KR100649989B1 - 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법 - Google Patents

전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100649989B1
KR100649989B1 KR1020000014491A KR20000014491A KR100649989B1 KR 100649989 B1 KR100649989 B1 KR 100649989B1 KR 1020000014491 A KR1020000014491 A KR 1020000014491A KR 20000014491 A KR20000014491 A KR 20000014491A KR 100649989 B1 KR100649989 B1 KR 100649989B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase winding
voltage
magnetoresistive
switch
switchable
Prior art date
Application number
KR1020000014491A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000076928A (ko
Inventor
마이어스피터리차드
웹스터폴도날드
Original Assignee
스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드 filed Critical 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드
Publication of KR20000076928A publication Critical patent/KR20000076928A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100649989B1 publication Critical patent/KR100649989B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P4/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/08Reluctance motors
    • H02P25/086Commutation
    • H02P25/089Sensorless control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/08Reluctance motors
    • H02P25/092Converters specially adapted for controlling reluctance motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

본 발명에서는 활성화 사이클 기간 중에 두개의 전압원으로부터 전원 전압이 전환형 자기 저항 장치에 인가된다. 보다 높은 전압은 예를 들어, 저전압 저장 배터리와 상향 컨버터로부터 획득된 종래의 버스 전압이다. 보다 낮은 전압은 배터리로부터 직접 인가된다. 보다 높은 전압은 활성 사이클의 일부 기간 동안에만 장치에 인가하고, 보다 낮은 전압은 활성 사이클의 남은 기간 중에 직접 장치에 에너지를 인가한다. 이에 따라 상향 컨버터의 듀티(duty)를 감소시키고 구동 전체의 효율을 증가시킨다. 회로에 대한 동작 중 한 방법은 상향 컨버터를 제거할 수 있다.

Description

전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법{A converter for a switched reluctance machine, a switched reluctance drive, a method of operating a switched reluctance drive, and a method of energising a phase winding of a switched reluctance machine}
도 1은 전환형 자기 저항 구동 장치의 주요 구성 요소를 도시하는 도면.
도 2는 고정자 폴(stator pole)을 근접시킨 회전자 폴(rotor pole)의 개략적인 도면.
도 3은 도 1의 전환형 자기 저항 구동 장치의 위상 권선의 통전을 제어하는 전력 변환기에서의 종래의 스위칭 회로를 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 쵸핑(chopping) 및 단일 펄스 모드에서의 전환형 자기 저항 구동 동작을 예시하는 종래의 전류 파형도.
도 5는 저전압 배터리로부터 도 3의 DC 버스를 인가하는 상향 컨버터를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 변환기 회로를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 동작 방법에 의해 생성된 위상 권선 전류 파형도.
도 8은 본 발명의 제2 동작 방법에 의해 생성된 위상 권선 전류 파형도.
도 9는 상향 컨버터를 제거한 다른 변환기 회로를 도시하는 도면.
도 10은 독립된 배터리를 제공하는 다른 변환기 회로를 도시하는 도면.
도 11은 내연 기관용 기동 모터/제너레이터로서 사용되는 본 발명의 전환형 자기 저항 구동 장치의 주요부의 구성을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 전환형 자기 저항 모터
13 : 전력 변환기
14 : 제어기
16 : 위상 권선
31, 32 : 스위치
33, 34 : 다이오드
38 : 저전압 배터리
40 : 상향 컨버터
44 : DC 링크 캐패시터
50 : 내연 기관
본 발명은 이중 전압을 사용하는 전환형 자기 저항 장치의 동작에 관한 것으로, 특히 내연 기관용의 기동 및 발생(generating) 기능을 실행하기 위한 전환형 자기 저항 장치의 동작에 관한 것이다.
내연 기관을 갖는 차량에 있어서는 분리된 전기 장치(separate electrical machine)를 탑재한 것이 통상적인데, 하나의 전기 장치는 엔진을 기동하기 위한 장치이고, 다른 하나의 전기 장치는 기동 배터리를 재충전하며 자동차 상에 부수적인 전기 부하를 인가하기 위한 전기 전력을 발생시키기 위한 장치이다. 기동 장치는 전형적으로 자동차의 보드상에 갖춰진 저장 배터리로부터 인가된다. 12V 배터리는 개인용 승용차와 소형 산업용 자동차에 통상적으로 사용되는 반면에, 6V 시스템은 오토바이에 대해 사용되며, 24V 시스템은 대형 산업용 자동차에 통상적으로 사용된다. 원칙적으로 저장 배터리에 특별히 한정하는 사항은 없지만, 상기한 바와 같이 선택하는 것이 경제적인 것으로 인식되고 있다.
만일 자동차, 예컨대 개인용 승용차이면, 보조 장치(예컨대, 자동차의 바람박이 유리창 와이퍼, 환풍기, 좌석 조절 장치, 히터 등)에 의해 나타난 전기 부하는 비교적 작고, 이에 따라 이들 전기 부하를 인가하고 배터리를 충전 상태로 유지하기 위한 제너레이터도 비교적 작고, 그 때문에 엔진도 또한 비교적 작은, 전형적으로 기동 장치 모터의 크기의 약 60% 정도로 재기동될 수 있다. 통상, 제너레이터는 전기 부하를 인가하고 배터리에 대한 충전을 제공하기 위해 자동차 주위에서 동작하는 전기 버스 내에서 정상적으로 발생한다.
일반적으로 전기 장치는 모터링 및 발생 모드의 양쪽에서 동작할 수 있지만, 하나의 장치에 의해 그 기능들을 실행할 수 있도록 기동 및 발생 기관의 기능을 결합하는 것이 비용 효율면에서 유용하다는 것은 인식되고 있지 않다. 이것은 두개의 장치가 전형적으로 동작할 때의 속도와 부하 때문이다. 기동 장치는 비교적 느린 엔진 속도, 즉 600 rev/min에서 최대 전력(peak power)을 제공하는 반면에, 제너레이터는 넓은 속도 범위, 즉 700 내지 6000 rev/min에 걸쳐 동작하며, 이 범위의 대부분에 걸쳐 최대 출력(full output)을 제공할 수 있다. 그 결과, 두개의 장치는 매우 상이한 설계가 되는 경향이 있다.
그러나, 특히 대형 자동차에서 전기 부하가 보다 커지는 경향이 있고, 제너레이터의 크기가 커지며, 그 결과 제너레이터의 중량으로 인해 단일 장치 내에서 기동 및 발생 기능을 결합하는 방식을 연구할 필요성이 발생되고 있다. 이 두가지 역할에 대하여 바람직한 하나의 유형의 전기 장치는 전환형 자기 저항 장치이고, 본래부터 거칠고 넓은 속도 영역에 걸쳐 동작할 수 있도록 하는 것이 경제적이다. 본 명세서에 참조용으로 통합된 선드스트랜드(Sundstrand)에게 허여된 미국 특허 제5489810호와 제5493195호에는 비행기 엔진용의 기동 장치/제너레이터로서 사용되는 전환형 자기 저항 장치의 특정 실시 형태가 기재되고 있다.
