KR101252412B1 - 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템 - Google Patents

교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101252412B1
KR101252412B1 KR1020117024062A KR20117024062A KR101252412B1 KR 101252412 B1 KR101252412 B1 KR 101252412B1 KR 1020117024062 A KR1020117024062 A KR 1020117024062A KR 20117024062 A KR20117024062 A KR 20117024062A KR 101252412 B1 KR101252412 B1 KR 101252412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy
intermediate circuit
absorbing device
phase drive
converter
Prior art date
Application number
KR1020117024062A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110137363A (ko
Inventor
라인하르트 보겔
베른트 하트윅
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
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 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20110137363A publication Critical patent/KR20110137363A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101252412B1 publication Critical patent/KR101252412B1/ko

Links

Images

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
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/06—Controlling the motor in four quadrants
    • 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
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/06—Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/28—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines polyphase motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/451—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or frequency
    • 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
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
    • 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
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/13—DC-link of current link type, e.g. typically for thyristor bridges, having an inductor in series with rectifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한, 특히 선박 또는 근해 플랫폼을 위한 구동 시스템으로서, 모터 및 발전기 모두로서 동작할 수 있는 3상 구동 기계(8)를 포함하며, 중간 회로 전압(Uz)을 갖는 직류 중간 회로(5)를 갖는 컨버터(2)를 포함하는 구동 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 교류 네트워크에서 원하지 않는 및/또는 허용할 수 없는 전압 및/또는 주파수 증가를 방지하기 위한 방법을 제공한다. 이 목적을 위해, 구동 시스템은 본 발명에 따라 중간 회로(5) 내에 배열된 에너지 흡수 장치(20)를 포함하며, 에너지 흡수 장치는 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)를 포함하며, 이 에너지 흡수체는 바람직하게는 3상 구동 기계(8)가 발전기 동작에서 생성하고 컨버터(2)의 모터측 전류 컨버터(4)에 의해 중간 회로(5)로 출력하는 전기 에너지의 적어도 일부분을 흡수하기 위한 적어도 하나의 전기 저항을 포함한다. 에너지 흡수체(21)는 중간 회로 전압(Uz)의 극성에 따라 에너지 흡수 장치(20)에 의해 활성화될 수 있다. 에너지 흡수 장치(20)는 바람직하게는 3상 구동 기계(8)의 전기 제동력의 흡수에 관해 변경 가능하다.

Description

교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템{DRIVE SYSTEM FOR A FACILITY HAVING AN ALTERNATING-CURRENT NETWORK}
본 발명은 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한, 특히 청구항 1의 전제부(preamble)에 따른, 선박 또는 근해 플랫폼을 위한 구동 시스템에 관한 것이다.
직류 중간 회로를 갖는 컨버터("부하 정류 인버터"(LCI; Load Commutated Inverter)로 또한 명명됨)는 구동 시스템을 위한 비교적 간단한, 광범위하게 사용되는 컨버터 회로이다. 이러한 종류의 컨버터는 네트워크측 전류 컨버터 및 기계측 전류 컨버터를 포함하며, 네트워크측 전류 컨버터는 입력측에서 교류 네트워크에 연결되고 출력측에서 직류 중간 회로에 연결되며, 모터측 전류 컨버터는 입력측에서 직류 중간 회로에 연결되고 출력측에서 3상(three-phase) 구동 기계에 연결된다. 가능한 멀리까지, 이상적으로 평활화되고 일정한 중간 회로 전류가 흐르도록, 중간 회로 전류를 위한 에너지 저장소의 역할을 하는 초크(choke)가 직류 중간 회로 내에 일반적으로 삽입된다.
이러한 종류의 컨버터는 고전력 동기식 기계들의 구동을 위해 매우 자주 사용되며, 3상 구동 기계의 양쪽 회전 방향에 대한 IV 사분면 동작(즉, 모터 및 발전기 동작)의 비교적 간단한 가능성을 제공한다.
모터 동작(즉, "구동" 시)에서, 3상 구동 기계는 컨버터를 통해 교류 네트워크로부터 전기 에너지를 끌어온다. 이 경우, 네트워크측 전류 컨버터는 정류기 동작을 하며, 기계측 전류 컨버터는 인버터 동작을 한다.
발전기 동작(즉, "제동" 시)에서, 3상 구동 기계는 전기 에너지를 생성하고 그것을 컨버터를 통해 교류 네트워크로 출력한다. 이 경우, 네트워크측 전류 컨버터는 인버터 동작을 하며 기계측 전류 컨버터는 정류기 동작을 한다.
직류 중간 회로를 갖는 컨버터는 특히 동기식 기계들과 함께 전기 선박 구동(주 추진력 구동)을 위해 매우 자주 사용된다. 이는, 그 중에서도 한 자릿수 또는 두 자릿수 메가와트 범위의 높은 구동 전력들에 적용된다.
선박 구동에서, 특히 고정된 날개들(blades)을 갖는 프로펠러들("고정 피치 프로펠러들")이 사용되는 경우, 프로펠러에 제동를 걸고 그것의 회전 방향을 반대로 할 수 있도록 IV 및 II 사분면에서의 발전기 동작이 필수적이다. 그 이유는, 움직이는 선박은 물의 흐름의 결과로서 "견인 부하(drag-through load)"를 구성하기 때문이다.
직류 중간 회로를 갖는 컨버터를 갖는 선박 구동에서, 발전기 동작 동안 방출된 에너지는 통상적으로 컨버터를 통해 네트워크 내로 피드백된다. 선박의 제동 프로세스 동안, 이 에너지는 두 자릿수 또는 세 자릿수 메가줄(megajoule) 범위 내일 수 있으며, 일반적으로 제동 시간은 대략 10 내지 60초의 범위 내이다.
작은 소위 "호텔 부하(hotel load)"만을 갖는 (즉, 주 전기 구동 시스템이 단연 가장 큰 전기 소비자를 나타내는) 탑재된 네트워크를 갖는 선박들에 대해, 탑재된 네트워크로의 에너지 회복은 종종 바람직하지 않고 및/또는 요구되는 전력으로 불가능한데, 그 이유는 이러한 경우에 에너지 회복은 탑재된 전압의 원하지 않는 및/또는 허용할 수 없는 전압 및/또는 주파수 증가를 일으킬 것이기 때문이다. 이러한 문제들은 원칙적으로 교류 격리된 네트워크들에서 발생할 수 있는데, 그 이유는 전기 소비자들의 수, 그러므로 회복된 에너지를 위한 네트워크의 흡수 용량은 격리된 네트워크들에서 정밀하게 제한되기 때문이다.
본 출원인의 아직 공개되지 않은 유럽 특허 출원(공식 참조 번호 07022773.1)에 설명된 해법에서는, 회복된 에너지를 네트워크에 일시적으로 연결된 제동 저항에서 열로 변환시킴으로써 선박의 교류 네트워크의 전압의 원하지 않는 및/또는 허용할 수 없는 전압 및/또는 주파수 증가가 방지된다. 그러므로, 제동 저항을 통해, 추가적인 소비자가 탑재된 네트워크에 연결되지만, 탑재된 네트워크로의 실제 에너지 피드백 자체는 방지되지 않는다. 이러한 경우, 제동 저항을 스위치 인 및 아웃할 때 모두 전력 균형의 급격한 변화가 일어나므로, 발전기 제어 시스템들의 역학이 많이 요구된다.
직류 중간 회로 대신 직류 전압 중간 회로를 갖는 컨버터를 갖는 구동 시스템들에 대해, 직류 전압 중간 회로 내에 배열된 제동 저항을 갖는 회로들이 알려져 있다. 일반적으로, 교류 네트워크로의 에너지 피드백이 일어날 수 없도록, 네트워크측 전류 컨버터가 다이오드들을 갖는 정류기의 형태일 때 그러한 해법이 사용된다. 그러나, 직류 전압 중간 회로와 직류 중간 회로 사이의 본질적인 기능적 차이점들 때문에, 그러한 해법들은 직류 중간 회로를 갖는 컨버터로 곧바로 전달될 수 없다.
개재된 컨버터 없이 3상 구동 모터가 네트워크에 직접 연결되는 선박 구동 시스템이 DE 749817로부터 알려졌다. 이 경우, 발전기 동작에서 모터는 네트워크로부터 전기적으로 절연되며, 전환 스위치에 의해 제동 저항에 연결된다.
개재된 컨버터 없이 3상 구동 모터가 네트워크에 직접 연결되는 선박 구동 시스템이 DE 870 725 A로부터 또한 알려졌다. 상호 영향이 없는 복수의 3상 및 여자기 권선(exciter winding) 시스템들을 갖는 모터가 사용된다. 제동에 사용되는 3상 권선 시스템은 모터 동작에서 비활성이다. 즉, 모터 동작에서, 그 안에 전압이 유도되지 않는다. 제동의 경우, 적합한 여자기 전류를 공급함으로써 이 3상 권선 시스템 내에서 전압이 유도되어 3상 권선 시스템에 연결된 제동 저항들에 의해 구동을 제동하는 전류가 흐를 수 있다.
그러므로, 양쪽 해법들 모두 교류 네트워크로부터 직접 작동되는 3상 선박 구동 모터들을 제동하는 서로 다른 방법들을 설명한다. 그러므로, 그것들은 컨버터 피드를 갖는 3상 드라이브(특히 전류 중간 회로를 갖는 것들)에 곧바로 적용될 수 없다.
여기서부터, 본 발명의 목적은, 청구항 1의 전제부에 따른 구동 시스템에 대해, 교류 네트워크의 원하지 않는 및/또는 허용할 수 없는 전압 및/또는 주파수 증가를 피할 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 구동 시스템에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 대응하는 종속 청구항들의 주제이다.
본 발명은 교류 네트워크로의 에너지의 피드백 자체가 이미 적어도 부분적으로 방지된다면 탑재된 네트워크 전압의 원하지 않는 및/또는 허용할 수 없는 전압 및/또는 주파수 증가가 방지될 수 있다는 고려로부터 시작된다. 네트워크 내로 에너지가 피드백되지 않도록 네트워크측 및 기계측의 전류 컨버터들이 그들의 제어 및 조절 시스템들을 통해 작동될 수 있으나, 발전기 동작에서 발생하는 에너지(선박의 경우 프로펠러가 제동될 때 물리적인 원인을 통하여 발생하는 제동 에너지)는 다른 방법으로 감소되어야 한다.
그러므로, 본 발명에 따라, 구동 시스템은 중간 회로 내에 배치된 에너지 흡수 장치를 가지며, 그 에너지 흡수 장치는 3상 구동 기계가 발전기 동작에서 생성하고 모터측 전류 컨버터를 통해 중간 회로로 출력하는 전기 에너지의 적어도 일부분을 흡수하기 위한 적어도 하나의 에너지 흡수체를 포함한다. 에너지 흡수체는 바람직하게는 전기 에너지를 열로 변환하는 적어도 하나의 오믹(ohmic) 저항으로 구성된다. 그러나, 발전기 동작에서 생성된 전기 에너지를 적합한 에너지 저장 장치, 예컨대 고전력 커패시터 또는 플라이휠(flywheel)에 일시적으로 저장하고, 그것을 시스템의 추가적인 어플리케이션에 공급하는 것을 또한 생각할 수 있다. 에너지 흡수 장치가 복수의 에너지 흡수체들을 포함한다면, 이들은 서로 연결될 수 있다(예컨대 병렬 및/또는 직렬로).
그러므로, 회복된 에너지는 전류 컨버터의 중간 회로에 이미 부분적으로 흡수되므로 그것은 애당초 네트워크로 들어갈 수 없다. 이러한 경우, 회복된 에너지는 네트워크에 연결된 소비자들의 에너지 흡수 용량에 따라 중간 회로 내에 완전히 또는 단지 부분적으로 흡수될 수 있으며, 그 용량은 발전기 동작 동안의 특정 상황에 의존한다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 에너지 흡수체는 적어도 중간 회로 전압의 극성의 함수로서 에너지 흡수 장치에 의해 활성화될 수 있다. 그러한 활성화는, 예컨대 에너지 흡수체를 중간 회로에 연결하는 것에 있을 수 있다.
여기서 기본적인 고려 사항은, 기계의 모터 동작에서, 직류 중간 회로 내에서 변환된 전력 Pz에 하기 수학식이 보편적으로 적용되어야 한다는 것이다.
Figure 112011079991214-pct00001
그러므로, 발전기 동작에서, 중간 회로의 전력 Pz에 하기 수학식이 보편적으로 적용되어야 한다.
Figure 112011079991214-pct00002
직류 중간 회로를 갖는 컨버터의 주 특징은, 중간 회로의 전류 Iz의 흐름의 방향이 원칙적으로 반대가 될 수 없다는 것이다. 그러므로, 모터 또는 발전기 동작 중 어떤 것이 존재하든 상관없이, 전류의 부호는 변경 불가하다(여기서 "+1"). 그러므로, 수학적으로 표현하여, 하기 수학식이 적용된다.
Figure 112011079991214-pct00003
중간 회로의 전력은 음수, 즉 0보다 작을 수 있으므로(수학식 2 참조), 발전기 동작을 위해 중간 회로 전압 Uz의 극성이 반대가 되어야 한다.
Figure 112011079991214-pct00004
Figure 112011079991214-pct00005
그러므로, 중간 회로 전압의 극성은 3상 구동 기계의 동작 모드의 지표이며, 발전기 동작에서 에너지 흡수체를 활성화하고 모터 동작에서 그것을 비활성화하도록 특정한 방식으로 이용될 수 있다.
에너지 흡수 장치는 에너지 흡수체와 직렬로 연결되고 발전기 동작 동안 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 대해서는 도전성이고, 모터 동작 동안 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 대해서는 차단하도록 분극화되는 다이오드를 포함하므로, 발전기 동작에서 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 의한 에너지 흡수체의 활성화는 특히 쉽게 달성될 수 있다. 이러한 경우, 복수의 에너지 흡수체들이 직렬 연결될 때 이 직렬 회로에 직렬로 연결되며, 그러므로 모든 에너지 흡수체들에 공통인 하나의 다이오드로 충분하다. 복수의 에너지 흡수체들이 병렬 연결될 때, 이 병렬 회로 전체와 직렬 연결된 공통 다이오드로 충분할 수 있다. 그러나, 에너지 흡수체들 각각에 대해 각각의 다이오드가 존재할 수도 있다.
대안적으로, 에너지 흡수 장치는, 다이오드 대신에, 에너지 흡수체와 직렬 연결되며, 발전기 동작에서 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 대해서는 도전성 상태로 스위치될 수 있고, 모터 동작에 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 대해서는 차단하도록 분극화되는 제어 가능한 전력 전자 반도체 스위치를 포함할 수 있다. 그러므로, 에너지 흡수체는 특정한 방식으로 중간 회로에 연결될 수 있으며, 중간 회로에 흡수되거나 네트워크에 공급되는 회복된 에너지의 타이밍, 그러므로 비율이 능동적으로 제어될 수 있다. 이 목적을 위해, 전력 전자 반도체 스위치는 바람직하게는 역방향 차단 전력 반도체 컴포넌트, 특히 사이리스터(thyristor)의 형태이다. 이러한 경우, 복수의 에너지 흡수체들이 직렬 연결될 때, 이 직렬 회로에 직렬로 연결된, 그러므로 모든 에너지 흡수체들에 공통인 하나의 반도체 스위치가 마찬가지로 충분하다. 복수의 에너지 흡수체들이 병렬 연결될 때, 이 병렬 회로에 직렬로 연결된 공통의 반도체 스위치로 충분할 수 있다. 그러나, 에너지 흡수체와 직렬 연결된 각각의 반도체 스위치가 에너지 흡수체들 각각에 대해 존재할 수도 있다.
특히 유리한 실시예에 따라, 에너지 흡수 장치는 3상 구동 기계의 전기 제동력의 흡수에 관하여 변할 수 있도록 구성될 수 있다. 그 후, 전기 제동력의 흡수는 3상 구동 기계의 필요한, 상황에 의존하는 제동 토크(torque)의 양의 함수로서 조정될 수 있다.
전기 제동력의 흡수를 변경하기 위해, 에너지 흡수 장치는 에너지 흡수체들 중 적어도 일부에 대해, 각각의 에너지 흡수체들과 직렬 또는 병렬로 연결된 각각의 스위치를 포함할 수 있다. 그에 의해 에너지 흡수체들, 바람직하게는 복수의 오믹 저항들이 스위칭 인 및/또는 아웃될 수 있으며, 그러므로 3상 구동 기계의 발전기 동작 동안 3상 구동 기계의 에너지 및 전력 흡수, 그러므로 제동 토크가 단계적으로 변화될 수 있다. 에너지 흡수 장치는, 예컨대 병렬 연결된 복수의 에너지 흡수체들(각각은 그것과 직렬 연결된 각각의 스위치를 가짐), 또는 직렬 연결된 복수의 에너지 흡수체들(각각은 그것과 병렬 연결된 각각의 스위치를 가짐)을 포함할 수 있다.
스위치 또는 스위치들은 바람직하게는 전력 전자 반도체 스위치들의 형태이다. 이러한 경우, 스위치 오프되거나 스위치 오프되지 않을 수 있는 반도체 스위치들이 사용될 수 있다. 반도체 스위치가 컷오프 전압을 흡수할 수 없는 경우, 바람직하게는 컷오프 전압을 흡수할 수 있는 다이오드가 그것과 직렬 연결된다.
전력 전자 반도체 스위치가 역방향 차단 전력 반도체 컴포넌트, 특히 사이리스터의 형태라면, 역방향 차단 전력 반도체 컴포넌트가 다이오드의 기능을 또한 인계받을 수 있으므로, 적어도 하나의 에너지 흡수체와 직렬 연결된 다이오드가 생략될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 에너지 흡수체들 중 적어도 하나는 3상 구동 기계의 전기 제동력의 흡수를 변화시키기 위해 연속 가변 오믹 저항의 형태일 수 있다. 3상 구동 기계의 전기 제동력, 그러므로 그것의 제동 토크의 흡수는 그것에 의해 무단으로(steplessly) 변화될 수 있다.
특히 유리한 실시예에 따라, 구동 시스템은 에너지 흡수 장치에 의해 3상 구동 기계의 원하는 기준 제동 토크의 함수로서, 및 구동 시스템의 실제 값들의 함수로서 3상 구동 기계의 전기 제동력의 흡수를 제어 및/또는 조절하기 위한 모니터링 및 제어 장치를 포함한다. 이러한 실제 값들은, 예컨대,
- 중간 회로 전압의 극성; 및/또는
- 중간 회로 전압의 레벨; 및/또는
- 중간 회로 전류; 및/또는
- 모터 속도; 및/또는
- 모터 전압; 및/또는
- 모터 전류
에 대한 값들일 수 있다.
3상 구동 기계가 한 자릿수 또는 다중 자릿수 메가와트 범위의 전력을 갖는다면 본 발명은 특히 유리하게 사용될 수 있다.
에너지 흡수 장치에 의해 흡수된 에너지는 다른 곳, 예컨대 선실 공기의 히팅 및 공급수의 히팅에 또한 이용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그것은 또한 특히 고전력 범위에서의 구동의 경우, 이 에너지가 저장될 수 있다면 특히 유리하다는 것이 증명될 수 있다. 이는, 예컨대 전기 에너지 저장소들(예컨대, 커패시터), 전기화학 에너지 저장소들(예컨대, 어큐뮬레이터), 기계적 에너지 저장소들(플라이휠 저장 장치) 또는 열 저장소들(예컨대, 온수 저장 장치)에서 달성될 수 있다. 그러므로, 적어도 하나의 에너지 흡수체는 오믹 저항 대신 에너지 저장소의 형태, 특히 고전력 커패시터 배터리 또는 전기화학 배터리(어큐뮬레이터), 또는 플라이휠 저장 장치의 형태일 수 있다.
본 발명, 및 종속 청구항들의 특징에 따른 본 발명의 그 이상의 유리한 실시예들이 대표적인 실시예들 및 도면들을 참조하여 하기 더 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술로부터 알려진 제1 구동 시스템을 도시한다.
도 2는 종래 기술로부터 알려진 제2 구동 시스템을 도시한다.
도 3은 선박 구동의 4개의 속도/토크 사분면에 대한 간략화된 형태의 속도/토크 그래프이다.
도 4는 모터 및 발전기 동작에서의 중간 회로 전압의 표현과 함께 도 2의 구동 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 구동 시스템의 제1 실시예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 구동 시스템의 제2 실시예를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 구동 시스템의 제3 실시예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 구동 시스템의 제4 실시예를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 구동 시스템의 제5 실시예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 구동 시스템의 제6 실시예를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 구동 시스템의 제7 실시예를 도시한다.
도 1에 도시되고 종래 기술로부터 알려진 선박을 위한 구동 시스템(1)은 직류 중간 회로 컨버터(2)를 포함하며, 이는 차례로 네트워크측 전류 컨버터(3) 및 기계측 전류 컨버터(4)를 포함한다. 네트워크측 전류 컨버터(3)는 입력측에서 변압기(6)를 통해 교류 네트워크(7)에 연결되고 출력측에서 직류 중간 회로(5)에 연결된다. 모터측 전류 컨버터(4)는 입력측에서 직류 중간 회로(5)에 연결되고 출력측에서 3상 구동 기계(8)에 연결된다. 전류 컨버터들(3 및 4) 각각은 전력 전자 반도체 스위치들의 형태의 다수의 전류 컨버터 밸브들을 포함한다.
직류 중간 회로(5)는 두 개의 도전체들(9, 10), 및 직류 평활 초크(11)를 포함하며, 직류 평활 초크는 도전체(9) 내에 연결되어, 이상적인 경우(초크(11)의 무한대로 높은 인덕턴스) 이상적으로 평활화된 일정한 중간 회로 전류 Iz가 흐르도록 중간 회로 전류 Iz를 위한 에너지 저장소의 역할을 한다. 이 경우, 중간 회로 전류 Iz의 흐름 방향은, 네트워크측 및 기계측 전류 컨버터들(3 및 4)에서 반도체 스위치들, 보통 사이리스터들에 의해 영구적으로 미리 결정되므로, 원칙적으로 반대로 될 수 없다.
도 2에 도시된 것과 같이, 네트워크측 전류 컨버터(3)는 흔히 작은 고조파(harmonic) 네트워크 반응들을 수신하기 위해 비교적 높은 전력을 위한 12-펄스(또는 더 높은 펄스) 구성을 갖는다. 기계측 전류 컨버터(4)는 일반적으로 6-펄스 구성만을 갖는다. 매우 높은 전력 및/또는 리던던시(redundancy) 요구의 경우에는, 복수의 컨버터들의 사용에 의해 복수의 3상 권선 시스템들을 갖는 기계들의 피드가 추가적으로 달성될 수 있다.
두 개의 전류 컨버터들(3, 4)의 조절 및 활성화는 일반적으로 미리 결정된 모터 기준 토크의 함수로서 전류 컨버터에 가까이 위치한 제어 및 조절 시스템에 의해 달성된다. 기준 토크는 중첩된 속도 제어 시스템에 의해 일반적으로 미리 결정된다. 요구되는 제어 및 조절 컴포넌트들은 도면들에 도시되지 않았다.
회전하는 필드 기계는, 예컨대, 선박의 주 추진 유닛으로서 사용되는 한자릿수 또는 두자릿수 메가와트 범위의 전력을 갖는 동기식(synchronous) 기계이다.
선박 추진 유닛으로서 위에서 설명한 어플리케이션에 대해, 속도/토크 그래프의 네 개의 사분면이 도 3에서와 같이 매우 간략화된 형태로 표시될 수 있다(소위 "로빈슨 곡선"의 간략화된 표시). 특히, 고정된 날개들을 갖는 프로펠러(고정 피치 프로펠러)가 사용된다면, 프로펠러를 제동하고 프로펠러의 회전의 방향을 반대로 하기 위해 사분면 IV 및 II에서의 발전기 동작이 필수적이다. 그 이유는, 움직이는 선박은 흐르는 물의 결과로서 "견인 부하"를 나타내기 때문이다. 대응하는 곡선의 부분들은 연속적인 라인들과 기준 번호(12)에 의해 도 3에 표현된다.
도 4는 도 2의 구동 시스템의 경우에 대해, 3상 기계(8)의 모터 및 발전기 동작에 대한 중간 회로 전압 Uz의 서로 다른 극성을 도시한다. 이 경우, 참조 번호(13)에 의해 표시된 화살표는 모터 동작에서의 중간 회로 전압 Uz의 극성을 나타내며, 반대 방향으로 향하고 참조 번호(14)에 의해 표시된 화살표는 발전기 동작에서의 중간 회로 전압 Uz의 극성을 나타낸다.
도 5에 도시된 발명에 따른 구동 시스템(1)은 도 2에 도시된 구동 시스템과 동일한 컴포넌트들을 포함하며, 추가적으로 직류 중간 회로(5) 내에 배열된 에너지 흡수 장치(20)를 포함한다. 이 목적을 위해, 에너지 흡수 장치(20)는 직류 중간 회로(5)의 두 개의 도전체들(9, 10) 사이에 연결된다. 에너지 흡수 장치(20)는 발전기 동작에서 3상 구동 기계(8)에 의해 생성된 전기 에너지를 흡수하기 위한 에너지 흡수체로서 전기 저항(21)을 포함하며, 상기 에너지를 모터측 전류 컨버터(4)를 통해 중간 회로(5)로 출력한다. 물론, 에너지 흡수 장치(20)는 하나의 저항(21) 대신에 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 저항들 또는 에너지 저장소들을 포함할 수 있다.
도 5에 표시된 경우에서, 전기 저항(21)은 발전기 동작에서 선박의 제동 프로세스 동안 3상 구동 기계(8)에 의해 생성된 모든 에너지를 흡수할 수 있도록 설계된다.
에너지 흡수 장치(20)는, 저항(21)과 직렬 연결되며, 발전기 동작 동안 존재하는 화살표(14)에 의해 표시된 중간 회로 전압 Uz의 극성에 대해서는 도전성이고, 모터 동작 동안 존재하는 화살표(13)에 의해 표시된 중간 회로 전압 Uz의 극성에 대해서는 차단하도록 분극화되는 다이오드(22)를 더 포함한다. 다이오드(22)가 도전성일 때에만, 즉 제동 동작(발전기 동작)에 대응하는 중간 회로 전압 Uz가 가해질 때만 저항(21)을 통해 전류가 흐를 수 있다. 도 5에서, 도전체(9)가 음의 전위를 갖고, 도전체(10)가 양의 전위를 가질 때가 그에 해당된다. 이 경우, 도 5에서 모터 동작을 위한 중간 회로 전류 Iz(즉 구동 전류)의 방향은 15로 표시된 점선으로 도시되며, 발전기 동작을 위한 중간 회로 전류 Iz(즉 제동 전류)의 방향은 16으로 표시된 대시선(dashed line)으로 도시된다.
제동 동작 동안, 네트워크측 전류 컨버터(3)는 이 전류 컨버터의 밸브들을 위한 점화 펄스들을 차단함으로써 비활성 상태에 이를 수 있으며, 따라서 중간 회로(5)로부터 전류 컨버터(3)를 통해 네트워크(7) 내로 역방향 전류가 흐를 수 없다.
도 6에 도시된 구동 시스템(1)에서, 에너지 흡수 장치(20)는, "제동 저항을 사용한 제동" 기능이 요구대로 스위칭 인 또는 스위칭 아웃될 수 있도록, 저항(21) 및 다이오드(22)에 연결된 스위치(23)를 추가적으로 포함한다. 그 경우, 제동 전류가 오프되었을 때 저항(21)(및 어쩌면 그것의 전기 연결 라인들)의 기생 인덕턴스에 저장된 에너지가 스위치(23)에 허용할 수 없을 만큼 높은 부하를 야기하지 않도록, 소위 프리 휠링(free-wheeling) 다이오드(24)를 저항(21)과 병렬 연결하는 것이 또한 권장된다.
도 7에 도시된 구동 시스템(1)에서, 에너지 흡수 장치(20)는 서로 병렬 연결된 오믹 저항들(21)을 포함하며, 각각은 그것과 직렬 연결된 각각의 스위치(23)를 갖는다. 게다가, 각각의 프리 휠링 다이오드(24)가 저항들(21) 각각에 병렬 연결된다. 그러므로, 3상 구동 기계(8)의 발전기 동작에서, 제동력의 흡수는 저항들(21)을 스위치 인 또는 아웃함으로써 단계적으로 변경될 수 있으므로, 요구되는 상황에 의존하는 제동 토크에 적응될 수 있다. 이 해법의 이점은, 각각의 경우의 유효 제동 저항이 실제 모터 속력에 적응될 수 있다는 것이다. 그렇지 않고, 일정한 제동 저항의 경우, 제동 동안 모터에서 유도된 모터 전압(모터 속도가 감소함에 따라 그 전압이 감소됨)은 마찬가지로 감소하는 제동 전류, 그러므로 감소하는 제동 토크를 야기할 것이다.
도 8에 도시된 것과 같이, 에너지 흡수 장치(20)는 직렬 연결된 복수의 저항들(21)을 또한 포함할 수 있으며, 그들 중 일부 또는 전부는 저항들(21)을 브리지하기 위해 그것과 병렬 연결된 각각의 스위치(23)를 포함한다. 추가적으로, 각각의 프리 러닝 다이오드(24)가 저항들(21) 각각에 병렬 연결된다. 스위치들(23)을 열고 닫음으로써 하나의 또는 복수의 저항들(21)이 브리지될 수 있으며, 그에 따라 제동력의 흡수 또한 요구되는 제동 토크의 함수로서 제어 및/또는 조절될 수 있다.
도 7 및 8에 도시된 3상 구동 기계(8)의 유효 제동 저항, 그러므로 제동력의 흡수를 변경 또는 제어하는 방법들은 대안으로서 또는 서로의 조합(도시되지 않음)으로서 사용될 수 있다.
스위치 또는 스위치들(23)은 스위치 오프될 수 있거나 스위치 오프될 수 없는 전력 전자 반도체 스위치들(이하 "전력 반도체 스위치들"로 명명됨)의 형태일 수 있다. 이 목적을 위해, 도 6의 대표적인 실시예의 경우에 대해, 도 9는 스위치(23)의 실시예를 IGBT의 형태로 스위치 오프될 수 있는 제어 가능한 전력 반도체 스위치(25)로서 유리하게 도시한다.
전력 반도체 스위치로서 역방향 차단 전력 반도체 스위치가 사용된다면, 저항과 직렬 연결된, 에너지 흡수를 활성화하기 위한 다이오드 또한 생략될 수 있다. 이 목적을 위해, 도 6의 대표적인 실시예의 경우에 대해, 도 10은 도 10에서 사이리스터(26)의 형태로 표시된, 저항(21)과 직렬 연결된 제어 가능한 역방향 차단 전력 반도체 스위치가 다이오드(22) 대신 사용되는 것을 도시한다.
역방향 차단 전력 반도체 스위치는 컷오프 전압 및 차단 전압을 모두 흡수할 수 있으므로 이 용도에 매우 적합하다. 즉, 예컨대 도 6 및 도 7에 표현된 것과 같이, 그러한 전력 반도체 스위치(26)는 또한 다이오드(22)의 기능을 인계받을 수 있다.
역방향 차단 전력 반도체 스위치, 도 10의 사이리스터(26)는 발전기 동작에 존재하는 중간 회로 전압의 극성에 대해서는 도전 상태로 스위칭될 수 있으며, 모터 동작에 존재하는 중간 회로 전압 Uz의 극성에 대해서는 차단할 수 있도록 분극화된다.
사이리스터들은 스위치 오프될 수 있는 전력 전자 컴포넌트들이 아니기 때문에, 사이리스터(26)의 한 번의 활성화("점화") 후, 전류의 제로 통과(zero passage)에 도달할 때까지 각각의 저항(21)을 통해 제동 전류가 흐른다. 이는 사이리스터(26)가 이 경우 발생하는 중간 회로 전압 Uz에 대해 다시 차단하도록, 저항(21)에서 발생하는 제동 에너지가 사실상 완전히 제거되었거나, 컨버터(2)가 모터 동작으로 복귀되었을 때 해당된다.
스위치 오프될 수 있는 제어 가능한 전력 반도체 스위치들(예컨대, IGBT, IGCT) 및 스위치 오프될 수 없는 제어 가능한 전력 반도체 스위치들(예컨대, 사이리스터)이 대안으로서 또는 서로의 조합(도시되지 않음)으로서 스위치(23)로 사용될 수 있다.
도 11에 도시된 것과 같이, 구동 시스템이 에너지 흡수 장치(20)에 의해 3상 구동 기계(8)의 원하는 기준 제동 토크 MBr*의 함수로서, 및 구동 시스템(1)의 실제 값들의 함수로서 3상 구동 기계(8)의 전기 제동력의 흡수를 제어 및/또는 조절하도록 셋업된 모니터링 및 제어 장치(27)를 포함한다면 더 특히 유리하다. 이 목적을 위해, 모니터링 및 제어 장치(27)는 중간 회로 전압 Uz의 극성 및/또는 중간 회로 전압 Uz의 레벨 및/또는 중간 회로 전류 Iz 및/또는 모터 속도 n 및/또는 모터 토크 UM을 검출 및 평가하고, 그로부터 스위치들(23)을 위한 활성화 신호들을 생성하여, 예컨대 제동 저항들(21)을 스위칭 인 및/또는 스위칭 아웃함으로써(도 7 및 도 8에 관해 설명한 것과 같이) 주어진 시간에서 유효한 제동력의 변경 또는 적응이 요구대로, 또는 구동 시스템(1)의 작동점(working point)의 함수로서 수행될 수 있도록 한다.
도 9 및 10에서 대표적인 방식으로 이미 나타내어진 것과 같이, 스위치 오프될 수 있거나 스위치 오프될 수 없는 전력 반도체 스위치들이 스위치들(23)로 사용된다면 특히 유리하다.
설명된 제동력의 흡수의 단계적인 변화 외에, 무단 가변(steplessly variable) 에너지 흡수체들, 예컨대 무단 가변 오믹 저항들이 에너지 흡수체들로서 사용된다는 점에서 에너지 흡수 장치(20)는 또한 무단(stepless)으로 구성될 수 있다.

Claims (11)

  1. 교류 네트워크(7)를 갖는 시설을 위한 구동 시스템(1)으로서,
    - 모터 및 발전기 양쪽 모두로서 동작할 수 있는 3상 구동 기계(8),
    - 중간 회로 전압(Uz)을 갖는 직류 중간 회로(5)를 갖는 컨버터(2)
    를 포함하며,
    - 상기 컨버터(2)는 네트워크측 전류 컨버터(3) 및 기계측 전류 컨버터(4)를 포함하며, 상기 네트워크측 전류 컨버터(3)는 입력측에서 상기 교류 네트워크(7)에 연결되고 출력측에서 상기 직류 중간 회로(5)에 연결되며, 상기 기계측 전류 컨버터(4)는 입력측에서 상기 직류 중간 회로(5)에 연결되고 출력측에서 상기 3상 구동 기계(8)에 연결되며,
    - 상기 3상 구동 기계(8)는 모터 동작에서 상기 컨버터(2)를 통해 상기 교류 네트워크(7)로부터 전기 에너지를 끌어오며, 발전기 동작에서 전기 에너지를 생성하고 상기 전기 에너지를 상기 기계측 전류 컨버터(4)를 통해 상기 중간 회로(5)로 출력하며,
    상기 중간 회로(5) 내에 에너지 흡수 장치(20)가 배열되고, 상기 에너지 흡수 장치는 상기 3상 구동 기계(8)가 발전기 동작에서 생성하고 상기 기계측 전류 컨버터(4)를 통해 상기 중간 회로(5)로 출력하는 전기 에너지의 적어도 일부분을 흡수하기 위한 적어도 하나의 오믹 저항으로 구성되는 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)는 적어도 상기 중간 회로 전압(Uz)의 극성의 함수로서 상기 에너지 흡수 장치(20)에 의해 활성화될 수 있으며,
    상기 에너지 흡수 장치(20)는 상기 3상 구동 기계(8)의 전기 에너지의 흡수에 변경을 주기 위해 각 오믹 저항에 대해 상기 오믹 저항과 직렬 또는 병렬로 연결되는 스위치(23)를 포함하고,
    상기 에너지 흡수 장치(20)는 각 오믹 저항에 대해 상기 오믹 저항과 병렬로 연결되는 프리 휠링 다이오드(24)를 더 포함하는, 구동 시스템(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)를 활성화하기 위해, 상기 에너지 흡수 장치(20)는, 상기 에너지 흡수체(21)와 직렬 연결되며 발전기 동작 동안 존재하는 상기 중간 회로 전압(Uz)의 극성에 대해서는 도전성이고 모터 동작 동안 존재하는 상기 중간 회로 전압(Uz)의 극성에 대해서는 차단하도록 분극화되는 다이오드(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)를 활성화하기 위해, 상기 에너지 흡수 장치(20)는, 상기 에너지 흡수체(21)와 직렬 연결되며 발전기 동작 동안 존재하는 상기 중간 회로 전압(Uz)의 극성에 대해서는 도전 상태로 스위칭되고 모터 동작 동안 존재하는 상기 중간 회로 전압(Uz)의 극성에 대해서는 차단하도록 분극화되는 제어 가능한 전력 전자 반도체 스위치(26)를 포함하고, 상기 제어 가능한 전력 전자 반도체 스위치(26)는 상기 스위치(23)에 해당하는, 구동 시스템(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치 또는 스위치들(23)은 전력 전자 반도체 스위치들의 형태인 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전력 전자 반도체 스위치(26)는 역방향 차단 전력 전자 컴포넌트의 형태인 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3상 구동 기계(8)의 전기 제동력의 흡수를 변경하기 위해, 상기 에너지 흡수체들 중 적어도 하나는 연속 가변 오믹 저항의 형태인 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 장치(20)에 의해 상기 3상 구동 기계(8)의 원하는 기준 제동 토크(MBr*)의 함수로서 및 상기 구동 시스템(1)의 실제 값들의 함수로서 상기 3상 구동 기계(8)의 제동력의 흡수를 제어 또는 조절하기 위한 모니터링 및 제어 장치(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3상 구동 기계(8)는 한자릿수 또는 다중 자릿수 메가와트 범위의 전력을 갖는 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에너지 흡수체(21)는 에너지 저장소의 형태인 것을 특징으로 하는 구동 시스템(1).
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020117024062A 2009-04-14 2010-04-07 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템 KR101252412B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009017023.5 2009-04-14
DE200910017023 DE102009017023A1 (de) 2009-04-14 2009-04-14 Antriebssystem für eine Anlage mit einem Wechselspannungsinselnetz
PCT/EP2010/054568 WO2010118975A1 (de) 2009-04-14 2010-04-07 Antriebssystem für eine anlage mit einem wechselspannungsinselnetz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110137363A KR20110137363A (ko) 2011-12-22
KR101252412B1 true KR101252412B1 (ko) 2013-04-08

Family

ID=42537568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117024062A KR101252412B1 (ko) 2009-04-14 2010-04-07 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8766477B2 (ko)
EP (1) EP2419295B1 (ko)
JP (1) JP5478711B2 (ko)
KR (1) KR101252412B1 (ko)
AU (1) AU2010237187B2 (ko)
DE (1) DE102009017023A1 (ko)
DK (1) DK2419295T3 (ko)
ES (1) ES2444968T3 (ko)
WO (1) WO2010118975A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010010235B9 (de) * 2009-10-19 2013-04-18 Exscitron Gmbh Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LED-Strängen
JP5606506B2 (ja) * 2012-09-20 2014-10-15 三菱電機株式会社 駆動制御装置及び駆動制御方法
CN102991360B (zh) * 2012-12-28 2015-12-23 上海三一重机有限公司 一种用于电驱动矿车的电制动控制方法
EP3040232A1 (de) * 2014-12-29 2016-07-06 Siemens Aktiengesellschaft Sichere elektrische Bremse für einen Synchronmotor
DE102016212789A1 (de) 2016-07-13 2018-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Energieversorgungssystem für ein Inselnetz
DE102016010327A1 (de) * 2016-08-29 2018-03-01 Lenze Drives Gmbh Lagerbediengerät und Verfahren zur Steuerung eines Lagerbediengeräts
WO2018202462A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Siemens Aktiengesellschaft Electric charging system and method
JP6939715B2 (ja) * 2018-06-15 2021-09-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 船舶用電力制御装置
EP3672058A1 (de) 2018-12-17 2020-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Betreiben von schaltelementen eines wechselrichters eines mittels wenigstens einer zumindest dreiphasigen synchronmaschine angetriebenen, insbesondere schienengebundenen fahrzeugs
CN109449963B (zh) * 2018-12-19 2021-11-19 南京亚派科技股份有限公司 一种混合型再生电能吸收利用装置的容量配置与控制方法
DE102019108409A1 (de) 2019-04-01 2020-10-01 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage mit einer Wechselrichtereinrichtung zum Erzeugen einer Wechselspannung sowie entsprechendes Verfahren
JP7359673B2 (ja) * 2019-12-09 2023-10-11 ファナック株式会社 電源回生機能を有する整流器及びモータ駆動装置
CN111478627B (zh) * 2020-04-13 2021-11-05 珠海格力电器股份有限公司 一种伺服电机动态制动电路及其控制方法
CN111717358A (zh) * 2020-06-04 2020-09-29 中船邮轮科技发展有限公司 一种双绕组电力推进系统及船舶

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0690593A (ja) * 1992-09-07 1994-03-29 Toshiba Corp リニアモータ駆動電気車の発電制動制御装置
JP2005006476A (ja) * 2003-06-16 2005-01-06 Hitachi Ltd モータ駆動システム

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE749817C (de) 1941-05-06 1945-01-12 Einrichtung zum Umsteuern eines elektrischen Schiffsantriebes
DE870725C (de) 1944-10-01 1953-03-16 Siemens Ag Anordnung zum Abbremsen der Drehzahl oder Umsteuern der Drehrichtung von Synchronmotoren
DE1513532A1 (de) * 1965-09-25 1969-12-04 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine
DE2207367C2 (de) * 1972-02-17 1974-02-28 Reinhausen Maschf Scheubeck Anordnung zur Verhinderung von Stufenkurzschlüssen bei Lastumschaltern von Stufentransformatoren mit antiparallel geschalteten Thyristoren
CH557107A (de) 1972-07-28 1974-12-13 Siemens Ag Schaltungsanordnung fuer eine drehfeldmaschine, die ueber einen umrichter an ein drehstromnetz angeschlossen ist.
US4039914A (en) * 1975-11-25 1977-08-02 General Electric Company Dynamic braking in controlled current motor drive systems
DE3010099A1 (de) * 1980-02-25 1981-09-03 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Elektronische schutzschaltung
AT374311B (de) 1982-02-19 1984-04-10 Elin Union Ag Zwei- oder mehrphasiger spannungszwischenkreisumrichter
DE3409631A1 (de) 1984-03-16 1985-09-19 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Schaltungsanordnung fuer einen stromrichterantrieb eines fahrzeuges mit gleichspannungseinspeisung
US5023516A (en) * 1988-05-10 1991-06-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp operation apparatus
JPH0780430B2 (ja) * 1989-09-06 1995-08-30 株式会社日立製作所 直流給電回路システム
DE19539573A1 (de) * 1995-10-25 1997-04-30 Asea Brown Boveri Summenlöschkreis für einen Thyristor-Stromrichter
GB2309343B (en) * 1996-01-16 2000-05-03 Cegelec Controls Ltd Protection arrangement for a switching device
JP3943726B2 (ja) 1998-09-16 2007-07-11 本田技研工業株式会社 回生制動装置
DK1177129T3 (da) 1999-05-11 2004-08-02 Siemens Ag Kursstabilt, hurtigt og södygtigt skib med et til en rorpropeller optimeret skrog
DE10011609C2 (de) 1999-06-24 2002-11-07 Siemens Ag Antriebseinrichtung für Schiffspropeller
US6592412B1 (en) 1999-06-24 2003-07-15 Siemens Aktiengesellschaft Propelling and driving system for boats
US7081725B2 (en) * 2004-02-06 2006-07-25 Visteon Global Technologies, Inc. Power electronics apparatuses for double-fed induction generator to induction motor drive system
FI118583B (fi) * 2006-06-01 2007-12-31 Vacon Oyj Taajuusmuuttajan virran mittaus
US8514601B2 (en) * 2009-08-17 2013-08-20 Ideal Power Converters, Inc. Power conversion with added pseudo-phase
FI121643B (fi) * 2007-03-16 2011-02-15 Vacon Oyj Virran yliaaltojen rajoitus
EP2062813B1 (de) 2007-11-23 2012-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur schnellstmöglichen Stillsetzung der elektrisch angetriebenen Propeller eines Schiffs
JP5282731B2 (ja) * 2009-12-22 2013-09-04 株式会社安川電機 電力変換装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0690593A (ja) * 1992-09-07 1994-03-29 Toshiba Corp リニアモータ駆動電気車の発電制動制御装置
JP2005006476A (ja) * 2003-06-16 2005-01-06 Hitachi Ltd モータ駆動システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009017023A1 (de) 2010-10-28
AU2010237187A1 (en) 2011-10-27
EP2419295A1 (de) 2012-02-22
KR20110137363A (ko) 2011-12-22
AU2010237187B2 (en) 2013-08-29
DK2419295T3 (en) 2014-02-17
WO2010118975A1 (de) 2010-10-21
ES2444968T3 (es) 2014-02-27
US20120043817A1 (en) 2012-02-23
EP2419295B1 (de) 2013-12-04
US8766477B2 (en) 2014-07-01
JP2012523816A (ja) 2012-10-04
JP5478711B2 (ja) 2014-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101252412B1 (ko) 교류 네트워크를 갖는 시설을 위한 구동 시스템
US8008885B2 (en) Power converters
US8513911B2 (en) Power converters
US8400085B2 (en) Dynamic braking for current source converter based drive
US7026783B2 (en) Drive system
US7990097B2 (en) Power conversion system and method for active damping of common mode resonance
FI95425C (fi) Vaihtovirtamoottorin ohjauslaite
JP5339643B2 (ja) 改良型ｄｃバス調節器
Rajeevan Load-commutated SCR-based current source inverter fed induction motor drive with open-end stator windings
EP2854271A2 (en) Method and system for driving electric machines
CN207638589U (zh) 适用于短路保护的异步发电机整流供电系统
JP2016052142A (ja) モータ制御装置
SE201598C1 (ko)
Mitrovic et al. Active Front End Converter in Common DC Bus Multidrive Application
AU2013206813B2 (en) Improved DC bus regulator
JP2005198385A (ja) モータの駆動装置およびその制御方法
Mitrovic et al. Dynamic Braking in Induction Motor Adjustable Speed Drives
Gorski et al. Laboratory set-up for high-power cable-car applications
GB2484020A (en) Power converter system for marine propulsion unit
JP2017093228A (ja) 電気ブレーキユニット

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: 20160310

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee