KR102250040B1 - 회전하는 브러시리스 전기 기계의 작동 방법 및 상기 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치 - Google Patents

회전하는 브러시리스 전기 기계의 작동 방법 및 상기 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전하는 브러시리스(brushless) 전기 기계의 작동 방법과 관련이 있으며, 상기 전기 기계는 각각 제1 상 권선 단자(phase winding terminal)(9, 12, 30) 및 제2 상 권선 단자를 포함하는 적어도 3개의 상 권선(U, V, W)을 갖고, 이 경우 상기 상 권선들은 서로 연결되어 있으며, 특히 각각의 제2 상 권선 단자들이 공동의 중성점(neutral point)(1)에 연결되어 있으며, 이때 개별적인 상 권선들(U, V, W)에는 각각 별도로 펄스 폭(pulse width) 변조된 전압 신호들이 공급되고, 그리고 이때 적어도 일시적으로 적어도 하나의 선택된 상 권선(U, V, W)이 일정한 전위(5, 6)에 연결되어 있다. 스위칭 공정을 최소화하고 그리고 전류원의 교류 전원 비율(alternating current portion)을 감소시키기 위해, 상기 선택된 상 권선(U, V, W)이 일정한 전위에 연결되어 있는 시간 동안 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 신호들의 펄스는 적어도 일시적으로 상호 위상 시프트(phase shift) 되었다.

Description

회전하는 브러시리스 전기 기계의 작동 방법 및 상기 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치 {METHOD FOR OPERATING A ROTATING BRUSHLESS ELECTRIC MASHINE AND DEVICE FOR CONTROLLING THE ELECTRIC MASHINE}
본 발명은 회전하는 전기 기계 분야에 있으며 서로 연결되어 있는 적어도 3개의 상 권선(phase winding)을 갖는 브러시리스(brushless) 기계들에 관한 것이다.
브러시 형태의 기계적인 정류자(commutator)를 갖고 회전하는 전기 기계들의 공지된 단점들, 예를 들어 브러시 발화 및 상기 기계적인 정류자의 마모 문제들과 그에 상응하는 유효 출력 손실을 방지하기 위해, 파워 일렉트로닉스(power electronics)의 가능성을 이용하는 조건에서 소위 브러시리스 전기 기계가 개선되었는데, 상기 브러시리스 전기 기계는 장애 발생도(interference susceptibility)가 현저히 더 낮고 마모가 실질적으로 베어링 마찰(bearing wear)에 의해 결정되기 때문에 마모가 매우 적다.
이와 같은 브러시리스 전기 드라이브(electric drive)의 경우에 회전자는 통상적으로 영구 자석들을 구비하고, 상기 영구 자석들은 상 권선들이 제공된 고정자의 회전하는 자계 내에서 이동한다. 고정자의 상기 권선들은 파워 반도체 스위치(power semiconductor switch)들에 의해, 특히 파워 트랜지스터(power transistor)들, 특히 MOSFET에 의해 구동 제어된다. 고정자의 상이한 상 권선들의 구동 제어는 주기적으로 이루어지고, 이 경우 상 권선들에 정확하고 신속하게 제어 가능한 전류를 공급하기 위해 통상적으로 개별적인 상 권선들의 구동 제어시 펄스파 변조가 이용된다.
WO2008/006745호에는 다수의 상 권선을 갖는 회전하는 전기 기계가 공지되어 있으며, 상기 전기 기계의 경우 상 권선 단자들(phase winding terminal)에 상이한 전압 전위를 교대로 인가함으로써 구동 제어가 이루어지고, 이 경우 상기 상 권선들 중 하나의 상 권선에서 각각 단자 전위가 어느 정도의 시간 동안 일정하게 유지된다. 이때 나머지 상 권선 단자들에서의 전위는 상응하는 전류 흐름들이 상기 상 권선 단자들에서 발생하도록 역동적으로 제어될 수 있다. 전압 전위의 인가 및 나머지 상 권선들에 대한 전류 공급은 바람직하게 높은 주파수로 하위의 전압 레벨과 상위의 전압 레벨 사이에서 이리저리 스위칭 되는 펄스 폭(pulse width) 변조된 신호들에 의해 이루어지며, 이 경우 일 상 권선에서 발생된 전류 세기는 예를 들어 할당된 펄스 폭 변조된 신호의 충격 계수(duty factor)에 의해 결정된다. 상 권선들은 예를 들어 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 서로 결합되어 있고 발생 된 전류 세기는 실질적으로 제1 상 권선 단자들에 인가된 전압들 간의 전압차(voltage difference)에 의존하기 때문에 선택된 일 상 권선의 제1 상 권선 단자는 고정된 전위에 연결될 수 있는데, 예를 들어 대지 전위(earth potential) 또는 직류 전압 중간 회로(direct voltage intermediate circuit)의 더 높은 전압 전위에 연결될 수 있고, 그리고 모든 상 권선 단자들 간의 차동 전압(differential voltage)은 나머지 상 권선 단자들에서 전압의 발생 및 적합한 연산에 의해 사전 결정될 수 있다. 이로부터 선택된 제1 상 권선에 공급되는 공급 전압이 상이한 레벨들 사이에서 이리저리 스위칭 되지 않아도 됨으로써, 결과적으로 스위칭 공정에 의해 발생된 스위칭 손실은 상기 위상과 관련하여 제거된다는 사실이 드러난다. 따라서 기계의 스위칭 손실은 전체적으로 감소한다. 추가로 스위칭 빈도의 감소 결과, 전자기 양립성(electromagnetic compatibility, EMC)도 개선된다.
US 2004/0080293 A1호에는 선택된 하나의 상 권선이 일정한 전위에 일시적으로 연결되어 있는 반면, 다른 상 권선들에는 펄스 폭 변조된 신호들이 공급되고 상기 펄스 폭 변조된 신호들의 펄스는 상호 위상 시프트(phase shift)되는 방법이 공지되어 있다.
본 발명은 선행 기술의 고려하에 스위칭 손실을 계속해서 감소시키고 전류원 및/또는 전압원의 부하 또한 최적화하는 것을 과제로 한다.
상기 과제는 청구항 1의 특징들을 갖는 회전하는 전기 기계의 작동 방법과 관련하여 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 형성예들을 포함한다. 회전하는 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치와 관련한 상기 과제는 특허 청구항 10의 특징들에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 방법에서도 선택된 일 상 권선이 일정한 전위에 일시적으로 연결되어 있는 반면, 나머지 상 권선들에는 펄스 폭 변조된 신호들이 공급된다. 또한, 스위칭 손실을 전체적으로 가능한 한 적게 유지하고 추가로 상 권선들에 전류를 공급하는 전류원에서의 교류 전원 비율(alternating current portion)을 작게 유지하기 위해서, 상기 선택된 상 권선이 일정한 전위에 연결되어 있는 시간 동안 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 신호들의 펄스는 상기 나머지 상 권선들에서의 전류 방향에 따라서 적어도 일시적으로 상호 위상 시프트된다.
고정된 전위에 연결되어 있지 않은 상 권선들―소위 나머지 상 권선들―의 개별적인 전압 펄스의 적어도 일시적인 위상 시프트에 의해 공동 전류원/전압원에서 전류 공급될 개별적인 상 권선들의 전류 수요 및 전압 수요는 시간적으로 동등해진다. 이 경우 펄스 폭 변조의 펄싱(pulsing) 내에서 2개의 상 권선에는 같은 방향으로 정렬된 전류가 동시에 공급되지 않는다. 그럼으로써 근본적으로 전압원이 절약된다. 제1 상 권선을 고정된 전압 레벨로 설정함으로써 스위칭 공정의 횟수가 전체적으로 감소하는데, 그 이유는 전압 펄스가 단지 일(1)로 감소된 개수의 상 권선에만 전달되기 때문이다.
본 발명의 바람직한 일 형성예에서 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 선택된 상 권선이 일정한 전위에 연결되어 있는 시간 동안 계속해서 위상 시프트된다.
본 발명의 상기 형성예에서 적어도 나머지 상 권선들에서의 전류가 같은 방향을 갖는 시간 동안 펄스 폭 변조된 전압 신호들의 펄싱의 위상 시프트에 의해 전류원/전압원의 최대 부하는 감소하고 상기 상 권선들의 전류 부하는 동등해짐으로써, 결과적으로 교류 전원 비율도 감소한다. 추가로 나머지 상 권선들에서의 전류 방향이 일치하는 언급된 시간 동안 전류원/전압원에서 전류 세기가 더 적게 변동함으로써 더 간편한 전류 세기 측정이 가능한데, 그 이유는 상기 전류 세기 측정을 위해 스위칭 시간 동안 더 긴 측정 시간을 이용할 수 있기 때문이다.
본 발명의 추가의 바람직한 일 형성예에서 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 선택된 상 권선이 일정한 전위에 연결되어 있는 시간 동안 일시적으로 상호 위상 시프트되고, 그리고 일시적으로 상호 위상 시프트되지 않는다.
본 발명의 상기 변형예는 상응하는 전류들이 같은 방향을 갖는 경우에만 나머지 상 권선들의 전압 신호가 상호 위상 변위하도록 허용한다. 나머지 상 권선들을 통해 흐르는 전류들이 반대 방향을 갖는 시간 범위에서는 전압 펄스 사이에서 위상 시프트를 허용하지 않는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 이 경우 전달될 전류 세기가 서로 감쇠할 수 있고, 그에 따라 전압원의 전류 부하뿐만 아니라 전압원의 교류 전원 비율도 낮게 유지될 수 있기 때문이다.
그에 따라 펄스 폭 변조된 신호들이 공급되는 개별적인 상 권선들에서의 전류 방향이 측정된다. 전류 세기들 및 전류 방향들에 따라서 전압 신호들 사이에 위상 시프트가 발생하는지 또는 발생하지 않는지 여부가 결정된다.
이 경우 "전류 방향"은 기준점, 예를 들어 전기 기계의 성형 결선에서 중성점(neutral point)을 기준으로 하는 전류의 정렬 상태를 의미할 수 있다. 이때 중성점을 향하는 부분 전류들은 같은 방향을 갖는 반면, 중성점으로부터 멀어지는 방향으로 흐르는 전류들은 상기 중성점을 향해 흐르는 전류들과 반대로 정렬되어 있다. 델타 결선의 경우에는 예를 들어 시계 방향으로 흐르는 전류들이 "같은 방향을 갖는" 것으로 그리고 "같은 방향으로 정렬된" 것으로 간주될 수 있는 반면, 반시계 방향의 전류들은 상기 시계 방향의 전류들과 반대로 흐른다.
본 발명은 바람직하게, 상기 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들이 이 나머지 상 권선들 중 적어도 2개의 상 권선이 서로 연결되어 있는 전기적 연결점을 기준으로, 특히 성형 결선에서 중성점을 기준으로 상기 나머지 상 권선들을 통해 흐르는 전류들이 일치하는 전류 방향을 갖는 시간 범위 동안 상호 위상 변위 되는 방식으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 상기 변형예의 경우 계속해서 나머지 상 권선들에서의 전류 세기들 및 전류 방향들이 측정될 뿐만 아니라, 상기 전류 세기들 및 전류 방향들에 따라서 상기 나머지 상 권선들에 공급되는 전압 신호들이 지속적으로 또는 주기적으로 상호 위상 변위 되는지 혹은 위상 변위 되지 않는지 여부가 결정된다.
이 경우 계속해서 바람직하게, 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 오로지 적어도 2개의 상 권선의 연결점을 기준으로, 특히 성형 결선에서의 중성점을 기준으로 상기 나머지 상 권선들을 통해 흐르는 전류들이 같은 유동 방향을 갖는 시간 범위에서만 상호 위상 변위 된다.
이 경우 나머지 상 권선들에서의 전류 방향들이 동일한 시간 범위에서 비교적 작은 교류 전원 비율의 전압원의 부하가 최소화되었고, 상기 나머지 상 권선들에서의 전류 세기들이 상이한 위상들에서는 적어도 전압원의 전류 부하가 최적화된다.
추가로 바람직하게, 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들 사이의 위상 시프트는 150˚내지 210˚, 특히 180˚에 달할 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 일 형성예서 상 권선들에 전류를 공급하는 공동의 전류원, 특히 직류 전압 중간 회로에서의 전류 세기들은 한 번 또는 다수 번 측정됨으로써 나머지 상 권선들에서의 전류 세기의 순시값(instantaneous value)들, 그리고 특히 선택된 상 권선에서의 전류 세기의 순시값들도 결정된다.
개별적인 상 권선들에서의 각각 상이한 전류 수요로 인해 나머지 상 권선들에 공급되는 펄스 폭 변조된 신호들은 펄스 폭 변조의 펄스 내에서 상이한 시간으로 스위치-온(switch-on) 및 스위치-오프(switch-off)되기 때문에, 다시 말해 상이한 충격 계수를 갖기 때문에 펄스 폭 변조 주기(periode) 동안에, 제1 시점에서 전류 공급된 개별적인 상 권선을 통한 전류 부하가 측정될 수 있고, 2개의 상 권선에 전류가 동시에 공급되면 제2 시점에서 전달된 전류들의 총합이 측정될 수 있다. 상기 2개의 측정값으로부터 인덕턴스(inductance), 유도된 전압 및 반응의 고려하에 상 권선들에서의 개별적인 전류 세기 및 전류들의 방향이 결정될 수 있다. 기본적으로 전류가 전달된 상 권선들의 펄스 폭 변조된 신호들의 위상 시프트시 측정이 간편한데, 그 이유는 이 경우 (PWM-신호가 스위치-온 또는 스위치-오프되지 않는) 일정한 전류 세기의 위상들이 더 길게 유지되기 때문이다.
본 발명의 추가의 바람직한 일 형성예에서 나머지 상 권선들 및 특히 선택된 상 권선을 통해서도 흐르는 전류 세기의 순시값들이 추정(estimate)되는데, 특히 위상 전압들을 기초로 추정된다.
상황적인 요인들로 인해 측정이 전술된 방식으로 실행되지 않으면, 상 권선들에 인가된 전압을 기초로 전류 세기들이 추정될 수 있다. 이 경우 이용 가능한 리소스(resource)들에 따라서 인덕턴스, 유도된 전압 및 전기 기계의 부하 또한 고려될 수 있다.
본 발명은 상기 언급된 방식의 방법 이외에 회전하는 브러시리스 전기 기계와도 관계가 있으며, 상기 전기 기계는 각각 제1 상 권선 단자 및 제2 상 권선 단자를 포함하는 적어도 3개의 상 권선 및 상기 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치를 갖고, 이때 상기 상 권선들은 서로 연결되어 있으며―특히 각각 제2 상 권선 단자들에 의해 공동 중성점에 연결되어 있음―, 개별적인 상 권선들에는 각각 별도로 펄스 폭 변조된 전압 신호들이 공급될 수 있다. 제1 스위칭 장치는 적어도 일시적으로 제1 상 권선을 전압원의, 특히 직류 전압 중간 회로의 일정한 전위에 연결한다. 일 장치는 나머지 상 권선들에서의 전류 세기를 검출하기 위해 이용된다. 제2 스위칭 장치는 나머지 상 권선들에서의 전류 방향에 따라서 이 상 권선들에서의 펄스의 상호 위상 시프트를 스위치-온 및 스위치-오프하도록 설계되었다.
구동 제어 장치는 전술된 방법에 따라 펄스 폭 변조된 신호들에 의해 전기 기계를 구동 제어하도록 허용하며, 이때 일 형성예에서 우선 최대 전류 세기들을 갖는 상 권선이 검출되고 통상적으로 상기 위상은 펄스 폭 변조된 전압 패턴(voltage pattern)의 높은 전위 또는 낮은 전위에 적어도 일정 시간 범위 동안 단단하게 연결된다. 이 경우 높은 전압 전위 또는 낮은 전압 전위는, 선택된 위상으로 전압 펄스가 스위치-온 되는 것이 방지될 수 있고 상기 위상에서 필요한 전류들이 가능한 한 전반적으로 나머지 상 권선들에서의 전압들의 상응하는 조합에 의해 발생할 수 있는 언급된 전위들 중 일부 전위에 따라 선택된다.
후속해서 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 3개 위상 전기 기계의 상 권선들을 성형 결선으로 보여주는 개략도이고,
도 2는 전기 모터(electric motor)의 각각의 상 권선을 구동 제어하기 위한 브리지 회로도(bridge circuit diagram)이며,
도 3은 일 위상의 전압 공급에 대한 등가 회로도(equivalent circuit diagram)이고,
도 4는 3개의 상 권선의 델타 결선을 갖는 전기 기계의 개략도이며,
도 5는 성형 결선을 갖는 기계의 예시에서 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치의 개략도이고,
도 6은 동일 주파수 및 동일 위상으로 서로 스위칭 된 3개 위상의 펄스 폭 변조된 신호들의 제1 다이어그램이며,
도 7은 상 권선(U)이 일정한 전위에 놓여 있는 3개 위상의 펄스 폭 변조된 신호들의 제2 다이어그램이고,
도 8은 상 권선(W)이 일정한 높은 전위에 놓여있는 반면, 상 권선들(U 및 V)에는 동일 위상의 신호들이 공급되는 3개 위상의 펄스 폭 변조된 신호들의 제3 다이어그램이며,
도 9는 상 권선(U)이 일정한 전위에 놓여 있는 반면, 상 권선들(V 및 W)에는 상호 위상 변위된 신호들이 공급되는 3개 위상의 펄스 폭 변조된 신호들의 제4 다이어그램이고,
도 10은 상 권선(W)이 일정한 높은 전위에 놓여 있고 상 권선들(U 및 V)에는 상호 위상 변위 된 신호들이 공급되는 3개 위상의 펄스 폭 변조된 신호들의 제5 다이어그램이다.
도 1은 3개의 상 권선(U, V, W)의 성형 결선의 개략도로서, 이 경우 중성점(1)은 상기 상 권선들(U, V, W)의 연결 단자를 형성하고, 상기 중성점에는 상기 상 권선들의 각각 제2 상 권선 단자들이 서로 연결되어 있다. 개별적인 상 권선들은 각각 인덕턴스(2) 및 옴 저항(3), 그리고 전압 강하(voltage drop)를 갖는 등가 회로도의 형태로 나타나 있으며, 상기 전압 강하 ―원(4)으로 표현됨―는 이동으로 인해 유도된 전압(EMK, EMF)에 의해 발생한다. 각각 상 권선(U, V, W)을 통해 강하하는 전압은 화살표(20, 21 또는 22)로 표현되었고 각각 인덕턴스 및 옴 저항, 그리고 유도된 전압을 통한 전압 강하들의 총합으로서 얻어진다.
성형 결선에서 작동되는 이와 같은 브러시리스 전기 드라이브의 구동 제어는, 예를 들어 소위 B6-회로에 의해, 즉 전형적인 반도체-브리지 회로에 의해 이루어질 수 있는데, 상기 회로의 경우 높은 주파수로 스위칭 된 모든 상 권선에 선택적으로 더 높은 직류 전압 레벨 또는 더 낮은 직류 전압 레벨, 특히 대지 전위가 인가될 수 있다. 그에 따라 이와 같은 전기 드라이브는 회전수, 파워 및 회전 방향과 관련하여 제어 가능하다.
예를 들어 도 1에는 위상(W)을 위한 2개의 스위치의 어레이(array)가 개략적으로 도시되었으며, 이때 대지 전위 단자는 도면 부호 5로, 그리고 더 높은 직류 전압 전위는 도면 부호 6으로 표시되었다. 스위치(7, 8)를 통해 상 권선(W)의 제1 단자(9)가 더 높은 직류 전압 전위에 연결되거나 대지 전위에 연결될 수 있다. 스위치(7)가 폐쇄되고 스위치(8)가 개방되면, 단자(9)는 더 높은 전압 전위에 연결된다. 스위치(7)가 개방되고 스위치(8)가 폐쇄되면, 상 권선(W)의 제1 단자(9)는 대지 전위에 연결된다. 각각의 제1 상 권선 단자들(9, 12, 30)은 이와 같은 스위치 어레이에 연결되어 있다. 따라서 개별적인 스위치(7, 8)의 스위칭 상태에 따라 모든 상 권선(U, V, W)에는 2개의 상이한 전압 레벨이 공급될 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 내용과 유사하게 2개의 반도체 스위치(7, 8)의 조합을 갖는 회로의 가능한 일 구조를 더 구체적으로 도시하며, 상기 반도체 스위치들을 통해 의도대로 2개의 상이한 전압 전위가 상 권선(U, V, W)에 접속될 수 있다. 제1 상 권선 단자는 도면 부호 9로 표시되었다. 낮은 전압 레벨, 예를 들어 대지 전위는 대지 전위 단자(5)로 표시된 반면, 더 높은 직류 전압 전위는 단자(6)에 인가되어 있다. 상기 스위치들(7, 8)은 MOSFET으로서 구현되었는데, 상기 스위치들은 각각 접속하거나 차단할 수 있고 자신의 스위칭 상태와 관련하여 제어 전압을 통해 구동 제어될 수 있다. 제어 전압 유입구는 도 2에서 도면 부호 10 또는 11로 표시되었다. 따라서 상기 제어 전압 유입구들(10, 11)을 상응하게 구동 제어함으로써 회로의, 예를 들어 전기 드라이브의 성형 결선의 상 권선(U, V, W)에 선택적으로 더 높은 전압 레벨 또는 더 낮은 전압 레벨 혹은 대지 전위의 직류 전압 전위가 인가될 수 있다.
제어 전압 유입구들(10, 11)은 제1 스위칭 장치(34) 및 제2 스위칭 장치(35)에 의해 구동 제어되고, 이 경우 상기 제1 스위칭 장치(34)는 전압 펄스의 시작 및 종료 혹은 펄스 지속시간(pulse duration) 또는 충격 계수를 결정하는 반면, 상기 제2 스위칭 장치(35)는 필요에 따라 영(0)에서의 위상 시프트와, 예를 들어 180도에서의 설정된 위상 시프트 사이에서 스위칭할 수 있다.
도 3은 전압원에 대한 등가 회로도이며, 상기 전압원은 예를 들어 도 2에서 단자(6)의 더 높은 전압 레벨을 대지 전위에 대하여 전달할 수 있다. 이 경우 도면 부호 23은 전압원의 내부 저항을 표시하고, 도면 부호 24는 자체 인덕턴스(self-inductance), 도면 부호 25는 캐퍼시티(capacity), 도면 부호 26은 대지 전위 단자, 도면 부호 27은 사용 전압이 강하하는 션트(shunt)(측정 저항)를 표시하며, 그리고 도면 부호 28은 전달되는 사용 전압 및 도면 부호 29는 전달되는 전류를 표시한다. 전류 및 전압은 (회로의 좌측에서) 예를 들어 배터리 또는 파워 컨버터(power converter)의 직류 전압 중간 회로로부터 전달된다.
통상적으로 도 1에 따른 성형 결선을 위한 구동 제어 회로는, 예를 들어 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 각각 모든 상 권선을 위한 반도체 스위치 브리지(semiconductor switch bridge)를 포함한다.
도 4에 개략적으로 도시된 델타 결선에 대해서 유사한 내용이 적용되는데, 상기 델타 결선 또한 상응하게 공지된 방식으로 성형 결선과 상이한 작동 특성을 갖는 전기 드라이브의 전형적인 회로로서 이용될 수 있다. 위상들(U, V, W)의 개별적인 상 권선들에 대해서는 도 1과 관련하여 기술된 내용이 적용된다. 장치의 구동 제어 또한 하드웨어와 관련하여 성형 결선과 유사하게 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 구동 제어의 조절 매커니즘(control machanism)은 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 ―도 4에 도시되어 있는 바와 같이― 델타 결선에서도 적용될 수 있으며, 이 경우 3개의 상 권선(U, V, W) 중 2개의 상 권선은 상 권선 단자들(31, 32, 33)을 통해 역동적으로 구동 제어될 수 있는 반면, 선택된 개별적인 상 권선 단자(31, 32, 33)는 고정된 전압 레벨에 놓인다.
도 5는 전압원/전류원(69)이 직류 전압 중간 회로의 형태로 직류 전압을 2개의 단자에 전달하는 구동 제어 회로를 보여준다. 제1 스위칭 장치(34) 및 제2 스위칭 장치(35)는 전압원/전류원의 제1 단자에 직접적으로 연결되어 있고, 장치(70)를 통해 제2 단자에 연결되어 있는데, 상기 장치에서 전류원/전압원의 전류 세기가 상이한 시점들로 측정되고, 이로부터 상 권선들에서의 순간 전류 세기가 결정된다. 추가로 장치에는 전기 기계의 작동을 위한 목표값들이 제공되고, 특히 전기 기계의 위치 센서(71)의 측정값들도 제공된다. 펄스 폭 변조 신호들 및 선택적으로 고정된 전압값들은 개별적인 상 권선 단자들(9, 12, 30)을 위해 3개의 개별적인 장치에서 발생할 수 있는데, 상기 장치들은 각각 제1 스위칭 장치(34) 및 제2 스위칭 장치(35)를 포함한다. 그러나 3개의 상 권선에 적합하게 조절되어 구동 제어하기 위한 제1 스위칭 장치 및 제2 스위칭 장치를 갖는 하나의 중앙 장치가 제공될 수도 있다.
다음에서 기술되는 도 6 내지 도 10의 내용을 참조하여 각각의 상 권선 단자들에서의 신호 패턴이 개별적으로 도시되고 설명되는데, 어떻게 각각의 상 권선들에서 전압 신호들이 바람직하게 제어되거나 조절될 수 있는지 그리고 그에 따라 상 권선들에서의 전류 및 외부 전류원/전압원의 공급 전류와 관련하여 어떠한 결과가 얻어지는지 도시되고 설명된다.
상기 다이어그램들은 각각 상하로 포개어 있는 4개의 수평 섹션으로 이루어져 있다. 이 경우 X축 상에 수평으로 각각 시간이 기록되어 있으며, 이때 각각 펄스 폭 변조의 총 3개의 주기―예컨대 일 주기는 약 20 마이크로초(microsecond)에 달할 수 있음―가 도시되어 있다. 이 경우 통상적으로 반도체 스위칭 소자, 즉 전형적으로 MOSFET, 사이리스터(thyristor) 또는 IGBT에 의한 일 스위칭 주기 내에서 전압은 모든 상 권선 단자에서 한 번 스위치-온 되고 다시 스위치-오프 된다. 상기 모든 스위칭 공정은 자연적으로 스위칭 손실 및 EMC-장애(EMC = electromagnetic compatibility)를 유발한다. 전압이 각각의 상 단자에 스위치-온 되는 개별적인 위상들의 충격 계수, 즉 주기의 시간 비율은 개별적인 상 권선들에서의 실제-전류 세기를 측정함으로써 결정된다. 이 경우 전기 모터에서는 다른 무엇보다 실제 부하(actual load), 실제-회전수 및 목표 회전수가 고려되어야 한다.
도 6의 다이어그램에서는 통상적인 구동 제어 방법이 도시되어 있는데, 상기 구동 제어 방법에서 전기 모터의 모든 3개의 상 권선의 제1 상 권선 단자들이 각각 펄스 폭 변조된 신호에 의해 구동 제어된다. 본 도면에서 3개의 위상의 순간 목표 전압들은 수평선(13)(전압 목표값 UU), 수평선(14)(전압 목표값 UV) 및 수평선(15)(전압 목표값 UW)으로서의 순시값에 의해 제시되어 있다. 이 경우 목표 전압값들이 시간에 걸쳐서 모터의 회전수와 관련하여 각각 사인 함수(sine function)에 따라 변동된다는 사실을 전제로 한다. 이와 같은 사실은 표시된 3개의 수평선들(13, 14, 15)이 수직 방향으로 주기적으로 이동하도록, 다시 말해 X축 방향으로 상승 및 하강 이동하도록 한다.
톱니형 선(16)은 마이크로콘트롤러(microcontroller)에 구현된 계수기(counter)의 주기적으로 선형으로 상승 및 하강하는 계기 수치를 나타낸다. 수평선들(13, 14, 15)과 톱니형 선(16)에 의해 표현된, 특정 시점에 고정되어 있는 개별적인 위상들의 임계값들 사이의 교차점들은 개별적인 위상들에 공급되는 전압 펄스의 스위치-온 시점 및 스위치-오프 시점을 나타낸다. 그에 따라 일 전압 임계값이 특히 높으면 상응하는 수평선은 낮게 놓임으로써, 결과적으로 전압 펄스의 스위칭 시간 및 펄스 폭 변조된 신호의 충격 계수는 크고, 상응하는 상 권선에는 (나머지 상 권선들에 비해) 비교적 긴 시간 동안 전압이 공급된다.
도 6의 다이어그램에서 도면 부호 17로 표시된, 위에서 볼 때 제 2의 수평 섹션에는 개별적인 상 권선들의 제1 단자들에서의 전압 패턴이 시간 분해(time-resolved)되어 도시되어 있다. 본 섹션에서 시간의 흐름에 따라 우선 상 권선(W)에 전압이 공급되고, 그런 다음 시점(18)에서 상 권선(V)에 전압 신호가 공급되고, 그리고 이어서 시점(19)에서 상 권선(U)에 전압 신호가 공급된다. 시점(36, 37, 38)에서는 상 권선들(U, V, W)의 상응하는 전압 신호들이 연속적으로 다시 스위치-오프된다. 그런 다음 상기 전압 패턴은 3개의 위상에 대하여 주기적으로 반복된다.
도 6의 다이어그램의 제3 섹션(39)에는 공동의 전압원, 즉 예를 들어 직류 전압 중간 회로에서 얻어지는 전류가 자신의 시간적인 패턴으로 도시되어 있는데, 말하자면 상 권선(U)에서 전류값이 4 암페어(4A)이고, 상 권선(V)에서 전류값이 1 암페어(1A)이며, 그리고 상 권선(W)에서 전류값이 3 암페어(3A)인 상황으로 도시되어 있으며, 이때 중성점으로부터 출발하는 방향 및 중성점으로 향하는 방향과 관련하여(중성점을 향하는 방향으로는 양(positive)으로 계산되고 중성점으로부터 멀어지는 방향으로는 음(negative)으로 계산되거나 역으로 중성점을 향하는 방향으로는 음으로 계산되고 중성점으로부터 멀어지는 방향으로는 양으로 계산됨) 상 권선들(V 및 W)에서의 전류 방향은 동일한 반면, 위상(U)에서의 전류 방향은 앞선 2개의 상 권선의 전류 방향과 반대이다.
직류 전압 중간 회로에서는 우선 시점(18) 이전의 제1 스위칭 시간 범위에서 상 권선(W)을 통한 단 하나의 전류가 3A의 높이로 얻어지고, 추가로 시점(18)에서는 상 권선(V)을 통한 1A의 전류가 더해진다. 그런 다음 시점(19)에서 추가적으로 상 권선(U)에 상응하는 전압 전위를 "하이(high)"로 인가함으로써 얻어지는 상 권선(U)을 통한 전류가 부가되고, 이때 상 권선(U)을 통한 상기 전류의 전류 방향은 나머지 2개의 전류와 반대이면서 동일한 값이기 때문에, 그 결과 시점(19)과 시점(36) 사이의 시간 범위에서 직류 중간 회로에서의 전체 전류는 0과 같다.
시점(36) 이후에 상 권선(U)을 통한 전류는 다시 스위치-오프 됨으로써, 결과적으로 전체 전류는 상 권선들(V 및 W)을 통한 총합인 4A 높이로 유지되고, 상기 전체 전류는 시점(37)에서 계속해서 1A만큼 감소하며, 그런 다음 시점(38)까지 상 권선(W)을 통한 3A 높이의 전류만 남게 된다.
전체적으로는 펄스 폭 변조된 신호들의 주기당 높은 횟수의 스위칭 공정 및 직류 전압 중간 회로에서의 강하게 변동하는 전류 세기로 인한 중간 회로 콘덴서에서의 높은 교류 전원 비율이 야기된다.
도 6의 다이어그램의 제4 섹션(40)에는 상 권선들(V 및 W)에서의 전류 방향이 서로 반대이고 위상(U)에서의 전류 방향은 위상(V)에서와 동일한 방향을 갖는 상황이 도시되어 있다. 본 다이어그램에서도 유사하게 높은 교류 전원 비율과 함께 높은 횟수의 스위칭 공정이 야기된다.
도 7에는 인용된 선행 기술(WO 2008/006745 A2)에 따른 구동 제어 방법이 도시되어 있고, 상기 구동 제어 방법에서 상 권선, 즉 위상(U)의 상 권선은 계속해서 직류 전압 중간 회로의 전압의 상위 레벨에 접속되어 있다. 상기 상황은 도 7의 다이어그램의 최상부 섹션에서 톱니형 커브(16)의 상부 피크(peak)에 위치한 수평선(13)의 상응하는 위치 설정에 의해 표현되어 있다. 도 7의 다이어그램 위쪽의 제2 섹션(42)에는 지속적으로 위상(U)에서의 전압의 일정한 패턴이 나타나 있고, 상기 패턴은 수평선(41)에 의해 표현되어 있다. 단지 나머지 위상들(V 및 W)에만 구동 제어 스위칭 공정에 의해 전압 펄스들이 공급되고, 이때 개별적인 상 권선들(U, V, W)을 통해 제어될 전류들은 차동 전압에 의해서 설정된다. 조절 목표에 따라서 적어도 각각 하나의 위상이 검출될 수 있고, 상기 위상은 일정한 전압 레벨―전압원의 직류 전압 중간 회로의 상위 전압 레벨 또는 이와 같은 전압의 하위 레벨―에 인가될 수 있으며, 이때 나머지 상 권선들에 인가된 전압 레벨들의 상응하는 선택에 의해 목표 전류를 발생하기 위해 필요한 차동 전압들이 인가될 수 있다.
그에 상응하게 도 7의 다이어그램의 제2 섹션(42)에는 상 권선들(V 및 W)에서의 전압 패턴이 도시되어 있다. 도 7의 다이어그램의 제3 섹션(43)에는 신호 공급된 상 권선들(V 및 W)에서의 전류 세기가 전류들이 같은 방향을 갖는 경우에 1A 또는 3A에 달한다는 전제하에 전압 중간 회로에서의 전류 패턴이 도시되어 있다. 우선 상응하는 반도체 브리지가 스위칭 됨으로써 그리고 상 권선(W)에 전류가 공급됨으로써 시점(45)에서 3A로의 전류 상승이 야기된다. 시점(46)에서는 총 4A로의 상승, 시점(47)에서는 3A로의 감소가 야기되고, 시점(48)에서는 상 권선(W)에서의 전압 신호가 스위치-오프됨으로써 전체 전류가 0(0A)이다. 전체적으로 여전히 큰 전류 세기 점프(current strength jump)와 함께 상대적으로 많은 스위칭 공정이 야기된다.
본 다이어그램의 제4 섹션(44)에 도시되어 있는 변형예의 경우 위상들(V 및 W)에서의 전류들이 반대로 정렬되어 있다. 우선 시점(45)에서 4A의 전류가 야기되고, 상기 전류는 시점(46)에서 3A로 감소하며, 시점(47)에서 다시 4A로 증가하고, 그리고 시점(48)에서 0 암페어로 강하한다.
전체적으로 상기 변형예에 의해서 모든 상 권선들을 개별적으로 구동 제어하는 경우에서보다 더 적은 스위칭 공정이 야기되고, 또한 각각 전압원에서의 전체 전류가 일정한 시간 범위가 더 길어짐으로써, 결과적으로 전류 측정이 더 간편해진다. 그러나 스위칭 공정의 횟수는 전체적으로 바람직한 정도로 감소하지 않고, 또한 전류원 및 그에 따라 중간 회로 콘덴서가 전달해야 하는 교류 전원 비율도 바람직하지 않게 높다. 따라서 중간 회로 콘덴서는 바람직한 정도보다 큰 부하를 받는다.
도 8에는 도 7에서와 마찬가지로 상 권선들 중 하나의 상 권선이 일정한 전위에 접속되어 있는 예시가 도시되어 있는데, 본 경우에서는 상 권선(W)의 제1 상 권선 단자가 일정한 전위에 접속되어 있다. 상기 상황은 도 8의 다이어그램의 제2 섹션(49)에서 드러나며, 상기 섹션에서 수평선(50)은 상 권선(W)의 단자에서의 전압 패턴을 나타낸다. 나머지 상 권선들(U, V)에는 펄스 폭 변조된 신호들이 인가되고, 이때 도 8의 다이어그램의 제3 섹션(51)에는 상기 상 권선들(U 및 V)에서의 전류들이 중성점으로부터 출발하는 방향 및 중성점을 향하는 방향을 기준으로 상이한 전류 방향을 갖는 상황이 도시되어 있는 반면, 제4 섹션(52)에 도시된 상황에 따르면 상기 언급된 상 권선들에서의 전류들은 같은 방향을 갖는다.
도 7의 다이어그램에 도시된 경우에서와 마찬가지로 스위칭 공정 횟수가 줄어들고, 이때 전류원, 다시 말해 특히 직류 전압 중간 회로의 콘덴서에서의 교류 전원 비율은 바람직하지 않게 높다.
이제 도 9 및 도 10에는 스위칭 공정의 횟수뿐만 아니라 직류 전압 중간 회로에서의 교류 전원 비율도 감소시킬 수 있고, 추가로 펄스 폭 변조된 신호의 펄스 주기 동안 여러 번 실행될 각각의 전류 측정을 위해 전술된 경우들에서보다 더 긴 시간을 이용할 수 있도록 허용하는 본 발명의 변형예들이 도시되어 있다.
이와 관련하여 도 9는 다이어그램의 제1 섹션(53)에서 선택된 상 권선(U)은 일정한 낮은 전압 레벨에 놓여있는 반면, 나머지 상 권선들(V, W)에는 펄스 폭 변조된 전압 펄스들이 공급되는 상황을 도시한다. 도 9의 다이어그램의 제2 섹션(54)은 상 권선(W)에 인가된 주기성 전압 신호가 위상(V)에서의 전압 신호에 대하여 180°만큼 위상 시프트된 상황을 도시한다. 상 권선(W)에 인가되는 전압 펄스는 다이어그램의 제1 섹션(53)에서 파선의 톱니형 선(57)에 위치 설정되는 반면, 위상(V)에 인가되는 전압 펄스는 상기 선(57)에 대해 180°만큼 위상 시프트되어 관통되는 제1 섹션(53)의 톱니형 선(58)에 위치 설정된다.
도 9의 다이어그램의 제3 섹션(55)에는 위상들(V 및 W)에서의 전류 방향이 일치하는 상황이 도시되어 있다. 위상(V)에서의 전류 세기는 1A이고, 위상(W)에서 전류 세기는 3A이다. 상 권선(U)에서의 전류 세기는 -4A이고 상기 위상에서의 전류 방향은 위상들(V 및 W)에서의 전류 방향과 반대이다. 상기 제3 섹션(55)은 시점(59)까지의 시간 섹션에서 전류원으로부터 위상들(U 및 W)을 위한 전류들이 직류 전압 중간 회로로부터 전달되어야 하는 반면, 시점(60)에서 시점(61)까지는 위상들(U 및 V)을 위한 전류들이 전달되어야 한다는 사실을 보여준다. 상 권선들(V 및 W)을 위한 전압 펄스들 사이의 위상 시프트에 의해 직류 전압 중간 회로에서의 전류 점프 또는 중간 회로의 콘덴서에 대한 전류 부하의 점프가 줄어들었다.
도 9의 다이어그램의 제4 섹션(56)에서 상 권선들(V 및 W)에 공급되는 펄스들 사이에서의 이와 같은 위상 시프트가 상기 상 권선들에서의 전류 방향이 중성점을 기준으로 상이한 경우에서 덜 바람직한 다른 효과를 야기한다는 사실이 드러난다. 상기 상황은 중간 회로에서의 전류 패턴에 도시되어 있는데, 위상(V)에서의 전류 세기가 위상(W)에서의 전류 방향과 반대인 전류 방향에 연결됨으로써 상기 전류 패턴은 시점(59)과 시점(60) 사이에서 그리고 시점(61) 이후에 더 큰 점프를 한다.
상기 상황으로부터, 구동 제어 장치의 전류원에서의 교류 전압 비율이 최소화되어야 하는 경우 신호 공급된 2개의 위상의 펄스 폭 변조된 신호들 사이에서 위상 시프트는 단지 상기 위상들의 전류 방향이 중성점을 기준으로 일치하는 경우에만 바람직하다는 사실이 드러난다. 이때 상기 바람직한 경우는 고정된 전위에 연결되는 선택된 위상이 모든 나머지 2개의 상 권선에 비해 값에 있어서 더 큰 전류 세기를 신뢰할 만하게 그리고 가능한 한 사전 설정 가능한 시간 범위에 걸쳐서 갖는 경우이다. 상기 특성은 전기 기계의 구동 제어시 부하 상태 및 제어값으로부터 결정될 수 있으며, 상기 부하 상태 및 제어값은 다른 무엇보다 목표 회전수 및 실제-회전수 및 인덕턴스 그리고 유도된 전압에 의존한다. 상응하는 순간 전류 세기들은 직류 전압 중간 회로에서의 여러 번의 측정에 의해 검출될 수 있고, 이때 제1 시점에서 위상들 중 하나의 위상을 통한 전류만 측정되는 반면, 제2 시점에서 다수의 상 권선들을 통한 전체 전류가 측정된다는 사실이 공지되어 있다.
순간 전류 세기들이 측정에 의해 신뢰할 만하게 검출되지 않으면, 상기 순간 전류 세기들은 인가된 단자 전압(terminal voltage)을 기초로 추정되거나 어림잡아 연산될 수 있다.
도 10의 다이어그램에 따르면(본 다이어그램에서 제2 섹션(62) 참조) 선택된 위상(W)의 제1 위상 단자가 직류 전압 중간 회로의 상위 전위 레벨로 놓이는 반면, 나머지 상 권선들(U, V)에는 180°만큼 상호 위상 변위된 펄스 폭 변조된 전압 펄스들이 공급된다. 다이어그램의 제3 섹션(63)에서 위상(W)이 3A의 전류 세기, 위상(V)이 1A의 전류 세기 그리고 위상(U)이 -4A의 전류 세기를 갖는 경우에, 즉 펄스 공급된 위상들에서의 전류 방향들이 상이한 경우에서도 스위칭 공정의 횟수는 감소되어 있고 중간 회로에서 각각 일정한 전류 세기가 제공되어 있는 시간 범위도 바람직하게 큼으로써 그에 따라 전류 세기의 측정은 간편화되었지만, 다른 한편으로 전류 세기가 시점(65)까지 위상들(U 및 W)의 전류 총합에 달하고, 시점(65)과 시점(66) 사이에서 "영" 암페어에 달하며 시점(66)과 시점(67) 사이에서 위상들(V 및 W)의 전류 총합에 달하고, 시점(67)에서 다시 0 암페어로 강하하고 시점(68)에서 -1A로 강하하기 때문에 중간 회로에서의 전체 전류 세기의 변동은 바람직하지 않게 크다. 상기 상황에서 직류 전압 중간 회로의 부하에서 교류 전원 비율은 바람직하지 않게 크기 때문에 결과적으로 상기 상황에서 위상들(U 및 V)에 공급되는 펄스들 사이에서 위상 시프트는 바람직하게 일어나지 않는다.
동일한 다이어그램의 제4 섹션(64)에서 위상(W)에서의 전류가 4A인 반면, 나머지 위상들(U, V)에서의 전류들은 -3A 및 -1A이고 상기 위상들이 상응하게 같은 전류 방향도 갖는 경우에 대한 상황이 도시되어 있다. 단지 음의 전류 및 전류의 부호 교체만이 지속적으로 방지되어 있는 것이 아니라, 절대적인 전류 변동도 제3 섹션(63)에 도시된 변형예에서보다 현저하게 적다. 따라서 섹션(64)에 도시된 상기 경우에서 나머지 위상들(U, V) 사이의 위상 시프트는 매우 바람직하고 직류 전압 중간 회로의 콘덴서를 절약한다. 스위칭 공정의 횟수는 최소화되었고 전류원/전압원에서의 전류 세기가 변동 없이 상대적으로 긴 시간 동안 유지되며, 상기 시간 동안에는 전체 전류 세기가 측정될 수 있다.
1 중성점
2 인덕턴스
3 옴 저항
4 유도된 전압
5 대지 전위 단자
6 상위 직류 전위
7, 8 스위치
9 상 권선(W)의 제1 상 권선 단자
10, 11 제어 전압 유입구들
12 상 권선(U)의 제1 상 권선 단자
13 전압 목표값(Uu)
14 전압 목표값(Uv)
15 전압 목표값(Uw)
16 톱니형 선, 디지털 계수기의 계수값
17 도 6의 다이어그램에서의 시점
19 도 6의 다이어그램에서의 시점
20, 21, 22 상 권선을 통해 강하하는 전압들
23 전압원의 내부 저항
24 전압원의 자체 인덕턴스
25 전압원의 캐퍼시티
26 전압원의 대지 전위 단자
27 전압원의 션트 저항
28 전압원의 사용 전압
29 전압원의 전류
30 상 권선(V)의 제1 상 권선 단자
31, 32, 33 델타 결선에서의 상 권선 단자들
34 제1 스위칭 장치
35 제2 스위칭 장치
36, 37, 38 도 6의 다이어그램에서의 시점들
39 도 6의 다이어그램의 제3 섹션
40 도 6의 다이어그램의 제4 섹션
41 수평선, 일정한 전압 패턴
42 도 7의 다이어그램의 제2 섹션
43 도 7의 다이어그램의 제3 섹션
44 도 7의 다이어그램의 제4 섹션
45, 46, 47, 48 도 7의 다이어그램에서의 시점들
49 도 8의 다이어그램의 제2 섹션
50 수평선, 전압 패턴
51 도 8의 다이어그램의 제3 섹션
52 도 8의 다이어그램의 제4 섹션
53 도 9의 다이어그램의 제1 섹션
54 도 9의 다이어그램의 제2 섹션
55 도 9의 다이어그램의 제3 섹션
56 도 9의 다이어그램의 제4 섹션
57 톱니형 선, 파선
58 톱니형 선
59, 60, 61 도 9의 다이어그램에서의 시점들
62 도 10의 다이어그램의 제2 섹션
63 도 10의 다이어그램의 제3 섹션
64 도 10의 다이어그램의 제4 섹션
65, 66, 67, 68 도 10의 다이어그램에서의 시점들
69 전류원/전압원
70 장치
71 위치 센서
U, V, W 상 권선들

Claims (9)

  1. 브러시리스(brushless) 회전 전기 기계의 작동 방법으로서,
    상기 전기 기계는 각각 제1 상 권선 단자(phase winding terminal)(9, 12, 30) 및 제2 상 권선 단자를 포함하는 적어도 3개의 상 권선(U, V, W)을 갖고, 이때 상기 상 권선들은 서로 연결되어 있고,
    개별적인 상 권선들(U, V, W)에는 각각 별도로 펄스 폭 변조된 전압 신호들이 공급되고,
    적어도 하나의 선택된 상 권선(U, V, W)이, 적어도 일시적으로, 일정한 전위(5, 6)에 연결되고,
    상기 선택된 상 권선(U, V, W)이 일정한 전위에 연결되어 있는 시간 동안, 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 신호들의 펄스가, 적어도 일시적으로, 서로에 대해 위상 시프트(phase shift)되고,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에서의 전류 방향에 따라 서로에 대해 위상 시프트되고,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 이 나머지 상 권선들(U, V, W) 중 적어도 2개의 상 권선이 서로 연결되어 있는 전기적 연결점(1)을 기준으로, 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)을 통해 흐르는 전류들이 일치하는 전류 방향을 갖는 시간 범위 동안 서로에 대해 위상 시프트되고,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 오로지 적어도 2개의 상 권선(U, V, W)의 연결점(1)을 기준으로, 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)을 통해 흐르는 전류들이 같은 전류 방향을 갖는 시간 범위 안에서만 서로에 대해 위상 시프트되고, 그리고
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 상기 선택된 상 권선(U, V, W)이 일정한 전위(5, 6)에 연결되어 있는 시간 동안, 일시적으로 서로에 대해 위상 시프트되고 그리고 일시적으로 서로에 대해 위상 시프트되지 않는,
    브러시리스 회전 전기 기계의 작동 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들 사이의 위상 시프트는 150°내지 210°인,
    브러시리스 회전 전기 기계의 작동 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상 권선들(U, V, W)에 전류를 공급하는 공동의 전류원(69)의 전류 세기들이 한 번 또는 다수 번 측정됨으로써 상기 나머지 상 권선들(U, V, W) 및 상기 선택된 상 권선(U, V, W) 중 적어도 하나에서의 전류 세기의 순시값(instantaneous value)들이 결정되는,
    브러시리스 회전 전기 기계의 작동 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W) 및 상기 선택된 상 권선(U, V, W) 중 적어도 하나에서의 전류 세기의 순시값들은 추정(estimate)되는,
    브러시리스 회전 전기 기계의 작동 방법.
  9. 각각 제1 상 권선 단자(9, 12, 30) 및 제2 상 권선 단자를 포함하는 적어도 3개의 상 권선(U, V, W)을 갖는 브러시리스 회전 전기 기계로서,
    상기 상 권선들(U, V, W)은 서로 연결되어 있고, 상기 전기 기계는,
    개별적인 상 권선들(U, V, W)에 각각 별도로 펄스 폭 변조된 전압 신호들을 공급하도록 제공되고 설계된 구동 제어 장치(34, 35, 69, 70),
    적어도 일시적으로 선택된 제1 상 권선을 전압원의 일정한 전위에 연결하는 제1 스위칭 장치(34),
    나머지 상 권선들(U, V, W)에서의 전류 세기를 검출하기 위한 장치(70), 및
    나머지 상 권선들(U, V, W)에서의 전류 방향에 따라 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에서의 펄스 폭 변조된 전압 신호들의 위상 시프트를 서로에 대해 스위치-온(switch-on) 및 스위치-오프(switch-off)하도록 설계된 제2 스위칭 장치(35)를 구비하고,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 이 나머지 상 권선들(U, V, W) 중 적어도 2개의 상 권선이 서로 연결되어 있는 전기적 연결점(1)을 기준으로, 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)을 통해 흐르는 전류들이 일치하는 전류 방향을 갖는 시간 범위 동안 서로에 대해 위상 시프트되고,
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 오로지 적어도 2개의 상 권선(U, V, W)의 연결점(1)을 기준으로, 상기 나머지 상 권선들(U, V, W)을 통해 흐르는 전류들이 같은 전류 방향을 갖는 시간 범위 안에서만 서로에 대해 위상 시프트되고, 그리고
    상기 나머지 상 권선들(U, V, W)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압 신호들은 상기 선택된 상 권선(U, V, W)이 일정한 전위(5, 6)에 연결되어 있는 시간 동안, 일시적으로 서로에 대해 위상 시프트되고 그리고 일시적으로 서로에 대해 위상 시프트되지 않는,
    브러시리스 회전 전기 기계.
KR1020150012159A 2014-01-24 2015-01-26 회전하는 브러시리스 전기 기계의 작동 방법 및 상기 전기 기계를 구동 제어하기 위한 장치 KR102250040B1 (ko)

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