일반적으로, 자기 저항 장치는 토크가 자기 회로의 자기 저항이 최소화되는, 즉 활성화된 권선의 인덕턴스가 최대화되는 위치 내로 이동하도록 장치의 이동 가능한 부분의 경향에 의해 생성되는 전기 장치이다. 제1 유형의 자기 저항 장치에 있어서, 위상 권선의 통전이 제어되는 주파수에 의해 발생한다. 이러한 유형은 일반적으로 동기식 자기 저항 장치라고 칭하며, 모터 또는 제너레이터로서 동작될 수 있다. 제2 유형의 자기 저항 장치에 있어서, 회로는 회전자의 각도 위치를 검출하여 회전자 위치의 함수로서 위상 권선을 통전하기 위해 제공된다. 이 제2 유형의 자기 저항 장치는 일반적으로 전환형 자기 저항 장치로 알려져 있고, 또한 모터 또는 제너레이터일 수 있다. 이러한 전환형 자기 저항 장치의 특성은 잘 알려져 있으며, 예를 들어 참조용으로 본 명세서에 통합된, 1993년 6월, PCIM'93, 넌버그(Nurnberg), 21-24에 개시된, 스텝펜손(Stephenson) 및 블레이크(Blake)에 의한 "전환형 자기 저항 모터 및 구동 장치의 특성, 설계와 응용"에 개시되어 있다. 본 발명은 일반적으로 자기 저항 장치, 특히 모터 및 제너레이터로서 동작하는 전환형 자기 저항 장치에 응용 가능한 것이다.
도 1은 종래 기술의 전환형 자기 저항 구동 장치의 주요 구성 요소를 도시한다. 입력 DC 전원 장치(11)는 예컨대 배터리 또는 정류되어 필터링된 AC 메인장치일 수 있다. 전원 장치(11)에 의해 제공된 DC 전압은 전자 제어 장치(14)의 제어하에서 전력 변환기(13)에 의해 장치(12)의 위상 권선(16)의 양단에 제공되는 전압으로 전환된다. 통상 몇몇 형태의 전류 검출기(17)가 사용되어 위상 권선으로부터 제어기로의 전류 피드백이 제공된다. 전환은 구동 장치의 적절한 동작을 위해 회전자의 회전에 대해 정확하게 동조되어져야 한다. 통상 회전자 위치 검출기(15)가 사용되어 회전자의 각도 위치(angular position)에 대응하는 신호를 인가한다. 회전자 위치 검출기(15)의 출력은 또한 속도 피드백 신호를 발생하기 위해서도 사용될 수 있다.
회전자 위치 검출기(15)는 많은 형태를 취할 수 있고, 예를 들어, 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같은 하드웨어의 형태이거나 또는 참조용으로 본 명세서에 통합한 EP-A-0573198(Ray)에 개시한 바와 같은 구동 장치 시스템의 다른 모니터링(monitoring)된 파라미터(parameter)로부터 위치를 연산하는 소프트웨어 알고리즘의 형태를 취할 수 있다. 몇몇 시스템에 있어서, 회전자 위치 검출기(15)는 전력 변환기(13) 내의 장치의 상이한 스위칭 장치가 요구되는 위치에서 회전하는 회전자의 각각의 시간에 따라 변화하는 상태의 출력 신호를 제공하는 회전자 위치 변환기(transducer)를 포함할 수 있다.
전환형 자기 저항 장치에서의 위상 권선의 통전은 회전자의 각도 위치의 정확한 검출에 크게 의존한다. 회전자 위치 검출기(15)로부터의 정확한 신호의 중요성은 모터와 같이 동작하는 자기 저항 장치의 전환을 도시하는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명할 수 있다.
도 2는 화살표(22)에 따라서 고정자 폴(stator pole)(21)에 접근하는 회전자 폴(rotor pole)(20)을 전반적으로 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 완전한 위상 권선(16)의 일부(23)는 고정자 폴(21)을 둘러싸고 감겨져 있다. 전술한 바와 같이, 고정자 폴(21)을 둘러싸는 위상 권선(16)의 일부는 통전되고, 회전자에 힘이 작용하여 회전자 폴(20)을 고정자 폴(21)과 정렬시키도록 당겨진다.
도 3은 고정자 폴(21)의 주위의 권선 부분(23)을 포함하는 위상 권선(16)의 통전을 제어하는 전력 변환기(13)의 전형적인 스위치 회로를 도시한다. 스위치(31 및 32)가 폐쇄되어 있을 때, 위상 권선은 DC 전원에 결합되어 통전된다. 다수의 다른 스위치 회로의 구조가 당해 기술 분야에 알려져 있다. 이들 스위치 회로 구조 중 일부는 전술한 Stephenson 및 Blake의 참조 문헌에 개시되어 있다.
일반적으로, 위상 권선은 다음과 같은 회전자의 회전에 영향을 미치도록 통전된다. 회전자의 제1 각도 위치[소위 "턴온 각도(turn-on angle)" θON라 칭함]에서, 제어기(14)는 턴 온(turn on)하도록 전환 신호를 스위치(31 및 32)의 양쪽 모두에 제공한다. 스위치(31 및 32)가 온(on)일 때, 위상 권선은 DC 버스와 접속되어, 이 장치에서 증가된 자속(magnetic flux)을 설정시킨다. 이 자속은 공극 중에 자계를 생성하여 그 자계가 회전자 폴과 작용하여 모터의 토크를 생성한다. 이 장치 내에서의 자속은 스위치(31 및 32)와 위상 권선(23)을 통해 DC 전원으로부터 흐르는 전류에 의해 제공되는 기자력(mmf)에 의해 지원된다. 몇몇 제어기에 있어서, 전류 피드백이 사용되고, 위상 전류의 크기는 스위치(31 및/또는 32)의 한쪽 또는 양쪽을 신속하게 온(on) 및 오프(off) 전환함으로써 전류를 단속하여 제어된다. 도 4a는 쵸핑 동작 모드에 있어서 두개의 고정된 레벨(level) 사이에서 전류가 단속되는 전형적인 전류 파형을 도시한다. 모터링 동작에 있어서, 턴-온 각도 θON은 고정자 폴의 중심선과 회전자의 내부 극성 공간(inter-polar space)의 중심선이 정렬되는 회전자 위치가 되도록 종종 선택되지만, 다른 각도로 선택될 수도 있다.
다수의 시스템에서, 위상 권선은 회전자가 회전하여, "자유륜 각도(freewheeling angle)" θFW라고 칭하는 각도에 도달할 때까지는 DC 버스에 접속된 상태로 유지된다(쵸핑 모드가 사용되는 경우에는 단속적으로 접속된다). 회전자가 회전하여 자유륜 각도에 대응하는 각도 위치(angular position)[예를 들어, 도 2에 도시한 위치]에 도달하면, 스위치 중 하나는, 예를 들어 스위치(31)는 턴 오프 상태로 전환된다. 그 결과, 위상 권선을 통해 흐르는 전류는 계속해서 흐를 것이지만, 이하 스위치 중 오직 하나의 스위치[이 예에서는 스위치(32)]와 다이오드(33/34) 중 오직 하나의 다이오드[이 예에서는 다이오드(34)]만을 통해서 흐를 것이다. 자유륜 기간 중에, 위상 권선 양단 간의 전압 강하는 작으며, 그 자속(flux)은 실질적으로 일정하게 유지된다. 회로는 회전자가 회전하여 "턴오프 각도" θOFF라고 칭하는 각도 위치에 도달할 때[예를 들어, 회전자 폴의 중심선이 고정자 폴의 중심선과 정렬될 때]까지는 이러한 자유륜 조건에서 유지된다. 회전자가 턴-오프 각도에 도달하면, 양 스위치(31 및 32)는 턴 오프되고, 위상 권선(23)에서의 전류는 다이오드(33 및 34)를 통해 흐르기 시작한다. 다이오드(33 및 34)는 그 후 DC 버스로부터 반대 방향으로 DC 전압을 인가하고, 장치 내의 자속[따라서 위상 전류]을 감소시킨다.
