KR100900188B1 - 변속드라이브의 제어장치 및 방법 - Google Patents

변속드라이브의 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 컨버터(202), 컨버터(202)로부터 나오는 에너지를 필터링하고 저장하기 위한 DC 링크(204) 및 다수의 인버터들(206)을 갖는 변속 드라이브(104)가 제공된다. 각각의 인버터(206)는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성되고, DC 링크(204)에 병렬로 전기적으로 연결된다. DC 링크(204)에서 RMS 리플 전류를 낮추도록 다수의 인버터들(206) 및 가능하게는 컨버터(202)의 작동을 제어하기 위해, 인터리브드(interleaved) 펄스 폭 변조 제어 기술이 사용된다.
Figure R1020067023720
컨버터, DC 링크, 인버터, 변속 드라이브, 인터리브, 펄스 폭 변조

Description

변속드라이브의 제어장치 및 방법{System and method for controlling a variable speed drive}
본 발명은 변속드라이브의 제어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 능동 컨버터 및/또는 공통 DC 링크에 연결된 다중 인버터 스테이지를 갖는 변속드라이브를 위한 제어기술에 관한 것이다.
변속드라이브(Variable Speed Drive; VSD)는 VSD(104)는 3개 스테이지(three stages), 즉 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 구비할 수 있다. 컨버터 스테이지는 AC 전원으로부터 인가된 고정 라인 주파수, 고정 라인 전압을 DC 전력원으로 변환시킨다. DC 링크 스테이지는 컨버터 스테이지로부터 나오는 DC 전력을 필터링한다. 끝으로, 인버터 스테이지는 DC 링크 스테이지로부터 나오는 DC 전력을 가변 주파수, 가변 전압 AC 전력으로 변환시킨다.
전력원 타입 VSD는 컨버터 스테이지를 위한 필터링을 제공하도록 VSD의 DC 링크 스테이지에서 큰 값의 전기용량을 필요로 한다. 이러한 커패시터들은 큰 VSD들, 즉 100hp 이상을 제공하는 VSD들에서 낮은 패스 필터(pass filter)를 형성하도록 인덕터와 관련하여 작동한다. 인덕터는, 컨버터 스테이지에 전류를 공급하는 AC 라인에서, 또는 DC 링크 스테이지와 컨버터 스테이지에 전류를 공급하는 AC 라 인에서, 커패시터 바로 앞에서 DC 링크 스테이지에 위치한다. 낮은 패스 필터를 형성하는 인덕터와 커패시터는 부피가 크고 고가이며 VSD의 크기와 가격을 증가시킬 수 있는 수동적인 장치들이다.
VSD 내에서 사용된 커패시터들은 알루미늄 전해질 타입으로 이루어지고, 원통으로 말려서 원통형 캔 내로 삽입되는 유도 박편과 절연지의 다층 "샌드위치(sandwiches)"를 포함한다. 이때, 상기 원통형 캔은 액체 전해질로 채워지고, 전기적인 연결을 위하여 2개의 전기 단자가 캔 상에 제공된다. 유도 박편은 커패시터에서 개선된 표면 영역과 낮은 내부 저항을 제공하도록 식각된다. 커패시터에서 내부 저항은, 커패시터에 의해서 방산된 전력이 고유 내부 전력을 거절하도록 커패시터의 능력에 의해서 제한되기 때문에, VSD의 DC 링크 스테이지에서 커패시터의 사용과 관련된 한계 요소이다. 커패시터의 내부 저항은 커패시터를 통해서 흐르는 전류의 주파수와 커패시터에 인가된 전력의 함수로서 변한다. 커패시터의 내부 저항이나 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance; ESR)은 전류의 주파수가 증가함에 따라서 감소한다. 커패시터 제조업자들은 커패시터의 내부 작동 온도가 커패시터의 수명에 악영향을 미치기 때문에, 커패시터의 내부 저항을 줄이고 커패시터의 열 방산 능력을 개선시키기를 희망한다. 전해 커패시터의 주요 실패 모드는 커패시터 캔의 밀봉을 통한 전해질의 누설에 따른 전해질의 손실이다. 커패시터로부터의 전해질의 이러한 누설은 커패시터의 내부 작동온도의 함수로서 증가하는 경향이 있고, 이에 의해 유효 커패시터의 감소가 야기되고, 결국에는 장치의 마모와 실패를 초래하게 된다.
전력원 타입의 VSD는 맥동 컨버터와 인버터 전류로부터 생성되고 DC 링크에서 변환되는 맥동 DC 링크 리플 전류에 대한 충분한 필터링을 제공하도록 다수의 커패시터들을 이용한다. 특정 목적을 위해 선택된 DC 링크 커패시터의 크기와 양은 DC 링크에서 볼 수 있는 리플 전류의 크기를 기초로 할 수 있다. 커패시터 선택에서 대두될 수 있는 두 번째 이슈는 전압 손실의 경우에 있어서 VSD의 ride-through capability, 및 DC 링크의 필터와 모터의 스탠드포인트로부터 VSD의 출력 임피던스에서 유도 및 용량성 요소들과 연관된 공진 주파수의 크기를 포함한다. 그런데, 커패시터 선택에 있어서 우선적인 요소는 커패시터의 기대 수명이다. 기대 수명은 커패시터의 리플 전류와 내부 작동 온도를 기초로 한다. 단일 DC 링크 스테이지에 연결된 다수의 인버터 스테이지의 사용은 DC 링크에서 맥동 인버터 전류를 증가시킴으로써, 커패시터에서 리플 전류의 양을 더 증가시킨다.
그러므로, DC 링크에 필요한 전기용량의 양을 줄이고 특정 용도에서 DC 링크 커패시터들의 수명을 연장하기 위해서, 공통의 DC 링크에 연결된 능동 컨버터 및/또는 다중 인버터 스테이지를 갖는 변속드라이브를 제어하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시 예는 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 갖는 변속 드라이브를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 DC 링크 스테이지와 병렬로 전기적으로 연결된 다수의 인버터들을 갖는 인버터 스테이지를 제공하는 단계를 포함한다. 이때, 다수의 인버터들의 각각의 인버터는 대응하는 부하에 전력을 인가하도록 구성된다. 본 발명의 방법은 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 스위칭 신호를 발생시키는 단계와, 상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 줄이기 위해서 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계를 또한 포함한다. 이때, 스위칭 신호는 상기 인버터로부터 소정의 출력 전력과 소정의 출력 주파수를 얻기 위하여 상기 인버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예는 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 갖는 변속 드라이브를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 DC 링크 스테이지에 연결된 능동 컨버터를 갖는 컨버터 스테이지를 제공하는 단계와, DC 링크 스테이지에 병렬로 전기적으로 연결된 적어도 하나의 인버터를 갖는 인버터 스테이지를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 상기 능동 컨버터에 대한 제 1 스위칭 신호를 발생시키는 단계, 상기 적어도 하나의 인버터에 대한 제 2 스위칭 신호를 발생시키는 단계, 및 상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 줄이기 위해서 상기 제 1 스위칭 신호와 상기 제 2 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계를 또한 포함한다. 이때, 제 1 스위칭 신호는 상기 DC 링크 스테이지에서 소정의 DC 전압을 발생하도록 상기 능동 컨버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있고, 상기 제 2 스위칭 신호는 상기 적어도 하나의 인버터로부터 소정의 출력 전력과 소정의 출력 주파수를 얻기 위하여 상기 적어도 하나의 인버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 컨버터 스테이지, 상기 컨버터 스테이지로부터 나오는 에너지를 필터링하고 저장하기 위한 DC 링크 스테이지, 및 상기 DC 링크 스테이지에 병렬로 전기적으로 연결된 다수의 인버터들을 포함하는 인버터 스테이지를 구비한 변속 드라이브에 관한 것이다. 상기 컨버터 스테이지는 AC 전력원에 전기적으로 연결가능하게 구성되고, 상기 DC 링크 스테이지는 상기 컨버터 스테이지에 전기적으로 연결된다. 다수의 인버터들의 각각의 인버터는 대응하는 부하로 전력을 인가하기 위하여 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성된다. 변속 드라이브는 상기 인버터 스테이지의 작동을 제어하기 위한 제어장치를 더 포함한다. 상기 제어장치는 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 구성된다. 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 대한 상기 스위칭 신호들은 상기 다수의 인버터들의 다른 인버터들에 대한 스위칭 신호들과 인터리브된다(interleaved).
본 발명의 또 다른 실시 예는 폐쇄된 냉각 루프로 연결된 제 1 모터에 의해서 구동되는 제 1 압축기, 제 1 응축기 배열 및 제 1 증발기 배열을 구비한 제 1 냉각 회로와, 폐쇄된 냉각 루프로 연결된 제 2 모터에 의해서 구동되는 제 2 압축기, 제 2 응축기 배열 및 제 2 증발기 배열을 구비한 제 2 냉각 회로를 포함하는 냉각장치에 관한 것이다. 냉각장치는 또한 변속 드라이브를 포함하는데, 이 변속 드라이브는, AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 컨버터 스테이지, 상기 컨버터 스테이지로부터 나오는 에너지를 필터링하고 저장하기 위한 DC 링크 스테이지, 및 상기 DC 링크 스테이지에 병렬로 전기적으로 연결된 제 1 인버터와 제 2 인버터를 포함하는 인버터 스테이지를 구비한다. 상기 컨버터 스테이지는 AC 전력원에 전기적으로 연결하도록 구성되고, 상기 DC 링크 스테이지는 상기 컨버터 스테이지에 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 인버터는 상기 제 1 모터에 전력을 인가하기 위하여 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성되고, 상기 제 2 인버터는 상기 제 2 모터에 전력을 인가하기 위하여 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성된다. 상기 냉각장치는, 상기 변속 드라이브의 작동을 제어하기 위한 제어 패널을 더 포함한다. 제어 장치는 상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 구성되고, 상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 감소시키도록 상기 제 1 인버터에 대한 상기 스위칭 신호는 상기 제 2 컨버터에 대한 상기 스위칭 신호와 인터리브된다.
본 발명의 한가지 장점은 DC 링크에서 보여지는 리플 전류의 RMS 값을 줄일 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 변속 드라이브가 크고 고가의 디자인에서 발견되는 DC 링크의 커패시터들에서의 작은 코어 온도 임계값은 유지하면서 소형의 보다 저렴한 디자인을 가질 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 커패시터들과 변속 드라이브의 작동 수명을 증가시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 통해서 보다 명백하게 밝혀질 것이다.
도 1은 본 발명의 일반적인 응용을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 변속 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 냉동장치 또는 냉각장치와 함께 사용될 수 있는 본 발명의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4A 및 4B는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 변속드라이브의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5A 내지 5C는 PWM 변조기에서 스위칭 신호들을 발생시키기 위한 변조 파형과 캐리어 파형의 형상을 나타낸 도면이다.
도 6A 내지 도 6C는 도 5A 내지 5C에서 발생한 스위칭 신호들에 반응하여 모의 DC 링크 커패시터 리플 전류값들을 나타낸 도면이다.
도면을 통해서 동일하거나 유사한 부품들을 언급하기 위해서 동일한 참조부호들이 사용될 것이다.
도 1은 본 발명과 함께 사용할 수 있는 일반적인 응용 예를 나타낸 도면이다. AC 전원(102)은 다수의 모터(106)로 전력을 공급하는 변속 드라이브(VSD)(104)에 전원을 인가한다. 모터(106)는 냉동장치 혹은 냉각장치에서 사용될 수 있는 대응 압축기들을 구동시키는데 사용된다. 제어 패널(110)은 VSD(104)의 작동을 제어하도록 사용될 수 있고, 모터(106)와 압축기들의 작동을 모니터 및/또는 제어할 수 있다.
AC 전원(102)은 현장에 존재하는 AC 전력 그리드나 분배장치로부터 단일 위상 또는 다중 위상(즉, 3상)의 고정 전압과 고정 주파수의 AC 전력을 VSD(104)로 공급한다. AC 전원(102)은 대응하는 AC 전력 그리드에 의존하여 50Hz 또는 60Hz의 라인 주파수에서 200V, 230V, 380V, 460V 또는 600V의 AC 전압이나 라인 전압을 VSD(104)로 공급할 수 있다.
VSD(104)는 AC 전원(102)으로부터 특별히 고정 라인 전압과 고정 라인 주파수를 갖는 AC 전력을 수용하고, 특별한 요구조건을 만족시키도록 변경될 수 있는 원하는 전압과 원하는 주파수로 AC 전력을 모터(106)로 공급한다. 바람직하게는, VSD(104)는 모터(106)의 정격 전압과 정격 주파수보다 높은 전압과 주파수 그리고 낮은 전압과 주파수를 갖는 모터(106)로 AC 전력을 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, VSD(104)는 각각의 모터(106)의 정격 전압보다 높거나 낮은 주파수 그리고 모터(106)의 정격 전압과 동일하거나 그보다 낮은 전압을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 모터(106)는 가변 속도로 작동할 수 있는 유도 전동기이다. 유도 전동기는 2개의 극성들, 4개의 극성들 또는 6개의 극성들을 구비할 수 있다. 그러나, 가변 속도로 작동할 수 있는 소정의 적당한 모터가 본 발명과 함께 또한 사용될 수 있다.
도 2는 VSD(104)의 일 실시 예에서 설명한 부품들 중 몇몇을 개략적으로 나타낸 것이다. VSD(104)는 3개의 스테이지, 즉 컨버터 스테이지(202), DC 링크 스테이지(204) 및 인버터 스테이지(206)를 구비할 수 있다. 컨버터(202)는 AC 전원(102)으로부터 고정 라인 주파수, 고정 라인 전압을 DC 전력으로 변환시킨다. 컨버터(202)는 실리콘 제어 정류기를 사용하는 경우에 게이팅에 의해서 혹은 다이오드를 사용하는 경우에 포워드 바이어스되는 것에 의해서 턴온(turn on)될 수 있는 전기 스위치들로 구성된 정류기 배열이 될 수 있다. 이와는 달리, 컨버터(202)는, 필요한 경우에 DC 전압을 발생시키고 입력 전류 신호를 사인곡선으로 형상화하도록 게이트되거나 스위치 온(on)/오프(off)될 수 있는 전기 스위치들로 구성된 능동 컨버터 배열이 될 수 있다.컨버터(202)의 능동 컨버터 배열은 정류기 배열에 걸쳐서 추가적인 수준의 융통성을 가지며, AC 전력이 DC 전력으로 정류될 수 있고, DC 전압 수준이 특정 값으로 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 다이오드와 실리콘 조절 정류기들(SCRs)이 컨버터(202)에 큰 전류 서지 능력 및 낮은 실패율을 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 컨버터(202)는 VSD(104)의 입력전압보다 큰 출력전압을 VSD(104)로부터 얻기 위하여, 강화된 DC 전압을 DC 링크(204)로 제공하도록 부스트(boost) DC/CD 컨버터에 연결된 다이오드나 사이리스터 정류기가 될 수 있다.
DC 링크(204)는 컨버터(202)로부터 나오는 DC 전력을 필터링하고, 에너지 저장 부품들을 제공한다. DC 링크(204)는 DC 링크(204)는 높은 신뢰성과 매우 낮은 실패율을 나타내는 수동적인 장치들인 캐패시터와 인덕터로 구성될 수 있다. 인버터들(206)은 DC 링크(204)에서 병렬로 연결되고, 각각의 인버터(206)는 DC 링크(204)로부터 나오는 DC 전력을 모터(106)를 위한 가변 주파수, 가변 전압 AC 전력으로 변환시킨다. 인버터들(206)은 반-병렬로 연결된 다이오드들을 구비한 전력 트랜지스터들, 및 집적 양극 전력 트랜지스터(IGBT)를 포함할 수 있는 전력 모듈들이다. 또한, VSD(104)는, VSD(104)의 인버터들(206)이 모터들(106)에 적당한 출력 전압과 주파수를 제공할 수 있는 한, 위에서 언급하고 도 2에 도시된 부품들과는 다른 부품들을 통합할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
VSD(104)에 의해서 전력이 인가되는 각각의 모터(106)에 있어서, VSD(104)의 출력단에는 대응하는 인버터(206)가 존재한다. VSD(104)에 의해서 전력이 인가되는 모터(106)의 수는 VSD(104)에 통합되는 인버터들(206)의 개수에 의존한다. 바람직한 실시 예에 있어서, VSD(104)에 통합된 2 또는 3개의 인버터들(206)은 DC 링크(204)에 병렬로 연결되고, 대응하는 모터들(106)에 전력을 인가하는데 사용된다. VSD(104)에 대하여 2 또는 3개의 인버터들(206)을 갖도록 하는 것이 바람직하지만, DC 링크(204)가 각각의 인버터(206)에 적절한 DC 전압을 제공하고 유지할 수 있는 한, 3개 이상의 인버터들(206)도 사용될 수 있다.
바람직한 실시 예에 있어서, 인버터들(206)은, 하기에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 공통 제어 신호나 인버터들(206)에 제공된 제어 명령을 기초로 하여 각각의 인버터(206)가 동일한 원하는 전압과 주파수를 대응하는 모터에 제공하는 방식으로, 제어장치에 의해서 함께 제어된다. 인버터들(206)의 제어는 제어 패널(110)이나 또는 제어장치를 통합한 다른 적당한 제어장치가 될 수 있다.
VSD(104)는 모터(106)를 시동하는 동안에 큰 돌입 전류가 모터(106)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. VSD(104)의 인버터(206)는 약 단일 전력 요소를 갖는 전력을 모터(106)에 제공할 수 있다. 끝으로, 모터(106)에 대하여 출력 전압과 출력 주파수를 조정하기 위한 VSD(104)의 능력은, 각기 다른 전력원에 따라 모터(106)나 스크류 압축기(108)를 변경시킴이 없이, VSD(104)로 하여금 다양한 외부 및 내부 전력 그리들에서 작동될 수 있게 한다.
도 4A 및 4B는 VSD(104)의 일 실시 예에 대한 회로 다이어그램이다. VSD(104)의 이러한 실시 예에 있어서, 3상 AC 전원(102)으로부터 나온 입력 라인들(L1-L3)은 회로 차단기(402)에 연결되는데, 이때 회로 차단기(402)는 과도한 전류, 전압 또는 전력이 VSD(104)로 인가되는 경우에 VSD(104)와 AC 전원(102)의 연결을 해제시킬 수 있다. 회로 차단기(402)는 임의의 단권변압기(404)에 연결될 수 있다. 단권변압기(404)는 AC 전원(102)으로부터 나오는 입력 전압을 원하는 입력 전압으로 조정하도록(높이거나 낮추도록) 바람직하게 사용된다. 각각의 라인에 대한 휴즈들(406)은 해당 라인에 인가되는 과도한 전류에 반응하여 VSD(104)의 입력 위상이나 라인의 연결을 해제시키도록 사용될 수 있다. 각각의 라인에 대한 인덕터들(408)은 VSD의 대응하는 라인에서 전류를 매끄럽게 하도록 사용된다. 각각의 인덕터들(408)의 출력은 입력 AC 전력의 각각의 위상을 DC 전력으로 변환시키도록 컨버터(202)에서 대응 SCR/다이오드(410)로 제공된다. 컨버터(202)는 SCRs(410)의 스위칭을 제어하도록 SCRs/다이오드 모듈(410) 및 제어패널(110)에 대한 대응하는 연결부들을 사용하는 컨버터 구성을 갖는다. 각각의 SCRs/다이오드 모듈(410)은 DC 부스의 포지티브 단자나 레일에 연결된 하나의 출력과 상기 DC 부스의 네가티브 단자나 레일에 연결된 제 2의 출력을 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 컨버터(202)는 SCR/다이오드 모듈(410)로부터 방출된 SCRs이 완전하게 게이트 "온(on)"되고 다이오드와 유사하게 작동하므로, VSD(104)의 정상상태 작동과정 동안에 수동 컨버터이다. 그러나, 컨버터(202)는 DC 링크(204)의 커패시터(414)의 느린 충전을 허용하도록 SCR/다이오드 모듈(410)로 제공되는 게이팅 신호들이 조절되므로, VSD(104)의 초기 작동 혹은 전력인가과정 동안에 능동 컨버터이다. 커패시터(414)의 느린 충전과 DC 링크 전압은 VSD(104)의 초기 작동 혹은 전력인가과정 동안에 큰 전류 서지가 커패시터(414)에 도달하는 것을 방지한다. 전류 서지는 다이오드들이 컨버터(202)에 사용된 경우에 발생할 수 있다.
DC 링크(204)는 SCRs(410)의 출력들에 병렬로 연결된다. 이러한 실시 예에 있어서 DC 링크(204)는 DC 부스(412)로부터 나오는 DC 전력을 필터링하고 에너지를 저장하도록 캐패시터들(414) 및 레지스터들(416)을 포함한다. 레지스터들(416)은 커패시터 저장소들(414) 사이에서 대체적으로 동등한 DC 링크 전압을 유지하기 위한 전압 평형 장치로서 기능할 수 있다. 레지스터들(416)은 AC 전원(102)으로부터 전력이 제거되는 경우에 커패시터 저장소(414)에 저장된 전압을 "블리드 오프(bleed off)"하도록 전하 고갈장치로서 기능할 수 있다. 또한, 2개의 인버터 구간들(206)이 DC 부스(412)에 연결되는데, 이러한 인버터 구간들은 DC 부스(412) 상에서 DC 전력을 압축기 모터에 대한 3상 AC 전력으로 변환시킨다. 도 4A 및 4B에 도시된 실시 예에 있어서, 2개의 인버터 구간들이나 모듈들(206)이 사용된다. 그러나, 추가적인 인버터 모듈들(206)이 추가될 수 있고, 도 4B에 도시된 인버터 모듈들(206)과 유사한 회로 구성을 갖는다. 인버터 모듈들(206)은 3쌍(각각의 출력 위상에 대하여 하나)의 IGBT 전력 스위치들과 역 다이오드들을 포함한다. 인버터 모듈들(206)은 IGBT 전력 스위치들의 스위칭을 제어하도록 제어 패널(110)에 대한 대응하는 제어 연결부를 포함한다.
인버터 모듈(206)은, 각각의 인버터 모듈(206)로부터 원하는 AC 전압과 주파수를 얻기 위하여 변조 설계를 사용하여 "온(on)" 혹은 활성화 위치와 "오프(off)" 혹은 비활성화 위치 사이에서 인버터 모듈(206)에서 IGBT 파워 스위치들의 각각을 선택적으로 스위칭함으로써, DC 부스(412) 상에서 DC 전력을 3상 AC 전력으로 변환한다. 게이팅 신호나 스위칭 신호는, "온(on)" 위치와 "오프(off)" 위치 사이에서 IGBT 파워 스위치를 스위치 절환하기 위하여, 변조 설계를 기초로 하여 제어 패널(110)에 의해서 IGBT 파워 스위치들로 제공된다. IGBT 파워 스위치들은 스위칭 신호가 "High", 즉 논리 1이면 "온(on)" 위치에 놓이고, 스위칭 신호가 "Low", 즉 논리 제로(0)이면 "오프(off)" 위치에 놓인다. 그러나, IGBT 파워 스위치들의 활성화와 비활성화는 스위칭 신호의 반대 상태를 기초로 할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 만일 능동 컨버터가 컨버터(202)에 사용되면, 능동 컨버터를 교체하는 IGBT 모듈, 즉 도 4A에 도시된 SCR/다이오드 스테이지는 VSD(104)의 인버터 구간(206)에서 IGBT 파워 스위치들과 유사한 방식으로 대응 "온(on)" 상태와 "오프(off)" 상태 사이에서 스위치 절환될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 제어 패널(110)은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 기술을 사용하여 인버터 모듈(206)에서 IGBT 파워 스위치들에 대한 스위칭 신호를 발생시킨다. 제어 패널(110)은 인버터 모듈(206)에서 IGBT 파워 스위치들에 대한 대응하는 스위칭 신호를 발생시키도록 각각의 인버터 모듈(206)에 대한 PWM 변조기(도 4B 참조)를 구비한다. 마찬가지로, 만일 능동 컨버터가 사용되면, 제어 패널(110)은 컨버터(202)에서 IGBT 모듈에 대 한 스위칭 신호를 발생시키도록 PWM 변조기를 구비한다. PWM 변조기는 3 고조파 주입을 사용하는 사인-3중 변조기들이다. 그러나, 다른 적당한 PWM 변조기들이 IGBT 파워 스위치들 및 능동 컨버터 모듈들에 대한 스위칭 신호를 발생시키도록 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
각각의 PWM 변조기는 입력으로서 캐리어 파형과 변조 파형을 가지며, 출력으로서 스위칭 신호나 파형을 발생시킨다. 스위칭 신호는 캐리어 파형과 변조 파형의 비교를 기초로 하여 발생한다. 변조 파형 진폭이 캐리어 파형 진폭보다 크면, 스위칭 신호는 "High", 즉 논리 1이다. 마찬가지로, 변조 파형 진폭이 캐리어 파형 진폭보다 작으면, 스위칭 신호는 "Low", 즉 논리 제로(0)이다. 변조 파형과 캐리어 파형의 진폭과 주파수는 PWM 변조기에 의해서 출력된 스위칭 신호의 원하는 주파수와 형상을 기초로 하여 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, PWM 변조기에 의해서 스위칭 신호가 발생한 후에, 제어 패널(110)은 인버터 모듈(20)의 IGBT 파워 스위치나 능동 컨버터 모듈에 대하여 스위칭 신호를 조정하도록 추가적인 처리를 위한 추가적인 회로(제어 패널(110) 내로 통합되거나 통합되지 않을 수 있음)로 스위칭 신호를 제공할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 신호는 IGBT 파워 스위치로 스위칭 신호를 제공하기 전에 스위칭 신호를 레벨 시프트와 분리를 위해서 작동하는 드라이버 보드로 제공될 수 있다.
제어 패널(110)은 DC 링크(204)에서 RMS 리플 전류값을 감소시키고 이에 의해 DC 링크(204)의 커패시터(414)에 의해서 요구되는 전기용량의 양을 낮추기 위하 여 PWM 변조기들의 작동, 특히 PWM 변조기들에 제공된 변조 파형과 캐리어 파형을 조절하도록 제어 알고리즘이나 소프트웨어를 실행한다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 제어 알고리즘은 제어 패널(110)의 비휘발성 메모리에 저장된 컴퓨터 프로그램이나 소프트웨어가 될 수 있으며, 제어 패널(110)의 마이크로프로세서에 의해서 실행가능한 일련의 명령어들을 포함할 수 있다. 마이크로프로세서에 의해서 실행되는 컴퓨터 프로그램에 제어 알고리즘이 포함되는 것이 바람직하지만, 제어 알고리즘은 디지털 및/또는 아날로그 하드웨어를 사용하여 실행되는 것을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 만일 제어 알고리즘을 실행하기 위하여 하드웨어가 사용되면, 제어 패널(110)의 대응하는 구성은 필요한 성분들을 통합하고 더 이상 필요가 없는 성분들은 제거하도록 변할 수 있다.
본 발명의 제어 알고리즘은 상호 배치된 PWM 변조기들로부터 스위칭 신호들을 발생시키도록 PWM 변조기들로 제공된 변조 파형과 캐리어 파형들을 제어한다. PWM 변조기들로부터 나오는 스위칭 신호들의 인터리빙은 DC 링크(204)에서 RMS 리플 전류의 양을 감소시키고, 이에 의해 DC 링크(204)는 커패시터(414)에서 작은 값의 전기 용량(스위칭 신호의 인터리빙이 존재하지 않는 경우에 요구됨)을 사용할 수 있고, 그렇지 않으면 커패시터에서 발생한 최대 온도를 낮춤으로써 긴 수명시간을 가질 수 있다. 또한, 스위칭 신호들의 인터리빙은 스위칭 DC 링크(204)에서 나타나는 DC 링크 전류의 유효 주파수를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 제어 알고리즘은 다중 인터버 VSD(104)에서 각각의 인버터 모듈(206)에 제공된 스위칭 신호들을 인터리브한다. 인버터 모듈(206)에 대한 스위칭 신호들은, 각각의 PWM 변조기로 공통 변조 신호와 위상 시프트(phase shift)나 시간 시프트 캐리어 신호를 제공함으로써, 인터리빙된다. 다른 실시 예에 있어서, 인버터 모듈(206)에 대한 스위칭 신호들은 각각의 PWM 변조기로 공통 캐리어 신호와 위상 시프트나 시간 시프트 변조 신호를 제공함으로써, 인터리빙된다. 2개의 인버터 모듈들이 사용되는 경우, 캐리어 신호들(또는 변조 신호들)은 서로 부조화하여 약 30도 내지 약 90도 각도로 시프트될 수 있다. 바람직하게는, 신호들 사이의 시프트는 약 72도의 바람직한 시프트를 포함하여 약 60도 내지 약 90도 사이이고, 보다 바람직하게는 약 90도이다. 이에 비해서, 2개 이상의 인버터가 사용되는 경우에, 적어도 하나의 인버터 모듈의 캐리어 신호(또는 변조 신호)는 다른 인버터 모듈과 부조화하여 약 30도 내지 약 90도 범위로 시프트한다. 바람직하게는, 각각의 신호 사이의 시프트는 약 45도 내지 약 75 범위이고, 바람직하게는 약 60도이다. 다른 실시 예에 있어서, 인버터 모듈(206)에 대한 스위칭 신호는, 하나의 인버터 모듈(206)에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 그리고 다른 인버터 모듈(206)에 대한 위상 시프트 혹은 시간 시프트 스위칭 신호를 발생시키도록 스위칭 신호에 간단한 디지털 릴레이 라인을 사용하여 제어 알고리즘에 의해서 인터리빙될 수 있다.
도 5A 내지 도 5C는 도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이 2개의 인버터 모듈(206)을 갖는 변속 드라이브(104)의 PWM 변조기들에 대한 변조 파형과 캐리어 파형의 각기 다른 형태들을 나타낸다. 도 5A 내지 도 5C는 대응하는 인버터 모듈(206)로 제공하도록 PWM 변조기에 의해서 발생한 대응 스위칭 파형을 나타낸다. 도 5A에 있어서, PWM 변조기들은 공통 변조 파형과 공통 캐리어 파형을 수신하고, 스위칭 신호들의 인터리빙 없이 실질적으로 동일한 스위칭 신호를 발생시킨다. 도 5B에 있어서, PWM 변조기들은 공통 변조 파형과 72도 시프트한 상의 공통 캐리어 파형을 수신한다. 캐리어 파형의 이러한 72도의 위상 시프트는 도 5B에 도시된 바와 같이 인버터 모듈(206)을 위한 스위칭 신호의 위상 시프트와 인터리빙을 제공한다. 도 5C에 있어서, PWM 변조기들은 공통 변조 파형과 90도 시프트한 상의 공통 캐리어 파형을 수신한다. 캐리어 파형의 이러한 90도의 위상 시프트는 도 5C 도시된 바와 같이 인버터 모듈(206)을 위한 스위칭 신호의 위상 시프트와 인터리빙을 제공한다.
도 5A 내지 도 5C에서 발생한 스위칭 신호들은 도 4A 및 4B에 도시된 것과 유사하고 대응하는 모터에 연결되는 VSD의 성능을 모의실험하도록 시뮬레이션 프로그램, Saber 2003.6으로 공급된다. 이러한 시뮬레이션 프로그램은 다음의 매개변수들: 라인 전압 460V, 라인 주파수 60Hz, 위상 당 115μHM의 라인 인덕턴스, DC 링크 전기용량 18mF; 모터 고정자 저항 25mohm; 모터 고정자 누설 인덕턴스 166μHM; 모터 고정자 저항 27mohm; 모터 회전자 누설 인덕턴스 196μHM; 모터 자화 인덕턴스 6.28mH; 모터 슬립 3.4%; 인버터 출력 주파수 200Hz; 및 인버터 스위칭 주파수 3125Hz를 사용하였다.
도 6A 내지 도 6C는 위에서 상세하게 설명한 바와 같이 VSD의 시뮬레이션으로부터 대응 모의 DC 링크 리플 전류 값을 나타낸다. 도 6A에 있어서, DC 링크 전류의 RMS 값은 210.09A이다. 도 6B에 있어서, DC 링크 전류의 RMS 값은 163.95A이 다. 도 6C에 있어서, DC 링크 전류의 RMS 값은 155.87A이다. 그러므로, PWM 변조기들로 제공된 대응 캐리어 신호들의 위상 시프트에 의해서 인버터 모듈(206)의 RMS 값은 DC 링크(204)에서 RMS DC 링크 리플 전류를 감소시킨다.
능동 컨버터(202)와 다중 인버터 모듈(206)을 갖는 VSD(104)를 구비한 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 제어 알고리즘은 PWM 변조기에 의해서 능동 컨버터(202)로 제공된 스위칭 신호들을 대응 PWM 변조기들에 의해서 각각의 인버터 모듈(206)로 제공된 스위칭 신호들과 인터리빙할 수 있다. 인버터 모듈(206)과 능동 컨버터(202)에 대한 스위칭 신호들은 각각의 PWM 변조기로 위상 시프트나 시간 시프트 캐리어 신호를 제공함으로써 인터리빙될 수 있다. 캐리어 신호들은 서로 부조화하여 약 30도 내지 약 90도로 시프트할 수 있다. 바람직하게는, 신호들 사이의 위상 시프트는 약 60도 내지 약 90도 사이이다.
능동 컨버터(202)와 단일 인버터를 갖는 VSD를 구비한 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 제어 알고리즘은 제어 알고리즘은 PWM 변조기에 의해서 능동 컨버터로 제공된 스위칭 신호들을 대응 PWM 변조기들에 의해서 인버터로 제공된 스위칭 신호들과 인터리빙할 수 있다. 인버터와 능동 컨버터에 대한 스위칭 신호들은 각각의 PWM 변조기로 위상 시프트나 시간 시프트 캐리어 신호를 제공함으로써 인터리빙될 수 있다. 캐리어 신호들은 서로 부조화하여 약 30도 내지 약 90도로 시프트할 수 있다. 바람직하게는, 신호들 사이의 위상 시프트는 약 60도 내지 약 90도 사이이고, 보다 바람직하게는 약 90도이다. 본 발명의 관련된 실시 예에 있어서, 만일 다중 인버터 모듈로 스위칭 신호를 제공하는데 단일의 PWM 변조기가 사용되면, 능 동 컨버터와 다중 인버터 모듈은 단일 인버터에 대하여 상기한 바와 같이 인터리빙될 수 있다.
도 3은 냉동장치에 통합된 본 발명의 일 실시 예를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, HVAC, 냉동 혹은 액체 냉각장치(300)는 대응하는 냉동회로에 통합된 2개의 압축기들을 구비한다. 그러나, 냉각장치(300)는 원하는 장치 부하를 제공하기 위한 하나의 냉각회로 혹은 2개 이상의 냉각회로를 구비할 수 있고, 대응 냉각회로를 위한 하나 이상의 압축기를 구비할 수 있다. 냉각장치(300)는 제 1 압축기(302), 제 2 압축기(303), 응축기 배열(308), 팽창 장치, 물 냉각기 혹은 증발기 배열(310) 및 제어 패널(110)을 포함한다. 제어 패널(110)은 냉동장치(300)의 작동을 제어하기 위해서, 아날로그 디지털(A/D) 컨버터, 마이크로프로세서, 비휘발성 메모리 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다. 제어 패널(308)은 VSD(104), 모터(106) 및 압축기(302,303)의 작동을 제어하도록 사용될 수 있다. 종래의 HVAC, 냉동 혹은 냉각장치(300)는 도 3에 도시되지 않은 많은 다른 특징들을 포함한다. 이러한 특징들은 설명의 편의를 위해서 생략하였다.
압축기들(302,303)은 냉매 증기를 압축하여 응축기(308)로 전달한다. 압축기들(302,303)은 별도의 냉각회로에 바람직하게 연결된다. 즉, 압축기들(302,303)에 의해서 출력된 냉매는 다른 사이클을 시작하도록 압축기들(302,303)에 다시 들어가기 전에 혼합되지 않고 별도 회로들을 통해서 시프트한다. 별도의 냉각회로는 대응 열교환을 위해서 단일 응축기 하우징(308)과 단일 증발기 하우징(310)을 바람직하게 사용한다. 응축기 하우징(308)과 증발기 하우징(310)은 대응 하우징과 별도의 코일 배열을 갖는 칸막이나 다른 분할 수단을 통해서 별도의 냉각 회로들을 유지한다. 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 압축기들(302,303)에 의해서 출력된 냉매는 압축기들(302,303)로 다시 들어가도록 분리되기 전에 냉각장치(300)를 통해서 시프트하도록 단일 냉각회로에 결합될 수 있다.
압축기들(302,303)은 바람직하게는 스크루 압축기나 원심형 압축기로 이루어진다. 그러나, 왕복 압축기, 스크롤 압축기 또는 회전 압축기를 포함한 다른 적당한 형식의 압축기도 사용이 가능하다. 압축기들(302,303)의 출력 용량은 압축기들(302,303)의 작동 속도를 기초로 할 수 있다. 이때, 상기 작동 속도는 VSD(104)의 인버터들(206)에 의해서 구동되는 모터(106)의 출력 속도에 의존한다. 응축기(308)로 운반된 냉각 증기는 유체, 즉 공기나 물과의 열교환을 경험하고, 유체와의 열교환의 결과로서 냉각 액체로의 상 변화를 겪게 된다. 응축기(308)로부터 나오는 응축된 액체 냉매는 팽창 밸브(도시되지 않음)를 통해서 증발기(306)로 유동한다.
증발기(310)는 공급 라인 및 냉각 부하에 연결된 복귀 라인에 대한 연결부들을 포함할 수 있다. 2차 액체, 바람직하게는 물, 아니면 다른 적당한 2차 액체, 즉 에틸렌, 염화칼슘 식염수 또는 염화나트륨 식염수가 복귀 라인을 거쳐서 증발기(310)내로 시프트하고, 공급 라인을 거쳐서 증발기(310)를 빠져나간다. 증발기(310) 내의 냉매는 2차 액체의 온도를 낮추도록 2차 액체와 열교환을 한다. 증발기(310) 내의 냉매는 2차 액체와의 열교환의 결과로서 냉매 증기로의 상 변화를 겪게 된다. 증발기(310) 내의 증기 냉매는 사이클을 완결하도록 압축기들(302,303)로 복귀한다. 응축기(308)와 증발기(310)의 적당한 구성이 냉각 장치(310)에서 사용될 수 있고, 응축기(304)와 증발기(306)에서 냉매의 적당한 상 변화가 얻어진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 많은 변형이 본 발명의 필수적인 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 실행하기 위한 특정 이벤트이나 재료를 채택하도록 이루어질 것이다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위한 최선의 모드로서 설명하고 있는 본 발명의 특정한 실시 예로서 제한되지 않으며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 영역 내에 있는 모든 실시 예들을 포함하게 될 것이다.

