KR101720915B1 - 회생 컨버터 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

회생 컨버터(100)는 복수의 스위칭 소자로 구성되는 전력 변환부(12)와, 전력 변환부(12)의 교류측에 접속되는 교류 단자(11)와, 전력 변환부(12)의 직류측의 일단에 접속되는 제1 단자 P1과, 역류 방지 소자를 통해서 전력 변환부(12)의 직류측의 일단에 접속되는 제2 단자 P2와, 전력 변환부(12)의 직류측의 타단에 접속되는 제3 단자 N을 구비하고, 제1 단자 P1, 제2 단자 P2 및 제3 단자 N의 접속을 전환함으로써, 부분 회생 컨버터와 전 회생 컨버터 중 어느 것에도 대응 가능하여, 코스트의 추가 저감을 도모할 수 있다.

Description

회생 컨버터{REGENERATIVE CONVERTER}
본 발명은 전원으로부터 공급되는 전력을 변환하여 부하로 출력함과 아울러 부하로부터 공급되는 전력을 변환하여 전원으로 출력하는 회생 컨버터에 관한 것이다.
회생 컨버터는 교류 전동기의 가변속 제어를 행하는 인버터와 교류 전원의 사이에 배치되어, 교류 전동기의 감속시에 발생하는 유도 기전력(起電力)을 교류 전원으로 회생(回生)하는 전력 변환기이다. 특허 문헌 1에 제시되는 종래의 전력 변환기는, 회생 컨버터의 기능과 인버터의 기능을 겸비하여, 인버터 단일 부품 또는 회생 컨버터 단일 부품으로 사용할 수 있기 때문에 사용하기 편리하고, 또 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능하다.
특허 문헌 1: 일본 특개 평 7－194144호 공보
회생 컨버터는 2 종류로 분류되는데, 하나는 교류 전원으로부터 교류 전동기에 공급되는 역행 전류와 교류 전동기로부터 교류 전원으로 회생되는 회생 전류의 양쪽이, 회생 컨버터를 구성하는 주회로의 전력 변환부에 흐르는 컨버터이고, 다른 하나는 회생 전류만이 전력 변환부에 흐르는 컨버터이다. 이하에서는 설명을 간단화하기 위해, 전자의 컨버터를 전(全) 회생 컨버터라고 칭하고, 후자를 부분(部分) 회생 컨버터라고 칭한다. 전 회생 컨버터에서는 역행 전류가 전력 변환부에 흐르는데 대하여, 부분 회생 컨버터에서는 역행 전류가 전력 변환부에 흐르지 않게 하기 위해 역행 전류 방지용 다이오드가 마련되어 있다. 따라서 전 회생 컨버터와 부분 회생 컨버터는 공용할 수 없다. 부분 회생 컨버터는 역행 전력보다도 회생 전력이 작은 용도에 있어서, 회생 컨버터의 용량을 회생 전력에 의해서 선정하여, 컨버터 코스트를 저감시키는 것이 가능하다. 특허 문헌 1에 제시되는 종래 기술은, 회생 컨버터의 기능과 인버터의 기능을 겸비하지만, 전 회생 컨버터의 기능과 부분 회생 컨버터의 기능을 겸비하는 것이 아니어서, 회생 전력이 작은 용도여도 역행 전력에 대응할 수 있는 전 회생 컨버터가 필요하기 때문에, 회생 컨버터의 코스트의 추가 저감을 도모한다고 하는 요구에 대응할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 코스트의 추가 저감을 도모할 수 있는 회생 컨버터를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 전력 변환부의 교류측에 접속되는 교류 단자와, 상기 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제1 단자와, 역류 방지 소자를 통해서 상기 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제2 단자와, 상기 전력 변환부의 직류측의 타단에 접속되는 제3 단자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 회생 컨버터는 코스트의 추가 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터에 접속되는 인버터의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터에 접속되는 인버터의 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시하는 인버터를 도 1에 도시하는 회생 컨버터에 접속했을 때에 흐르는 전류의 경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 2에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 6에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 2에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 6에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 회생 컨버터를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터의 구성도, 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터에 접속되는 인버터의 구성도이다. 도 1에 도시하는 회생 컨버터(100)는 교류 단자(11)에 접속되고, 복수의 스위칭 소자로 구성되는 전력 변환부(12)와, 직류 단자(16)와, 돌입 전류 방지 회로(13)와, 역행 전류 방지용 다이오드(14)와, 주회로 콘덴서(15)를 구비한다. 이하의 설명에서는 전력 변환부(12)의 교류 단자(11)측을 「전력 변환부(12)의 교류측」이라고 하고, 전력 변환부(12)의 직류 단자(16)측을 「전력 변환부(12)의 직류측」이라고 한다.
직류 단자(16)는 돌입 전류 방지 회로(13)를 통해서 전력 변환부(12)의 직류측의 일단인 양극 모선(positive bus) P'에 접속됨과 아울러, 도 2에 도시하는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P에 접속되는 제1 단자 P1과, 역행 전류 방지용 다이오드(14)와 돌입 전류 방지 회로(13)를 통해서 전력 변환부(12)의 직류측의 양극 모선 P'에 접속됨과 아울러, 도 2에 도시하는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P에 접속되는 제2 단자 P2와, 전력 변환부(12)의 직류측의 타단인 음극 모선(negative bus) Q에 접속됨과 아울러, 도 2에 도시하는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N에 접속되는 제3 단자 N으로 구성된다. 돌입 전류 방지 회로(13)는 일단이 전력 변환부(12)의 직류측의 양극 모선 P'에 접속되고, 타단이 역행 전류 방지용 다이오드(14)와 제1 단자 P1의 접속점에 접속된다. 역행 전류 방지용 다이오드(14)는 전력 변환부(12)로부터 제2 단자 P2측으로 흐르는 전류, 즉 역행 전류를 방지하는 역류 방지 소자의 일례이며, 도시예에서는 애노드가 제2 단자 P2에 접속되고, 캐소드가 돌입 전류 방지 회로(13)에 접속된다. 주회로 콘덴서(15)는 일단이 돌입 전류 방지 회로(13)와 역행 전류 방지용 다이오드(14)와 제1 단자 P1의 접속점에 접속되고, 타단이 전력 변환부(12)의 직류측의 음극 모선 Q와 제3 단자 N의 접속점에 접속된다. 또한, 제1 단자 P1과 제2 단자 P2와 제3 단자 N과 역행 전류 방지용 다이오드(14)와 돌입 전류 방지 회로(13)의 배치 관계는 도시예로 한정되는 것이 아니며, 역행 전류 방지용 다이오드(14)와 돌입 전류 방지 회로(13)를 전력 변환부(12)의 직류측의 음극 모선 Q측에 접속하고, 또한 역행 전류 방지용 다이오드(14)의 방향을 반전시키는 구성이라도 좋다.
전력 변환부(12)는 스위칭 소자(12a)와 스위칭 소자(12d)로 구성되는 직렬 회로와, 스위칭 소자(12b)와 스위칭 소자(12e)로 구성되는 직렬 회로와, 스위칭 소자(12c)와 스위칭 소자(12f)로 구성되는 직렬 회로와, 스위칭 소자(12a)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12a1)와, 스위칭 소자(12b)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12b1)와, 스위칭 소자(12c)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12c1)와, 스위칭 소자(12d)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12d1)와, 스위칭 소자(12e)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12e1)와, 스위칭 소자(12f)와 병렬로 접속되는 역류 방지 소자(12f1)로 구성된다. 스위칭 소자(12c)와 스위칭 소자(12f)의 접속점은 교류 단자(11)의 R상 단자에 접속되고, 스위칭 소자(12b)와 스위칭 소자(12e)의 접속점은 교류 단자(11)의 S상 단자에 접속되고, 스위칭 소자(12a)와 스위칭 소자(12d)의 접속점은 교류 단자(11)의 T상 단자에 접속되어 있다. 복수의 스위칭 소자(12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f)의 각각에는, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET(Metal－Oxide－Semiconductor Field－Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 같은 반도체 소자를 이용해도 되고, 질소 갈륨 또는 탄화 규소라고 하는 와이드 밴드 갭 반도체를 이용해도 된다. 일반적으로 와이드 밴드 갭 반도체는 실리콘 반도체에 비해 내(耐)전압 및 내열성이 높기 때문에, 허용 전류 밀도도 높아진다. 그 때문에, 전력 변환부(12)의 소형화가 가능해져, 회생 컨버터(100)의 추가 소형화를 도모할 수 있다. 또 회생 컨버터(100)의 소형화에 의해, 회생 컨버터(100)의 제조와 관련되는 부재의 용적 축소를 도모할 수 있다.
도 2에 도시하는 인버터(200)는 복수의 정류 다이오드로 구성되며, 교류 단자(21)에 접속되는 정류 회로(22)와, 복수의 스위칭 소자로 구성되어, 정류 회로(22)로부터 출력되는 직류 전력 또는 도 1에 도시하는 회생 컨버터(100)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환함과 아울러, 교류 단자(27)로부터 입력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 전력 변환부(26)와, 정류 회로(22)와 전력 변환부(26) 사이의 양극 모선 P'에 접속된 돌입 전류 방지 회로(23)와, 직류 단자(24)와, 일단이 돌입 전류 방지 회로(23)와 전력 변환부(26) 사이의 양극 모선 P'에 접속되고, 타단이 정류 회로(22)와 전력 변환부(26) 사이의 음극 모선 Q에 접속되는 콘덴서(25)를 구비한다. 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P는 돌입 전류 방지 회로(23)와 전력 변환부(26) 사이의 양극 모선 P'에 접속되고, 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N은 정류 회로(22)와 전력 변환부(26) 사이의 음극 모선 Q에 접속된다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100)를 전 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100)의 제1 단자 P1에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100)의 제3 단자 N에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다. 인버터(200)에서는 교류 단자(27)를 구성하는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자에 교류 전동기(3)가 접속된다. 교류 전동기(3)는 유도 전동기여도 되고 동기 전동기여도 된다.
이하, 도 3에 도시하는 회생 컨버터(100)와 인버터(200)의 동작을 설명한다. 우선 교류 전동기(3)의 역행시의 동작을 설명한 후에 교류 전동기(3)의 회생시의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(16) 및 직류 단자(24)를 경유하여 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100)를 부분 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100)의 제2 단자 P2에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100)의 제3 단자 N에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다. 인버터(200)에서는, 교류 단자(21)에 교류 전원(1)이 접속되고, 교류 단자(27)를 구성하는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자에 교류 전동기(3)가 접속된다.
이하, 도 4에 도시하는 회생 컨버터(100)와 인버터(200)의 동작을 설명한다. 우선 교류 전동기(3)의 역행시의 동작을 설명한 후에 교류 전동기(3)의 회생시의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 정류 회로(22)를 구성하는 복수의 정류 다이오드에 의해, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 이때, 역행 전류 방지용 다이오드(14)에 의해, 전력 변환부(12)에는 전력은 흐르지 않는다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
이상에 설명한 것처럼 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터(100)는, 제2 단자 P2 및 제3 단자 N에 인버터(200)의 직류 단자(24)를 접속함으로써, 부분 회생 컨버터로서 기능하고, 제1 단자 P1 및 제3 단자 N에 인버터(200)의 직류 단자(24)를 접속함으로써, 회생 컨버터(100)는 전 회생 컨버터로서 기능한다. 전술한 것처럼 전 회생 컨버터에서는 역행 전류가 전력 변환부에 흐르는데 대하여, 부분 회생 컨버터에서는 역행 전류가 전력 변환부에 흐르지 않도록 구성할 필요가 있다. 따라서 종래 기술에서는 전 회생 컨버터와 부분 회생 컨버터를 공용할 수 없지만, 실시 형태 1에 따른 회생 컨버터(100)는 제1 단자 P1, 제2 단자 P2, 및 제3 단자 N으로 구성되는 직류 단자(16)를 구비하고, 직류 단자(16)의 접속을 전환함으로써, 부분 회생 컨버터와 전 회생 컨버터 중 어느 것에도 대응 가능하다.
또한, 부분 회생 컨버터는 교류 전동기로 구동되는 부하가 벨트 컨베이어 및 펌프와 같이 기계 손실이 큰 부하인 경우에 적합하다. 한편, 전 회생 컨버터는 교류 전동기로 구동되는 부하가 자동차 및 열차와 같이 기계 손실이 작은 부하인 경우에 적합하다. 구체적으로 설명하면, 기계 손실이 큰 부하에서는 회생 전력의 대부분이 기계 손실로 소실되기 때문에, 회생 컨버터에 공급되는 회생 전력은, 기계 손실이 작은 부하가 이용되는 경우에 비해 작다. 도 4에 도시하는 회생 컨버터(100)와 인버터(200)의 조합에서는, 역행 전력을 인버터(200)에 부담시킬 수 있기 때문에, 인버터(200)의 역행 용량과 회생 컨버터(100)의 회생 용량의 관계는 역행 용량≫회생 용량이 된다. 따라서 도 4에 도시하는 회생 컨버터(100)와 인버터(200)의 조합에서는, 회생시의 인버터 용량과 역행시의 컨버터 용량의 관계를 인버터 용량≫컨버터 용량으로 할 수 있다. 따라서 부분 회생 컨버터는 전 회생 컨버터보다도 소형이고 염가로 구성할 수 있다.
실시 형태 2.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터의 구성도이다. 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 동일 부분에 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략하며, 다른 부분에 대해서만 기술한다. 도 5에 도시하는 회생 컨버터(100A)는 도 1에 도시하는 회생 컨버터(100)와 마찬가지로 전력 변환부(12), 돌입 전류 방지 회로(13), 역행 전류 방지용 다이오드(14), 주회로 콘덴서(15) 및 직류 단자(16)를 구비한다. 도 1에 도시하는 회생 컨버터(100)와의 차이점은 돌입 전류 방지 회로(13)의 위치와 주회로 콘덴서(15)의 위치이다. 도 5에 도시하는 회생 컨버터(100A)에서는, 돌입 전류 방지 회로(13)는 일단이 전력 변환부(12)의 직류측의 양극 모선 P'와 역행 전류 방지용 다이오드(14)의 접속점에 접속되고, 타단이 제1 단자 P1과 주회로 콘덴서(15)의 접속점에 접속되어 있다. 또 주회로 콘덴서(15)는 일단이 돌입 전류 방지 회로(13)와 제1 단자 P1의 접속점에 접속되고, 타단이 전력 변환부(12)의 직류측의 음극 모선 Q와 제3 단자 N의 접속점에 접속된다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터에 접속되는 인버터의 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시하는 인버터를 도 1에 도시하는 회생 컨버터에 접속했을 때에 흐르는 전류의 경로를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시하는 인버터(200A)는, 도 2에 도시하는 인버터(200)와 마찬가지로 정류 회로(22), 전력 변환부(26), 돌입 전류 방지 회로(23), 직류 단자(24) 및 콘덴서(25)를 구비한다. 도 2에 도시하는 인버터(200)와의 차이점은 직류 단자(24)의 접속 위치이다. 도 6에 도시하는 인버터(200A)에서는, 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가, 돌입 전류 방지 회로(23)와 정류 회로(22) 사이의 양극 모선 P'에 접속되어 있다.
도 7에는 도 6에 도시하는 인버터(200A)에 도 1의 회생 컨버터(100)를 접속한 예가 도시되어 있다. 도 7에 도시하는 회생 컨버터(100)와 인버터(200A)의 조합은, 회생 컨버터(100)를 부분 회생 컨버터로서 사용하는 경우의 접속 구성이다. 도 7의 접속예에 의하면, 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 회생 컨버터(100)의 직류 단자(16)를 구성하는 제2 단자 P2에 접속되고, 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 회생 컨버터(100)의 직류 단자(16)를 구성하는 제3 단자 N에 접속되어 있다. 도 7의 접속 구성에서는, 전원 투입시, 교류 단자(21), 정류 회로(22), 직류 단자(24), 역행 전류 방지용 다이오드(14) 및 주회로 콘덴서(15)가 접속된 상태가 되어, 실선의 화살표로 나타내는 경로로 전류가 흐른다. 즉 돌입 전류 방지 회로(13)를 경유하지 않고 전류가 흐르기 때문에, 주회로 콘덴서(15)가 교류 전원(1)과 직접 연결되어, 단락 전류(short-circuit current)가 흐른다. 도 5에 도시하는 회생 컨버터(100A)에서는, 돌입 전류 방지 회로(13)가 전력 변환부(12)의 직류측의 양극 모선 P'와 역행 전류 방지용 다이오드(14)의 접속점과, 제1 단자 P1과 주회로 콘덴서(15)의 접속점의 사이에 접속되어 있다. 그 때문에, 도 5에 도시하는 회생 컨버터(100A)에서는, 도 2에 도시하는 인버터(200)와 도 6에 도시하는 인버터(200A) 중 어느 것이 접속되었을 경우에도, 단락 전류를 방지할 수 있다. 이하, 도 8 내지 도 11을 이용하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 2에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100A)를 전 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100A)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제1 단자 P1에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제3 단자 N에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다. 인버터(200)에서는, 교류 단자(27)를 구성하는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자에 교류 전동기(3)가 접속된다.
이하, 도 8에 도시하는 회생 컨버터(100A)와 인버터(200)의 동작을 설명한다. 우선 교류 전동기(3)의 역행시의 동작을 설명한 후에 교류 전동기(3)의 회생시의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(16) 및 직류 단자(24)를 경유하여 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 전 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 6에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100A)를 전 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100A)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제1 단자 P1에는 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제3 단자 N에는 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다.
이하, 도 9에 도시하는 회생 컨버터(100A)와 인버터(200A)의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(16) 및 직류 단자(24)를 경유하여 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 2에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100A)를 부분 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100A)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제2 단자 P2에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제3 단자 N에는 인버터(200)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다. 인버터(200)에서는, 교류 단자(21)에 교류 전원(1)이 접속되고, 교류 단자(27)를 구성하는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자에 교류 전동기(3)가 접속된다.
이하, 도 10에 도시하는 회생 컨버터(100A)와 인버터(200)의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 정류 회로(22)를 구성하는 복수의 정류 다이오드에 의해, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터가 부분 회생 컨버터로서 사용될 때의 회생 컨버터와 도 6에 도시하는 인버터의 접속예를 나타내는 도면이다. 회생 컨버터(100A)를 부분 회생 컨버터로서 사용하는 경우, 회생 컨버터(100A)의 교류 단자(11)에는 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)이 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제2 단자 P2에는 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 양극 단자 P가 접속되고, 회생 컨버터(100A)의 제3 단자 N에는 인버터(200A)의 직류 단자(24)를 구성하는 음극 단자 N이 접속된다. 인버터(200A)에서는, 교류 단자(21)에 교류 전원(1)이 접속되고, 교류 단자(27)를 구성하는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자에 교류 전동기(3)가 접속된다.
이하, 도 11에 도시하는 회생 컨버터(100A)와 인버터(200A)의 동작을 설명한다. 교류 전동기(3)의 역행시에는, 정류 회로(22)를 구성하는 복수의 정류 다이오드에 의해, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 전력 변환부(26)에 공급된다. 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(26)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(27)를 통해서 교류 전동기(3)에 공급되며, 교류 전동기(3)는 교류 전력의 공급을 받아 구동한다. 교류 전동기(3)의 회생시에는, 전력 변환부(26)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 교류 전동기(3)로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되고, 변환된 직류 전력은 직류 단자(24) 및 직류 단자(16)를 경유하여 전력 변환부(12)에 공급된다. 전력 변환부(12)를 구성하는 복수의 스위칭 소자가 도시하지 않은 제어 회로로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 동작함으로써, 전력 변환부(12)에서는 직류 전력이 교류 전력으로 변환되고, 교류 전력은 교류 단자(11) 및 리액터(2)를 통해서 교류 전원(1)으로 회생된다.
이상에 설명한 것처럼 실시 형태 1, 2에 따른 회생 컨버터(100, 100A)는, 전력 변환부의 교류측에 접속되는 교류 단자와, 상기 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제1 단자와, 역류 방지 소자를 통해서 상기 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제2 단자와, 상기 전력 변환부의 직류측의 타단에 접속되는 제3 단자를 구비한다. 이 구성에 의해 회생 컨버터(100, 100A)는 제1 단자 P1, 제2 단자 P2 및 제3 단자 N으로 구성되는 직류 단자의 접속을 전환함으로써, 전 회생 컨버터의 기능과 부분 회생 컨버터의 기능을 발휘할 수 있어, 각각의 기능을 가지는 회생 컨버터를 개별로 제작할 필요가 없어, 코스트의 추가 저감을 도모하는 것이 가능하다.
또, 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터(100A)는, 제2 단자와 제3 단자가 정류 회로와, 정류 회로로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부와, 당해 전력 변환부와 상기 정류 회로의 사이에 배치된 돌입 전류 방지 회로와, 상기 돌입 전류 방지 회로와 상기 정류 회로의 사이에 배치된 직류 단자를 가지는 인버터(200A)의, 상기 직류 단자에 접속된다. 이 구성에 의해, 도 11에 도시하는 것처럼 인버터(200A)가 회생 컨버터(100A)에 접속되었을 경우에도, 회생 컨버터(100A) 내의 돌입 전류 방지 회로(13)에 의해, 전원 투입시의 단락 전류가 차단된다. 그 결과, 실시 형태 2에 따른 회생 컨버터(100A)는 실시 형태 1의 효과에 더하여 품질의 향상을 도모할 수 있다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1: 교류 전원, 2: 리액터,
3: 교류 전동기, 11: 교류 단자,
12: 전력 변환부,
12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f: 스위칭 소자,
12a1, 12b1, 12c1, 12d1, 12e1, 12f1: 역류 방지 소자,
13: 돌입 전류 방지 회로, 14: 역행 전류 방지용 다이오드,
15: 주회로 콘덴서, 16: 직류 단자,
21: 교류 단자, 22: 정류 회로,
23: 돌입 전류 방지 회로, 24: 직류 단자,
25: 콘덴서, 26: 전력 변환부,
27: 교류 단자, 100, 100A: 회생 컨버터,
200, 200A: 인버터.

Claims (4)

  1. 제 1 전력 변환부와,
    상기 제 1 전력 변환부의 교류측에 접속되는 교류 단자와,
    상기 제 1 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제1 단자와,
    역류 방지 소자를 통해서 상기 제 1 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되는 제2 단자와,
    상기 제 1 전력 변환부의 직류측의 타단에 접속되는 제3 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 회생 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    일단이 상기 제 1 전력 변환부의 직류측의 일단에 접속되고, 타단이 상기 역류 방지 소자와 상기 제1 단자의 접속점에 접속되는 제 1 돌입 전류 방지 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 회생 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    일단이 상기 제 1 전력 변환부의 직류측의 일단과 상기 역류 방지 소자의 접속점에 접속되고, 타단이 상기 제1 단자에 접속되는 제 2 돌입 전류 방지 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 회생 컨버터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자는,
    정류 회로와, 상기 정류 회로로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 제 2 전력 변환부와, 상기 제 2 전력 변환부와 상기 정류 회로의 사이에 배치된 제 3 돌입 전류 방지 회로와, 상기 제 3 돌입 전류 방지 회로와 상기 정류 회로의 사이에 배치된 직류 단자를 가지는 인버터의 상기 직류 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 회생 컨버터.
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