장치의 속도가 증가함에 따라서, 전류가 쵸핑 레벨(level)로 상승할 때까지의 시간이 짧아지고, 구동 장치는 "단일 펄스" 동작 모드에서 정상적으로 동작한다. 이 모드에서, 턴-온, 자유륜 및 턴-오프 각도는 예를 들어, 속도 및 부하 토크의 함수로서 선택된다. 몇몇 시스템에 의해서는 자유륜의 각도 기간(angular period)을 사용하지 않는다. 즉, 스위치(31 및 32)는 동시에 온과 오프로 전환된다. 도 4b는 자유륜 각도가 0으로 되는 전형적인 이러한 단일 펄스 전류 파형을 도시한다. 턴 온, 자유륜 및 턴 오프 각도의 값은 사전 결정될 수 있고, 필요에 따라 제어 시스템에 의해 검색을 위한 몇몇 적절한 형식에 저장되거나, 실시간으로 계산 혹은 추정될 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다.
자동차용 전기 시스템의 하나의 개발 형태, 특히 전기 부하가 높은 하나의 개발 형태는 이들 부하를 인가하기 위하여 고전압 버스를 사용하는 것이다. 이러한 자동차에 대한 주지의 설계에서는 24 내지 600 V 사이의 범위의 버스 전압을 사용한다. 이러한 높은 전압의 사용은 소정의 전력에 대해서 버스 전압이 증가한 만큼 전류가 감소하기 때문에 보다 효율적인 시스템을 제공한다. 그러나, 이러한 보다 높은 전압의 사용은 기동 및 발생 기능이 하나의 장치에 의해 수행되는 것이면, 자동차를 기동하기 위해 사용된 저장 배터리가 24 V보다 높아지기 때문에 즉각적으로 문제를 발생한다. 고 전압에서 동작하도록 설계된 장치는 종래의 방식으로 저전압 배터리로 동작되면, 기동 장치 모터로서 필요한 전력을 생성하지 못할 것이다. 하나의 주지의 해결 방안은 배터리와 배터리 전압을 자동차의 높은 버스 전압에 적어도 인접한 전압으로 변환하는 장치 사이에 상향 컨버터를 삽입하는 것이다. 두 장치 사이에 상향 컨버터를 삽입하는 것은 기동 및 발생 쪽 모두에 대한 동일한 전압에서 동작하는 전기 장치를 허가하므로, 상향 컨버터에 비용이 증가함에도 불구하고, 두개의 상당히 상이한 전압상에서 동작하는 장치를 설계하는 어려움을 회피한다. 이러한 전환형 자기 저항 장치에 대한 배열은 편의상 이 장치의 하나의 위상만이 도시된 도 5에 도시된다. 배터리(38)에는 종래의 방식으로 활성화된 장치의 권선으로부터 고-전압 DC 버스를 제공하기 위해 주지의 유형의 상향 컨버터(36)를 부여한다. 상향 컨버터의 효율은 달성되는 전압비(voltage ratio)의 함수이다. 예를 들어, 상향 컨버터는 24로부터 300V로 전압을 상승시키고 80% 정도의 효율인 약 10kW의 출력 정격(output rating)을 갖는다. 손실은 저장 배터리로부터 인가되므로, 엔진을 기동할 수 있는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 상향 컨버터의 가격은 그것의 전력 정격(power rating)에 비례하고, 따라서 이 비용은 매우 현저할 수 있다. 통상의 해결 방법으로서는 비효율적이고 고가인 단점이 있다.
본 발명의 목적은 전환형 자기 저항 장치에 이중 전원 전압을 인가함으로써 종래 기술과 관련된 몇가지 문제점을 적어도 경감시키는 데 있다.
본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에서 정의된다. 몇몇 바람직한 특징은 종속 청구항에서 기술되고 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 전도 기간 중에 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전하는 방법을 제공하고 있고, 이 방법은 제1 전압으로 위상 권선에 에너지를 인가하는 단계와; 이어서 동일한 전도기간 중에 제2 전압의 에너지를 위상 권선에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전도 기간 중에 두개의 전압으로 동작할 수 있는 회로를 제공하고 있고, 적절한 시기에 전도 기간 내에 낮은 전압을 사용함으로써 상향 컨버터의 부담과 정격을 감소시키는 기회를 제공한다. 본 발명의 일실시예는 상향 컨버터에 대한 요구를 제거한다. 따라서, 전도 기간 내의 낮은 전압을 적절하게 사용함으로써, 상향 컨버터는 모두 함께 제거되지 않으면 낮은 정격의 장치일 수 있다. 이것은 비교적 무거운 부하와 관련하여 보다 낮은 전원 전압으로 전환형 자기 저항 장치를 동작하기 위한 비용면에서 효율적인 해결 방안이다.
본 발명은 다양한 방식으로 실현될 수 있고, 몇몇 실시예는 이하의 첨부 도면을 참조하여 실시예로서 개시될 것이다.
본 발명은 상이한 전압의 활성 사이클 기간 중에 전환형 자기 저항 장치의 권선에 인가하는 두개의 상이한 전압을 사용한다. 자기 저항 장치가 자동차에서 기동 장치 모터/제너레이터로서 설비되는 상황을 고려한다. 제너레이터로서 사전 결정된 전력 출력과 높은 자동차 버스 전압에서 연속적인 듀티(duty)에 대해 전형적으로 정격이 제공될 것이다. 기동 기능에 대해서, 이 장치는 장치를 구동하기 위해 보다 높은 버스 전압을 요구하지만, 이용가능한 배터리 전압은 전형적으로 보다 낮아질 것이다. 종래 기술의 변환기 회로는 기동 기간을 통하여 장치를 구동하도록 높은 전압을 제공하기 위하여 대형 상향 컨버터를 요구하는 반면, 본 발명의 회로는 적절한 시기에 배터리 전압만을 사용하여 모터를 구동한다. 사용할 필요가 있더라도 소형의 상향 컨버터가 사용될 수 있다. 이것은 각종 회로에 의해 달성되고, 바람직한 형태는 다상 장치의 하나의 위상에 대해 도 6에 도시되고 있다. 각각의 다른 위상은 또한 배터리의 양단에 VDC를 제공하는 전원 전압 레일 사이에 결합된다. 도 1 및 도 6에 대해 공통적인 회로 소자는 동일한 참조 번호로서 나타내고 있다.