Claims (37)

  1. 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 갖는 변속 드라이브의 제어방법으로서,
    DC 링크 스테이지와 병렬로 전기적으로 연결된 다수의 인버터들을 갖는 인버터 스테이지를 제공하는 단계로, 이때 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터는 유도 전동기로 전력을 인가하도록 구성된, 단계;
    다수의 변조기를 갖는 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 스위칭 신호를 발생시키는 단계로, 이때 상기 스위칭 신호는 대응하는 인버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있는, 단계;
    상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 다수의 변조기에 공통 입력 신호를 제공하는 단계;와 상기 변조기들 중 하나에 대한 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호는 다른 변조기들에 제공되는 대응하는 입력 신호에 비례하여 시프트되며, 상기 다수의 변조기의 각각에 상기 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호를 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 인버터로부터 소정의 출력 전압과 소정의 출력 주파수를 얻기 위하여 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터를 대응하는 스위칭 신호로 작동시키는 단계로, 상기 소정의 출력 전압과 상기 소정의 출력 주파수는 상기 스위칭 신호를 기초로 하여 변할 수 있는, 단계; 그리고
    상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 줄이기 위해서 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계;를 포함하는 변속 드라이브의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 스위칭 신호를 발생시키기 위하여 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 변조기를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 각각의 변조기에 캐리어 신호를 입력하는 단계; 및 각각의 변조기에 변조 신호를 입력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙하는 단계는, 소정의 위상 시프트(phase shift)에 의해서 각각의 변조기로 상기 캐리어 신호 입력을 시프트하는(shifting) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 캐리어 신호의 상기 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도 범위인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 2개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 90도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 3개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 60도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 2개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 72도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙하는 단계는, 각각의 변조기에 대한 변조 신호 입력을 소정의 위상 시프트에 의해서 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 변조 신호의 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도 범위인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙하는 단계는, 각각의 변조기에 대한 상기 캐리어 신호 입력을 소정의 시간 시프트에 의해서 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙하는 단계는, 각각의 변조기에 대한 상기 변조 신호 입력을 소정의 시간 시프트에 의해서 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  13. 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 갖는 변속 드라이브의 제어방법으로서,
    DC 링크 스테이지와 병렬로 전기적으로 연결된 다수의 인버터들을 갖는 인버터 스테이지를 제공하는 단계로, 이때 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터는 유도 전동기로 전력을 인가하도록 구성된, 단계;
    상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 스위칭 신호를 발생시키는 단계;로, 이때 상기 스위칭 신호는 상기 인버터로부터 소정의 출력 전력과 소정의 출력 주파수를 얻기 위하여 상기 인버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동하며, 상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는 단일 스위칭 신호를 발생시키도록 변조기를 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 줄이기 위해서 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계;로서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 상기 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계는 상기 다수의 인버터들 중 하나의 인버터에 상기 단일 스위칭 신호를 제공하는 단계, 및 상기 다수의 인버터들중 나머지 인버터들에 지연 단일 스위칭 신호들을 제공하기 전에 일정량만큼 상기 단일 스위칭 신호를 지연시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  14. 컨버터 스테이지, DC 링크 스테이지 및 인버터 스테이지를 갖는 변속 드라이브의 제어방법으로서,
    AC 전력 그리드와 DC 링크 스테이지 사이에 연결된 능동 컨버터를 갖는 컨버터 스테이지를 제공하는 단계;
    상기 DC 링크 스테이지와 병렬로 전기적으로 연결된 적어도 하나의 인버터를 갖는 인버터 스테이지를 제공하는 단계;
    상기 능동 컨버터에 대한 제 1 스위칭 신호를 발생시키는 단계로, 이때 상기 제 1 스위칭 신호는 상기 능동 컨버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있는, 단계;
    상기 DC 링크 스테이지에서 상기 제 1 스위칭 신호를 기초로 변할 수 있는 소정의 DC 전압을 발생시키도록 상기 제 1 스위칭 신호로 상기 능동 컨버터를 작동시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 인버터에 대한 제 2 스위칭 신호를 발생시키는 단계로, 이때 상기 제 2 스위칭 신호는 상기 적어도 하나의 인버터를 활성화 및 비활성화하도록 작동할 수 있는, 단계; 그리고
    상기 적어도 하나의 인버터로부터 소정의 출력 전압과 소정의 출력 주파수를 얻기 위하여 상기 적어도 하나의 인버터를 상기 제 2 스위칭 신호로 작동시키는 단계로, 상기 소정의 출력 전압과 상기 소정의 출력 주파수는 상기 제 2 스위칭 신호를 기초로 하여 변할 수 있는, 단계; 그리고
    상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 줄이기 위해서 상기 제 1 스위칭 신호와 상기 제 2 스위칭 신호를 인터리빙(interleaving)하는 단계;를 포함하는 변속 드라이브의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 능동 컨버터에 대한 제 1 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 능동 컨버터에 대한 상기 제 1 스위칭 신호를 발생시키도록 제 1 변조기를 제공하는 단계, 및 상기 제 1 변조기로 캐리어 신호를 입력하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 하나의 인버터에 대한 제 2 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 적어도 하나의 인버터에 대한 상기 제 2 스위칭 신호를 발생시키도록 제 2 변조기를 제공하는 단계, 및 상기 제 2 변조기로 캐리어 신호를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭 신호와 상기 제 2 스위칭 신호를 인터리빙하는 단계는, 소정의 위상 시프트에 의해서 상기 캐리어 신호 입력을 상기 제 2 변조기로 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 변조기에 대한 상기 캐리어 신호의 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도 범위인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 변조기에 대한 상기 캐리어 신호 입력의 소정의 위상 시프트는 90도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브의 제어방법.
  19. 변속 드라이브로서,
    AC 전력원에 전기적으로 연결가능하게 구성되고, AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 컨버터 스테이지;
    상기 컨버터 스테이지에 전기적으로 연결되고, 상기 컨버터 스테이지로부터 나오는 에너지를 필터링하고 저장하기 위한 DC 링크 스테이지;
    상기 DC 링크 스테이지에 병렬로 전기적으로 연결된 다수의 인버터들을 포함하는 인버터 스테이지로, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터는 유도 전동기를 가변 속도로 작동하기 위하여 가변 주파수에서 DC 전압을 가변 AC 전압으로 변환하도록 구성된 인버터 스테이지; 및
    가변 주파수에서 상기 가변 AC 전압을 얻기 위하여 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 구성되고, 상기 인버터 스테이지의 작동을 제어하기 위한 다수의 변조기를 포함하는 제어장치로서, 상기 제어장치는 상기 다수의 변조기에 공통 입력 신호를 제공하며, 상기 변조기들 중 하나에 대한 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호는 다른 변조기들에 제공되는 대응하는 입력 신호에 비례하여 시프트되고, 상기 다수의 변조기의 각각에 상기 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호를 제공하도록 구성된 제어장치;를 포함하며,
    상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 대한 상기 스위칭 신호들은 상기 다수의 인버터들의 다른 인버터들에 대한 스위칭 신호들과 인터리브되는(interleaved) 변속 드라이브.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 다수의 변조기는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어되고, 상기 다수의 변조기들의 각각의 변조기는 제어장치로부터 캐리어 신호를 수신하기 위한 캐리어 신호 입력 및 제어장치로부터 변조 신호를 수신하기 위한 변조 신호 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제어장치는 소정의 위상 시프트(phase shift)에 의해서 상기 다수의 변조기들의 상기 캐리어 신호 입력들에 제공된 상기 캐리어 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 캐리어 신호의 상기 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도 범위인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 2개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 90도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 3개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 60도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들은 2개의 인버터를 포함하고, 상기 소정의 위상 시프트는 72도인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 제어장치는 소정의 위상 시프트에 의해서 상기 다수의 변조기들의 상기 변조 신호 입력들에 제공된 상기 변조 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 변조 신호의 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도 범위인 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 제어장치는 소정의 시간 시프트에 의해서 상기 다수의 변조기들의 상기 캐리어 신호 입력들에 제공된 상기 캐리어 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  29. 제 20 항에 있어서, 상기 제어장치는 소정의 시간 시프트에 의해서 상기 다수의 변조기들의 상기 변조 신호 입력들에 제공된 상기 변조 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  30. 제 19 항에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 각각의 인버터에 대한 스위칭 신호의 인터리빙은 상기 DC 링크 스테이지에서 감소된 RMS 리플 전류를 야기하는 것을 특징으로 하는 변속 드라이브.
  31. 냉각장치로서,
    (ⅰ) 폐쇄된 냉각 루프로 연결된 제 1 모터에 의해서 구동되는 제 1 압축기, 제 1 응축기 및 제 1 증발기를 구비한 제 1 냉각 회로;
    (ⅱ) 폐쇄된 냉각 루프로 연결된 제 2 모터에 의해서 구동되는 제 2 압축기, 제 2 응축기 및 제 2 증발기를 구비한 제 2 냉각 회로;
    (ⅲ) 변속 드라이브로,
    AC 전력 그리드에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되고, AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 컨버터 스테이지;
    상기 컨버터 스테이지에 전기적으로 연결되고, 상기 컨버터 스테이지로부터 나오는 에너지를 필터링하고 저장하기 위한 DC 링크 스테이지; 및
    상기 DC 링크 스테이지에 병렬로 각각 전기적으로 연결된 제 1 인버터와 제 2 인버터를 포함하며, 상기 제 1 인버터는 상기 제 1 모터에 가변 속도로 전력을 인가하기 위하여 가변 주파수에서 DC 전압을 가변 AC 전압으로 변환하도록 구성되고, 상기 제 2 인버터는 상기 제 2 모터에 가변 속도로 전력을 인가하기 위하여 DC 전압을 가변 AC 전압으로 변환하도록 구성된 인버터 스테이지;를 구비한 변속 드라이브; 그리고
    (ⅳ) 상기 제 1 인버터 및 상기 제 2 인버터로부터 나오는 가변 AC 전압을 가변 주파수에서 얻기 위하여 상기 제 1 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 구성된 제1 변조기와 상기 제 2 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 구성된 제2 변조기를 포함하는 제어장치로서,
    상기 제어장치는 상기 제 1 변조기 및 제 2 변조기에 공통 입력 신호를 제공하며, 상기 변조기들 중 하나에 대한 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호는 다른 변조기에 제공되는 대응하는 입력 신호에 비례하여 시프트되고, 상기 제1 변조기 및 제2 변조기의 각각에 상기 위상 시프트 혹은 시간 시프트된 입력 신호를 제공하도록 구성된 상기 변속 드라이브의 작동을 제어하기 위한 제어장치; 그리고,
    상기 DC 링크 스테이지에서 RMS 리플 전류를 감소시키도록 상기 제 1 인버터에 대한 상기 스위칭 신호가 상기 제 2 인버터에 대한 상기 스위칭 신호와 인터리브되는(interleaved) 냉각장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 제 1 변조기는 제 1 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하기 위하여 펄스 폭 변조(PWM) 제어되고, 상기 제 2 변조기는 상기 제 2 인버터에 대한 스위칭 신호를 발생하기 위한 펄스 폭 변조(PWM) 변조 기술을 사용하도록 구성되며, 상기 제 1 변조기와 상기 제 2 변조기는 상기 제어장치로부터 캐리어 신호를 수신하기 위한 캐리어 신호 입력 및 상기 제어장치로부터 변조 신호를 수신하기 위한 변조 신호 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 제 1 변조기와 상기 제 2 변조기중 하나로 제공된 상기 캐리어 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 캐리어 신호는 소정의 위상 시프트에 의해서 시프트되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 소정의 위상 시프트는 30도 내지 90도의 범위인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  36. 제 32 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 제 1 변조기와 상기 제 2 변조기중 하나로 제공된 상기 변조 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 컨버터 스테이지는 능동 컨버터를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 능동 컨버터에 대한 스위칭 신호를 발생하도록 펄스 폭 변조(PWM) 기술을 사용하는 제 3 변조기를 포함하며, 상기 제 3 변조기는 캐리어 신호를 수신하기 위한 캐리어 신호 입력 및 변조 신호를 수신하기 위한 변조 신호 입력을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 능동 컨버터에 대한 스위칭 신호를 상기 제 1 인버터와 상기 제 2 인버터에 대한 스위칭 신호와 인터리브(interleave)하도록 상기 제 3 변조기로 제공된 상기 캐리어 신호를 시프트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
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