 모터 시스템 및 모터 구동 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100825323B1 (ko) * | 2007-03-05 | 2008-04-28 | 엘에스산전 주식회사 | 단위 셀 역률 동일 제어 장치를 가지는 캐스케이드 방식을이용한 멀티레벨 인버터 및 그 제어방법 |
| KR101366914B1 (ko) * | 2012-08-22 | 2014-02-24 | 삼성전기주식회사 | 2상 ｓｒｍ의 스위칭 장치 및 그 제어 방법 |
| CN105932929B (zh) * | 2016-06-07 | 2018-11-27 | 太原科技大学 | 谐振极srd软开关功率电路 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5568894A (en) * | 1978-11-15 | 1980-05-23 | Mitsubishi Electric Corp | Motor-control apparatus |
| KR840006886A (ko) * | 1982-10-04 | 1984-12-03 | 미다 가쓰시게 | 전력변환기의 제어장치 |
| KR960036280A (ko) * | 1995-03-24 | 1996-10-28 | 안진우 | SRM(Switched Reluctance Motor)의 고토오크구동방식 및 전력회로 |
| JPH1080183A (ja) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Secoh Giken Inc | リラクタンス形電動機のスター結線した電機子コイル |
-
2001
- 2001-11-24 KR KR10-2001-0073545A patent/KR100415723B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5568894A (en) * | 1978-11-15 | 1980-05-23 | Mitsubishi Electric Corp | Motor-control apparatus |
| KR840006886A (ko) * | 1982-10-04 | 1984-12-03 | 미다 가쓰시게 | 전력변환기의 제어장치 |
| KR960036280A (ko) * | 1995-03-24 | 1996-10-28 | 안진우 | SRM(Switched Reluctance Motor)의 고토오크구동방식 및 전력회로 |
| JPH1080183A (ja) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Secoh Giken Inc | リラクタンス形電動機のスター結線した電機子コイル |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160001581A (ko) | 2014-06-26 | 2016-01-06 | 삼성전기주식회사 | 스위치 회로, 스위치 구동 장치 및 그를 이용한 모터 시스템 및 모터 구동 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030042778A (ko) | 2003-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102769944B1 (ko) | 모터 구동 장치 | |
| TWI552502B (zh) | 逆變電路之控制方法 | |
| KR100991923B1 (ko) | 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동장치를 위한 패시브 컨버터 | |
| JP2009065105A (ja) | 給電装置とその駆動方法 | |
| JP2634306B2 (ja) | インバータ装置の駆動回路 | |
| WO2000028655A1 (en) | Soft turn-off controller for switched reluctance machines | |
| JP2010518806A (ja) | インバータ | |
| KR20110031551A (ko) | 단상 에스알엠 구동을 위한 능동 부스트 전력 컨버터 | |
| KR20230001942A (ko) | 모터 구동 시스템 | |
| US6528964B2 (en) | Method and system of reducing turn-off loss and noise in a switched reluctance motor drive | |
| WO2005109619A1 (ja) | 磁気エネルギーを回生する交流電源装置 | |
| KR100415723B1 (ko) | 에스알엠 구동용 멀티레벨 인버터 | |
| JPH10210757A (ja) | ゼロ電流ターンオン形ｐｗｍインバータ装置 | |
| JP2019531047A (ja) | 直流電圧変換器、および直流電圧変換器の作動方法 | |
| JP4922631B2 (ja) | 磁気エネルギー回生電流スイッチを用いた単相誘導電動機 | |
| CN111654199A (zh) | 一种开关磁阻电机不对称半桥功率变换器及其控制方法 | |
| Elamin et al. | Performance improvement of the delta-connected SRM driven by a standard three phase inverter | |
| CN114865983B (zh) | 一种复用励磁绕组的三相交流调速系统 | |
| CN113131803B (zh) | 一种开关磁阻电机用低成本功率变换器及其控制策略 | |
| CN110212825B (zh) | 自变发电电压自充电的开关磁阻发电机变流系统 | |
| KR102299110B1 (ko) | 전력 변환 회로 | |
| CN114884429A (zh) | 开关磁阻电机电容储能型多电平拓扑及其控制方法 | |
| JP3877042B2 (ja) | 補助共振回路 | |
| KR20200088549A (ko) | Srm의 직접토크제어방법 | |
| Wang et al. | A modified multi-level converter for low cost high speed SR drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20011124 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20031215 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20040107 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20040107 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20070116 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20071019 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20090107 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20100125 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101025 Year of fee payment: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20101025 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |