KR102470051B1 - 출력 전류 합성기 및 전원 장치 - Google Patents

Abstract

직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 복수의 전력 인버터 회로들로부터 출력되는 출력 전류들을 합성하고 합성된 출력 전류들을 미리 결정된 주파수를 갖는 합성 전류로 출력하는 출력 전류 합성기에 있어서, 출력 전류 합성기는 전력 인버터 회로들 각각에 연결되고 전력 인버터 회로들의 출력 전류들이 흐르는 한 쌍의 도체들; 도체들의 쌍들 각각 상에 제공되고 도체들의 쌍들에 흐르는 전류들의 값들 사이의 차이에 대응하는 자속을 생성하여 전류들의 값들 사이의 차이를 감소시키는 리액터; 도체들의 쌍들이 병렬로 연결되는 한 쌍의 전도성 부재들; 및 한 쌍의 전도성 부재들 상에 제공되고 합성 전류들을 출력하는 한 쌍의 출력 단자들을 포함한다.

Description

출력 전류 합성기 및 전원 장치

본 발명은 복수의 전력 인버터 회로들의 출력 전류들을 합성하는 출력 전류 합성기, 및 출력 전류 합성기를 갖는 전원 장치에 관한 것이다.

관련 기술의 전원 장치들(Power supply apparatuses)은 부하의 출력이 용량 제어를 받을 때 인덕턴스 성분을 갖는 유도 모터 또는 유도 히터와 같은 부하에 공급되는 교류 전력(alternating current power)의 주파수를 조정할 수 있도록 구성된다. 이들 전원 장치들은 일반적으로 원하는 주파수를 갖는 교류 전력이 먼저 전력 정류기 회로(power rectifier circuit)를 사용하여 상용 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력(direct current power)으로 변환시키고, 그 다음, 인버터인 전력 인버터 회로를 사용하여 이 직류 전력을 교류 전력으로 변환시킴으로써 획득되도록 구성된다.

전원 장치의 전력 인버터 회로의 최대 출력은 전력 인버터 회로에 대해 주로 채택되는 전력 제어 스위칭 소자의 용량에 의해 결정된다. 이 이유로, 전원 장치는, 출력이 스위칭 소자의 전력 허용가능 범위 내에서 작을 때, 한 쌍의 아암들(U 및 V)이 예를 들어, 도 11에 예시된 바와 같은 하나의 브리지 타입, 즉, 4개의 스위칭 소자들(Q)에 의해 형성되는 단순 회로 구조로 구성된다.

제1 관련 기술에 따르면, 더 큰 출력 용량이 요구될 때, 전력 인버터 회로는 예를 들어, 도 12에 예시된 바와 같은 한 쌍의 아암들(U 및 V)에 병렬로 다수의 스위칭 소자들(Q)을 연결함으로써 형성된다(예를 들어, PTL 1: JP2816692 참조). 그러나, 도 12에 예시된 바와 같은 전력 인버터 회로에서, 주파수가 특히, 저-주파수 영역에서 널리 사용되는 회로 구조에서 예를 들어, 수십 kHz 이상으로 증가될 때, 각각의 스위칭 소자(Q)에 흐르는 전류의 변화(variation)는 병렬 스위칭 소자들(Q) 사이의 인덕턴스의 약간의 차이로 인해 발생한다.

구체적으로, 도 12에서, 인덕턴스가 출력 단자(t)와 아암 사이의 거리 관계로 인해 아암 U4(V1)에서 아암(U1)(V4)까지 순서대로 증가하므로, 각각의 스위칭 소자(Q)에 흐르는 전류가 또한 그 순서로 감소된다. 이 이유로, 전류 값의 변화는 인덕턴스의 차이가 최대가 되는 아암(U4)(V1)과 아암(U1)(V4) 사이의 약 20% 내지 30%의 범위 내에서 발생한다. 이 방식에서, 변화가 증가할 때, 변화 기초한 감소율(reduction rate)은 도 12에 예시된 구성의 예에서 도 13의 전류 파형도에 예시된 바와 같이 각각의 스위칭 소자의 정격(rating)에 대해 약 30%만큼 감소되어 사용된다. 이 이유로, 일정한 출력 용량과 관련하여, 더 많은 스위칭 소자들이 요구되고, 회로 구조가 복잡하게 됨으로써, 제조가능성(manufacturability)의 감소 또는 장치 비용의 증가를 발생시킬 우려가 존재한다.

따라서, 제2 관련 기술의 전원 장치는 예를 들어, 코어와 같은 자기 재료로 형성되는 밸런서를 사용하여 각각의 스위칭 소자에 흐르는 전류의 변화를 방지하도록 구성된다(예를 들어, PTL 2: JPH11-299252A 참조).

예를 들어, 도 14에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 4개의 시스템들의 인버터 회로들에 연결되는 리드들(L) 중 2개는 전류의 방향이 반대 방향이 되는 상태에서 다른 리드들(L)의 조합에 의해 원통 형상으로 형성되는 복수의 자석들의 코어들(T)에 삽입된다. 즉, 리드들(L) 중 임의의 하나는 코어(T)의 일 단부 측면으로부터 축 방향으로 삽입되고, 다른 리드(L)는 코어(T)의 다른 단부 측면으로부터 축 방향으로 삽입된다. 이 구성으로, 2개의 리드들(L)에 흐르는 전류들의 값들이 동일할 때, 전류들의 흐름들에 의해 생성되는 자속들(magnetic fluxes)은 상호 오프셋 상태이고, 코어(T)는 인덕턴스로서 작동하지 않는다. 반면, 전류들의 값들이 (변화의 경우에서) 상이할 때, 자속들은 전류들의 값들 사이의 차이의 크기에 따라 코어(T)에서 생성되고, 이 생성된 자속들에 대한 인덕턴스는 코어(T)이 대향 단부들에서 발생한다. 이 인덕턴스는 2개의 리드들(L) 각각에 흐르는 전류의 변화가 감소되는 방향으로 작동한다. 전류의 변화는 복수의 코어들(T)에 의해 효율적으로 감소되고, 불균형율(unbalance rate)은 5% 이하로 억제된다.

제3 관련 기술에서, 예를 들어, 도 15에 예시된 바와 같이, 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(블록 1 내지 블록 4)은 한 쌍의 전도성 부재들에 병렬로 연결되며, 여기서 출력 단자들은 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)을 통해, 길이 방향(longitudinal direction)으로 전도성 부재들의 일 단부들에 제공된다(예를 들어, PTL 3: JP4445216을 참조). 한 쌍의 출력 단자들로부터 가장 먼 위치에 연결되는 아암들(U4-V4)의 연결 위치들과 한 쌍의 출력 단자들 사이의 인덕턴스는 기준으로서 사용되고, 아암들(U1-V1) 사이의 도체간(inter-conductor) 거리는 예를 들어, 아암들(U1-V1)의 연결 위치들과 한 쌍의 출력 단자들 사이의 인덕턴스와 기준 사이의 차이와 동일한 인덕턴스로 증가된다. 마찬가지로, 아암들(U2-V2) 사이 그리고 아암들(U3-V3) 사이의 도체간 거리들은 아암들(U2-V2) 및 아암들(U3-V3) 각각의 연결 위치들에 따라 증가된다. 이 구성으로, 인덕턴스의 차이로 인한 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들 각각의 출력 전류에서의 변화의 발생이 방지된다.

또한, 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)은 원통 형상으로 형성되는 자석들의 코어들(T1 내지 T4)에 삽입된다. 이 구성으로, 아암(U1)에 흐르는 전류의 값 및 아암(V1)에 흐르는 전류의 값이 상이할 때, 예를 들어 아암들(U1-V1)을 코어(T1)에 삽입함으로써 형성되는 리액터(reactor)는 전류들의 값들 사이의 차이를 감소시키는 리액턴스를 생성한다. 이 이유로, 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들로부터 출력되는 출력 전류들의 추가 밸런스(balance)가 획득된다.

인용특허 1 : JP2816692

인용특허 2 : JPH11-299252A

인용특허 3 : JP4445216

제2 관련 기술의 전원 장치에서, 그것은 전력 인버터 회로들이 짝수 시스템들에 제공되는 회로 구조에 제한되고, 그것은 다기능성(versatility)을 향상시키는 것이 어렵다. 대조적으로, 제3 관련 기술의 전원 장치에서, 그것은 전력 인버터 회로들이 짝수 시스템들에 제공되는 회로 구조에 제한되지 않고, 다기능성이 향상된다.

반면에, 상대적으로 큰 용량을 갖는, SiC-MOSFET와 같은, 스위치 소자들이 최근 개발되었고, 스위칭 소자의 용량의 증가로, 전력 인버터 회로의 하나의 시스템의 출력 전류가 또한 증가되었다. 하나의 시스템의 출력 전류의 증가로, 제3 관련 기술의 전원 장치에서, 큰 스위칭 소자가 또한 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)에 사용된다.

제3 관련 기술의 전원 장치에서, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4) 각각의 연결 위치들과 한 쌍의 출력 단자들 사이의 인덕턴스에 따라, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4) 각각의 도체간 거리는 넓어지고, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 확대와 함께, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)이 삽입되는 원통형 코어들(T1 내지 T4)의 확대가 요구된다.

그러나, 일반적으로 분포되는 원통형 코어들(T)의 직경들은 제한된다. 전형적인 직경 밖의 큰 직경을 갖는 코어가 삽입될 아암의 크기 및 도체간 거리에 따라 제조될 때, 제조가능성의 향상 및 장치 비용의 감소가 거의 달성되기 힘들다는 문제가 존재한다. 일반적으로, 큰-직경 코어는 코어의 특성들 중 하나인 낮은 AL 값을 갖고, 삽입될 아암에 흐르는 전류의 값들 사이의 차이를 감소시키는 리액터로서의 성능의 감소에 대한 우려가 존재한다.

하나 이상의 실시예들은 단순 구성으로 복수의 시스템들의 전력 인버터 회로들의 출력 전류들의 변동을 방지하고 제조가능성의 향상 및 장치 비용의 감소를 달성할 수 있는 출력 전류 합성기 및 전원 장치를 제공한다.

양태 (1)인, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 복수의 전력 인버터 회로들로부터 출력되는 출력 전류들을 합성하고 합성된 출력 전류들을 미리 결정된 주파수를 갖는 합성된 전류로 출력하는 출력 전류 합성기(synthesizer)에 있어서, 출력 전류 합성기는 전력 인버터 회로들 각각을 구비하고 전력 인버터 회로들의 출력 전류들이 흐르는 한 쌍의 도체들, 도체들의 쌍들 각각 상에 제공되고 도체들의 쌍들에 흐르는 전류들의 값들 사이의 차이에 대응하는 자속을 생성하여 전류들의 값들의 차이를 감소시키는 리액터, 도체들의 쌍들이 병렬로 연결되는 한 쌍의 전도성 부재들, 및 한 쌍의 전도성 부재들 상에 제공되고 합성된 전류들을 출력하는 한 쌍의 출력 단자들을 포함한다. 한 쌍의 전도성 부재들의 한 쌍의 출력 단자들로부터 가장 먼 위치에 연결되는 한 쌍의 도체들의 연결 위치들과 한 쌍의 출력 단자들 사이의 인덕턴스는 기준 인덕턴스로서 정의된다. 도체들의 쌍들 중 하나는 도체들의 쌍들 중 하나의 연결 위치들과 한 쌍의 출력 단자들 사이의 인덕턴스, 및 기준 인덕턴스의 차이에 상관되는 도체간(inter-conductor) 거리를 갖는다. 리액터들 각각은 서로 결합되고 한 쌍의 도체들이 삽입가능한 링을 형성하는 제1 코어 부재 및 제2 코어 부재를 갖는다. 링은 그 원주 상에서 한 쌍의 도체들의 분리 방향(separating direction)으로 연장되는 2개의 호들(arcs)을 포함한다. 제1 코어 부재 및 제2 코어 부재는 원호들과 교차하는 표면을 경계로 하여 분리 방향으로 2개의 호들 각각에서 분리가능하다.

양태 (2)에서, 전원 장치는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성되는 복수의 전력 인버터 회로들, 및 양태 (1)에 따른 출력 전류 합성기를 포함한다.

양태 (1) 및 (2)에 따르면, 출력 전류 합성기 및 전원 장치는 단순 구성으로 복수의 시스템들의 전력 인버터 회로들의 출력 전류들의 변화를 방지하고 제조가능성의 향상 및 장치 비용의 감소를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 장치의 개략적인 회로 구조를 예시하는 단순 연결도이다.
도 2는 실시예에서 전력 인버터 회로들을 예시하는 회로도이다.
도 3은 실시예에서 전력 인버터 회로들과 출력 전류 합성 유닛(output current synthesizing unit) 사이의 관계를 예시하는 블록도이다.
도 4는 실시예에서 아암들(V1 및 V4)의 전류 값들 사이의 관계를 예시하는 파형도이다.
도 5a는 실시예에서 리액터의 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 5b는 실시예에서 리액터의 구성 예를 예시하는 개략도들이다.
도 5c는 실시예에서 리액터의 구성 예를 예시하는 개략도들이다.
도 6a는 실시예에서 리액터의 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 6b는 실시예에서 리액터의 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 6c는 실시예에서 리액터의 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 7은 실시예에서 리액터의 더 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 8은 실시예에서 리액터의 또 더 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 9는 실시예에서 리액터의 또 더 다른 구성 예를 예시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 장치의 개략적인 회로 구조를 예시하는 단순 연결도이다.
도 11은 관련 기술의 전원 장치에서의 전력 인버터 회로들을 예시하는 회로도이다.
도 12는 제1 관련 기술의 전원 장치에서의 전력 인버터 회로들을 예시하는 회로도이다.
도 13은 도 12의 전원 장치의 아암들(V1 및 V4)의 전류 값들 사이의 관계를 예시하는 파형도이다.
도 14는 제2 관련 기술에서 전원 장치의 전력 인버터 회로들로부터의 출력 전류들의 밸런스를 달성하기 위한 구성을 예시하는 예시도이다.
도 15는 제3 관련 기술에서 전원 장치의 블록도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예는 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서, 유도 히터 등등에 사용되는 고-주파수 전력으로의 변환을 위한 전압 타입 전원 장치가 예로 설명될 것이지만, 본 실시예는 이에 제한되지 않고, 전력이 임의의 부하에 공급되는 구성에 적용될 수 있다. 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들로부터의 출력 전류들의 밸런스가 채택되는 구성은 일 예로서 주어질 것이지만, 전력 인버터 회로들은 4개의 시스템들에 제한되지 않고, 복수의 시스템들에 대응할 수 있다. 도 1은 본 실시예에 따른 전원 장치의 개략적인 회로 구성을 예시하는 단순 연결도이다. 도 2는 전력 인버터 회로들을 예시하는 회로도이다. 도 3은 전력 인버터 회로들과 출력 전류 합성 유닛 사이의 관계를 예시하는 블록도이다.

(전원 장치의 구성)

도 1에서, 100은 전원 장치를 나타내고, 이 전원 장치(100)는 예를 들어, 3상 AC 전원으로부터 공급되는 교류(AC) 전력을 필요한 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환한다. 전원 장치는 전력 변환 회로(200) 및 출력 전류 합성기로 작동하는 출력 전류 합성 유닛(300)을 포함한다.

전력 변환 회로(200)는 예를 들어, 상용 AC 전원인 3상 AC 전력을 미리 결정된 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환한다. 전력 변환 회로(200)는 하나의 전력 정류기 회로(210), 및 예를 들어 4개의 시스템들의 인버터들인 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)을 갖는다.

전력 정류기 회로(210)는 상용 AC 전원인 3상 AC 전력을 직류(DC) 전력으로 변환한다. 전력 정류기 회로(210)는 예를 들어 제어 전극인 게이트를 갖는 능동 정류 디바이스인 사이리스터(thyristor), 및 예를 들어 이 사이리스터에 의해 정류되는 리플들을 포함하는 DC 전력을 평활화하는 평활 디바이스(smoothing device)인 커패시터를 갖는다. 사이리스터는 그 출력 전압이 동작 동안 미리 정의된 전압이 되도록 제어된다. 평활 디바이스는 커패시터에 제한되지 않고, 리액터 등등을 사용하는 디바이스 일 수 있다. 즉, 평활 디바이스는 전류 타입 또는 전압 타입을 사용할 수 있다. 사이리스터와 같은 능동 정류 디바이스 대신에, 정류는 예를 들어, 수동 정류 디바이스인 다이오드를 사용하여 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)은 전력 정류기 회로(210)에 의해 변환되는 DC 전력이 인가되는 한 쌍의 입력 단자들(221)을 갖는다. 그 각각에 예를 들어, Si 또는 SiC로 구성되는 금속 산화물 반도체 전계-효과 트랜지스터들(MOSFETs)과 같은 한 쌍의 스위칭 소자들이 직렬로 연결되는, 복수의 직렬 회로들은 이들 입력 단자들(221) 사이에 병렬로 연결된다. 즉, 그 각각에서 스위칭 소자들(222) 중 하나의 소스가 다른 스위칭 소자(222)의 드레인에 연결되는, 직렬 회로들이 구성된다. 위상 동기 루프 회로(phase-locked loop circuit)(미도시)에 의해 송신되는 제어 전압 신호는 동시에 각각의 스위칭 소자(222)의 게이트에 입력된다. 위상 동기 루프 회로는 전원 장치로부터 출력되는 AC 전력의 주파수가 부하의 공진 주파수가 되도록 제어된다.

도체들인 아암들(U1 내지 U4 및 V1 내지 V4)은 스위칭 소자들(222)의 연결 포인트들에 직렬 회로들로 제공된다. 이들 아암들(U1 내지 U4 및 V1 내지 V4)에 대해, 예를 들어, 뛰어난 전도성을 갖는 구리로 형성되는 버스 바가 사용된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 전력 인버터 회로(220)(블록 1)는 스위칭 소자들(222A1, 222B1, 222C1 및 222D1)로 구성된다. 제2 전력 인버터 회로(220)(블록 2)는 스위칭 소자들(222A2, 222B2, 222C2 및 222D2)로 구성된다. 제3 전력 인버터 회로(220)(블록 3)는 스위칭 소자들(222A3, 222B3, 222C3 및 222D3)로 구성된다. 제4 전력 인버터 회로(220)(블록 4)는 스위칭 소자들(222A4, 222B4, 222C4 및 222D4)로 구성된다. 한 쌍의 아암들(U1-V1)은 블록 1에 제공된다. 한 쌍의 아암들(U2-V2)은 블록 2에 제공된다. 한 쌍의 아암들(U3-V3)은 블록 3에 제공된다. 한 쌍의 아암들(U4-V4)은 블록 4에 제공된다.

커패시터(미도시)는 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4) 각각의 양극 및 음극 측면들 사이의 블록들(1 내지 4) 각각에 제공된다. 도 2 및 도 3에서, 블록들(1 내지 4) 각각에 제공되는 커패시터는 입력 단자들(221) 사이에 연결되는 등가 커패시터(C)로서 도시된다. 본 실시예에서, 설명은 스위칭 소자들(222)을 위한 직렬 회로로서 작동하는 8개의 직렬 회로들이 4개의 블록들(1 내지 4)을 형성하기 위해 병렬로 연결되는 경우로 이루어졌지만, 직렬 회로들의 수 및 블록들의 수는 이에 제한되지 않는다.

출력 전류 합성 유닛(300)은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)로부터 출력되는 전류들의 크기들을 등화함으로써 4개의 시스템들의 출력 전류들의 밸런스를 유지한다. 이 출력 전류 합성 유닛(300)은 복수의 리액터들(310), 한 쌍의 전도성 부재들(320), 및 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)을 갖는다.

예를 들어, 그 각각이 자기 재료로 형성되는 환형 코어들은 리액터들(310)로서 사용된다. 예를 들어, 4개의 리액터들(310)은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)에 대응하여 제공된다. 이들 리액터들(310)은 그 내부 원주 측면들에 삽입되는 블록들(1 내지 4)의 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)과 배열된다. 구체적으로, 블록 1로부터 안내되는 아암들(U1-V1)은 리액터(310T1)에 삽입되고, 블록 2로부터 안내되는 아암들(U2-V2)은 리액터(310T2)에 삽입되고, 블록 3으로부터 안내되는 아암들(U3-V3)은 리액터(310T3)에 삽입되고, 블록 4로부터 안내되는 아암들(U4-V4)은 리액터(310T4)에 삽입된다.

한 쌍의 전도성 부재들(320)은 버스 바들로서 기능하고, 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)에 연결되고, 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)로부터 출력되는 출력 전류들을 합성한다. 예를 들어, 그 각각이 뛰어난 전도성을 갖는 구리로 형성되고 약 3 mm 내지 4 mm의 두께 치수를 갖는 구리 플레이트들이 전도성 부재들(320)로서 사용된다. 합성 전류 출력 단자들(330)은 길이 방향(longitudinal direction)으로 전도성 부재들의 일 단부들에 연결된다. 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)은 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 의해 합성되는 합성 전류들을 출력한다. 예를 들어, 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)은 도시되지 않은 유도 모터 또는 유도 가열 코일과 같은 부하에 연결되고, 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 의해 합성되는 합성 전류들을 부하에 공급하고, 예를 들어, 유도 모터를 구동하거나 유도 가열 코일을 사용하여 가열될 객체를 유도-가열함으로써 부하를 활성화시킨다.

한 쌍의 전도성 부재들(320)은 미리 결정된 조건들 상에서 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)을 연결한다. 즉, 전도성 부재들(320)은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)이 병렬 상태이고, 블록들(1 내지 4)의 인덕턴스들이 한 쌍의 전도성 부재들(320)과 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 연결 위치들 사이의 관계에서 동일한 값을 갖도록 한쌍의 아암들을 연결한다. 구체적으로, 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)로부터 가장 먼 거리에 연결되고 한 쌍의 전도성 부재들(320)에서 발생하는 인덕턴스가 최대화되는 블록 4에 기초하여, 전도성 부재들(320)은 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 갭들(도체간 거리)이 연결 위치들이 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)에 접근함에 따라 넓어지고, 한 쌍의 아암들의 갭에서 발생하는 인덕턴스를 증가시키도록 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)을 연결한다.

예를 들어, 한 쌍의 전도성 부재들(320)의 구리 플레이트들은 100 mm의 폭 치수 및 2 mm의 갭을 갖고, 한 쌍의 아암들(U1 내지 U4-V1 내지 V4)이 한 쌍의 전도성 부재들(320)의 길이 방향으로 160 mm의 간격으로 병렬 상태로 연결될 때, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 연결 위치들 중에서 2개의 이웃하는 연결 위치들 사이의 한 쌍의 전도성 부재들(320)의 인덕턴스는 약 50 nH가 된다. 블록 4의 아암들(U4-V4) 사이의 갭이 1 mm일 때, 아암들(U3-V3) 사이의 갭에서 발생하는 인덕턴스는 블록 3의 아암들(U3-V3) 사이의 갭을 한 쌍의 전도성 부재들(320)에서 발생하는 인덕턴스가 50 nH만큼 감소되는 위치들에서 1+Δ mm에 설정함으로써 50 nH만큼 증가되고, 아암들(U2-V2) 사이의 갭에서 발생하는 인덕턴스는 블록 2의 아암들(U2-V2) 사이의 갭을 한 쌍의 전도성 부재들(320)에서 발생하는 인덕턴스가 50 nH만큼 더 감소되는(총 100 nH) 위치에서 1+2Δ mm에 설정함으로써 100 nH만큼 증가되고, 아암들(U1-V1) 사이의 갭에서 발생하는 인덕턴스는 블록 1의 아암들(U1-V1) 사이의 갭을 한 쌍의 전도성 부재들(320)에서 발생하는 인덕턴스가 50 nH만큼 더 감소되는(총 150 nH) 위치에서 1+3Δ mm로 설정함으로써 150 nH만큼 증가된다. Δ의 값은 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4) 각각의 형상 등등과 연관된다. 예를 들어, 그 일측면이 25 mm인 직사각형 단면을 갖는 구리 파이프가 아암들(U1-V1 내지 U4-V4) 각각으로서 사용될 때, Δ의 값은 약 6 mm이다.

(전원 장치의 동작)

다음으로, 상기 실시예의 전원 장치의 동작은 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도 4는 아암들(V1 및 V4)의 전류 값들 사이의 관계를 예시하는 파형도이다.

먼저, 상용 AC 전력은 전력 변환 회로(200)의 전력 정류기 회로(210)에 의해 미리 결정된 DC 전력 공급으로 변환된다. 변환된 DC 전력은 전력 변환 회로(200)의 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)에 의해 미리 결정된 주파수(고주파수)를 갖는 AC 전력으로 변환되고, 변환된 AC 전력은 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)을 통해 출력 전류 합성 유닛(300)으로 출력된다.

출력 전류 합성 유닛(300)에 대한 AC 전력의 출력의 경우, 출력 전류들이 한 쌍의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)에 흐를 때, 이들 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들에 흐르는 전류들에 대응하는 자속들은 리액터들(310)에서 생성된다. 전류들이 서로 대향하는 방향으로 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들에 흐르므로, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 및 리액터들은 차동 리액터들(differential reactors)을 구성한다. 예를 들어, 차동 리액터는, 서로 대향하는 방향들로 아암(U1) 및 아암(U1)에 흐르는 전류들이 균일하면, 서로의 자속들이 오프셋되고, 합성된 자속이 제로가 되고, 리액턴스가 제로가 되도록 구성된다. 반면에, 아암(U1) 및 아암(U1)에 흐르는 출력 전류들이 균일하지 않을 때, 차동 리액터의 작동으로 인한 큰 출력 전류의 아암들에 대한 출력 전류들을 억제하기 위한 리액턴스가 생성된다. 이 이유로, 아암들(U-V) 사이의 출력 전류들의 밸런스는 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에서 획득된다.

또한, 출력 전류 합성 유닛(300)의 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 밸런싱되고 흐르는 블록들(1 내지 4)의 출력 전류들은 그 값이 한 쌍의 전도성 부재들(320)에서의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들의 연결 위치들에서 동일한 인덕턴스가 되므로, 출력 전류들은 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 의해 바람직하게 합성되고, 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)로부터 합성 전류들로서 출력된다. 구체적으로, 도 4에 예시된 바와 같이, 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)에 가장 가까운 연결 위치인 아암(U1)에 흐르는 전류의 값 및 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)로부터 가장 먼 연결 위치인 아암(V4)에 흐르는 전류의 값은 대략 동일한 값이다. 미리 결정된 주파수를 갖는 출력 및 합성 AC 전력은 부하에 공급되고, 부하는 적절히 활성화된다. 예를 들어, 유도 가열 코일은 가열될 객체를 유도-가열한다.

(실시예의 동작 및 효과들)

상술된 바와 같이, 상기 실시예에서, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)로부터 출력되는 출력 전류들을 한 쌍의 전도성 부재들(320)로 전도하는, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들의 연결 위치들에서 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330) 까지의 거리에 기초한 인덕턴스들이 동일한 값을 갖는 상태로 연결된다. 구체적으로, 아암들(U1-V1, U2-V2 및 U3-V3)의 갭들은 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)로부터 가장 먼 위치에서 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 연결되는 블록 4의 한 쌍의 아암들(U4-V4)의 연결 위치들의 인덕턴스가 기준으로 설정되고, 다른 블록들(1 내지 3)의 아암(U1-V1 내지 U3-V3)의 연결 위치에서 인덕턴스들 사이의 차이와 동일한 인덕턴스가 되고, 아암들(U1-V1 내지 U3-V3)이 연결되는 상태로 넓어진다. 이 이유로, 그것은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220) 사이의 인덕턴스의 차이로 인한 각각의 출력 전류에서 변화의 발생을 방지하고, 출력 전류들을 양호하게 합성하고, 안정되고 양호한 합성 전류들을 출력하는 것이 가능하다. 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록1 내지 블록 4)의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각이 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 연결되므로, 연결된 전력 인버터 회로들(220)을 위한 시스템의 수는 쉽게 증가/감소될 수 있고, 제조가능성은 또한 다기능성이 풍부하고 각각의 시스템에 연결되는 단순 구조로 향상될 수 있다. 안정되고 양호한 합성 전류들이 출력될 수 있으므로, 부하는 안정되고 양호한 방식으로 활성화될 수 있다.

아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에 흐르는 전류들의 값들 사이의 차이에 대응하는 자속들은 리액터들(310) 각각에 의해 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에서 생성되고, 인덕턴스는 그것이 아암들 사이의 전류의 차이를 감소시키는 방향으로 생성된다. 이 이유로, 아암들 사이의 출력 전류의 변화는 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에서 방지될 수 있고, 합성될 출력 전류들의 밸런스는 획득될 수 있고, 제조가능성은 제조가 한 쌍의 전도성 부재들(320)의 연결 위치에서 인덕턴스의 차이만을 고려하여 수행될 필요만이 있기 때문에 쉽게 향상될 수 있다.

그 각각이 자기 재료로 형성되는 환형 코어들은 리액터들(310)로서 사용되고, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들은 코어들의 내부 원주 측면들에 삽입된다. 이 이유로, 아암들(U-V) 사이의 출력 전류의 변화는 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에서 방지될 수 있고, 연결된 전력 인버터 회로들(220)을 위한 시스템들의 수는 쉽게 증가/감소될 수 있고, 다기능성이 풍부하고 제조가능성을 향상시킬 수 있는 구성이 단순 구조로 쉽게 획득될 수 있다.

전도성 부재들(320)은 긴 형상으로 형성되고, 합성 전류 출력 단자들(330)은 길이 방향으로 전도성 부재들(320)의 일 단부들에 제공된다. 이 이유로, 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록1 내지 블록 4)에서 한 쌍의 전도성 부재들(320)까지의 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들의 연결 위치에서 한 쌍의 합성 전류 출력 단자들(330)까지의 거리들에 기초한 인덕턴스의 차이는 쉽게 발견될 수 있고, 연결 위치들 각각에서의 차동 인덕턴스는 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록1 내지 블록 4)로부터 출력되는 출력 전류들의 변화를 방지하기 위해 용이하게 설정될 수 있고, 제조가능성은 향상될 수 있고, 안정되고 양호한 합성 전류들이 용이하게 획득될 수 있다.

또한, 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들은 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)이 긴 형상으로 형성되는 전도성 부재들(320)의 길이 방향으로 대략 병렬 상태이도록 한 쌍의 전도성 부재들(320)에 연결된다. 이 이유로, 안정되고 양호한 합성 전류들은 출력 전류들의 변화를 방지함으로써 용이하게 획득될 수 있고, 연결된 전력 인버터 회로들(220)을 위한 시스템들의 수는 쉽게 증가/감소될 수 있고, 다기능성이 풍부하고 제조가능성을 향상시킬 수 있는 구성은 단순 구조로 쉽게 획득될 수 있다.

복수의 스위칭 소자들(222)은 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)을 형성하기 위해 브리지 형상(bridge shape)으로 연결된다. 이 이유로, 한 쌍의 전도성 부재들(320)이 4개의 시스템들의 전력 인버터 회로들(220)(블록 1 내지 블록 4)로부터 출력되는 출력 전류들을 전도하는 아암들(U1-V1 내지 U4-V4)의 쌍들 각각에 연결되고 연결된 전력 인버터 회로들(220)을 위한 시스템들의 수가 쉽게 증가/감소될 수 있는 구성이 단순 구성으로 용이하게 획득될 수 있다.

전력 인버터 회로들(220)은 전력 정류기 회로(210)로부터의 DC 전력을 고주파수의 AC 전력으로 변환하도록 구성된다. 이 이유로, 특히, 도 2에 예시된 바와 같은 전력 인버터 회로(220)에 병렬로 연결되는 스위칭 소자들(222) 사이의 인덕턴스의 약간의 차이로 인해 스위칭 소자들(222) 각각에 흐르는 전류의 값에 큰 영향을 가하는 고주파수의 경우에도, 전류의 변화는 방지될 수 있고, 안정된 합성 전류는 단순 구조로 용이하게는 획득될 수 있다.

다음으로, 리액터(310)의 구성 예가 설명될 것이다.

도 5a 및 도 5b에 예시된 리액터(310A)는 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)를 갖는다. 도 5a에 예시된 바와 같이, 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)는 서로 결합되며, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입될 수 있는 대략 원형 링을 형성한다.

도 5a 및 도 5b에 예시된 예들에서, 아암들(U 및 V) 각각은 뛰어난 전도성을 갖는 구리와 같은 금속 재료로 형성되고 대략 원형 단면을 갖는 금속 파이프(404), 및 그것이 브레이징(brazing) 등등에 의해 금속 파이프(404)에 전기적으로 연결되는 상태로 금속 파이프(404)의 외부 원주 표면에 결합되는 금속 플레이트(405)로 구성된다. 한 쌍의 아암들(U-V)은 두 아암들의 금속 플레이트들(405)이 갭을 갖고 서로 대면하는 상태로 배열되고, 절연 플레이트(406)가 갭에 배치된다. 한 쌍의 아암들(U-V)에 흐르는 스위칭 회로의 출력 전류들의 전류 밀도들은 표피 효과 및 근접 효과에 의해 야기되고, 두 아암들 사이의 대면 부분(facing portion)에서 증가된다. 대면 부분은 금속 플레이트들(405)에 의해 정의됨으로써, 저항이 감소되고, 손실이 또한 감소된다.

제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)의 조합에 의해 형성되는 대략 원형 링은 2개의 원호들(Arc1 및 Arc2)을 포함하며, 이는 그 원주 상에서, 한 쌍의 아암들(U 및 V) 사이의 분리 방향(separating direction)(X)으로, 즉, 두 아암들의 금속 플레이트들(405)의 대면 방향으로 연장된다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)는 원호들과 교차하는 표면(S1)을 경계로 하여 분리 방향(X)으로 원호들(Arc1 및 Arc2) 각각에서 분리된다. 표면(S1)은 링의 중심 축을 포함하는 표면이고, 경계로서의 이 표면(S1)에 의해 분리되는 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402) 둘 다는 반원 형상으로 형성되고, 서로 동일한 형상을 갖는다.

제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)가 분리 방향(X)으로 분리됨에 따라, 한 쌍의 아암들(U-V)이 분리 방향으로 삽입되는 그 내부 원주들 사이의 치수(H)는 확대되고, 한 쌍의 아암들(U-V) 사이의 갭이 확대될 수 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 한 쌍의 아암들(U4-V4) 사이의 갭이 1 mm로 설정될 때, 한 쌍의 아암들(U3-V3) 사이의 갭은 1+Δ mm로 설정되고, 한 쌍의 아암들(U2-V2) 사이의 갭은 1+2Δ mm로 설정되고, 한 쌍의 아암들(U1-V1) 사이의 갭은 1+3Δ mm로 설정되고, 리액터(310A)에 삽입되는 아암들(U-V)은 아암들(U4-V4)이며, 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)는 도 5a에 예시된 바와 같이 서로 결합된다. 한 쌍의 아암들(U-V)이 아암들(U1-V1), 아암들(U2-V2), 또는 아암들(U3-V3)일 때, 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)는 도 5b에 예시된 바와 같이 분리 방향(X)으로 갭에 따라 분리된다.

이 방식으로, 리액터(310A)가 한 쌍의 아암들(U-V) 사이의 분리 방향(X)으로 분리될 수 있는 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)를 가짐에 따라, 단일 리액터(310A)는 아암들 사이의 다양한 갭들을 처리할 수 있고, 상대적으로 큰 갭을 갖는 아암들이 또한 삽입될 수 있다. 그것에 의해, 제조가능성은 향상될 수 있고, 장치 비용은 감소될 수 있다.

도 5c에 예시된 바와 같이, 리액터(310A)는 분리 방향(X)으로 분리되는 제1 코어 부재(401) 및 제2 코어 부재(402)의 대면 표면들(401a-402a) 및/또는 대면 표면들(401b-402b) 사이에 하나 이상의 로드형(rod-like) 제3 코어 부재들(403)을 더 포함할 수 있으며 여기서 대면 표면들은 분리 방향(X)으로 서로 대면한다. 제3 코어 부재들(403)은 제공되고, 대면 표면들(401a-402a) 사이의 공극(void) 및/또는 대면 표면들(401b-402b) 사이의 공극을 충진하고, 그것에 의해 리액터(310A)의 자기 저항 값의 상승이 억제될 수 있고, 리액터(310A)의 성능이 유지될 수 있다. 대면 표면들(401b-402b) 사이의 공극을 충진하는 재료로서, 자기 재료는 예로서 주어질 수 있지만, 재료가 자기 재료에 제한되지 않는다.

도 6a 및 도 6b에 예시된 리액터(310B)는 제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)를 갖는다. 도 6a에 예시된 바와 같이, 제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)는 서로 결합되며, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입될 수 있는 대략 직사각형 링을 형성한다.

도 6a 및 도 6b에 예시된 예들에서, 아암들(U 및 V) 각각은 대략 직사각형 단면을 갖는 금속 파이프(414)로 구성된다. 한 쌍의 아암들(U-V)은 두 아암들의 금속 파이프들(414)의 일 표면들이 갭을 두고 서로 대면하는 상태로 배열되고, 절연 플레이트(416)가 갭에 배치된다. 한 쌍의 아암들(U-V)에 흐르는 출력 전류들의 전류 밀도들이 증가되는 두 아암들 사이의 대면 부분은 대략 직사각형 단면을 갖는 금속 파이프들(414)의 하나의 표면들에 의해 정의되고, 그것에 의해 대략 원형 단면을 갖고 도 5a 등등에 예시되는 금속 파이프들(404)에 결합되는 금속 플레이트들(405)은 필요하지 않다. 그것에 의해, 제조가능성은 향상될 수 있고, 장치 비용은 감소될 수 있다. 리액터(310B)는 또한 대략 직사각형 단면을 갖는 금속 파이프들(414)로 구성되는 아암들(U 및 V)을 위해 대략 직사각형 링으로서 구성되고, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입되는 리액터(310B)의 내부 원주 측면의 공간이 효과적으로 이용될 수 있다.

제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)의 조합에 의해 형성되는 대략 직사각형 링은 2개의 원호들(Arc1 및 Arc2)을 포함하며, 이는 그 원주 상에서, 한 쌍의 아암들(U 및 V) 사이의 분리 방향(X)으로 연장된다. 도 6b에 예시된 바와 같이, 제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)는 원호들과 교차하는 표면(S2)을 경계로 하여 분리 방향(X)으로 원호들(Arc1 및 Arc2) 각각에서 분리될 수 있다. 표면(S2)은 분리 방향(X)에 수직인 표면이고, 경계로서의 이 표면(S2)에 의해 분리되는 제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412) 둘 다는 대략 U 형상으로 형성된다.

제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)가 분리 방향(X)으로 분리됨에 따라, 한 쌍의 아암들(U-V)이 분리 방향으로 삽입되는 그 내부 원주들 사이의 치수(H)가 확대되고, 한 쌍의 아암들(U-V) 사이의 갭이 확대될 수 있다. 따라서, 단일 리액터(310B)는 아암들 사이의 다양한 갭들을 처리할 수 있고, 상대적으로 큰 갭을 갖는 아암들이 또한 삽입될 수 있다. 그것에 의해, 제조가능성이 향상될 수 있고, 장치 비용이 감소될 수 있다.

도 6c에 예시된 바와 같이, 리액터(310B)는 분리 방향(X)으로 분리되는 제1 코어 부재(411) 및 제2 코어 부재(412)의 대면 표면들(411a-412a) 및/또는 대면 표면들(411b-412b) 사이에 배열되는 하나 이상의 로드형 제3 코어 부재들(413)을 더 가질 수 있으며 여기서 대면 표면들은 분리 방향(X)으로 서로 대면한다. 제3 코어 부재들(413)이 제공되고, 대면 표면들(411a-412a) 사이의 공극 및/또는 대면 표면들(411b-412b) 사이의 공극을 충진하고, 그것에 의해 리액터(310B)의 자기 저항 값의 상승이 방지될 수 있고, 리액터(310B)의 성능이 유지될 수 있다. 대면 표면들(411b-412b) 사이의 공극을 충진하는 재료로서, 자기 재료는 예로서 주어질 수 있지만, 재료는 자기 재료에 제한되지 않는다.

도 7에 예시된 리액터(310C)는 제1 코어 부재(421) 및 제2 코어 부재(422)를 갖고, 제1 코어 부재(421) 및 제2 코어 부재(422)는 서로 결합되며, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입될 수 있는 대략 직사각형 링을 형성한다. 링은 2개의 원호들(Arc1 및 Arc2)을 포함하며, 이는 그 원주 상에서, 한 쌍의 아암들(U 및 V) 사이의 분리 방향(X)으로 연장되고, 제1 코어 부재(421) 및 제2 코어 부재(422)는 원호들과 교차하는 표면(S3)을 경계로 하여 분리 방향(X)으로 원호들(Arc1 및 Arc2) 각각에서 분리될 수 있다. 표면(S3)은 분리 방향(X)에 수직인 표면이고 링의 중심 축을 포함한다. 경계로서의 이 표면(S3)에 의해 분리되는 제1 코어 부재(421) 및 제2 코어 부재(422) 둘 다는 대략 U 형상으로 형성되고 서로 동일한 형상을 갖는다.

도 8에 예시된 리액터(310D)는 제1 코어 부재(431) 및 제2 코어 부재(432)를 갖고, 제1 코어 부재(431) 및 제2 코어 부재(432)는 서로 결합되며, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입될 수 있는 대략 직사각형 링을 형성한다. 링은 2개의 원호들(Arc1 및 Arc2)을 포함하며, 이는 그 원주 상에서, 한 쌍의 아암들(U 및 V) 사이의 분리 방향(X)으로 연장되고, 제1 코어 부재(431) 및 제2 코어 부재(432)는 원호들과 교차하는 표면(S4)을 경계로 하여 분리 방향(X)으로 원호들(Arc1 및 Arc2) 각각에서 분리될 수 있다. 표면(S4)은 분리 방향(X)에 대해 경사되는 표면이고 링의 중심 축을 포함한다. 경계로서의 이 표면(S4)에 의해 분리되는 제1 코어 부재(431) 및 제2 코어 부재(432) 둘 다는 대략 J 형상으로 형성되고 서로 동일한 형상을 갖는다.

도 9에 예시된 리액터(310E)는 제1 코어 부재(441) 및 제2 코어 부재(442)를 갖고, 제1 코어 부재(441) 및 제2 코어 부재(442)는 서로 결합되며, 그것에 의해 한 쌍의 아암들(U-V)이 삽입될 수 있는 대략 직사각형 링을 형성한다. 링은 2개의 원호들(Arc1 및 Arc2)을 포함하며, 이는 그 원주 상에서, 한 쌍의 아암들(U 및 V) 사이의 분리 방향(X)으로 연장되고, 제1 코어 부재(441) 및 제2 코어 부재(442)는 원호(Arc1)와 교차하는 표면(S5)을 경계로 하고 원호(Arc2)와 교체하는 표면(S6)을 경계로 하여 분리 방향(X)으로 분리될 수 있다. 표면들(S5 및 S6)은 링의 중심 축의 관점에서 대칭인 표면들이다. 경계들로서의 이들 표면들(S5 및 S6)에 의해 분리되는 제1 코어 부재(441) 및 제2 코어 부재(442) 둘 다는 대략 J 형상으로 형성되고 서로 동일한 형상을 갖는다.

도 7 내지 도 9에 예시된 예들로서, 제1 코어 부재 및 제2 코어 부재는 동일한 형상으로 형성되고, 그것에 의해 제조가능성이 향상될 수 있고, 장치 비용이 감소될 수 있다. 도 7 내지 도 9에 예시된 예들에서, 리액터는 또한 분리 방향(X)으로 분리되는 제1 코어 부재 및 제2 코어 부재의 대면 표면들 사이에 배열되는 하나 이상의 로드형 제3 코어 부재들을 더 가질 수 있으며 여기서 대면 표면들은 분리 방향(X)으로 서로 대면한다.

본 발명은 바람직한 실시예들로 설명되었지만, 본 발명은 실시예들에 제한되지 않고, 다양한 실시예들 및 설계의 변경은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것 없이 가능하다.

즉, 상술된 바와 같이, 본 발명은 변환된 AC 전력이 부하에 공급되는 구성에 제한되지 않고, 임의의 구성에 적용될 수 있다. 공급된 AC 전력은 고-주파수 AC 전력에 제한되지 않는다.

전력 변환 회로(200)는 하나의 시스템에 제한되지 않고, 복수의 시스템들 일 수 있다. 도 10에 예시된 바와 같이, 전력 변환 회로(200)는 예를 들어, 복수의 전력 변환 회로들로서 구성될 수 있으며, 그 각각은 전력 정류기 회로(210) 및 전력 인버터 회로(220)를 연결하도록 구성된다. 도 10에 예시된 이 구성에서, 평활 커패시터 등등은 전력 정류기 회로(210)와 전력 인버터 회로(220) 사이에 제공될 수 있다.

아암들(U1 내지 U4 및 V1 내지 V4)은 금속 파이프들, 와이어들, 스트립들에 제한되지 않거나, 플레이트들이 사용될 수 있다.

또한, 전도성 부재(320)는 구리 파이프에 제한되지 않고, 버스 바로서 기능하는 임의의 부재가 사용될 수 있다. 본 발명은 합성 전류 출력 단자(330)가 전도성 부재(320)의 일 단부에 제공되는 경우에 제한되지 않는다.

전력 인버터 회로(220)의 스위칭 소자(222)는 트랜지스터에 제한되지 않고, 사이리스터(thyristor)와 같은 임의의 스위칭 소자가 사용될 수 있다.

게다가, 본 발명을 수행시 특정 구조 및 시퀀스는 본 발명의 목적이 달성될 수 있는 범위 내의 다른 구성으로 수정될 수 있다.

이 출원은 2017년 9월 11일자로 출원된 일본 특허 출원 번호 제2017-174055호에 기초하며, 그 전체 내용은 참조로 본원에 통합된다.

Claims (9)

1. 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 복수의 전력 인버터 회로들로부터 출력되는 출력 전류들을 합성하고 상기 합성된 출력 전류들을 미리 결정된 주파수를 갖는 합성 전류로 출력하는 출력 전류 합성기에 있어서, 상기 출력 전류 합성기는:
   상기 전력 인버터 회로들 각각에 연결되고 상기 전력 인버터 회로들의 상기 출력 전류들이 흐르는 복수의 도체 쌍들;
   상기 복수의 도체 쌍들 각각 상에 제공되고, 상기 도체 쌍들에 흐르는 전류들의 값들 사이의 차이에 대응하는 자속(magnetic flux)을 생성하여 상기 전류들의 값들 사이의 상기 차이를 감소시키는 복수의 리액터들;
   상기 복수의 도체 쌍들과 병렬로 연결되는 한 쌍의 전도성 부재들; 및
   상기 한 쌍의 전도성 부재들 상에 제공되고 상기 합성 전류들을 출력하는 한 쌍의 출력 단자들을 포함하며,
   상기 한 쌍의 전도성 부재들의 상기 한 쌍의 출력 단자들로부터 가장 먼 위치에 연결되는 하나의 도체 쌍(U4, V4)의 연결 위치들과 상기 한 쌍의 출력 단자들(330) 사이의 인덕턴스는 기준 인덕턴스로 정의되고,
   상기 복수의 도체 쌍들 중 다른 하나의 도체 쌍(U1, V1 or U2, V2 or U3, V3)은 상기 다른 하나의 도체 쌍(U1, V1 or U2, V2 or U3, V3)의 상기 연결 위치들과 상기 한 쌍의 출력 단자들(330) 사이의 인덕턴스 및 상기 기준 인덕턴스의 차이에 상관되는 도체간(inter-conductor) 거리를 갖고,
   상기 리액터들 각각은 상호 결합되고 상기 복수의 도체 쌍들 각각이 삽입가능한 링을 형성하는 제1 코어 부재 및 제2 코어 부재를 갖고,
   상기 링은 그 원주 상에서 각 도체 쌍의 분리 방향으로 연장되는 2개의 원호들(arcs)을 포함하고,
   상기 제1 코어 부재 및 상기 제2 코어 부재는 상기 원호들과 교차하는 표면을 경계로 하여 분리 방향으로 상기 2개의 원호들 각각에서 분리가능한, 출력 전류 합성기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 코어 부재 및 상기 제2 코어 부재는 동일한 형상을 갖는, 출력 전류 합성기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 리액터들 각각은 분리되는 상기 제1 코어 부재 및 상기 제2 코어 부재의 대면 표면들 사이에 배치되는 제3 코어 부재를 가지며, 상기 대면 표면들은 분리 방향으로 서로 대면하는, 출력 전류 합성기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 도체 쌍들 각각은 직사각형 단면을 갖고 상기 링의 내부 원주는 직사각형 단면을 갖는, 출력 전류 합성기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 출력 단자들은 길이 방향으로 상기 한 쌍의 전도성 부재들의 일 단부에 제공되는, 출력 전류 합성기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수의 도체 쌍들은 상기 한 쌍의 전도성 부재들의 길이 방향으로 간격들을 두고 상기 한 쌍의 전도성 부재들에 병렬로 연결되는, 출력 전류 합성기.
7. 전원 장치에 있어서,
   직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성되는 복수의 전력 인버터 회로들; 및
   제1항에 따른 출력 전류 합성기를 포함하는, 전원 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전력 인버터 회로들 각각은 복수의 스위칭 소자들이 브리지 형상으로 연결되는 브리지 타입인, 전원 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 전력 인버터 회로들 각각은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는, 전원 장치.

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