전환형 자기 저항 장치용 스위치 회로는 도시한 실시 형태에서는 1 개의 위상 권선당 2개의 스위치 타입(two-switch-per-phase type)이지만, 기타의 스위치 구조도 주지되어 있고 사용 가능하다. 본 실시예에 있어서, 이 스위치 회로는 상부 및 하부 스위치(31, 32)에 의해 제공된 장치 권선으로부터 DC 링크 캐패시터(44)를 갖는 DC 링크(link)를 갖는다. 여기에서 사용되고 있는 용어인 '상부 스위치'와 '하부 스위치'의 위상은 설명의 편의상 도시하여 사용되고 있는 것이며, 필요한 위치를 나타내는 것은 아니다.
DC 대 DC 상향 컨버터(40)는 여기에서 DC 링크를 인가하기 위한 상향 컨버터로서 작용한다. 사이리스터(thyrisor)(42)의 캐소드는 권선(16)과 다이오드(34)의 캐소드 및 상부 스위치(31)와의 접합부(junction)에 결합된다. 저전압 배터리(38)는 사이리스터(42)의 애노드와 상향 컨버터(40)의 전력 입력 사이의 접합부와, 음극 전압 레일 사이에 결합된다. 예들 들어, 자동차에 있어서, 저전압 배터리는 보조 전기 장치용의 주 전기 저장 장치이다. 전환형 자기 저항 장치(12)는 내연 기관용의 기동 장치 모터이다. 이 장치가 전술한 바와 같이 높은 전압 버스 상에서 전압을 생성하도록 설계되어 있기 때문에, 엔진을 회전시키기 위해 필요한 토크를 제공하는 높은 전압을 발생할 필요가 있다.
그 동작 방법은 다음과 같다. 상향 컨버터(40)는 종래 방식의 배터리(38)로부터 DC 링크로 에너지를 인가하도록 제어된다. 위상 권선(16)에 대한 전도 기간의 개시에 있어서(기동점(starting point)은 종래의 방식으로 결정됨), 스위치(31 및 32)는 폐쇄되고, 높은 DC 버스 전압이 위상 권선에 인가한다. 자속 및 그에 따른 전류는 제어 회로에 의해 추가의 다른 작용이 행해해질 때까지 상승한다. 따라서, 배터리는 초기에 필요하게 되는 에너지를 상향 컨버터(40)를 통해 고전압으로 인가한다. 도 7은 뱅-뱅 히스테리시스(bang-bang hysteresis)형의 전류 제어기를 사용하는 경우에 발생하는 전류 파형을 도시한다. 당업자라면 여러 가지 상이한 유형의 전류 제어기가 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 히스테리시스의 유형은 도시하기 위한 목적으로 편리하다. 파형도의 일부분은 분명하게 과장되었음을 또한 이해할 수 있을 것이다. 전류가 변환기로부터의 고전압의 영향하에서 A점에서 상한에 도달한 경우, 상부 스위치(31)는 턴 오프되며, 전류는 위상 권선(16)과 하부 스위치(32) 및 하부 다이오드(34)의 루프의 주위를 자유롭게 돈다. 대안적으로, 하부 스위치(32)가 개방되고, 전류는 위상 권선(16)과 상부 스위치(31) 및 상부 다이오드(33)의 주위를 자유롭게 돈다. 어느 스위치가 개방되는지와는 관계 없이 전류는 하부 경계점 B에 도달할 때까지 권선과 장치 양단 간의 전압 강하의 영향 하에서 자속의 감쇄로서 비교적 서서히 낮아진다.
A점에서 B점으로 전이하는 동안, 전류 및 그에 따른 자속은 허용 가능한 범위에 놓인다. 충분한 고 전압이 전도 기간 중에 일단 도달된 범위 내의 전류를 제어하기 위해 절대적으로 필요한 것은 아니라는 것을 인식하였다. 따라서, 스위치는 지금 동작되고, 필요하다면 상부 스위치가 개방되고 하부 스위치가 폐쇄되는 것이 확실하게 된다. 사이리스터(42)가 그 후에 점화되고, 배터리 전압만이 변환기의 사용과 변환기의 사용에 따른 비효율을 회피하는 위상 권선(16)에 직접 인가된다. 이 배터리 전압의 크기는 위상 권선과 장치 양단 간의 결합된 전압 강하에 크게 관계한다. 즉, 이 배터리 전압이 전압 하강보다 크면, DC 링크로부터 인가될 때 보다 느리게 증가함에도 불구하고, 자속과 전류는 증가할 것이고, 배터리 전압이 전압 하강보다 작으면, 자유롭게 돌 때보다 느리게 감소함에도 불구하고 자속과 전류는 감소할 것이다. 도 7은 전류가 상승하는 것에 기초하여 도시된다. 전류가 증가한다고 가정하면, 동작의 선택이 행해지는 점인 C점에서 히스테리시스의 상한에 도달할 것이다.
제1 방법에 있어서, 상부 스위치(31)는 사이리스터(42)를 턴 오프(정류)하기 위해 지금 다시 폐쇄될 수 있고, 하부 스위치(32)는 개방되어, 전류가 스위치(31), 권선(16) 및 다이오드(33) 주위를 자유롭게 순환하는 것을 가능하게 한다.
제2 방법은 간단히 사이리스터(42)를 정류하기 위해 상부 스위치(31)를 폐쇄한 후, 상부 스위치를 다시 개방하여, 전류가 스위치(32), 권선(16) 및 다이오드(34) 주위를 자유롭게 순환하는 것을 가능하게 한다. 이들 방법 중 어느 하나의 방법에 의해 생성된 위상 전류 파형은 상부 및 하부 스위치(31, 32)의 θon시의 스위치 온과 θoff시의 스위치 오프 사이의 각도로서 정의되는 단일 위상 전도 기간을 도 7에 도시한다.
이 두개의 방법은 두개의 스위치 간의 자유륜 듀티(freewheeling duty)와 그들의 열적 듀티(duty)를 균형적으로 분담하도록 교대로 사용될 수 있다. 그러나, 이들 양 방법에 의해 사이리스터가 갑자기 반대 방향으로 바이어스(bias)되고, 시간에 대한 높은 전류 변화율(di/dt)을 받게 되며, 스너브(snubb) 부품의 부가에 의해 가능한 높은 등급의 장치를 필요로 한다. 또한, 배터리 전류가 불연속적이면, 소정의 전력에 대하여 배터리에서 비교적 높은 피크의 전류를 유도한다.
C점에서 동작하는 제3 동작 방법은 스위치(32)를 간단히 개방하여 전류가 권선을 통해 배터리로부터 연속적으로 흐르도록 하였지만, 지금 다이오드(33)를 통해 DC 링크 캐패시터(44)로 전송된다. 이것은 상향 컨버터(40)의 작용을 대신하는 DC 링크 캐패시터로 에너지를 전송한다. 자속 및 그에 따른 전류는 (VDC-VBatt)로 감쇄한다. 배터리 전압 VBatt가 링크 전압 VDC에 비교해서 작으면, 감쇄 속도는 링크 전압 VDC만에 의해 생성되는 것과 유사할 것이다. 이 방법의 이점은 사이리스터가 정류될 필요가 없으므로 전류가 배터리로부터 연속적으로 유도된다. 그러나, 하부 스위치에서의 듀티(duty)는 스위치(31)가 항상 오프되어 있고 스위치(32)만이 사용되는 것과 같이 두개의 스위치(31 및 32)의 듀티(duty)를 동등하게 할 수 없기 때문에 증가한다. 이 방법은 C점 이후의 부분이 급격히 하강하는 것을 제외하고 도 7과 유사한 전류 파형을 생성한다.
제4 방법은 이전과 같이 스위치(31)를 폐쇄하는 것에 의해 사이리스터(42)의 전류 방향을 전환하고, 이들 양쪽의 스위치를 개방하여, 1개의 위상 권선당 2개의 스위치 타입으로 이루어진 스위치 회로가 종래와 같이 동작될 때의 경우와 같이 권선에 저장된 에너지가 DC 링크 캐패시터로 전송되는 것이다. 그러나, 이 방법은 불연속 배터리 전류의 단점을 다시 대두시킨다.
시퀀스에서 둘 이상의 이러한 옵션을 결합하여 사용하면, 에너지가 옵션을 전송하기 때문에, 즉 제3 및 제4 방법은 DC 링크 캐패시터가 충전된 상태로 잔류하고, 상향 컨버터의 부담을 더욱 감소시키며, 다른 두개의 옵션, 즉 제1 및 제2 방법이 순차적으로 사용되면 두개의 스위치 사이의 열적 듀티(duty)가 분담되고, 그것은 열적으로 유효하다. 당업자라면, 제어 방식을 배치하는 일상적인 작업, 예컨대 캐패시터가 소정의 임계치 전압에 도달할 때까지 에너지 전송 모드를 사용하고, 그로부터 캐패시터 전압이 재차 하강할 때까지 자유륜을 사용할 수 있는 것을 인식할 수 있을 것이다.
삭제
전술한 쵸핑 관례는 회전자가 스위치 오프 각도 θoff으로 이동하는 시간까지 연속하고, 토크 생성이 그 위상으로부터는 소망되지 않는다. 전술한 제3 또는 제4 방법 중 어느 한 방법은 이점에서 위상 권선을 비통전시키기 위해 사용될 수 있다. 제3 방법이 사용되는 경우, 사이리스터는 전류가 0에 도달할 때까지 당연히 오프가 된다. 이러한 방법으로 동작될 때, 사이리스터는 B점에서 전류가 소멸하고, 즉 '변환기' 등급의 비교적 "느린" 장치일 수 있다. 이들 중 한 방법에 의해, 전도 기간 끝에서 DC 링크로의 에너지 전송은 상향 컨버터 상의 듀티(duty)를 추가로 감소시킨다.
회로를 동작시키는 제5 방법은, 배터리 전압이 사이리스터(42), 권선(16) 및 하부 스위치(32) 양단 사이의 결합된 전압 하강 보다도 약간 큰 상태에 있어서 유효하다. 이 상태에서, 자속은 천천히 증가하고, 전류도 천천히 증가하거나 또는 권선의 역기전력(back emf)의 작용하에서 강제적으로 낮아질 수 있다. 이것은 도 8을 참조하여 기술된다. 권선은 이전과 같이 상부 및 하부 스위치를 폐쇄하는 것에 의해 θon에서 고전압 전원에 결합된다. 전류가 사전 결정한 레벨(level), iP에 도달할 때 상부 스위치는 개방되고 배터리 전압은 점화된 사이리스터(42)에 의해 인가한다. 도시한 바와 같이, 전류는 우선적으로 서서히 증가하지만 역기전력(back emf)의 작용에 의해 명확하게 하강하도록 강제된다. 전술한 바와 같이 θoff에서 제3 방법을 사용하는 것에 의해 스위치 오프되는 것이 바람직하다. 당업자에게는 다양한 전류 파형이 고 전압에서 저 전압으로 전류의 인가가 변화되는 레벨(level)과 θoff점을 변화시킴으로써 얻어질 수 있음이 명백할 것이다. 그러나, 이러한 모든 파형에 의한 이점은 스위칭 활성도가 크게 감소하고, 낮은 스위칭 손실 및 낮은 음향 잡음을 제공한다. 이전과 같이, 상향 컨버터의 정격을 감소시키고, 치수 및 비용의 저감을 가능하게 한다.
전술한 설명은 상향 컨버터가 DC 링크를 주요하게 하여 유지되도록 요구된다는 가정을 근거로 하였다. 그러나, 초기 통전에 대해 요구되는 전력의 양이 작거나, 모터를 통전하기 전에 소량의 지연이 허용되는 경우에는, 상향 컨버터는 제거될 수 있다. 도 9에 도시한 이 실시예에서 도 6의 구성 요소와 동등한 구성 요소에는 동일한 참조 번호로서 나타내고 있다.
초기의 통전은 두가지의 방법에 의해 달성될 수 있다. 첫째로, 배터리 전압만이 점화된 사이리스터(42)와 스위치(32)에 의해 권선 전류를 구동시키도록 사용될 수 있다. 배터리가 충분한 용량이면, 권선의 여기는 명확하게 충분한 레벨(level)에 도달할 것이다. 그후, 전술한 제3 또는 제4 방법을 사용하여 권선의 스위칭에 의해 DC 링크를 주요하게 하여 유지하도록 지원할 것이다. 이것은 회로 저항이 충분히 낮을 때에 적절히 행해지고, 그것은 전형적으로 대형 장치의 경우이다. 둘째로, DC 링크 캐패시터(44)는 사이리스터(42)를 점화하고 반복적으로 스위치(32)의 개폐를 행하고, 그에 따라 당업자에게 잘 알려진 전압 부스터 기술의 유도자 부분으로서 위상 권선(16)을 사용한다. 일단 DC 링크가 적절한 전압에 도달하면, 동작은 상기 다섯가지 방법 중 어느 한 방법에 대해서 전술한 바와 같이 처리될 수 있다.
비록 이 장치가 초기에 고 전압 링크가 없이 동작될 수 있다하더라도, 고 전압 링크는 저 배터리 전압이 이용가능한 짧아진 사이클 시간 내에 요구되는 레벨(level)로 전류를 상승시킬 수 없기 때문에 장치의 속도 상승을 위해 요구된다. 그러므로, 상향 컨버터가 없는 상태에서 DC 링크를 주요하게 하여 유지하는 기구를 갖는 것이 바람직하다.
전압 부스팅(voltage boosting)에 의한 DC 링크를 주요하게 하여/하거나 유지하기 위해 사용되는 위상 권선은 최대 또는 최소 인덕턴스 위치가 사용될 수 있기 때문에, 토크 생성 위치에서 위상 권선을 필요로 하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 일반적으로, 최소 인덕턴스 영역의 사용은 보다 넓은 회전자 각도에 걸쳐 확장하고, 단위 자속당 보다 많은 전류를 생성하며, 이 장치 상에서 원하지 않는 토크 방해를 생성하지 않기 때문에 바람직하다.
또한, 당업자라면, 둘 이상 또는 모든 위상이 DC 링크를 주요하게 하거나 유지하도록 동시에 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
상향 컨버터가 유지되는 경우에는 전술한 본 발명에 의해 설치된 감소된 듀티(duty)는 DC 링크로부터 배터리를 재충전하기 위해 사용되는 하향 컨버터와 대략 동일한 정격으로 상향 컨버터의 정격을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이 경우에, 상향 컨버터를 DC-DC 컨버터로 치환하는 것이 가능하고, 그것은 양방향성이며, 이 장치가 기동 장치로서 동작할 때에는 배터리로부터의 상향 컨버터로서 작용하고, 장치가 제너레이터로서 동작할 때는 배터리를 재충전하기 위한 하향 컨버터로서 작용한다.
도 10은 제2 사이리스터(46)가 DC 링크 캐패시터(44)로부터 배터리(38)로 유도하도록 DC 버스의 바닥선내로 도입되어, 고전압 전원으로부터 독립된 배터리를 인에이블링하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 실제로, 제2 사이리스터는 제1 사이리스터와 함께 동시에 간단히 점화된다. 제2 사이리스터는 예를 들어 종래의 기동 장치 모터에 의해 사용되는 솔레노이드 동작형 스위치와 같은 기계적인 스위치로 동등하게 기능할 수 있다.
도 6, 도 9 및 도 10은 배터리를 위상 권선에 결합하기 위해 사용되는 장치로서 사이리스터를 도시한다. 당업자라면 예를 들어, MOSFET, 게이트 턴 오프 사이리스터(GTO) 등의 다른 유형의 스위치가 사용될 수 있고, 그것에 의해 적절한 게이팅 또는 구동 회로가 제공될 수도 있음을 인식할 수 있다. 사이리스터는 위상 기간의 끝에서 자체 전환을 행할 수 있기 때문에 제4 방법의 경우를 제외하고 특히 적절하다. 사이리스터는 비교적 낮은 온 상태 전압 강하를 가지며, 높은 피크 전류에 내성을 가질 수 있다. 사이리스터는 일반적으로 반도체 스위치의 가장 값싼 형태로 간주된다.
전술한 바와 같이 본 발명은 다수의 상이한 제어 방식과 결합하여 동일하게 효과적으로 사용될 수 있다. 본 발명은 두개의 상이한 전압을 전환형 자기 저항 장치의 전도 기간 중에 상이한 시간에 위상 권선의 양단에 결합되는 것을 가능하게 한다. 이 방법에 의해, 본 발명의 회로는 내연 기관의 결합형 기동 장치 모터/제너레이터의 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 도 11에 도시된다. 내연 기관(50)은 자동차, 모터 사이클 또는 압축기 세트와 같은 고정된 플랜트의 일부로서 사용될 수 있다. 배터리(38)는 엔진 배터리이다. 전환형 자기 저항 모터(12)는 회전시키기 위해서와 기동 장치와 제너레이터 모드를 초래하는 내연 기관(50)에 의해 회전되도록 고용된다. 구동 샤프트와 엔진 사이의 기계적인 결합은 도 11에 개략적으로 도시된다.
이상, 전술한 예시적인 실시예는 모터 동작에 대해서 설명되어진 반면에, 활성 시퀀스가 동작을 발생하기 위해 동일하게 인가할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 소정의 유형의 전환형 자기 저항 장치와 함께 사용될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 본 발명은 하나의 위상을 포함하는 소정수의 위상을 갖는 전환형 자기 저항 시스템에서 사용될 수 있다. 본 발명은 다수의 종래 기술의 변환기 회로가 사용될 수 있는 바와 같이, 위상 변화기 회로당 두개의 스위치로 한정되지 않는다. 몇몇의 다른 주지의 스위칭 기술이 PCIM'93 논문에서 기재되고 있다. 또 다른 주지의 스위칭 기술은 당업자에게 동일하게 잘 알려져 있다. 동일하게, 배터리에 대한 전술한 참조 문헌은 초캐패시터(ultracapacitor)와 같은 다른 에너지 저장 장치의 사용 또는 에너지 저장 장치가 아닌 전력원의 사용을 배제하지 않는다. 예를 들어, 변압기 또는 다른 AC 전원의 정류된 출력은 그 대신에 사용될 수 있다. 전류의 모니터링(monitoring)은 권선의 양단 전압과 같은 다른 장치 파라미터(parameter)를 모니터링(monitoring)함으로써 대체될 수도 있다. 따라서, 상기 실시예에 대한 설명은 예시를 위한 것으로서 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 다음의 특허 청구의 범위의 정신 및 범주에 의해서만 한정되는 경향이 있다.
본 발명에 의하면, 전환형 자기 저항 장치에 이중 전원 전압을 인가함으로써 상향 컨버터의 듀티(duty)를 감소시키고 구동 전체의 효율을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (26)

  1. 적어도 하나의 통전 가능한 위상 권선을 구비하는 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로에 있어서,
    제1 전압으로 상기 위상 권선에 에너지를 인가하기 위한 제1 전원과,
    상기 위상 권선에 상기 제1 전원을 접속하도록 동작 가능한 제1 스위치 수단과,
    제2 전압으로 에너지를 인가하기 위한 제2 전원과,
    상기 위상 권선에 제2 전원을 접속하도록 동작 가능한 제2 스위치 수단
    을 포함하는 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 전원은 양극 및 음극 단자를 구비하고, 상기 제2 스위치 수단은 상기 제2 전원의 양극 단자로부터 상기 위상 권선으로 전도하도록 동작 가능한 사이리스터(thyristor)를 포함하는 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 스위치 수단은 상기 위상 권선으로부터 상기 제2 전원의 음극 단자로 전도하도록 동작 가능한 스위치를 더 포함하는 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 추가적인 스위치는 사이리스터인 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전원은 예를 들어 배터리와 같은 전기 저장 장치인 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전원은 그 전압을 유지하기 위한 커패시터를 포함하는 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전압을 수신하도록 배열된 입력과 제1 전원에 접속된 출력을 가지며, 상기 제2 전압으로부터 상기 제1 전압으로 변환하도록 동작 가능한 변환기를 포함하는 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮은 것인, 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로.
  9. 고정자와, 적어도 하나의 위상 권선과, 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로를 구비하는 자기 저항 장치를 포함하는 전환형 자기 저항 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서, 제1 스위치 수단은 1개의 위상 권선당 2개의 스위치들을 구비하는 스위치 회로를 포함하는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치.
  11. 전도 기간 중에 적어도 하나의 위상 권선의 양단 간에 2개의 전압들을 연속적으로 인가하는 제9항에 기재된 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 위상 권선의 양단 간에 제1 전압을 인가하여 제1 스위치 수단을 동작시키는 단계와,
    자기 저항 장치의 출력을 제어하기 위해 자기 저항 장치의 파라미터(parameter)를 모니터링(monitoring)하는 단계와,
    상기 모니터링(monitoring)된 파라미터(parameter)가 사전 결정된 값에 도달되었을 때, 제2 전압을 상기 위상 권선으로 인가하여 상기 위상 권선의 양단간 전압이 제1 전압 값에 비해 감소되도록 제2 스위치 수단들을 동작시키는 단계
    를 포함하는 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 자기 저항 장치의 모니터링(monitoring)된 파라미터(parameter)는 권선 전류인 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 자기 저항 장치의 출력은 히스테리시스 제어에 따라 제어되고, 제2 전압은 상기 모니터링(monitoring)된 파라미터(parameter)가 사전 결정된 값에 도달하였을 때 상기 위상 권선에 인가되어 전도 기간 중의 사전 결정된 대역 내에 전류를 유지시키는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전환형 자기 저항 구동 장치의 1개의 위상 권선당 2개의 스위치를 갖는 스위치 회로는, 상기 제1 전원과 상기 위상 권선의 일단부 사이에 결합된 상부 스위치와, 상기 제1 전원과 상기 위상 권선의 타단부 사이에 결합된 하부 스위치와, 상기 상부 및 하부 스위치들의 각각 및 상기 위상 권선과 병렬로 각각 결합된 재순환 다이오드(recirculating diode)를 포함하고, 제2 스위치 수단은 제2 전원과 상기 위상 권선의 일단부 사이에 결합된 스위치를 포함하며, 자기 저항 장치의 파라미터(parameter)가 상한값에 도달하였을 때 위상 권선에서 전류를 감쇄시키기 위해 상부 및 하부 스위치 중 하나의 스위치를 비동작시키는 단계를 더 포함하는 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전환형 자기 저항 구동 장치의 1개의 위상 권선당 2개의 스위치를 구비하는 스위치 회로는 상기 제1 전원과 상기 위상 권선의 일단부 사이에 결합된 상부 스위치와, 상기 제1 전원과 상기 위상 권선의 타단부 사이에 결합된 하부 스위치와, 상기 상부 및 하부 스위치들의 각각 및 상기 위상 권선과 병렬로 각각 접속된 재순환 다이오드를 포함하고, 제2 스위치 수단은 제2 전원과 위상 권선의 일단부 사이에 결합된 스위치를 포함하며, 자기 저항 장치의 파라미터(parameter)가 상한값에 도달하였을 때 상기 위상 권선에서 전류를 감쇄시키기 위해 상부 및 하부 스위치들의 양쪽 스위치 모두를 비동작시키는 단계를 포함하는 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 상부 및 하부 스위치들을 전도 기간 내의 각각의 감쇄 간격에 대하여 교대로 비동작되거나 또는 연속적인 전도 기간에 대하여 교대로 비동작되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 스위치 수단은 자기 저항의 파라미터(parameter)가 상기 전도 기간 내의 하위 레벨(level)에 도달하였을 때 상기 위상 권선에 제2 전압을 인가하도록 동작되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 전류는 상기 하부 스위치를 개방함으로써 감쇄되어, 상기 제2 전원이 상기 상부 스위치를 통해 상기 제1 전원으로 전송되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  19. 제14항에 있어서, 전류는 상부 스위치를 닫은 후, 상기 상부 및 하부 스위치들의 양쪽 스위치 모두를 개방함으로써 감쇄되어, 상기 위상 권선에 저장된 에너지가 상기 재순환 다이오드를 통해 상기 제1 전원으로 전송되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 전도 기간 중에 상기 제1 전원의 제1 전압을 유지하기 위해서 제18항 또는 제19항에 기재된 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법과 제15항에 기재된 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법을 조합하여 사용하는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 제2 스위치 수단은 상기 전도 기간의 개시에 있어서 상기 위상 권선의 양단에 제2 전압을 공급하도록 동작되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 제1 전원의 전압은 제2 스위치 수단들을 동작시키고, 상기 하부 스위치 수단들을 반복적으로 동작시킴으로써 상승되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 전원의 전압은 그 위상의 상기 전도 기간의 외측에서 상승되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법.
  24. 제9항에 있어서, 상기 변환기는 양방향성 DC-DC 변환기이고, 그 변환기의 출력에서 상기 제2 전압의 상기 제1 전압으로의 상향 변환(up conversion)을 제공하며, 그 변환기의 입력에서 상기 제1 전압의 상기 제2 전압으로의 하향 변환(down conversion)을 제공하는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치.
  25. 제24항에 있어서, 내연 기관의 기동 장치/제너레이터로서 구성되어 배치되는 것인, 전환형 자기 저항 구동 장치.
  26. 전도 기간 중에 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법에 있어서,
    제1 전압으로 상기 위상 권선에 에너지를 인가하는 단계와,
    상기 동일한 전도 기간 내에 제2 전압의 에너지를 상기 위상 권선에 연속해서 인가하는 단계
    를 포함하는 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선 통전 방법.
KR1020000014491A 1999-03-23 2000-03-22 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법 KR100649989B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9906716.7A GB9906716D0 (en) 1999-03-23 1999-03-23 Operation of a switched reluctance machine from dual supply voltages
GB9906716.7 1999-03-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000076928A KR20000076928A (ko) 2000-12-26
KR100649989B1 true KR100649989B1 (ko) 2006-11-27

Family

ID=10850231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000014491A KR100649989B1 (ko) 1999-03-23 2000-03-22 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6495985B1 (ko)
EP (1) EP1039625B1 (ko)
JP (1) JP4503775B2 (ko)
KR (1) KR100649989B1 (ko)
CN (1) CN1267952A (ko)
BR (1) BR0001400A (ko)
DE (1) DE60023384T2 (ko)
GB (1) GB9906716D0 (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19931972A1 (de) 1999-07-09 2001-01-11 Wabco Gmbh & Co Ohg Schaltungsanordnung zum Betreiben eines elektromagnetischen Stellglieds
GB0028602D0 (en) 2000-11-23 2001-01-10 Switched Reluctance Drives Ltd Operation of switched reluctance drive systems from dual voltage sources
GB0105502D0 (en) * 2001-03-06 2001-04-25 Switched Reluctance Drives Ltd Compensation for variable voltage
FR2828030B1 (fr) 2001-07-30 2003-12-05 Sagem Procede de commande d'une machine a reluctance variable
WO2003103110A1 (en) * 2002-06-04 2003-12-11 Sure Power Corporation Load break dc power disconnect
GB0215849D0 (en) * 2002-07-09 2002-08-14 Switched Reluctance Drives Ltd Starting of switched reluctance generators
US6987375B2 (en) * 2002-10-30 2006-01-17 Delphi Technologies, Inc. Dual-stage drive for switched reluctance electric machines
US20060170389A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Caterpillar Inc Medium voltage switched reluctance motors used in traction applications
KR100757060B1 (ko) * 2005-04-01 2007-09-10 엘지전자 주식회사 저속에서의 발전 효율이 개선된 에스알 발전기
KR100714550B1 (ko) * 2005-12-09 2007-05-07 삼성전기주식회사 전기활성 폴리머 액츄에이터의 구동 장치
DE102006016138B4 (de) * 2006-04-06 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb mit Notstartmöglichkeit
GB0804866D0 (en) 2008-03-17 2008-04-16 Rolls Royce Plc Electrical machine arrangement
GB2469137B (en) * 2009-04-04 2014-06-04 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469129B (en) 2009-04-04 2013-12-11 Dyson Technology Ltd Current controller for an electric machine
GB2469140B (en) * 2009-04-04 2013-12-11 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469132B (en) * 2009-04-04 2014-01-29 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469126B (en) * 2009-04-04 2013-11-06 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2508117B (en) * 2009-04-04 2014-10-29 Dyson Technology Ltd High-speed electric system
GB2469138B (en) * 2009-04-04 2014-04-30 Dyson Technology Ltd Constant-power electric system
GB2469143B (en) * 2009-04-04 2014-03-12 Dyson Technology Ltd Control of a permanent-magnet machine
GB2469144B (en) * 2009-04-04 2014-11-05 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469131B (en) * 2009-04-04 2014-04-23 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469135B (en) * 2009-04-04 2013-11-06 Dyson Technology Ltd Power tuning an electric system
JP5637021B2 (ja) * 2011-03-14 2014-12-10 株式会社デンソー スイッチトリラクタンスモータ
CN102611269B (zh) * 2012-04-01 2014-03-12 浙江大学 一种基于新能源供电的开关磁阻电动机
GB201315988D0 (en) * 2013-09-09 2013-10-23 Controlled Power Technologies Ltd Split voltage control and isolation system
US9780704B2 (en) * 2014-09-17 2017-10-03 Arm Limited Electrical motor system and method of operating the electrical motor system
US9419551B2 (en) 2014-09-17 2016-08-16 Arm Limited Motor driver and a method of operating thereof
US10056858B2 (en) 2014-09-17 2018-08-21 Arm Limited Motor driver and a method of operating thereof
CN105162371A (zh) * 2015-10-09 2015-12-16 武汉市深蓝动力科技有限公司 抑制开关磁阻电机转矩脉动的电机驱动系统及方法
US10693348B2 (en) * 2016-05-23 2020-06-23 Reginald Garcia Enhanced efficiency motor and drive circuit
CN105914872A (zh) * 2016-06-28 2016-08-31 瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司 一种用于新能源汽车的双电源控制装置
US11522483B2 (en) 2019-09-27 2022-12-06 Apple Inc. Low-latency impedance estimation for controlling a reluctance motor
EP3928411B1 (en) * 2019-11-22 2023-07-19 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Integrated charger and motor control system isolated by motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960012675A (ko) * 1994-09-13 1996-04-20 최학기 주파수 변조형 자려식 콘버터회로
KR960036262A (ko) * 1995-03-31 1996-10-28
KR970072611A (ko) * 1996-04-18 1997-11-07 이대원 복수의 정전압원 발생장치
US6054819A (en) * 1998-05-15 2000-04-25 Tridelta Industries, Inc. Driving circuit for switched reluctance machines

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1232538B (it) * 1989-06-30 1992-02-19 Magneti Marelli Spa Sistema generatore-motore elettrico,particolarmente per l'impiego come generatore e motore di avviamento a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna
US5289107A (en) * 1992-03-30 1994-02-22 General Electric Company Switched reluctance generator system with fault recovery capability
GB9211685D0 (en) 1992-06-03 1992-07-15 Switched Reluctance Drives Ltd Sensorless rotor position measurement
JP3411310B2 (ja) * 1992-09-09 2003-05-26 富士通株式会社 モータ駆動回路及びその駆動方法
US5479080A (en) * 1993-07-23 1995-12-26 General Electric Company Simultaneous multiple voltage level bridge-type inverter/converter unit for an electronically commutated electrical machine
US5489810A (en) 1994-04-20 1996-02-06 Sundstrand Corporation Switched reluctance starter/generator
GB9417523D0 (en) * 1994-08-31 1994-10-19 Switched Reluctance Drives Ltd Switched reluctance generators
US5493195A (en) 1994-09-29 1996-02-20 Sundstrand Corporation Switched reluctance starter/generator control system allowing operation with regenerative loads and electrical system employing same
US5703456A (en) * 1995-05-26 1997-12-30 Emerson Electric Co. Power converter and control system for a motor using an inductive load and method of doing the same
US6051942A (en) * 1996-04-12 2000-04-18 Emerson Electric Motor Co. Method and apparatus for controlling a switched reluctance machine
GB9608216D0 (en) * 1996-04-19 1996-06-26 Switched Reluctance Drives Ltd Converter circuit for a polyphase switched inductive load
DE19709264A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Hilti Ag Verfahren zur Reduzierung von Rückwirkungen auf den Verlauf des einem Netz entnommenen Stroms bei induktiven Lasten und Vorrichtung zum Antreiben von Motoren nach diesem Verfahren
DE19931972A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-11 Wabco Gmbh & Co Ohg Schaltungsanordnung zum Betreiben eines elektromagnetischen Stellglieds

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960012675A (ko) * 1994-09-13 1996-04-20 최학기 주파수 변조형 자려식 콘버터회로
KR960036262A (ko) * 1995-03-31 1996-10-28
KR970072611A (ko) * 1996-04-18 1997-11-07 이대원 복수의 정전압원 발생장치
US6054819A (en) * 1998-05-15 2000-04-25 Tridelta Industries, Inc. Driving circuit for switched reluctance machines

Also Published As

Publication number Publication date
EP1039625A2 (en) 2000-09-27
US6495985B1 (en) 2002-12-17
CN1267952A (zh) 2000-09-27
JP2000312494A (ja) 2000-11-07
KR20000076928A (ko) 2000-12-26
EP1039625B1 (en) 2005-10-26
GB9906716D0 (en) 1999-05-19
EP1039625A3 (en) 2002-05-22
DE60023384D1 (de) 2005-12-01
DE60023384T2 (de) 2006-07-27
JP4503775B2 (ja) 2010-07-14
BR0001400A (pt) 2000-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100649989B1 (ko) 전환형 자기 저항 장치용 변환기 회로, 전환형 자기 저항 구동 장치, 전환형 자기 저항 구동 장치의 동작 방법, 및 전환형 자기 저항 장치의 위상 권선을 통전시키는 방법
US7400116B2 (en) Pre-charging system for smoothing capacitor
KR100457956B1 (ko) 차량용 회전전기의 제어장치 및 제어법
US5418401A (en) Power supply apparatus for a vehicle having batteries of different voltages which are charged according to alternator speed
CN1593963B (zh) 用于有源车辆悬架的故障保险操作的系统和方法
US5864477A (en) Converter circuit for a polyphase switched inductive load
EP1575153A1 (en) Power unit for automobile
MXPA05013014A (es) Controlador para alternador de iman permanente.
WO2015152002A1 (ja) インバータ制御装置
JP2010081786A (ja) パワースイッチング回路
JP5857998B2 (ja) 駆動装置および駆動装置を備えた車両
US20140306631A1 (en) Method for operating an energy supply unit for a motor vehicle electrical system
EP0740389B1 (en) Generating apparatus
JP5024222B2 (ja) 車両用回転電機
EP3789231A1 (en) Efficient regenerative electrical braking
JP2001157497A (ja) 同期発電機の発電制御装置
JP2000262032A (ja) 昇圧チョッパを利用したエネルギー回生方法およびその装置
US20240088806A1 (en) Boosted rotor supply circuit and method for improving pulsed electric machine efficiency
US20240063745A1 (en) Boosted rotor supply circuit and method for improving pulsed electric machine efficiency
JP2003199391A (ja) モータ駆動装置
JP3018503B2 (ja) 車両用電源装置
RU2116897C1 (ru) Электропривод постоянного тока
CN108702112B (zh) 具有激励的多相同步旋转电力机器的方法和控制设备及相应车辆发电-起动器
JPH09233831A (ja) インバータ用の充電制御装置
Damarla et al. Analysis of Torque Ripple Investigation on Three‐Phase SR Motor Drive for EV Applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121031

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131114

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141114

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee