KR101265738B1

KR101265738B1 - Common mode and differential mode filter for variable speed drive

Info

Publication number: KR101265738B1
Application number: KR1020097014775A
Authority: KR
Inventors: 하롤드 알. 쉐츠카; 아이반 자드릭; 스리샤 아디가 마누어
Original assignee: 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2013-05-21
Also published as: JP5443999B2; JP2011502457A; KR20100075773A

Abstract

본 발명은 공통모드 및 차동모드 전류를 여과하기 위한 입력 필터를 포함하고, 능동 인버터를 갖는 개량된 가변속도 드라이브 장치 및 방법에 관한 것이다. 3상의 인덕터는 각각이 한쌍의 인덕터 부분들로 분리하는 중심탭을 갖는 3개의 와인딩; 및 한끝에서 3개의 중심탭과, 반대쪽 끝에서 공통점과 Y모양으로 연결되는 3상 입력 커패시터 뱅크를 포함한다. 상기 3상의 입력 커패시터 뱅크는 예정 기초 주파수이상의 주파수를 입력 AC 전원으로 통과시키는 동안 3상 커패시터 뱅크를 통해 상기한 주파수를 바꾸기 위해 예정 기초 주파수이상의 주파수를 위한 단락을 제공한다.The present invention relates to an improved variable speed drive device and method that includes an input filter for filtering common mode and differential mode currents and has an active inverter. The three-phase inductor includes three windings each having a center tap separating into a pair of inductor portions; And three center tabs at one end and a three-phase input capacitor bank connected in common at the opposite end and in a Y-shape. The three-phase input capacitor bank provides a short for frequencies above a predetermined fundamental frequency to change the frequency through the three-phase capacitor bank while passing the frequency above the expected fundamental frequency to the input AC power supply.

공통모드, 차동모드, 가변속도 드라이브, 필터, 인버터, 3상 인덕터, 와인딩, 커버시터, 중심탭 Common mode, differential mode, variable speed drive, filter, inverter, three-phase inductor, winding, cover shear, center tap

Description

[0001] COMMON MODE AND DIFFERENTIAL MODE FILTER FOR VARIABLE SPEED DRIVE [0002]

본 발명은 가변속도 드라이브에 관한 것으로서, 능동 컨버터가 내장된 가변속도 드라이브용 공통 모드 및 차동모드 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a variable speed drive, and more particularly, to a common mode and differential mode filter for variable speed drives incorporating an active converter.

가열, 환기, 공기조화 및 냉각(HVAC&R)의 적용을 위한 가변속도 드라이브(VSD)는 통상적으로 조정기 또는 컨버터를 포함하고, DC 링크 및 인버터를 포함한다. 전력 인자 교정 및 감소된 입력 전류 하모닉스(Harmonics)를 제공하도록 능동 컨버터 기술을 구현하는 VSD는 종래의 VSD와 비교할 때 매우 더 높은 수준의 공통모드 RMS 및 피크투피크(peak to peak) 전압을 모터 고정자 와인딩에 발생시킨다. 이러한 공통모드 전압은 모터와 압축기 베어링 플루팅(fluting)을 초래하고, 기계 베어링을 통해 흐르는 전류를 발생시키는 이 공통모드 전압은 모터 및/또는 압축기에서 너무 이른 베어링 실패를 초래할 수 있다.Variable speed drives (VSDs) for the application of heating, ventilation, air conditioning and cooling (HVAC & R) typically include regulators or converters and include DC links and inverters. A VSD that implements active converter technology to provide power factor correction and reduced input current harmonics provides a much higher level of common mode RMS and peak-to-peak voltage compared to conventional VSDs with motor stator winding . This common mode voltage results in motor and compressor bearing fluting and this common mode voltage, which generates current flowing through the mechanical bearings, can lead to premature bearing failure in the motor and / or compressor.

동시 d-q 참조 프레임을 이용한 상기 능동 컨버터 제어 방법론의 적절한 작동은 입력 선간 전압의 순간 상의 각도의 정보를 필요로 한다. 상기 참조 프레임 각도가 틀리거나 알려지지 않으면, 상기 입력 전력 인자 및 능동 컨버터를 갖는 가변속도 드라이브의 입력 전류의 하모닉 왜곡으로 적절히 제어될 수 없다. 상기 VSD는 선간 전압의 확대 손실을 보상하고 상기 전력이 재생될 때 입력 메인에 재동기화할 필요가 있다면, 메인의 손실 중 확대된 d-q 참조 프레임 각도를 보유하는 수단이 필요하다. 게다가, 입력 메인 선간 전압 위로 빨리 록 백(lock-back)하고 실질적인 상의 각도의 선간 전압을 발생시키는 수단이 필요하다. 필요한 것은 하나 또는 그 이상의 이러한 필요를 충족시키거나 다른 유익한 특징을 제공하는 장치 및/도는 방법이다. 본 발명이 특히 능동 컨버터 타입의 AC DC 조정 컨버터 형상을 구현하는 VSD에 관한 것이지만, 상기 발명은 또한 종래의 AC DC 조정 컨버터를 이용한 VSD에 효과적일 수 있다.Proper operation of the active converter control methodology using the simultaneous d-q reference frame requires information on the instantaneous angle of the input line voltage. If the reference frame angle is incorrect or unknown, it can not be properly controlled with the input power factor and the harmonic distortion of the input current of the variable speed drive with the active converter. The VSD needs a means to compensate for the magnification loss of the line voltage and to retain the magnified dq reference frame angle of the main loss if it needs to resynchronize to the input mains when the power is regenerated. In addition, there is a need for a means to quickly lock-back over the input main line voltage and generate a line-to-line voltage of substantial phase angle. What is needed is an apparatus and / or method that fulfills one or more of these needs or provides other beneficial features. While the present invention is particularly directed to a VSD that implements an AC DC regulated converter configuration of the active converter type, the invention may also be effective for VSDs using conventional AC DC regulated converters.

다른 특징 및 이점은 본 명세서로부터 명확해질 것이다. 개시된 가르침은 하나 또는 그 이상의 전술한 필요를 달성하든지 여부에 상관없이 청구항의 범위 안에 포함된 구현예로 확대된다.Other features and advantages will be apparent from the description. The teachings disclosed extend to the embodiments included within the scope of the claims whether or not they achieve one or more of the foregoing needs.

본 발명은 3상의 펄스폭 변조(PWM)의 가변속도 드라이브(VSD)에 적용을 위한 회로에 관한 것으로서, 능동 컨버터 형상을 갖는 PWM VSD에 적용을 위한 것이다.The present invention relates to a circuit for application to a variable speed drive (VSD) of three phase pulse width modulation (PWM) and is for application to a PWM VSD having an active converter configuration.

일 구현예로서, 가변속도 드라이브 장치는 입력 AC 전력을 고정된 AC 입력 전압 크기와 주파수로 받아 출력 AC 전력을 가변 전압 및 가변 주파수로 공급하도록 구성된다. 상기 속도가변 구동은 입력 AC 전압을 공급하는 AC 전원에 연결된 컨버터 스테이지를 포함한다. 상기 컨버터 스테이지는 입력 AC 전압을 승압된 DC 전압으로 변환하도록 구성된다. DC 링크는 상기 컨버터 스테이지와 연결되고, 상기 컨버터 스테이지로부터 승압된 DC 전압을 여과 및 저장하도록 구성된다. 인버터 스테이지는 상기 DC 링크와 연결되고, 상기 DC 링크로부터 승압된 DC 전압을 가변 전압 및 가변 주파수를 갖는 출력 AC 전력으로 변환하도록 구성된다. 최종적으로 입력 필터는 상기 AC 전원에 존재하는 전도된 전자기적 방해 또는 라디오 주파수 방해에 의해 유도된 공통모드 요소 및 차동모드 요소를 여과시키기 위해 컨버터 스테이지의 입력에서 VSD와 연결된다.In one embodiment, the variable speed drive arrangement is configured to receive input AC power at a fixed AC input voltage magnitude and frequency and to supply the output AC power at a variable voltage and variable frequency. The variable speed drive includes a converter stage coupled to an AC power source supplying an input AC voltage. The converter stage is configured to convert the input AC voltage to a boosted DC voltage. A DC link is coupled to the converter stage and is configured to filter and store the DC voltage boosted from the converter stage. An inverter stage is coupled to the DC link and is configured to convert the DC voltage boosted from the DC link to output AC power having a variable voltage and a variable frequency. Finally, the input filter is connected to the VSD at the input of the converter stage to filter common mode and differential mode components induced by conducted electromagnetic interference or radio frequency interference present on the AC power source.

또 하나의 구현예는 공통모드 및 차동모드 전류를 여과하기 위한 입력필터에 관한 것이다. 상기 입력 필터는 3개의 와인딩을 갖는 3상 인덕터를 포함한다. 상기 3상 인덕터의 각 와인딩은 각 와인딩을 한쌍의 인덕터 분분들로 분리하는 중심 탭(TAP)을 갖는다. 3개의 커패시터를 갖는 3상 입력 커패시터 뱅크는 한 쪽 끝에서 3개의 중심 탭과 Y 모양으로 연결되고, 반대쪽 끝에서 공통점과 연결된다. 상기 3상 입력 커패시터뱅크는 예정된 기초 주파수를 컨버터 스테이지에 전달하는 동안에 3상 커패시터 뱅크를 통해 예정된 기초 주파수 이상의 주파수를 바꾸(shunting)도록 예정된 기초 주파수 이상의 주파수를 위한 단락을 실질적으로 제공하도록 구성된다.Another embodiment relates to an input filter for filtering common mode and differential mode currents. The input filter includes a three-phase inductor having three windings. Each winding of the three-phase inductor has a center tap (TAP) that separates each winding into a pair of inductor fractions. Three-phase input capacitor banks with three capacitors are connected in Y-shape with three center taps at one end and common at the opposite end. The three-phase input capacitor bank is configured to substantially provide a short circuit for a frequency above a predetermined fundamental frequency to shunt frequencies above a predetermined fundamental frequency through the three-phase capacitor bank during transmission of the predetermined fundamental frequency to the converter stage.

또 하나의 구현예는 가변속도 드라이브와 관련된 공통모드 및 차동모드 전류를 여과하기 위한 출력필터에 관한 것이다. 상기 출력 필터는 3개의 커패시터를 갖는 제1출력 커패시터 뱅크를 포함한다. 상기 제1출력 커패시터 뱅크의 각 커패시터는 출력상의 인버터 스테이지와 Y모양으로 연결된다. 상기 제1출력 커패시터 뱅크의 3개의 커패시터는 각각 출력 상 연결의 반대쪽 끝에서 공통 커패시터 연결에 공통으로 연결된다. 상기 공통 커패시터 연결은 또한 접지연결된다.Another embodiment relates to an output filter for filtering common mode and differential mode currents associated with variable speed drives. The output filter includes a first output capacitor bank having three capacitors. Each capacitor of the first output capacitor bank is connected in a Y-shape to an inverter stage on the output. The three capacitors of the first output capacitor bank are each connected in common to a common capacitor connection at the opposite end of the output-side connection. The common capacitor connection is also grounded.

또 하나의 구현예는 냉각시스템에 관한 것이다. 상기 냉각시스템은 냉각 폐루프로 연결된 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하는 냉각회로를 포함한다. 모터는 상기 압축기에 동력을 공급하도록 압축기와 연결된다. 가변속도 드라이브는 상기 모터와 연결된다. 상기 가변속도 드라이브는 고정된 AC 입력 전압 크기 및 주파수로 입력 AC 전력을 받아 가변 전압 및 가변 주파수로 출력 AC 전력을 공급하도록 구성된다. 상기 가변속도 드라이브는 입력 AC 전압을 공급하는 AC 전원에 연결된 컨버터 스테이지를 포함한다. 상기 컨버터 스테이지는 입력 AC 전압을 승압된 DC 전압으로 변환하도록 구성된다. DC 링크는 상기 컨버터 스테이지에 연결되고, 상기 컨버터 스테이지로부터 승압된 DC 전압을 여과하여 저장하도록 구성된다. 인버터 스테이지는 상기 DC 링크에 연결되고, 상기 DC 링크로부터 승압된 DC 전압을 가변 전압 및 가변 주파수를 갖는 출력 AC 전력으로 변환하도록 구성된다. 최종적으로, 공통 모드 및 차동모드 전류를 여과하기 위한 입력필터는 컨버터 스테이지의 입력에서 가변속도 드라이브에 연결된다. 상기 입력필터는 3개의 와인딩을 갖는 3상의 인덕터를 포함하고, 상기 3상 인덕터의 각 와인딩은 한쌍의 인덕터 부분들로 분리하는 중심탭을 갖고, 3상의 입력 커패시터 뱅크는 한쪽 끝에서 상기 3개의 중심탭과, 반대쪽 끝에서 공통점에 Y모양으로 연결된 3개의 커패시터를 갖는다. 상기 3상의 입력 커패시터 뱅크는 실질적으로 예정된 기초 주파수를 컨버터 스테이지로 통과시키는 동안 3상의 커패시터 뱅크를 통해 예정 기초 주파수이상의 주파수로 바꾸기 위해 예정 기초 주파수 이상의 주파수를 위한 단락을 제공하도록 구성된다.Another embodiment relates to a cooling system. The cooling system includes a refrigeration circuit comprising a compressor, a condenser and an evaporator connected in a closed closed loop. A motor is connected to the compressor to power the compressor. The variable speed drive is connected to the motor. The variable speed drive is configured to receive input AC power at a fixed AC input voltage magnitude and frequency and to supply output AC power at a variable voltage and variable frequency. The variable speed drive includes a converter stage coupled to an AC power source supplying an input AC voltage. The converter stage is configured to convert the input AC voltage to a boosted DC voltage. A DC link is coupled to the converter stage and is configured to filter and store the DC voltage boosted from the converter stage. An inverter stage is coupled to the DC link and is configured to convert the DC voltage boosted from the DC link to output AC power having a variable voltage and a variable frequency. Finally, an input filter for filtering common mode and differential mode currents is connected to the variable speed drive at the input of the converter stage. Wherein the input filter comprises a three-phase inductor with three windings, each winding of the three-phase inductor having a center tap separating into a pair of inductor portions, the three-phase input capacitor bank having, at one end, And three capacitors connected in a Y-shape to the common point at the opposite end. The three-phase input capacitor bank is configured to provide a short circuit for a frequency above a predetermined fundamental frequency to switch to a frequency above a predetermined fundamental frequency through a three-phase capacitor bank while passing a substantially predetermined fundamental frequency to the converter stage.

본 발명의 제1이점은 VSD의 작동 결과로서 AC 전원에 존재하는 라디오 주파수 방해 및 전도된 전자기적 방해와 관련된 공통모드 및 차동모드 전류를 감소시키는 것이다.A first advantage of the present invention is to reduce common mode and differential mode currents associated with radio frequency interference and conducted electromagnetic interference present in the AC power source as a result of operation of the VSD.

본 발명의 제2이점은 RMS 및 피크 텀(Peak term) 모두의 모터 고정자에 존재하는 공통모드 전압 스트레스를 감소시킴으로써, 접지 실패의 너무 이른 절연 및 너무 이른 기계 베어링 실패와 관련된 문제를 완화시키는 것이다.A second advantage of the present invention is to mitigate problems associated with premature insulation of ground faults and premature mechanical bearing failures by reducing the common mode voltage stress present in the motor stator of both RMS and peak term.

본 발명의 또 하나의 이점은 RMS 및 피크 텀(Peak term) 모두의 모터 고정자에 발생된 차동모드 전압 스트레스를 감소시킴으로써, 너무 이른 기계의 턴투턴(turn to turn) 고정자 와인딩 실패와 관련된 문제를 완화시키는 것이다.Another advantage of the present invention is that by reducing the differential mode voltage stress generated in the motor stator of both the RMS and the peak term it is possible to mitigate the problems associated with the failure of turn- I will.

또하나의 예시적인 구현예는 청구항에 일반적으로 인용될 수 있는 다른 특징 및 특징들의 조합에 관한 것이다.Another exemplary embodiment relates to other features and combinations of features that may be generally recited in the claims.

상기 출원은 첨부도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 더 완전하게 이해될 것이고, 같은 참조 번호는 동일한 요소를 언급한다.The above application will be more fully understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 시스템 구성을 개략적으로 도시한다.Figures 1A and 1B schematically illustrate a general system configuration.

도 2a 및 도 2b는 가변속도 드라이브의 구현을 개략적으로 도시한다.Figures 2A and 2B schematically illustrate the implementation of a variable speed drive.

도 3은 냉각시스템을 개략적으로 도시한다.Figure 3 schematically shows a cooling system.

도 4는 4개 또는 5개의 다리가 달린 인덕터를 사용한 공통모드 및 차동모드의 입력필터의 요소의 개략도를 도시한다.Figure 4 shows a schematic diagram of the elements of a common mode and differential mode input filter using four or five legged inductors.

도 5는 5개의 다리가 달린 인덕터 코어의 1/4 부분도를 도시한다.Figure 5 shows a quarter-section view of an inductor core with five legs.

도 6은 5개의 다리가 달린 인덕터 코어의 완전한 부분도를 도시한다.Figure 6 shows a complete partial view of an inductor core with five legs.

도 7은 VSD 출력필터 구성을 포함하는 또 다른 구현의 개략적인 회로도를 도시한다.Figure 7 shows a schematic circuit diagram of another implementation that includes a VSD output filter configuration.

도 8은 4개의 다리가 달린 인덕터 코어의 완전한 부분도를 도시한다.Figure 8 shows a complete partial view of a four-legged inductor core.

실시예를 상세하게 설명하는 도면을 참조하기 전에, 본 출원은 다음 설명에서 설명되거나 도면에 도시된 상세한 설명에 한정되어서는 아니되는 것으로 이해되어야 한다. 여기서, 채용된 용어 및 표현은 설명을 위한 것이고 제한하는 것으로 간주되지 않는 것으로 이해되어야 한다.Before referring to the drawings which illustrate the embodiments in detail, it should be understood that the present application is not limited to the details described in the following description or illustrated in the drawings. It is to be understood that the terms and expressions employed herein are for the purpose of description and are not to be construed as limiting.

도 1a 및 1b는 일반적으로 시스템 구성을 도시한다. AC 전원(102)은 가변속도 드라이브(104)(VSD)를 제공하고, 모터(106)(도 1a 참조) 또는 모터(106)(도 1b 참조)에 전원을 공급한다. 상기 모터(106)는 바람직하게는 냉각 또는 냉동시스템의 상응하는 압축기를 구동하는데 사용된다(일반적으로, 도 3 참조). 상기 AC 전원(102)은 단상 또는 다상(예컨대, 3상), 고정된 전압, 고정된 주파수의 AC 전력을 AC 전력배분 또는 분배시스템에서 VSD(104)로 공급한다. 상기 AC 전원(102)은 바람직하게는 AC 전압 또는 200V, 230V, 460V 또는 600V의 선 전압, 50Hz, 또는 60Hz, 의 선 주파수를 상응하는 AC 전력 배분에 따라 VSD(104)에 공급할 수 있다.1A and 1B generally show a system configuration. AC power source 102 provides a variable speed drive 104 (VSD) and supplies power to motor 106 (see FIG. 1A) or motor 106 (see FIG. 1B). The motor 106 is preferably used to drive the corresponding compressor of a refrigeration or refrigeration system (see FIG. 3 in general). The AC power source 102 supplies single or multi-phase (e.g., three phase), fixed voltage, and fixed frequency AC power to the VSD 104 in an AC power distribution or distribution system. The AC power source 102 may preferably supply an AC voltage or a line frequency of 200V, 230V, 460V or 600V line voltage, 50Hz, or 60Hz, to the VSD 104 according to the corresponding AC power distribution.

상기 VSD(104)는 AC 전원(102)으로부터 특정한 고정 선전압과 고정 선 주파수를 갖는 AC 전력을 받아 원하는 전압과 원하는 주파수로 모터(106)에 공급하고, 상기 전압과 주파수가 특별한 필요를 충족시키기 위해 가변될 수 있다. 바람직하게는, 상기 VSD(104)는 모터(106)의 정해진 전압 및 주파수보다 높은 전압 및 주파수를 갖는 모터(106)에 AC 전력을 공급할 수 있다. 또 하나의 구현예에서, 상기 VSD(104)는 모터(104)의 정해진 볼트 및 주파수보다 더 높고 더 낮은 주파수이지만 동일하거나 더 낮은 전압을 다시 제공할 수 있다. 상기 모터((106)는 바람직하게는 유도전동기이나, 가변가능한 속도로 작동될 수 있는 어떤 종류의 모터도 포함할 수 있다. 상기 유도전동기는 두개의 폴, 4개의 폴 또는 6개의 폴을 포함하는 어떤 적절한 폴 배열도 가질 수 있다.The VSD 104 receives AC power having a fixed line voltage and a fixed line frequency from the AC power source 102 and supplies the AC power to the motor 106 at a desired voltage and a desired frequency, Can be varied. Advantageously, the VSD 104 is capable of providing AC power to the motor 106 having a voltage and frequency higher than a predetermined voltage and frequency of the motor 106. In another embodiment, the VSD 104 may provide a higher, lower frequency but equal or lower voltage than the predetermined voltage and frequency of the motor 104 again. The motor (106) may preferably comprise an induction motor or any type of motor that can be operated at a variable speed. The induction motor includes two poles, four poles or six poles You can have any suitable pole array.

도 2a 및 도 2b는 VSD(104)의 다른 실시예를 도시한다. 상기 VSD(104)는 3단계, 즉 컨버터 단계(202), DC 링크 단계(204) 및 하나의 인버터(206)(도 2a 참조) 또는 복수의 인버터(206)(도 2b 참조)를 갖는 출력 단계를 포함할 수 잇다. 상기 컨버터(202)는 고정된 선 주파수, 고정된 선 전압 AC 전력을 AC 전원(102)으로부터 DC 전압으로 바꿔준다. 상기 DC 링크(204)는 컨버터(202)로부터 DC 전력을 여과하고 에너지 저장 요소를 공급한다. 상기 DC 링크(204)는 커패시터, 인덕터, 또는 상기한 것의 조합으로 구성되고, 그것은 고신뢰성 및 매우 낮은 실패율을 나타내는 수동장치이다. 결론적으로, 도 2a의 구현예에서, 상기 인버터(206)는 모터(106)를 위해 DC 링크(204)에서 나온 DC 전력을 가변 주파수, 가변 전압 AC 전력으로 변환 하고, 도 2b에서 상기 인버터(206)는 DC 링크(204)에 평행하게 연결되어 있고, 각각의 인버터(206)는 상응하는 모터(106)를 위해 DC 링크(204)에서 나온 DC 전력을 가변 주파수, 가변 전압의 AC 전력으로 변환시킬 수 있다. 상기 인버터(206)는 파워트랜지스터, 절연 게이트 양극형 트랜지스터(IGBT) 전력 스위치 및 와이어 본드 기술에 의해 상호 연결된 인버스 다이오드(inverse diode)를 포함할 수 있는 파워모듈이 될 수 있다. 더우기, VSD(104)의 DC 링크(204)와 인버터(206)가 모터(106)에 적절한 출력 전압 및 주파수를 공급하는 동안 상기 논의된 것으로부터 다른 요소를 구현할 수 있다.2A and 2B illustrate another embodiment of the VSD 104. As shown in FIG. The VSD 104 has an output stage with three stages: a converter stage 202, a DC link stage 204 and one inverter 206 (see FIG. 2a) or a plurality of inverters 206 (see FIG. 2b) . &Lt; / RTI > The converter 202 converts the fixed line frequency, fixed line voltage AC power, from the AC power source 102 to a DC voltage. The DC link 204 filters DC power from the converter 202 and supplies an energy storage element. The DC link 204 is comprised of a capacitor, an inductor, or a combination of the foregoing, which is a passive device that exhibits high reliability and very low failure rates. 2A, the inverter 206 converts the DC power from the DC link 204 to a variable frequency, variable voltage AC power for the motor 106 and drives the inverter 206 Are connected in parallel to the DC link 204 and each inverter 206 converts the DC power from the DC link 204 to a variable frequency, variable voltage AC power for the corresponding motor 106 . The inverter 206 may be a power module that may include an inverse diode interconnected by a power transistor, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) power switch, and wire bond technology. Further, other elements may be implemented from the above discussed while the DC link 204 of the VSD 104 and the inverter 206 supply the appropriate output voltage and frequency to the motor 106. [

도 1b 및 도 2b와 관련하여, 상기 인버터(206)는 공동으로 제어시스템에 의해 제어되어 각각의 인버터(206)가 각각의 인버터(206)에 제공된 제어신호 또는 제어명령에 따라 상응하는 모터에 원하는 동일한 전압과 주파수로 AC 전력을 공급한다. 또 다른 구현예에서, 상기 인버터(206)는 개인적으로 제어시스템에 의해 제어되어 각각의 인버터(206)가 각 인버터에 제공된 제어신호 또는 제어명령에 따라 상응하는 모터(106)에 원하는 다른 전압과 주파수로 AC 전력을 공급하도록 허용한다. 이러한 능력은 VSD(104)의 인버터(206)가 다른 인버터(206)와 연결된 다른 모터(104)와 시스템의 필요와 독립하여 더욱 효과적으로 모터(106)와 시스템의 필요 및 부하를 만족시킨다. 예컨대, 하나의 인버터(206)는 모터(106)에 완전한 전력을 공급할 수 있지만, 또 하나의 인버터(206)는 다른 모터(106)에 전력의 반만을 공급할 수 있다. 또 다른 구현예에서 인버터(206)의 제어는 제어패널 또는 다른 적절한 제어장치에 의해 이루어질 수 있다. 1B and 2B, the inverter 206 is jointly controlled by a control system such that each inverter 206 is coupled to a corresponding motor 206 in accordance with a control signal or control command provided to each inverter 206 AC power is supplied at the same voltage and frequency. In another embodiment, the inverter 206 is individually controlled by a control system so that each inverter 206 can control the corresponding motor 106 in accordance with a control signal or control command provided to each inverter, To provide AC power. This capability satisfies the need and load of the motor 106 and the system more effectively independent of the need of the system and the other motors 104 connected to the other inverter 206 by the inverter 206 of the VSD 104. [ For example, one inverter 206 may supply full power to the motor 106, while another inverter 206 may supply half of the power to the other motor 106. [ In another embodiment, control of the inverter 206 may be by a control panel or other appropriate control device.

각각의 모터(106)가 VSD(104)에 의해 전력을 공급받게 하기 위해, VSD(104)의 출력 단계에서 상응하는 인버터(206)가 있다. 상기 VSD(104)에 의해 전력을 공급받는 모터(106)의 수는 VSD(104)로 구현된 인버터(206)의 수에 따른다. 일구현예에서, DC 링크(204)와 평행하게 연결되고 상응하는 모터(106)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 VSD(104)에서 구현된 2 또는 3개의 인버터(206)가 있을 수 있다. 상기 VSD(104)가 2 및 3개의 인버터(206) 사이에 가질 수 있지만, 각 인버터(206)에 적절한 DC 전압을 공급 및 유지하는 동안 3개이상의 인버터(206)가 사용될 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.There is a corresponding inverter 206 in the output stage of the VSD 104, so that each motor 106 is powered by the VSD 104. The number of motors 106 powered by the VSD 104 depends on the number of inverters 206 implemented in the VSD 104. In one implementation, there may be two or three inverters 206 implemented in the VSD 104 that are connected in parallel with the DC link 204 and used to power the corresponding motor 106. It should be understood that while the VSD 104 may be between two and three inverters 206, three or more inverters 206 may be used while supplying and maintaining the appropriate DC voltage for each inverter 206 do.

도 3은 일반적으로 도 1a 및 도 2a의 VSD(104) 및 시스템 구성을 사용한 냉각 또는 냉동시스템의 일 구현예를 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 HVAC, 냉각 또는 액체 냉각시스템(300)은 압축기(302), 응축기 배열(304), 액체 냉각기 또는 증발기 배치(306) 및 제어패널(308)을 포함한다. 상기 압축기(302)는 VSD(104)에 의해 전력을 공급받는 모터(106)에 의해 구동된다. 상기 VSD(104)는 AC 전원(102)으로부터 특별히 고정된 선 전압과 고정된 선 주파수를 갖는 AC 전력을 받아 원하는 전압과 원하는 주파수로 모터(106)에 AC 전력을 공급하고, 상기 전압 및 주파수가 가변되어 특별한 필요를 충족시킬 수 있다. 상기 제어패널(308)은 아날로그 디지탈(A/D) 컨버터, 마이크로 플로세서, 비활성 메모리, 및 인터페이스 보드와 같은 다양한 다른 요소를 포함하여 냉각시스템(300)의 작동을 제어한다. 상기 제어패널(308)은 VSD(104) 및 모터(106)의 작동을 제어하는데 사용될 수 있다.FIG. 3 generally illustrates one embodiment of a cooling or refrigeration system using the VSD 104 and system configuration of FIGS. 1A and 2A. 3, the HVAC, refrigeration or liquid cooling system 300 includes a compressor 302, a condenser arrangement 304, a liquid cooler or evaporator arrangement 306, and a control panel 308. The compressor 308, The compressor (302) is driven by a motor (106) powered by the VSD (104). The VSD 104 receives AC power having a fixed line voltage and a fixed line frequency from the AC power supply 102 and supplies AC power to the motor 106 at a desired voltage and a desired frequency, Can be varied to meet special needs. The control panel 308 controls the operation of the cooling system 300, including various other components such as an analog to digital (A / D) converter, a microprocessor, an inactive memory, and an interface board. The control panel 308 may be used to control the operation of the VSD 104 and the motor 106.

압축기(302)는 냉매 증기를 압축하고, 상기 증기를 배출라인을 통해 응축 기(304)에 전달한다. 상기 압축기(302)는 나사식 압축기, 원심 압축기, 왕복 압축기, 스크롤 압축기 등의 어떤 적절한 종류의 압축기도 될 수 있다. 상기 압축기(302)에 의해 응축기(304)에 전달된 냉매 증기는 유체, 예컨대, 공기, 물과 열교환하고, 상기 유체와 열교환함에 따라 냉매 액체로 상변화된다. 상기 응축기(304)로부터 응축된 액체 냉매는 팽창기(미도시)를 통해 증발기(306)로 유입된다.Compressor 302 compresses the refrigerant vapor and delivers the vapor to condenser 304 via an exhaust line. The compressor 302 may be any suitable type of compressor, such as a screw compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, a scroll compressor, or the like. The refrigerant vapor delivered to the condenser 304 by the compressor 302 undergoes heat exchange with a fluid, for example, air, water, and into a refrigerant liquid as it exchanges heat with the fluid. The liquid refrigerant condensed from the condenser 304 flows into the evaporator 306 through an expander (not shown).

상기 증발기(306)는 냉각부하의 공급라인과 리턴 라인의 연결을 포함한다. 제2액체, 예컨대 물, 에틸렌, 염화칼슘 브라인 또는 염화나트륨 브라인은 리턴라인을 통해 증발기(306)로 이동하고, 공급라인을 통해 증발기(306)에서 배출된다. 상기 증발기(306)에서 액체 냉매는 제2액체와 열교환하여 제2액체의 온도를 낮춘다. 상기 증발기(306)에서 냉매 액체는 제2액체와 열교환함에 따라 냉매증기로 상변화한다. 상기 증발기(306)에서 증발 냉매가 배출되고 흡입 라인에 의해 압축기(302)로 리턴되어 싸이클을 끝마친다. 상기 응축기(304) 및 증발기(306)에서 냉매의 적절한 상변화를 얻을 수 있다면 응축기(304)와 증발기(306)의 어떤 적절한 구성도 상기 시스템(300)에서 사용될 수 있다. The evaporator 306 includes a connection of a return line with a supply line of a cooling load. A second liquid, such as water, ethylene, calcium chloride brine, or sodium chloride brine, travels through the return line to the evaporator 306 and out of the evaporator 306 through the feed line. In the evaporator 306, the liquid refrigerant undergoes heat exchange with the second liquid to lower the temperature of the second liquid. The refrigerant liquid in the evaporator 306 undergoes a phase change to a refrigerant vapor as it exchanges heat with the second liquid. The vaporized refrigerant is discharged from the evaporator 306 and is returned to the compressor 302 by the suction line to complete the cycle. Any suitable configuration of the condenser 304 and the evaporator 306 may be used in the system 300 if the appropriate phase change of the refrigerant in the condenser 304 and the evaporator 306 can be obtained.

상기 HVAC, 냉각 또는 액체 냉각 시스템(300)은 도 3에 도시하지 않은 많은 다른 특징을 포함할 수 있다. 이러한 특징은 설명의 편의를 위해 도면을 단순화하도록 고의적으로 생략될 수 있다. 또한, 도 3은 HVAC, 단일 냉각 회로에 연결된 하나의 압축기를 갖는 냉각 또는 액체 냉각 시스템(300)을 도시하고 있지만, 상기 시스템(300)이 도 1b 및 도 2b에 도시한 단일 VSD, 또는 일반적으로 도 1A 및 도 2A에 도시한 구현예를 참조하면 하나 또는 그 이상의 냉각 회로의 각각에 연결된 다 수의 압축기에 의해 전력을 공급받는다.The HVAC, cooling or liquid cooling system 300 may include many other features not shown in FIG. This feature may be intentionally omitted to simplify the drawing for convenience of explanation. 3 also shows a cooling or liquid cooling system 300 having one compressor connected to a HVAC, single cooling circuit, it is contemplated that the system 300 may be a single VSD as shown in FIGS. 1B and 2B, Referring to the embodiment shown in FIGS. 1A and 2A, power is supplied by a number of compressors connected to each of one or more cooling circuits.

다음 도 4를 참조하면, 입력 필터(10)의 요소를 보여주는 개략도가 있다. 능동 컨버터(202)에 의해 발생된 EMI/RFI 소스는 컨버터(202) 이전에 3상 AC 입력 인덕터(16)를 상당(PER PHASE) 선측(LINE-SIDE) 인덕터(26)와 부하측 인덕터(28)로 분리함으로써 여과된다. 상기 선측 인덕터(26)와 부하 측 인덕터(28)가 인덕터 탭부(18)에 의해 연결된다. 용량성 3상 필터 엘리먼트(20)가 인덕터 탭부(18) 사이에 Y로 연결된다. 선택적인 접지 연결(22)은 Y로 연결된 필터 엘리먼트의 공통점((21)에 연결될 수 있다. 상기 접지 연결(22)은 또한 접지 커패시터(23)를 포함할 수 있다. 상기 선 및 부하 측 인덕터(26,28) 각각 그리고 용량성 필터 엘리먼트(20)가 인덕턴스 및 커패시턴스 값으로 설계되어 EMI/RFI 소스의 롤오프(ROLL-OFF)-즉, 컨버터(202)에 의해 유도된 입력전류의 고주파수 변환요소를 공급한다. 최소의 임피던스를 갖는 네트워크를 통해 파워전류, 예컨대 60Hz의 기초요소를 지나지만, 입력 필터는 차동 모드를 통해 인덕턴스(26,28)의 유도 요소에 높은 임피던스를 제공하고, EMI/RFI 소스와 Y 모양으로 연결된 커패시턴스(20)를 통해 낮은 임피던스를 제공한다. 4 또는 5개가 달린 입력 인덕터(16)를 이용함으로써, 공통모드 유도 요소가 인덕턴스(26)를 통해 그리고 선택적인 접지 연결(22) 또는 그라운딩 커패시터(23)와 함께 설치되고, 필터(10) 용량의 증가는 컨버터(202)에 의해 발생된 공통 모드 전류가 메인 전원(102)으로 유입되지 않도록 하는 작용을 한다. 상기 입력 필터(10)의 Y모양 연결점(21)은 직접적으로 접지되거나 또한 분리 커패시터(23)를 통해 접지됨으로써 더 큰 고주파 접지 전류를 제공할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 인덕터(16)는 낮은 상호 감김 커패시턴스로 제공될 수 있다.Referring now to Figure 4, there is a schematic diagram showing the elements of the input filter 10. The EMI / RFI source generated by the active converter 202 is connected to the equivalent phase inductor LINE-SIDE inductor 26 and load side inductor 28 prior to converter 202, As shown in FIG. Side inductor 26 and the load side inductor 28 are connected by an inductor tap portion 18. [ A capacitive three-phase filter element 20 is connected between the inductor tab portions 18 by Y. The optional ground connection 22 may be connected to the common point 21 of the filter elements connected by Y. The ground connection 22 may also include a ground capacitor 23. The line and load side inductors 26 and 28 and the capacitive filter element 20 are designed with inductance and capacitance values to provide a high frequency conversion element of the input current induced by the converter 202, The input filter provides a high impedance to the inductive element of the inductance 26, 28 through the differential mode, while the EMI / RFI source And the Y-shaped connected capacitances 20. By using four or five input inductors 16, the common mode inductive element can be coupled through the inductance 26 and through the optional ground connection 22,And an increase in the capacitance of the filter 10 acts to prevent the common mode current generated by the converter 202 from flowing into the main power supply 102. The input filter 10 Shaped connection point 21 of the inductor 16 may be directly grounded or may be grounded through a separate capacitor 23 to provide a higher high frequency ground current. In one embodiment, the inductor 16 may have a low inductance Can be provided.

선측(LINE-SIDE) 인덕터(26)는 Y연결 커패시터(20)와 AC 전원(102) 사이에 VSD(104)의 예정된 변환주파수로 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 선측 인덕터(26)의 임피던스가 Y 연결 커패시터(20)가 입력 AC 메인(102)과 VSD(104) 사이에 상당한 임피던스가 없는 시스템보다 더 효율적이 되도록 설계된다. 인덕터(26)는 또한 역방향으로 고주파 임피던스를 제공하여 컨버터(202)에서 AC 전원(102)으로 고주파 전류의 흐름을 제한한다. 따라서, 상기 인덕터(26)는 고주파 방사를 AC 전원(102)의 뒤로 반사하지 못하도록 제한한다.The LINE-SIDE inductor 26 may provide an impedance to the predetermined conversion frequency of the VSD 104 between the Y coupling capacitor 20 and the AC power source 102. The impedance of the marginal inductor 26 is designed to be more efficient than a system in which the Y connection capacitor 20 has no significant impedance between the input AC main 102 and the VSD 104. [ The inductor 26 also provides a high frequency impedance in the reverse direction to limit the flow of high frequency current from the converter 202 to the AC power source 102. Thus, the inductor 26 limits the high frequency radiation from being reflected back to the AC power source 102. [

인덕터(28)는 커패시터(20)와 VSD(104)의 입력 사이에 임피던스를 제공한다. 인덕터(28)는 AC 전원(102)과 VSD(104)의 능동 컨버터(202)부 사이에 높은 임피던스를 제공한다. 또한, 상기 VSD(104)가 수동 정류기 컨버터를 갖는 종래의 VSD라면, 인덕터(28)의 임피던스는 입력 AC 메인으로부터 상기 VSD(104)를 절연시키고, 상기 VSD(104)에서 메인(102)으로 유도된 고주파 방출을 감소시킨다.The inductor 28 provides an impedance between the capacitor 20 and the input of the VSD 104. Inductor 28 provides a high impedance between AC power source 102 and the active converter 202 portion of VSD 104. [ In addition, if the VSD 104 is a conventional VSD with a passive rectifier converter, then the impedance of the inductor 28 will isolate the VSD 104 from the input AC mains and induce the VSD 104 from the VSD 104 to the main 102 Thereby reducing high frequency emissions.

상기 Y모양으로 연결된 커패시터 뱅크(20)는 VSD(104)의 적어도 하나의 변환주파수를 위한 상 전도체(A,B,C) 사이에 낮은 임피던스를 제공하고, 차동모드 전류흐름에 낮은 임피던스를 제공한다. 접지연결이 제공된다면, 상기 Y모양으로 연결된 커패시터 뱅크(20)는 또한 적어도 하나의 변환주파수의 흐름을 위해 공통 모드 전류 흐름을 감소시키도록 낮은 임피던스를 접지 연결(22)에 제공한다.The Y-connected capacitor bank 20 provides a low impedance between the phase conductors A, B, C for at least one conversion frequency of the VSD 104 and provides a low impedance to the differential mode current flow . If a ground connection is provided, the Y-connected capacitor bank 20 also provides a low impedance to the ground connection 22 to reduce the common mode current flow for at least one conversion frequency flow.

다음 도 5 및 6을 참조하면, 일 구현예에서 공통모드 입력 필터(10)는 4개의 다리가 달린 AC 인덕터(516')(예컨대 도 8 참조, 프라임 심볼에 의해 지시된 4개의 다리가 달린 인덕터 구현) 또는 능동 컨버터 기술을 갖는 VSD(104)의 입력에 적용된 4개의 다리가 달린 AC 인덕터(516)(집합적으로 4/5 인덕터로 언급된)를 사용하여 구현될 수 있다. 종래의 필터가 3개의 다리가 달린 인덕터를 채용하여 전력 팩터 및 조화 입력 전류 제어를 제공한다. 상기 4/5 인덕터(516)는 공통 모드 및 차동 모드 인덕턴스 모두 제공한다. 도 5 및 6은 5개의 다리가 달린 인덕터(516)를 도시하고, 상기 인덕터는 3상 전력시스템에서 기하학적 대칭을 제공한다. 상기 공통 모드 인덕턴스는 자속회로(504)를 제공함으로써 발생되고 화살표(502)에 의해 지시된다. 상기 3개의 코어 다리(510,512,514)가 자기로 연결된 자속회로(504), 상기 각각의 다리는 삼상 입력 전력(102)에서 복수의 상(Phase) 중 하나와 연결된다. 상기 자속회로는 내부에 3개의 코어 다리(510,512,514)를 둘러싸는 연속적이고 자기적으로 침투할 수 있는 자기 루프이다. 상기 코어 다리(510,512,514)의 각각은 각각의 코어다리(510,512,514)의 전체 표면적을 실질적으로 감싸는 코일 와인딩 또는 전도체(26)(도 4 참조)를 갖는다. 실질적으로 상기 자속회로는 인덕터(516)의 주위 여기저기를 일방향 또는 다른 방향으로 흐를 수 있지만, 상기 자속회로에서 자속의 방향이 코일 와인딩에서 전류의 크기 및 방향에 따르고, 다른 방향으로 흐르는 것처럼 보여진다. 상기 공통모드의 자속회로는 모든 3개의 인덕터 코일(16)에 공통되는 전기적 전류에 의해 유도된다. 이러한 공통의 자속회로(504)는 인덕터 코일을 통해 흐르는 공통 모드 전류 요소에 의해 여기될 수 있다. 상기한 인덕터의 단면적의 그림이 도 5에 보여진다. 이 인덕터(516)는 열 소산을 향상시키는 액체 냉각된 코어를 갖고, 인덕터(516)의 열용량을 증가시킨다.Referring now to FIGS. 5 and 6, in one implementation, the common mode input filter 10 includes four legged AC inductors 516 '(see, for example, FIG. 8, a four legged inductor Implementation) or four legged AC inductors 516 (collectively referred to as 4/5 inductor) applied to the input of VSD 104 with active converter technology. Conventional filters employ a three-legged inductor to provide a power factor and harmonics input current control. The 4/5 inductor 516 provides both a common mode and a differential mode inductance. Figures 5 and 6 illustrate a five legged inductor 516, which provides geometric symmetry in a three phase power system. The common mode inductance is generated by providing a magnetic flux circuit 504 and is indicated by an arrow 502. A magnetic flux circuit 504 in which the three core legs 510, 512 and 514 are magnetically connected, each leg being connected to one of a plurality of phases in a three phase input power 102. The flux circuit is a continuous, magnetically permeable magnetic loop enclosing the three core legs 510, 512, 514 therein. Each of the core legs 510, 512, 514 has a coil winding or conductor 26 (see FIG. 4) that substantially encloses the entire surface area of each core leg 510, 512, 514. Substantially the magnetic flux circuit can flow in one direction or another direction around the circumference of the inductor 516 but the direction of the magnetic flux in the flux circuit depends on the magnitude and direction of the current in the coil winding and appears to flow in the other direction . The common mode magnetic flux circuit is induced by an electric current common to all three inductor coils 16. This common flux circuit 504 may be excited by a common mode current component flowing through the inductor coil. An illustration of the cross-sectional area of the above inductor is shown in FIG. The inductor 516 has a liquid cooled core that improves heat dissipation and increases the heat capacity of the inductor 516.

도 6을 참조하면, 5개의 다리를 갖는 인덕터(516)의 정단면도는 다리(510,512,514) 안에 삽입된 에어 갭(520)을 도시하고, 코어 포화(saturation)를 방지하고, 인덕터(516)의 작업 자속밀도 범위를 증가시킨다. 상기 인덕터(516)에서 에어갭(520)은 자속회로(504)의 수평 구간 사이에 배열된다. 두개의 에어 갭(520)은 또한 코어 다리(510,512,514)의 각각에 즉시 삽입되고, 각각의 코어 다리(510,512,514)를 3개로 분절한다. 다른 에어갭 구성이 같은 결과를 달성하기 위해 사용될 수 있다.6, a top cross-sectional view of a five legged inductor 516 illustrates an air gap 520 inserted into the legs 510,512 and 514 to prevent core saturation and to prevent the operation of the inductor 516 Thereby increasing the magnetic flux density range. The air gap 520 in the inductor 516 is arranged between the horizontal sections of the magnetic flux circuit 504. The two air gaps 520 are also immediately inserted into each of the core legs 510, 512, and 514, and segment each of the core legs 510, 512, 514 into three. Other air gap configurations can be used to achieve the same result.

다음 도 7을 참조하면, 공통모드와 차동모드의 입력 필터 회로와 출력 필터를 갖는 가변속도 드라이브의 구현예가 도시되어 있다. 도 4와 관련하여 설명된 상기 EMI/RFI 입력 필터는 컨버터(202)의 입력에 연결되어 있고, 상기 설명된 것과 동일한 필터링 기능을 수행한다. 상기 VSD(104)의 입력에서 인덕터(16)를 갖는 입력필터의 추가는 효율적으로 AC 동력 메인(102)과 VSD(104) 사이에 높은 임피던스 회로를 제공한다. 공통 모드 전류 흐름을 위한 낮은 임피던스 회로를 제공하기 위해, 3개의 공통모드 커패시터(32)를 포함하고 3상의 Y모양으로 연결된 커패시터 뱅크가 VSD 모터 연결 터미널(38)과 접지(22) 사이에 연결된다. 상기 커패시터 뱅크(30)는 고주파수에서 단락, 즉 낮은 임피던스에 상당하고, 3개의 VSD 출력 터미널(34)에 있는 파괴적인 고주파수 AC 요소를 효과적으로 접지하고, 상기 VSD와 연결된 모터 또는 다른 종류의 부하에 닿지 못하도록 상기 파괴적인 AC요소를 바꿈으로써, 공통 모드 전압으로부터 기인한 전류를 여과시킨다. 상기 커패시터 뱅크(30)는 고주파수 AC 요소가 모터의 와류(Parasitic) 전기용량 접지 요소를 바이패스시 켜 공통 모드 전압 및 전류에 의해 초래된 베어링 손상을 제거하게 한다.Referring now to FIG. 7, there is shown an implementation of a variable speed drive having common mode and differential mode input filter circuits and output filters. The EMI / RFI input filter described in connection with FIG. 4 is coupled to the input of converter 202 and performs the same filtering function as described above. The addition of an input filter having an inductor 16 at the input of the VSD 104 effectively provides a high impedance circuit between the AC power main 102 and the VSD 104. To provide a low impedance circuit for common mode current flow, a capacitor bank comprising three common mode capacitors 32 and connected in a three-phase Y-shape is connected between the VSD motor connection terminal 38 and the ground 22 . The capacitor bank 30 corresponds to a short circuit, or low impedance, at high frequencies, effectively grounding the destructive high-frequency AC component at the three VSD output terminals 34 and reaching a motor or other type of load connected to the VSD By switching the destructive AC element to prevent it, the current due to the common mode voltage is filtered. The capacitor bank 30 allows the high frequency AC component to bypass the motor's parasitic capacitive earth element to eliminate bearing damage caused by common mode voltage and current.

상기 인버터 출력 터미널(34)은 출력 터미널과 연속적으로 연결된 3상의 인덕터(36)를 포함하는 제2필터배열을 제공하고, 상기 출력 터미널(38)은 시스템 부하, 예컨대 모터(106)에 연결되어 있다. 제2의 3상 커패시터 뱅크(42)는 3상 인덕터의 부하측 사이에서 출력 동력 상(L1, L2 및 L3)에 Y모양으로 연결되어 있고, 낮은 임피던스 회로에 차동모드 전류를 제공하여 상기 커패시터 뱅크(42) 사이에 흐르게 한다. 상기 3상 인덕터(36)의 부하측에 Y모양으로 연결된 제2의 3상 커패시터 뱅크의 조합은 L-C 차동모드 출력필터를 제공한다. 상기 공통모드 필터 커패시터 뱅크(30)를 결합함으로써, L-C 차동모드 인덕터(36)와 커패시터 뱅크(42)와 함께, 파괴적인 조건 모두, 즉 공통모드 및 차동모드 전류가 VSD(104)에 의해 전원공급된 부하에 연결되지 못하도록 방해된다.The inverter output terminal 34 provides a second filter arrangement comprising a three-phase inductor 36 connected in series with the output terminal and the output terminal 38 is connected to a system load, . The second three-phase capacitor bank 42 is connected in a Y-shape to the output power phases L1, L2 and L3 between the load sides of the three-phase inductor, providing a differential mode current to the low impedance circuit, 42). The combination of the second three-phase capacitor bank connected in Y-shape on the load side of the three-phase inductor 36 provides an L-C differential mode output filter. By combining the common mode filter capacitor bank 30, along with the LC differential mode inductor 36 and the capacitor bank 42, all of the destructive conditions, i.e., common mode and differential mode current, The load is prevented from being connected to the load.

여기서 설명되고 상기 도면에 도시된 예시적인 구현예가 현재에 바람직하지만, 이러한 구현예가 일례로서만 제공되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 출원이 특정한 구현예에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범위에 포함된 다양한 변경으로 확대된다. 어떠한 프로세스 또는 방법의 순서가 또 다른 구현예에 따라 변경되거나 재배치될 수 있다. 다양한 예시적인 구현으로 보여진 것처럼 가변속도 드라이브를 위한 공통 모드 및 차동 모드 필터의 구조 및 배열이 설명될 뿐임을 주목하는 것이 중요하다. 단 몇개의 구현예가 이 명세서에서 상세하게 설명되었지만, 이 명세서를 검토하는 당해기술분야의 숙련된 지식을 가진 자가 청구항에 인용된 주제의 새로운 가르침 및 이점으로부터 크게 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변경(예컨대, 크기, 치수, 구조, 모양 및 다양한 요소의 비례, 파라미터의 가치, 실장 배열, 물질의 사용, 색깔, 방향 등의 변경)이 가능함을 이해할 것이다. 예컨대, 통합적으로 설치된 것으로 보여진 요소가 다수의 부분 또는 요소로 구성될 수 있고, 요소의 위치가 반대로 되거나 변경될 수 있고, 구분되는 요소의 본질 또는 수 또는 위치가 변경될 수 있다. 따라서, 상기한 모든 변경예가 본 출원의 범위 안에 포함되는 것으로 의도된다. 어떤 프로세스 또는 방법 단계의 순서가 또 다른 구현에 따라 변경되거나 재구성될 수 있다. 청구항에서, 여기서 어떤 수단 및 기능 조항은 인용된 기능을 수행하는 것으로 설명된 구조와, 구조적인 동등물 뿐만 아니라 동일한 구조를 포함하는 것으로 의도된다. 본 출원의 범위로부터 벗어나지 않고 예시적인 구현예의 디자인, 작동조건 및 배열에서 다른 대체물, 변경, 변화 및 생략이 이루어질 수 있다.It should be understood that although the exemplary implementations described herein and illustrated in the figures are presently preferred, such implementations are provided by way of example only. Accordingly, the present application is not limited to the specific embodiments, but extends to various modifications encompassed within the scope of the appended claims. The order of any process or method may be changed or rearranged according to another implementation. It is important to note that the structure and arrangement of the common mode and differential mode filters for variable speed drives are only described as shown in various exemplary implementations. Although only a few implementations have been described in detail in this specification, those skilled in the art will readily observe and appreciate that many modifications (e. G., Size , Dimensions, structures, shapes and proportions of the various elements, the value of the parameters, the mounting arrangement, the use of the material, the color, the orientation, etc.). For example, elements shown as being integrally installed can be composed of a plurality of parts or elements, the positions of the elements can be reversed or changed, and the nature or number or position of the elements to be separated can be changed. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present application. The order of any process or method step may be changed or reconfigured according to another implementation. In the claims, certain means and functional clauses herein are intended to cover the structures described as performing the recited function, as well as structural equivalents, as well as the same structure. Changes, omissions, and omissions in the design, operating conditions, and arrangements of the exemplary embodiments without departing from the scope of the present application.

Claims

1. A variable speed drive apparatus for receiving an input AC power at a fixed AC input voltage magnitude and frequency and for supplying an output AC power at a variable voltage and a variable frequency,

A converter stage coupled to an AC power source for supplying an input AC voltage and configured to convert an input AC voltage to a boosted DC voltage;

A DC link coupled to the converter stage and configured to filter and store DC voltage boosted from the converter stage;

An inverter stage connected to the DC link and converting the DC voltage boosted from the DC link to output AC power having a variable voltage and a variable frequency;

An input filter coupled to the VSD at the input of the converter stage for filtering common mode and differential mode components induced by conducted electromagnetic interference or radio frequency interference present in the AC power source,

Wherein the input filter comprises:

A three-phase inductor having three windings, each winding having a center tap (TAP) for separating each winding into a pair of inductor sections; A three-phase input capacitor bank comprising three capacitors connected in common at the opposite end and connected in Y-shape to three center taps at one end,

Said three-phase input capacitor bank providing a short circuit for a frequency above a predetermined fundamental frequency to shunt frequencies above a predetermined fundamental frequency through a three-phase capacitor bank during transmission of a predetermined fundamental frequency to the converter stage,

Wherein the three-phase inductor comprises four or five legged conductors, each core element having at least three legs wound in coils through which a pair of electrical currents flow, and three legs connected in a continuous magnetic field circuit And a magnetic flux portion having an upper end by an upper leg and a pair of vertical legs connected to a lower end by a lower leg to form a rectangular frame portion, the three leg portions being arranged to be magnetically connected to the frame portion And the variable speed drive device.

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2. The variable speed drive apparatus of claim 1, further comprising a common point at the opposite end of said three-phase input capacitor bank having a ground connection.

4. The variable speed drive apparatus according to claim 3, further comprising a capacitor connected between a common point and ground.

The inductor according to claim 1, wherein each pair of inductor sections includes a line side inductor and a load side inductor connected to the center tap at one end, the line side inductor connected to an AC power source at a second end opposite the center tap, And the inductor is connected to the converter stage at a second end opposite to the center tap.

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2. The inductor of claim 1, further comprising a first output capacitor bank having three capacitors each connected in a Y-shape on the output of the inductor, each of the three capacitors of the first output capacitor bank being common to the opposite end of the output phase connection &Lt; / RTI > Wherein the common capacitor connection is also grounded.

9. The apparatus of claim 8, further comprising: an output inductor having three output phase windings connected in series with an output phase of the inverter stage;

And a second output capacitor bank each having three capacitors connected in a Y-shape on the load side of the output inductor, wherein the current induced by the differential mode voltage element is removed from the load side of the output inductor and connected to the output inductor And is prevented from flowing to the load.

A three-phase inductor having three windings each having a center tap separating into a pair of inductor sections;

A three-phase input capacitor bank having three center tapes and three capacitors connected in a Y-shape at one end,

Wherein the three-phase input capacitor bank is configured to provide a short for frequencies above a predetermined fundamental frequency to change frequencies above a predetermined fundamental frequency through three capacitor banks while passing to a predetermined fundamental frequency input AC power supply,

Wherein the three-phase inductor is a five legged conductor, each core element having at least three legs wound with a coil through which a pair of electrical currents flow, three legs connected in a continuous magnetic circuit, And a magnetic flux portion having an upper end by an upper leg and a pair of vertical legs connected to a lower end by a lower leg to form a frame portion, wherein the three leg portions are arranged to be magnetically connected to the frame portion An input filter for filtering common mode and differential mode currents.

11. The input filter of claim 10, further comprising a common point at the opposite end of the three-phase input capacitor having a ground connection.

12. The input filter of claim 11, further comprising a capacitor coupled between a common point and ground.

12. The inductor according to claim 11, wherein each of the pair of inductor sections includes a line side inductor and a load side inductor respectively connected to one end of the center tap, and the line side inductor is connected to an AC power source at a second end opposite to the center tap, And the load side inductor is connected to the converter stage of the variable speed drive at a second end opposite the center tap.

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A cooling circuit comprising a compressor connected in a closed refrigeration loop, a condenser and an evaporator;

A motor coupled to the compressor to power the compressor;

A variable speed drive coupled to the motor, the variable speed drive receiving input AC power at a fixed AC input voltage magnitude and frequency and providing output AC power at a variable voltage and variable frequency;

A converter stage coupled to an AC power source to supply the input AC voltage and configured to convert the input AC voltage to a boosted DC voltage;

A DC link coupled to the converter stage and configured to filter and store a DC voltage boosted from the converter stage;

An inverter stage coupled to the DC link and configured to convert the DC voltage boosted from the DC link to output AC power having a variable voltage and a variable frequency; And

An input filter for filtering common mode and differential mode currents;

The input filter comprising a three-phase inductor having three windings each having a center tap separating into a pair of inductor portions; And

And a three-phase input capacitor bank having three capacitors connected in Y-shape with the three center tabs at one end,

The three-phase input capacitor bank is configured to provide a short for a frequency above a predetermined fundamental frequency to switch over a predetermined fundamental frequency through a three-phase capacitor bank to a frequency above a predetermined fundamental frequency while passing the predetermined fundamental frequency through the converter stage,

Wherein the three-phase inductor is a five legged conductor, each core element having at least three legs wound with a coil through which a pair of electrical currents flow, three legs connected in a continuous magnetic circuit, And a magnetic flux portion having an upper end by an upper leg and a pair of vertical legs connected to a lower end by a lower leg to form a frame portion, wherein the three leg portions are arranged to be magnetically connected to the frame portion Cooling system.

19. The apparatus of claim 18, further comprising an output filter for filtering common mode and differential mode currents associated with the variable speed drive, the output filter comprising:

A first output capacitor bank each having three capacitors connected in an inductor with an inductor on the output;

Each of the three capacitors of the first output capacitor bank being commonly connected to the opposite end of the output phase connection; Wherein the common capacitor connection is also grounded.

21. The apparatus of claim 19, wherein the output filter comprises: an output inductor having three output phase windings connected in series with an inverter stage on the output; And

A second output capacitor bank each having three capacitors connected in a Y-shape on the load side of the output inductor;

Wherein the current induced by the differential mode voltage is removed from the load side of the output inductor and prevented from flowing into the load connected to the output inductor.

The method according to claim 1,

Wherein the common mode element comprises a line for grounding the three-phase AC power supply.

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The method of claim 10,

Wherein the common point at the opposite end of the three-phase input capacitor bank comprises a ground connection and a fourth capacitor is connected between the ground and the common point.

26. The method of claim 25,

Wherein the filter is arranged as a filter for filtering a line that grounds the voltage of the three-phase AC power source to eliminate or reduce high frequency distortion across the converter stage.

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