KR101814224B1 - 동기 전동기의 작동 장치 및 관련 방법 - Google Patents

동기 전동기의 작동 장치 및 관련 방법 Download PDF

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Abstract

동기 전동기는 삼상 교류 전력 제어기를 이용해 제어된다. 본 발명에 따라 점화 시점들이 교류 전력 제어기를 위해 결정된다. 이를 위해 3개의 위상 중 2개로 구성된 한 쌍이 회전자 각도 위치로부터 검출되며, 상기 위상들을 위해 각각의 교류 전력 제어기를 위해 점화 시점들이 제공될 수 있다. 상기 실제 점화 시점들이 상기 위상들의 시스템 전압 위상 위치로부터 결정되므로, 양의 토크만이 발생한다.

Description

동기 전동기의 작동 장치 및 관련 방법{DEVICE FOR OPERATING SYNCHRONOUS MOTORS AND ASSOCIATED METHOD}
본 발명은 삼상 전류 시스템에 연결되어 있고 특정 시점들에서 스위칭되거나 점화되는 2개 이상의 반도체 제어기, 예를 들어 역병렬 접속된 사이리스터를 포함하는 삼상 교류 전력 제어기(AC power controller)를 이용하여 동기 전동기를 작동하는 장치 및 관련 방법에 관한 것이다.
스타팅 케이지 없는 삼상 동기 전동기는 원칙적으로 전류 시스템의 주파수에 매여 있다. 그러므로 그와 같은 전동기의 스타트 업이, 즉 런업이 상기 시스템에서 직접 가능하지 않다. 오히려 상기 삼상 전류 시스템과 상기 동기기 사이에 런업을 가능하게 하는 장치가 필요하다. 이를 위해 일반적으로 주파수 변환기가 이용된다. 상기 주파수 변환기는 정류기, 중간 회로(중간 커패시터) 및 인버터로 구성된다. 주파수 조정이 가능한 삼상 전류를 발생하기 위해, 상기 주파수 변환기가 이용된다.
본 발명의 과제는 전력 전자 소자에 대해 매우 낮은 비용으로도 삼상 전류 시스템에서 동기기의 작동을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 이때 특히 상기 동기기의 스타트업 역시 가능해야 한다.
본 발명의 과제는 제1항에 따른 장치를 통해 해결된다. 그 외 해법은 제12항에 따른 방법에 있다. 본 발명의 그외 실시예는 종속항들에 제공되어 있다.
동기 전동기의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서 삼상 교류 전력 제어기가 이용된다. 상기 삼상 교류 전력 제어기는 2개 이상의 반도체 제어기를 포함하며, 바람직하게는 3개의 반도체 제어기를 포함하며, 위상마다 하나를 포함한다. 상기 반도체 스위칭 소자는 예를 들어 교류 전력 제어기가 될 수 있다. 상기 교류 전력 제어기는 예를 들어 역병렬 접속된 사이리스터의 쌍으로서 또는 트라이액으로서 실현될 수 있다. 그러나 IGBT 또는 다른 유형의 반도체 스위치가 이용될 수도 있다. 상기 삼상 교류 전력 제어기는 삼상 전류 시스템에 연결되어 있다. 이때 상기 동기 전동기의 고정자 권선은 바람직하게는 중성선 없는 스타 결선에 접속되어 있다. 교류 전력 제어기는 특정 시점에 활성화되거나 점화되며, 즉 도통되어 접속되거나 도통을 준비한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서 회전자의 위치 각도가 검출된다. 공간적 고정 위치 결정과 관련하여 상기 기계적인 위치 각도가 상기 회전자의 위치를 제공하는 것이 바람직하다. 이때 상기 위치 각도의 범위가 0° 내지 360°인 것이 바람직하다. 대안으로서 전기적 위치 각도 역시, 예를 들어 전동기에서의 전기 변수를 평가하여 검출될 수 있다. 또한, 상기 시스템 전압 위상 위치는 상기 고정자 권선의 위상들 중 하나 이상의 위상에서 검출된다. 상기 위치 각도 및 시스템 전압 위상 위치로부터 점화 시점들이 결정될 때, 상기 반도체 제어기는 스위칭온되거나 점화된다.
후속 처리를 위해 상기 전기적 위치 각도가 검출되거나 또는 기계적인 위치 각도로부터 계산되는 것이 바람직하다. 그와 반대로, 상기 기계적인 위치 각도가 직접 이용될 수 있도록 다른 변수를 변환할 수도 있다.
동기기의 작동을 위한 본 발명에 따른 장치는, 삼상 전류 시스템에 연결될 수 있으며 삼상 전류 시스템의 위상들을 위해 2개 이상의 반도체 제어기를 포함하는 삼상 교류 전력 제어기를 포함한다. 또한, 상기 동기기의 회전자의 위치 각도의 검출을 위한 위치 센서가 제공된다. 또한, 상기 장치는 상기 삼상 전류 시스템의 위상들 중 하나 이상에 대한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 장치를 포함한다. 끝으로, 상기 회전자의 위치 각도를 이용해 상기 반도체 제어기들 중 2개로 이루어지는 한 쌍을 결정하기 위한 수단들과, 시스템 전압 위상 위치를 이용해 해당 쌍의 반도체 제어기를 위한 스위칭 시점들의 결정을 위한 수단들이 제공된다.
상기 방법을 실시하는 경우 또는 상기 장치를 작동하는 경우, 상기 점화 시점들이 특정 시점에 장래에 대하여 결정될 수 있다. 그러나 상기 방법은 연속적으로 실행되거나 또는 상기 장치가 연속적으로 작동하는 것도 가능하다. 다시 말해서 개별 단계들은 작은 시간 간격으로 반복된다. 그런 경우 상기 점화 시점들이 언제나 상기 순간에 결정될 수 있는, 즉 지금 점화할 것인지 또는 점화하지 않을 것인지의 결정만이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 장점은 점화 시점들의 결정을 위해 회전자 위치를 이용하는 데 있다. 그러므로 상기 동기 전동기의 속도가 느린 경우에도 양의 토크만이 발생하거나, 거의 양의 토크만이 발생할 수 있다. 이때 양의 토크는 런업 과정을 위해 상기 가능한 두 방향 중 어느 한 방향만을 가리키는 토크를 의미한다. 다시 말해서 가속 토크만이 발생하는 반면, 제동 토크는 억제된다.
종래 방법에서 동기 전동기의 런업을 위해, 상기 시스템 주파수보다 더 낮은 주파수를 갖는 전압 곡선들이 합성되었다. 이때 발생시키려는 주파수는 어느 정도의 시간을 위해 결정된다. 상기 시간의 종료시 더 높은 주파수로 전환이 이루어진다. 이때 상기 주파수가 결정된다.
그에 반해, 본 발명에 따라 가장 먼저 상기 회전자 위치가 고려된다. 제2 단계에서 비로소 상기 시스템 전압 위상 위치가 고려된다. 그 때문에 본 발명에 따른 해법에서 비롯한 전압 곡선은 시스템 주파수보다 더 낮은 주파수를 갖는 전압 곡선의 특성도 갖는다. 그러나 발생된 전압 곡선들은 종래 방법에서의 경우와는 다르게 나타난다. 한 편으로는 상기 회전자의 계속된 회전을 통해 전압 곡선에서 불연속이 나타난다. 다른 한 편으로는 발생된 유효 전압의 주파수가 회전자 속도에 따라 바로 증가하지 단계적으로 증가하지 않는다. 바람직하게 본 발명에 의해, 발생된 유효 전압의 주파수는 전혀 제어될 필요가 없거나 전혀 고려될 필요가 없다. 오히려 이것은 자동으로 이루어지며 바람직하게는 회전자의 실제 속도에 매칭한다.
상기 점화 시점들이 이용될 수 있도록, 해당 쌍의 반도체 제어기를 반드시 이용하기 위해 상기 적절한 시스템 전압 위상 위치가 상기 위치 각도로부터 검출되는 것이 바람직하다. 이는 상기 전압들의 극성이 정확한 경우에만 양의 토크가 달성된다는 사실에서 결과한다. 시스템 전압 위상 위치의 검출과 함께 실제 점화 시점들이 결정되는 것이 바람직하다. 이때 바람직하게는 상기 시스템 전압 위상 위치가 3개 이상의 반도체 스위칭 소자 중 2개로 이루어진 해당 쌍의 위상들에서 검출된다.
바람직하게는 상기 반도체 제어기 중 2개로 이루어진 쌍을 위해 적절한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 수단들은 상기 위치 각도의 전체 각도 범위, 0° 내지 360°를 위한 부분 범위들을 이용해 상기 결정을 실행하도록 구성되어 있으며, 상기 반도체 제어기 중 2개로 이루어진 쌍에 대한 적절한 시스템 전압 위상 위치가 각각 상기 부분 범위들 중 적어도 일부에 할당되어 있으며, 적절한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 수단들이 위치 각도가 위치하는 부분 범위에 할당된 상기 시스템 전압 위상 위치를 결정한다.
역시 바람직하게는 상기 반도체 제어기 중 2개로 이루어진 쌍의 결정을 위한 수단들은 상기 위치 각도의 전체 각도 범위, 0° 내지 360°를 위한 부분 범위들을 이용해 상기 결정을 실행하도록 구성되어 있으며, 상기 반도체 제어기 중 2개로 이루어진 쌍이 각각 상기 부분 범위들 중 적어도 일부에 할당되어 있으며, 한 쌍의 결정을 위한 수단들은 위치 각도가 위치하는 부분 범위에 할당된 해당 쌍을 결정한다.
해당 쌍의 결정을 위해 그리고 적절한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위해 다양한 부분 범위들을 이용할 수 있다. 그러나 해당 쌍의 결정을 위해 그리고 상기 적절한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위해 동일한 부분 범위들이 이용되는 것도 바람직하다. 부분 범위들로서 6개의 동일 크기의 부분 범위들이 이용되는 경우 매우 바람직하다. 이때 각각의 부분 범위는 가능성 있는 위치 각도 60°를 포함한다. 그러므로 이상적으로는 항상 양의 토크가 발생할 수 있다. 이때 상기 위치 각도 검출과 관련하여 부분 범위들의 위치가 상기 동기 전동기의 실제적인 형상에 매칭되는 것이 바람직하므로, 실제 검출된 쌍 및 실제 검출된 적절한 시스템 전압 위상 위치가 전기 효과 면에서 고정자 권선에 의해 회전자 위치에도 적합하다. 다시 말해서 상기 부분 범위들의 정렬 또는 위치 각도 0°의 결정이 고정자 권선의 정렬에 적합해야 한다.
상기 이용되는 부분 범위들이 바람직하게는 미리 결정되며 예를 들어 테이블에 저장되어 있다. 대안으로서 상기 장치는 해당 쌍의 결정 및 적절한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 프로그램에 의해 결정하도록 구성될 수 있으며, 즉 상기 위치 각도에 대한 설정 부분 범위들과 상기 검출된 위치 각도의 영구적 인코딩 비교를 이용한다.
상기 결정된 쌍의 반도체 제어기의 두 위상의 경우 상기 시스템 전압 위상 위치가 결정된 적절한 시스템 전압 위상 위치에 상응하면, 스위칭 시점들의 결정을 위한 수단들이 상기 결정된 쌍의 반도체 제어기를 위한 스위칭을 야기하도록 구성되어 있다. 이용되는 반도체 제어기에 따라서, 개별 반도체 스위칭 소자들이 직접 스위칭되거나 예를 들어 사이리스터의 경우에 점화된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 개선점으로서 상기 장치는 상기 위상들 중 하나 이상을 위한 제로 크로싱의 검출 수단을 갖는다. 또한, 바람직하게는 스위칭 각도의 결정 수단이 제공된다. 상기 위상들 중 하나 이상을 위한 상기 제로 크로싱 및 스위칭 각도가 결정되면, 상응하는 위상에 대한 점화 시점이 제로 크로싱에 비해 스위칭 각도만큼 지연될 수 있다. 정격 속도하에서 런업 동안에 상기 동기기의 작동을 통해 정격 운전의 경우보다 더 낮은 역전압이 회전자의 회전 때문에 고정자 안에서 발생한다. 그러므로 공급 전압이 줄지 않으면 고정자 내에서 훨씬 더 많은 전류가 흐른다. 삼상 교류 전력 제어기에서 작동시 바람직하게는 상기 기계의 단자에서 더 낮은 전압 유효값 역시 위상 제어의 변경을 통해 달성된다. 이를 위해 바람직하게는 시스템 전압의 제로 크로싱에 비해 사이리스터의 점화각이 조정되므로, 흐르는 전류가 상기 동기기의 정격 전류보다 가능한 한 약간 더 위에 있다. 이를 위해 예를 들어 회전자의 속도가 느리면 큰 점화각이, 예를 들어 150°만이 이용될 수 있는 반면, 회전자의 속도가 충분히 빠르면 예를 들어 90°의 더 작은 점화각이 이용된다(점화 지연).
전술한 방법은 특히 소프트웨어에 의해 실현된다. 전술한 장치와 관련하여 이러한 장치는 특히 전술한 조치를 실행할 수 있도록 구성된 제어 유닛을 갖는다. 그러므로 상기 조치는 소자에 대한 추가 비용 없이 기존 삼상 교류 전력 제어기에서 용이하게 구현될 수 있다. 이때 회전자 위치의 검출이 필요하다. 상기 동기기 내에 제공된 제어 유닛이 오늘날 바람직하게는 마이크로프로세서로서 구현되며 상기 삼상 교류 전력 제어기의 제어 기능을 맡는 경우가 바람직하다. 이 경우, 상기 동기기 안에 통합된 예를 들어 위치 센서로부터 데이터가 이미 자동으로 제공된다. 또한, 그와 같은 동기기는 이미 삼상 교류 전력 제어기를 포함할 수 있고, 즉 전체 유닛으로서 구현될 수 있으므로, 상기 전체 유닛은 직접 삼상 전류 시스템에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예는 바람직하지만 전혀 제한적이지 않으며 도면을 참고하여 상술한다. 이때 상기 특징들은 그래프를 이용해 도시되어 있으며 그에 상응하는 특징들이 동일 도면 부호를 갖는다. 도면들은 상세하게 도시되어 있다.
도 1은 교류 전력 제어기 및 이에 연결된 동기기의 등가 회로도이다.
도 2는 점화 시점을 보여주는 그래프이다.
도 1에서 삼상 동기기(1)는 삼상 교류 전력 제어기(4)에 의해 삼상 전류 시스템의 위상(A, B, C)에 연결되어 있다. 역병렬 접속된 2개의 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)로 이루어진 반도체 제어기(6, 7, 8)가 각각의 위상(A, B, C)에 할당되어 있다. 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)의 점화 전극은 제어 장치(3)에 연결되어 있으므로, 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)의 점화에 필요한 점화 신호가 상기 제어 장치를 이용해 제공된다. 또한, 제어 장치(3)는 위상 제어 각도를 제어한다. 제어 장치(3)는 마이크로컨트롤러로 구현되는 것이 바람직하다. 상기 시스템의 2개 위상(A, B, C) 사이에, 예를 들어 도 1에서 상기 시스템의 두 단자(A와 B) 사이에 전압 측정 장치(5)가 연결되어 있으며, 전압 측정 장치의 출력에서는 상기 두 단자(A와 B) 사이에 발생하는 시스템 전압(UAB)이 이용될 수 있다. 도면에 도시되지 않은 그 외 전압 측정 장치들 역시 다른 두 위상 쌍을 위해 제공될 수 있다.
제1 실시예로서 제어 장치(3) 및 삼상 교류 전력 제어기(4)는 삼상 동기기(1)로부터 별도의 유닛, 즉 별도의 전동기 제어 장치로서 구현되어 있다. 제2 실시예로서 제어 장치(3) 및 삼상 교류 전력 제어기(4)는 삼상 동기기(1)의 일부이다. 이 경우에 제어 장치(3)의 기능들은 삼상 동기기(1) 내에 이미 제공된 마이크로프로세서에 통합되어 있다. 이 경우 제어 장치(3)는 상기 장치의 작동이 소프트웨어에 의해 이루어질 수 있는 적절한 프로그램을 실행하는데 이용된다.
본 발명은 비돌극 동기기(1)에 있어서 상기 동기기에 의해 발생한 토크(m)는 회전 운동하는 좌표계에서 고정자 전류(iS R)의 공간 벡터 성분(iSq)에 비례한다는 인식에 근거한다
등식 1:
Figure 112012076787215-pct00001
에서,
Figure 112012076787215-pct00002
.
상기 전동기의 극 쌍의 수와 곱해지는 측정된 기계적 위치 각도에 상응하는 전기적 위치 각도(θ)와, 3개의 고정자 전류의 측정에 의해 고정자 전류 공간 벡터는 회전자 좌표에서 계산될 수 있다
등식 2:
Figure 112012076787215-pct00003
등식 2에서 점화 조건들은 회전자 위치에 따라 만들어질 수 있다. 중성선 없는 스타 결선된 상기 동기기(1)의 고정자 권선 결선 및 각각의 경우 정확하게 2개 위상(A, B, C)에서 전류 흐름의 전제하에서 상기 등식의 3가지 다양한 관계식들이 제시될 수 있다
등식 3a:
Figure 112012076787215-pct00004
등식 3b:
Figure 112012076787215-pct00005
등식 3c:
Figure 112012076787215-pct00006
도 2에는 전기 각도(θ), 즉 0°/p 내지 720°/p(p=극 쌍의 수)의 회전자의 각도 위치의 2개 주기에 대해 등식 3에서 괄호식들에 따른 삼각 함수가 합성되어 도시되어 있다. 이 경우 전동기의 전기 각도 위치가 수평축을 따라서 그려지지만 시간에 따른 변화는 아니다. 그러므로 2π 내지 4π의 모든 곡선은 0 내지 2π의 곡선의 정확한 복사이다. 또한, 위상 쌍(AB, AC, BC)에 대한 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)의 나타난 가능한 도통 영역들을 도 2에서 볼 수 있다. 이때 특정 범위들(21)은 상호 배타적인데, 이들 범위들이 반도체 제어기(6, 7, 8)의 각각의 2개 사이리스터들(A1, A2, B1, B2, C1, C2)의 도통을 동시에 필요로 하기 때문이다. 상기 상태들이 배제되면, 도 2에 따른 점화 순서가 하기에 제공될 수 있으며, 각각의 경우 2개의 반도체 제어기(6, 7, 8)가 점화된다. 그러므로 그런 한도에서 점화 시점의 결정은 오로지 회전자 위치에서 정렬되며 시스템 전압의 위상 위치를 고려하지 않는다.
그러므로 5/6π와 7/6π 사이 위치 각도(θ)의 범위에서 도통 조건의 충돌을 제거하면 상기 위상 쌍(BC)이 발생한다. 점화하려는 반도체 제어기 쌍으로서 상기 위상(B와 C)에 대한 상응하는 반도체 제어기(7, 8)가 생긴다. 이때 상기 위상들(B와 C) 사이 적절한 시스템 전압 위상 위치는 음의 값이며 위상(B) 후 위상(C)의 전류 흐름에 상응한다. 7/6π와 9/6π 사이에 위치 각도(θ)의 후속 부분 범위에서 반도체 제어기(6, 7)의 결정하려는 쌍은 상기 위상(A와 B)의 쌍이다. 이때 상기 위상(A와 B) 사이 적절한 시스템 전압 위상 위치는 양의 값이며 위상(B) 후 위상(A)의 전류 흐름에 상응한다. 그 외 부분 범위들은 도 2에 따라서 유사하게 기능한다.
상기 회전자 위치에서의 점화 순서의 정렬에 추가해서, 시스템 전압으로 점화의 동기화가 이루어지는 것이 바람직하다. 각각의 위상(A, B, C)에 대해 각각의 시스템 전압의 시스템 전압 위상 위치가 정확한 경우, 즉 실제로도 원하는 토크가 발생하는 경우에만, 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)가 도통할 수 있다. 이때 점화 준비 상태로의 전이가 지연되어 실시될 수도 있고, 즉 점화각을 이용해 실시될 수 있다. 예를 들어 상기 점화는 전압(UAB)의 양의 제로 크로싱에서 시작하여 시스템 주파수와 관련하여 예를 들어 90°만큼 지연되어 이루어질 수도 있을 것이다.
즉, 일례로서 상기 동기기(1)의 회전자가 런업 전에 약 1/3π의 위치 각도에서 정지해 있으면, 상기 제어 장치는 상기 위상(A와 B)의 반도체 제어기(6, 7)에 대해서만 점화 시점들이 가능하도록 한다. 또한, 삼상 전류 시스템으로부터 인가되는 전압의 극성이 적절한 시스템 전압 위상 위치와 일치하는지 여부, 이 경우 위상(B)에 대한 위상(A)의 관점에서 음의 값인지 여부를 검사한다. 그런 경우에만, 상기 위상(A와 B)의 반도체 제어기(6, 7)에 대한 잠재적인 점화 시점들로부터 전기 접속도 이루어질 수 있는 실제 점화 시점들이 된다.
이 때문에 주어진 예에서 실질적으로 펄스형 직류 전압이 삼상 교류 전력 제어기(4)로부터 상기 동기기(1)의 고정자 권선들에 제공된다. 이때 삼상 전류 시스템의 시스템 주파수를 통해 펄스가 발생한다. 이와 같은 펄스 발생은, 스타트업 회전을 통해 상기 회전자가 3/6π의 위치 각도의 경계를 넘어갈 때까지 유지되므로, 위치 각도가 3/6π와 5/6π 사이에서 다음 부분 범위(21) 안으로 진입한다. 상기 부분 범위(21)에서, 이제는 도 2에 따라서 상기 위상(A와 C)의 반도체 제어기(6, 8)로의 전환이 이루어진다. 결과적으로 회전자의 계속된 회전은 상기 부분 범위들(21) 사이에서 그리고 이용되는 반도체 제어기(6, 7, 8) 사이에서 추가의 전환을 야기한다. 그러므로 회전자가 회전을 시작하자마자, 반도체 제어기(6, 7, 8)에 의해 제공되는 교류 전압들이 발생한다. 주어진 전압의 극성이 회전자 위치에 맞춰져 있기 때문에, 상기 교류 전압의 주파수는 회전자의 회전 속도에 맞춰져 있다.
이용가능한 3개의 반도체 제어기(6, 7, 8)로부터 2개의 반도체 제어기(6, 7, 8)가 선택된다는 것은, 회전자의 위치 각도(θ)가 한 부분 범위(21)로부터 다음 부분 범위(21)로 전이시마다 이용되고 있는 반도체 제어기들(6, 7, 8) 중 하나가 교체되는 반면, 이용되고 있는 다른 반도체 제어기(6, 7, 8)는 그대로 동일한 것을 전제로 한다. 이때 도 2에서 어느 한 부분 범위(21)로부터 다음 부분 범위(21)로 전이될 때, 동일하게 유지되는 반도체 제어기(6, 7, 8)의 경우 실제적인 전류 도통을 맡은 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)는 동일하게 유지된다. 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 어느 하나에 대한 시스템 전압 위상 위치의 교체가 반도체 제어기(6, 7, 8)가 비활성 상태였던 부분 범위(21)로부터 교체된 후에만 이루어진다.
50㎐의 시스템 주파수에서 실행시 상기 전압의 주기 지속 시간은 20㎳이다. 그러므로 교류 전력 제어기에 대해 잠재적인 점화 시점들은 20㎳마다 나타난다. 그러므로 상기 전압의 음의 반파가 자동으로 제거된다. 무엇보다도 회전자가 이미 현저한 속도로 회전하면, 상기 위치 각도의 부분 범위들 중 어느 하나로부터 다른 한 부분 범위로 넘어가는 것이 시스템 전압의 제로 크로싱과 유사한 비율로 이루어질 것으로 기대된다. 그와 같은 경우에 교류 전력 제어기의 제어하려는 쌍이 이미 변할 수 있는 반면, 선행 유효 쌍은 여전히 점화되어 있다. 그러므로 회전자가 너무 느리지 않으면 잠재적 점화 시점들은 20㎳/3마다, 즉 약 6㎳마다 나타난다.
또한, 이는 이상적인 경우 교류 전력 제어기가 전혀 더 이상 활성화되지 않아야 할지라도, 전류가 경우에 따라서는 교류 전력 제어기의 반도체 제어기들 중 어느 하나를 통해 흐르는 효과를 갖는데, 이는 회전자가 다른 두 교류 전력 제어기가 활성화될 수 있어야 하는 그 다음 부분 범위로 운동하였기 때문이다. 사이리스터를 이용하는 경우 이는 직접적으로 억제될 수 없다. 위에서 언급한 상황들 하에서 원하지 않는 음의 토크가 발생하며 전류가 "잘못된" 교류 전력 제어기에서 감쇠할 때까지 지속한다.
그러므로 이 경우 점화각에 영향을 미치는 것이 매우 바람직하다. 상기 회전자 위치를 이용해 상기 위치 각도의 그 다음 부분 범위로 넘어가는 것이 예상되는 반면, 전류가 잘못된 교류 전력 제어기에서 여전히 흐르면, 점화각의 변경에 의해 흐르는 전류 전부가 감소될 수 있다. 이를 위해 상기 사이리스터가 예를 들어 나중에 점화된다. 전류 감소는, 전류가 다시 감쇠하며 사이리스터를 차단할 때까지, 시간 단축도 가능하게 한다.

Claims (12)

  1. 동기기(1)를 작동하기 위한 장치로서,
    - 삼상 전류 시스템에 연결될 수 있고 상기 삼상 전류 시스템의 위상(A, B, C)을 위해 2개 이상의 반도체 제어기(6, 7, 8)를 포함하는 삼상 교류 전력 제어기(4)와,
    - 상기 동기기(1)의 회전자의 위치 각도(θ)를 검출하기 위한 위치 센서와,
    - 상기 삼상 전류 시스템의 위상(A, B, C) 중 하나 이상에 대한 시스템 전압 위상 위치를 결정하기 위한 장치와,
    - 회전자의 위치 각도(θ)를 이용하여 반도체 제어기들(6, 7, 8) 중 2개의 한 쌍을 결정하기 위한 수단과,
    - 상기 시스템 전압 위상 위치를 이용하여 각각의 쌍의 반도체 제어기(6, 7, 8)에 대해 스위칭 시점들을 결정하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 회전자의 위치 각도(θ)를 이용하여 양의 토크를 발생하기 위해 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 해당 쌍에 대한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 수단을 더 포함하며,
    상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 쌍을 위한 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 수단들은, 상기 위치 각도(θ)의 전체 각도 범위, 0° 내지 360°를 위한 부분 범위들(21)을 이용해 상기 결정을 실행하도록 구성되어 있으며, 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 쌍에 대한 시스템 전압 위상 위치가 각각 상기 부분 범위들(21) 중 적어도 일부에 할당되어 있으며, 시스템 전압 위상 위치의 결정을 위한 수단들은 위치 각도(θ)가 위치하는 부분 범위(21)에 할당된 해당 시스템 전압 위상 위치를 결정하는, 동기기 작동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 부분 범위들(21) 및 이에 할당된 시스템 전압 위상 위치가 저장된 저장 테이블을 포함하는, 동기기 작동 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 쌍의 결정을 위한 수단들은, 상기 위치 각도(θ)의 전체 각도 범위, 0° 내지 360°를 위한 부분 범위들(21)을 이용해 상기 결정을 실행하도록 구성되어 있으며, 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 한 쌍이 각각 부분 범위들(21) 중 적어도 일부에 할당되어 있으며, 한 쌍의 결정을 위한 수단들은 위치 각도(θ)가 위치하는 부분 범위(21)에 할당된 해당 쌍을 결정하는, 동기기 작동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부분 범위(21) 및 이에 할당된 쌍들이 저장된, 저장 테이블을 포함하는, 동기기 작동 장치.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 6개의 부분 범위들(21)이 이용되도록 구성된, 동기기 작동 장치.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서, 각각의 부분 범위(21)가 60°의 전기적 위치 각도의 각도 범위를 포함하도록 구성되어 있는, 동기기 작동 장치.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서, 결정된 쌍의 반도체 제어기(6, 7, 8)의 두 위상(A, B, C)의 경우 시스템 전압 위상 위치가 결정된 시스템 전압 위상 위치에 상응하면, 스위칭 시점들의 결정을 위한 수단들은 상기 결정된 쌍의 반도체 제어기(6, 7, 8)를 위한 스위칭을 야기하도록 구성되어 있는, 동기기 작동 장치.
  10. 제1항 또는 제4항에 있어서, 위상(A, B, C) 중 하나 이상에 대해 제로 크로싱을 검출하기 위한 수단들과, 상기 제로 크로싱에 비해 지연되어 스위칭 시점들이 결정되는 스위칭 각도를 결정하기 위한 수단들을 포함하는, 동기기 작동 장치.
  11. 제1항 또는 제4항에 있어서, 각각 2개의 역병렬 사이리스터(A1, A2, B1, B2, C1, C2)로 이루어지는 3개의 반도체 제어기(6, 7, 8)를 포함하는, 동기기 작동 장치.
  12. 삼상 전류 시스템에 연결되어 있고 특정 점화 시점들에서 도통하도록 스위칭되거나 점화되는 2개 이상의 반도체 제어기(6, 7, 8)를 갖는 삼상 교류 전력 제어기(4)를 포함하는 동기기(1)의 작동을 위한 방법으로서,
    - 회전자의 위치 각도를 검출하는 단계와,
    - 삼상 전류 시스템의 위상(A, B, C) 중 하나 이상에서 시스템 전압 위상 위치를 검출하는 단계와,
    - 양의 토크가 발생하도록, 위치 각도(θ) 및 시스템 전압 위상 위치를 이용한 점화 시점들을 결정하는 단계와,
    - 상기 회전자의 위치 각도(θ)를 이용하여 양의 토크를 발생하기 위해 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 해당 쌍에 대한 시스템 전압 위상 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 쌍을 위한 시스템 전압 위상 위치의 결정하는 단계는, 상기 위치 각도(θ)의 전체 각도 범위, 0° 내지 360°를 위한 부분 범위들(21)을 이용해 상기 결정을 실행하며, 상기 반도체 제어기(6, 7, 8) 중 2개의 쌍에 대한 시스템 전압 위상 위치가 각각 상기 부분 범위들(21) 중 적어도 일부에 할당되어 있으며, 시스템 전압 위상 위치의 결정은 위치 각도(θ)가 위치하는 부분 범위(21)에 할당된 해당 시스템 전압 위상 위치를 결정하는, 동기기의 작동 방법.

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