KR102670615B1 - 교류 전동기 구동 시스템 - Google Patents
교류 전동기 구동 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102670615B1 KR102670615B1 KR1020217032241A KR20217032241A KR102670615B1 KR 102670615 B1 KR102670615 B1 KR 102670615B1 KR 1020217032241 A KR1020217032241 A KR 1020217032241A KR 20217032241 A KR20217032241 A KR 20217032241A KR 102670615 B1 KR102670615 B1 KR 102670615B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- motor
- voltage
- power
- power transformer
- capacitance
- Prior art date
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/02—Casings or enclosures characterised by the material thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/40—Structural association with grounding devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
- H05K5/0017—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
- H02P2209/01—Motors with neutral point connected to the power supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/32—Arrangements for controlling wound field motors, e.g. motors with exciter coils
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
교류 전원(1)에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 트랜스(2)와, 교류 전동기(4)와, 전원 트랜스(2)로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기(4)에 출력하는 전력 변환기(3)를 갖고, 또한, 일단이 전원 트랜스(2)의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분(15)을 구비한다.
Description
본원은, 교류 전동기 구동 시스템에 관한 것이다.
교류 전동기를 가변속 운전하는 경우, 일반적으로는 전력 계통 등의 삼상 교류 전원으로부터 전원 트랜스를 거쳐 상용 주파수의 입력 전압을 수전하고, 전력 변환기에서 임의 출력 전압, 출력 주파수로 변환한다.
전력 변환기의 출력 전압의 삼상 출력 전압의 합성은, 영으로 되지 않고 출력 전압은 커먼 모드 성분을 포함한다. 이 커먼 모드 전압이 교류 전동기의 부유 용량에 인가되고 중성점 전압으로 되고, 그 일부가 베어링간의 절연 윤활재에 인가되는 축 전압으로 된다. 이 축 전압이 베어링의 절연 파괴 전압을 초과하면, 베어링에 고 에너지의 방전 전류가 흐르고, 베어링에 전해 부식이 발생하여 수명이 저하하는 것이 문제가 되고 있었다.
이러한 베어링의 전해 부식 발생을 억제하기 위해서, 종래, 아래와 같은 비특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 커먼 모드 전압 또는 커먼 모드 전류를 억제하는 회로가 제안되고 있다. 즉, 이 종래 기술에서는, 수동 소자를 이용하여 커먼 모드 전류를 우회하는 방식, 또는, 커먼 모드 경로의 임피던스를 증가시켜 임피던스 소자에 전압 분담하는 것으로 교류 전동기에 인가되는 중성점 전압을 억제하는 방식(이하, 이러한 방식을 수동 방식이라고 한다), 또는, 능동 소자를 이용하여 커먼 모드 전압과 역위상의 전압을 주입하고 교류 전동기에 인가되는 중성점 전압을 억제하는 방식(이하, 이것을 능동 방식이라고 한다)이 제안되어 있다.
[비특허문헌 1] 「가변속 AC 드라이브의 누설 전류·서지 전압·축 전압의 억제법」 전기 학회 논문지 D, 118권 9호, pp.975-980 평성 10년 9월
상기의 비특허문헌 1에 개시되어 있는 종래 기술에 있어서, 수동 방식은, 수동 소자의 임피던스 주파수 특성이기 때문에 저주파의 전압을 보상하는 경우에는 보상 이득이 저하한다. 보상 이득의 저하를 예측하여 수동 소자의 C값 또는 L값을 크게 설계하는 것은 가능하지만, 회로가 대형화하는 것이 과제이다.
한편, 능동 방식에서는, 연산 증폭기, 파워 반도체 소자 등의 능동 소자의 주파수 특성 또는 제어계의 주파수 특성의 영향으로, 고주파 영역의 보상 시에 출력 전압의 위상 지연이 발생하는 것으로, 보상 이득이 저하하는 것으로 보상 특성이 열화하는 것이 과제이다.
본원은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 기술을 개시하는 것이며, 커먼 모드 전압 억제용의 보상 회로를 대형화하는 일 없이, 교류 전동기의 베어링의 전해 부식 등의 불편 발생을 확실히 방지할 수가 있는 교류 전동기 구동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원에 개시되는 교류 전동기 구동 시스템은, 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 트랜스와, 교류 전동기와, 상기 전원 트랜스로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 트랜스의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고 있다.
본원에 개시되는 교류 전동기 구동 시스템에 의하면, 커먼 모드 전압 억제용의 보상 회로를 대형화하는 일 없이, 교류 전동기의 베어링의 전해 부식 등의 불편 발생을 확실히 방지할 수 있다.
도 1은 본원의 실시의 형태 1에 의한 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 2는 참고예로서의 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 3은 본원의 실시의 형태 1에 의한 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 4는 본원의 실시의 형태 2에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 5는 본원의 실시의 형태 2에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 6은 본원의 실시의 형태 3에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 7은 본원의 실시의 형태 3에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 8은 본원의 실시의 형태 4에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 9는 본원의 실시의 형태 4에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 10은 본원의 실시의 형태 5에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 11은 본원의 실시의 형태 5에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 2는 참고예로서의 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 3은 본원의 실시의 형태 1에 의한 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 4는 본원의 실시의 형태 2에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 5는 본원의 실시의 형태 2에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 6은 본원의 실시의 형태 3에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 7은 본원의 실시의 형태 3에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 8은 본원의 실시의 형태 4에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 9는 본원의 실시의 형태 4에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
도 10은 본원의 실시의 형태 5에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
도 11은 본원의 실시의 형태 5에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다.
이하, 본 실시의 형태에 따른 교류 전동기 구동 시스템에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 도면에 있어서, 동일한 부호를 붙인 것은, 동일 또는 이것에 상당하는 것이며, 이하에 기재하는 실시의 형태의 전문에 있어서 공통되는 것으로 한다.
그리고, 명세서 전문에 나타나고 있는 구성 요소의 형태는, 어디까지나 예시이며, 명세서에 기재된 형태로 한정하는 것은 아니다. 특히, 구성 요소의 조합은, 각 실시의 형태에 있어서의 조합에만 한정하는 것은 아니고, 다른 실시의 형태에 기재한 구성 요소를 다른 실시의 형태에 적용하는 것이 가능하다.
(실시의 형태 1)
도 1은, 본 실시의 형태 1에 있어서의 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
본 실시의 형태 1의 삼상 입력의 교류 전동기 시스템은, 전력 계통, 자립형 전압원 등의 교류 전원(1), 전원 트랜스(전원 변압기)(2), 전력 변환기(3), 스타 결선의 교류 전동기(4), 삼상 전력선(6), 삼상 전력선(7), 삼상 전력선(8), 접지선(9), 접지선(10), 및 접지선(9)과 접지선(10) 사이를 접속하는 접지선(13)을 구비한다. 전원 트랜스(2)는 교류 전원(1)과 전력 변환기(3)와 부하 사이의 전기적 절연을 확보한다. 전력 변환기(3)는 반도체 소자로 구성되는 순서 변환 회로와 직류 전력을 축전하는 축전 소자와 반도체 소자로 구성되는 역변환 회로(모두 도시 생략)를 구비하고 있다. 삼상 전력선(6)은 교류 전원(1)과 전원 트랜스(2) 사이를 접속한다. 삼상 전력선(7)은 전원 트랜스(2)와 전력 변환기(3) 사이를 접속한다. 삼상 전력선(8)은 전력 변환기(3)와 교류 전동기(4) 사이를 접속한다. 접지선(9)은 전원 트랜스(2)의 부하측의 코일부의 임의의 점과 접지점(11) 사이를 접속한다. 접지선(10)은 교류 전동기(4)와 접지점(12) 사이를 접속한다.
여기서, 도 1에 나타낸 교류 전동기 시스템에서는, 교류 전동기(4)에 Y 결선 방식을 이용한 경우에 대해 나타냈지만, 본 실시의 형태 1의 교류 전동기 시스템에서는 Δ 결선 방식에도 적용 가능하다. 또, 14는 교류 전동기(4)의 코일부의 임의의 점이다.
그리고, 교류 전원(1)으로부터 보내져오는 교류 전력은, 부하와의 전기적 절연을 확보하기 위해서 전원 트랜스(2)에서 수전되고, 전력 변환기(3)에서 고정 전압 고정 주파수의 입력 전압을 가변 주파수 가변 전압으로 변환되고, 그 결과로서 교류 전동기(4)가 가변속 구동된다.
또한, 본 실시의 형태 1의 특징으로서, 전원 트랜스(2)의 부하측과 접지점(11) 사이에, 용량 성분(15)이 마련되어 있다. 이 경우의 용량 성분(15)은, 1개 또는 복수의 절연물(예를 들면 콘덴서), 또는 비도통 상태의 반도체(예를 들면 다이오드 또는 오프 상태로 한 반도체 스위칭 소자 등)로 구성된다.
도 2는, 본 실시의 형태 1의 특징인 용량 성분(15)이 마련되지 않은 경우의, 참고예로서의 일반적인 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 이 등가 회로에서는, 커먼 모드 전압의 발생원인 전력 변환기(3)와 교류 전동기(4)에 필연적으로 생기는 부유 용량(5)이 직렬 접속된 구성으로 되어 있다.
한편, 도 3은, 본 실시의 형태 1의 특징인 용량 성분(15)을 마련한 경우의 교류 전동기 구동 시스템의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 이 등가 회로에서는, 커먼 모드 전압의 발생원인 전력 변환기(3) 및 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 부가하여, 전원 트랜스(2)와 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 마련하고, 부유 용량(5)과 용량 성분(15)이 접지선(13)을 거쳐 서로 직렬 접속된 구성으로 되어 있다.
이제, 전력 변환기(3)의 삼상 출력 전압의 합성인 커먼 모드 전압을 Vc, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 교류 전동기(4)의 중성점 전압을 Vn으로 하면, 도 2에 나타낸 참고예의 등가 회로에서는, 커먼 모드 전압 Vc는 모두 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가된다. 즉, Vn=Vc로 된다.
이것에 대해서, 도 3에 나타내는 본 실시의 형태 1에 있어서의 등가 회로에서는, 커먼 모드 전압 Vc는, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 용량 성분(15)으로 분압된다. 즉, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)의 용량값을 C0, 용량 성분(15)의 용량값을 C1로 하면, 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn은, 분압식에 근거하여 커먼 모드 전압 Vc의 C1/(C0+C1)배로 된다. 즉,
Vn=Vc·C1/(C0+C1) (1)
로 된다.
상기 식(1)로부터 알 수 있듯이, 용량 성분(15)의 용량값 C1이 작으면 작을수록, 중성점 전압 Vn은 저감된다. 환언하면, 소형인 회로에서 중성점 전압 Vn은 저감된다. 또, 분압식은 주파수에 대한 의존성이 없기 때문에, 다른 수동 방식과는 달리, 저주파 보상시에도 보상 이득이 저하하는 일은 없다. 또 능동 소자를 이용하지 않기 때문에, 고주파 성분에 있어서도 제어계의 주파수 특성의 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 중성점 전압 Vn 저감시의 보상 효과의 제약은 없다.
여기서, 용량 성분(15)을 삽입하는 방법을 나타낸다.
용량 성분(15)은, 예를 들면, 전원 트랜스(2)가 비접지 상태, 또는, 접지선(9)에 콘덴서, 1개 또는 복수의 절연물 또는 비도통 상태의 반도체가 삽입되어 있으면 좋다. 절연물은, 기체, 액체, 고체 중 어느 하나라도 좋다. 또, 접지선(9)은, 전원 트랜스(2)의 부하측의 코일부의 임의의 점과 접지점(11) 사이가 전기적으로 용량성을 나타낸다면, 실용상은 없어도 좋다. 또, 전원 트랜스(2)의 부하측의 코일부의 임의의 점이란, Y 결선이면 중성점이 바람직하고, Δ 결선이면 V상의 결선부가 바람직하지만 이에 한정하는 것은 아니다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 1에서는, 커먼 모드 경로에 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 대해서 용량 성분(15)을 직렬 접속하는 것에 의해, 커먼 모드 전압 Vc는 분압된다. 그 경우, 용량 성분(15)의 용량값 C1을 작게 설계하면 할수록, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn을 저감할 수 있다. 또한, 정전 용량의 분담 전압 비율은 정전 용량비에 의해서만 결정되기 때문에, 주파수 의존성이 없다. 이것에 의해, 소형의 회로를 부가하는 것만으로 교류 전동기(4)의 베어링의 전해 부식 등의 불편 발생을 방지할 수 있다.
본 실시의 형태 1의 구성은, 상기의 것으로 한정되는 것은 아니고, 본원의 기본 원리는 커먼 모드 경로에 용량 성분(15)을 직렬 접속하는 것이며, 그 방법으로서 전원 트랜스(2)의 부하측의 코일과 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 추가한다. 따라서, 삼상 전원 트랜스(2)의 결선 방식에 제한은 없고, Δ―Y 결선, Y-Δ 결선,Δ―Δ 결선, Y-Y 결선, 또는 다중 접속된 것이라도 좋다.
(실시의 형태 2)
도 4는, 본원의 실시의 형태 2에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
본 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1에서 나타낸 전원 트랜스(2)와 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 마련한 구성에 부가하여, 전력 변환기(3)와 교류 전동기(4) 사이를 연결하는 삼상 전력선(8)과 접지선(13) 사이를 접속하는 용량 성분으로서, Y형으로 결선한 콘덴서(16)를 구비하고 있다.
도 5는, 본 실시의 형태 2의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 구체적으로는, 전력 변환기(3), 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 콘덴서(16)를 서로 병렬 접속한 회로, 및 용량 성분(15)이 차례로 직렬 접속된 구성으로 되어 있다.
커먼 모드 경로 상에서는, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 콘덴서(16)는 서로 병렬 접속되기 때문에, 합성 용량은 증가한다. 즉, 콘덴서(16)의 용량값을 C2로 한 경우, 부유 용량(5)과 합성한 용량값은 C0+C2가 된다. 따라서, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 교류 전동기(4)의 중성점 전압 Vn은, 분압식에 근거하여 커먼 모드 전압 Vc의 C1/(C0+C1+C2)배로 된다. 즉,
Vn=Vc·C1/(C0+C1+C2) (2)
로 된다.
상기의 식(1), 식(2)의 비교로부터 알 수 있듯이, 본 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1보다, 중성점 전압 Vn의 저감 효과를 향상시키는 기능을 갖는다. 또, 실시의 형태 1에서 나타낸 바와 같이, 용량 성분(15)의 용량값 C1을 작게 설계해두면, 소형인 콘덴서(16)에 의해 C1과 C0+C2의 비를 용이하게 개선할 수 있기 때문에, 회로의 대형화를 방지할 수 있다. 또, 콘덴서(16)를 삽입한 경우에는, 커먼 모드 경로의 임피던스가 저하하기 때문에 누설 전류가 증가하지만, 용량 성분(15)의 용량값 C1을 작게 설계하고 있으면 누설 전류의 증가량은 제한된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 2에서는, 삼상 전력선(8)과 접지선(13) 사이를 접속하는 콘덴서(16)를 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 병렬로 접속하는 것에 의해 용량 분압비를 조절하고, 이것에 의해 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn을 저감할 수 있다.
또, 본 실시의 형태 2에서 나타내는 콘덴서(16)는, 삼상 전력선(8)과 접지선(13) 사이를 접속하는 회로에 용량 성분이 들어가 있는 것이면, 도 4에 나타내는 Y형으로 결선한 콘덴서(16)에 한정된 것은 아니다. 예를 들면, 전류 제한용 저항을 직렬 접속한 것, 또는 Y형으로 결선한 콘덴서(16)의 중성점에 콘덴서를 더 접속한 회로여도, 마찬가지로 분압비를 조절할 수 있다.
(실시의 형태 3)
도 6은, 본원의 실시의 형태 3에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
본 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1에서 나타낸 전원 트랜스(2)와 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 마련한 구성에 부가하여, 교류 전동기(4)의 코일부의 임의의 점(14)과 교류 전동기측의 접지점(12) 사이에, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 병렬로 접속된 용량 성분으로서, 코일부 접지용 콘덴서(17)를 구비한다.
도 7은, 본 실시의 형태 4의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 구체적으로는, 전력 변환기(3), 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 코일부 접지용 콘덴서(17)를 병렬 접속한 회로, 및 용량 성분(15)을 차례로 직렬 접속한 구성으로 되어 있다.
코일부 접지용 콘덴서(17)의 용량값을 C3으로 한 경우에는, 커먼 모드 경로 상에서는 부유 용량(5)과 코일부 접지용 콘덴서(17)는 서로 병렬 접속되기 때문에, 부유 용량(5)과 합성한 용량값은 C0+C3이 된다. 따라서, 부유 용량(5)에 인가되는 교류 전동기(4)의 중성점 전압 Vn은, 분압식에 근거하여 커먼 모드 전압 Vc의 C1/(C0+C1+C3)배로 된다. 즉,
Vn=Vc·C1/(C0+C1+C3) (3)
로 된다.
상기의 식(1), 식(3)의 비교로부터 알 수 있듯이, 본 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1보다, 중성점 전압 Vn의 저감 효과를 향상시키는 기능을 갖는다. 또, 용량 성분(15)의 용량값 C1을 작게 설계하고 있으면, 소형인 코일부 접지용 콘덴서(17)에 의해 분압식의 비 C1와 C0+C3의 비를 용이하게 개선할 수 있다. 또, 코일부 접지용 콘덴서(17)의 접속에 의해, 커먼 모드 경로의 임피던스가 저하하기 때문에 누설 전류가 증가하지만, 용량 성분(15)을 작게 설계하고 있기 때문에, 누설 전류의 증가량은 제한된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 3에서는, 코일부 접지용 콘덴서(17)를 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 대해서 병렬로 접속하는 것으로, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn을 저감할 수 있다.
(실시의 형태 4)
도 8은, 본원의 실시의 형태 4에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
본 실시의 형태 4에서는, 실시의 형태 1에서 나타낸 전원 트랜스(2)와 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 마련한 구성에 부가하여, 교류 전동기(4)의 코일부의 임의의 점(14)과 교류 전동기측의 접지점(12) 사이에, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 병렬로 접속된 저 임피던스 소자(18)를 구비한다. 이 경우의 저 임피던스 소자(18)는, 부유 용량(5)보다 낮은 임피던스이면 좋고, 예를 들면 도체의 전선을 적용할 수 있다.
도 9는, 본 실시의 형태 4의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 구체적으로는, 전력 변환기(3)와 용량 성분(15)이 차례로 직렬 접속된 구성으로 되어 있다. 따라서, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn은 원리적으로는 영으로 된다.
또, 저 임피던스 소자(18)를 접속하면, 커먼 모드 경로의 임피던스가 저하하기 때문에 누설 전류가 증가하지만, 용량 성분(15)의 용량값 C1을 작게 설계하고 있기 때문에, 누설 전류의 증가량은 제한된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 4에서는, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 병렬로 저 임피던스 소자(18)를 접속하는 것으로, 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn을 저감할 수 있다.
(실시의 형태 5)
도 10은, 본원의 실시의 형태 5에 따른 교류 전동기 구동 시스템의 회로도이다.
본 실시의 형태 5에서는, 앞의 실시의 형태 1~3의 구성을 조합하여 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템을 구성한 것이다. 즉, 본 실시의 형태 5에서는, 전원 트랜스(2)의 부하측과 접지점(11) 사이에 용량 성분(15)을 마련하고, 또한, 전력 변환기(3)와 교류 전동기(4) 사이를 연결하는 삼상 전력선(8)과 접지선(13) 사이를 Y형으로 결선한 콘덴서(16)에 의해 접속하고, 또한, 교류 전동기(4)의 코일부의 임의의 점(14)과 교류 전동기측의 접지점(12) 사이에, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 병렬로 코일부 접지용 콘덴서(17)를 접속하여 구성되어 있다.
도 11은, 본 실시의 형태 5의 커먼 모드 경로의 등가 회로이다. 구체적으로는, 전력 변환기(3), 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)과 콘덴서(16)와 코일부 접지용 콘덴서(17)를 서로 병렬 접속한 회로, 및 용량 성분(15)이 차례로 직렬 접속된 구성으로 되어 있다.
커먼 모드 경로 상에서는, 부유 용량(5), 콘덴서(16), 및 코일부 접지용 콘덴서(17)가 서로 병렬 접속되므로, 그 합성된 용량값은 C0+C1+C2+C3으로 된다. 따라서, 부유 용량(5)에 인가되는 교류 전동기(4)의 중성점 전압 Vn은, 분압식에 근거하여 커먼 모드 전압 Vc의 C1/(C0+C1+C2+C3)배로 된다. 즉,
Vn=Vc·C1/(C0+C1+C2+C3) (4)
로 된다.
상기의 식(1)~식(4)의 비교로부터 알 수 있듯이, 본 실시의 형태 5에서는, 실시의 형태 1, 2, 3의 경우보다, 합성 용량은 증가하므로, 중성점 전압 Vn의 저감 효과를 더 향상시키는 기능을 갖는다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 5에서는, 앞의 실시의 형태 1~3의 구성을 조합하는 것에 의해, 교류 전동기(4)의 부유 용량(5)에 인가되는 중성점 전압 Vn을 더 저감할 수 있다.
또, 상기의 각 실시의 형태 1~5에 있어서, 전력 변환기(3)는, 상술한 설명의 구성의 것에 한정하지 않고, 원리적으로는 축전 소자를 가지지 않는 교류-교류 직접 변환을 행하는 사이클로 컨버터, 또는 매트릭스 컨버터여도 좋다.
또, 교류 전동기(4)는 유도기 또는 동기기를 나타내고, 그 결선 방식은 Y 결선에 한정된 것은 아니고 Δ 결선이라도 좋다. 또, 삼상 전력선(6, 7, 8)에 전도 노이즈 또는 방사 노이즈를 억제하는 연산 증폭기, 또는 반도체 소자를 구비한 능동 방식 또는 수동 방식의 노이즈 필터를 접속한 교류 전동기 구동 시스템이라도 좋다.
또, 본원의 구성은, 도 1에 나타낸 삼상 입력의 교류 전동기 구동 시스템에 한정된 것은 아니고, 단상 입력의 교류 전동기 구동 시스템에서도 성립한다. 따라서, 단상 교류 전원(1), 단상 전원 트랜스(2), 단상 전력선(6, 7)이어도 좋다.
본원은, 여러가지 예시적인 실시의 형태 및 실시예가 기재되어 있지만, 1개, 또는 복수의 실시의 형태에 기재된 여러가지 특징, 태양, 및 기능은 특정의 실시의 형태의 적용에 한정되는 것이 아니라, 단독으로, 또는 여러가지 조합으로 실시의 형태에 적용 가능하다.
따라서, 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본원에 개시되는 기술의 범위내에 있어서 상정된다. 예를 들면, 적어도 1개의 구성 요소를 변형하는 경우, 추가하는 경우 또는 생략하는 경우, 또, 적어도 1개의 구성 요소를 추출하고, 다른 실시의 형태의 구성 요소와 조합하는 경우가 포함되는 것으로 한다.
1 : 교류 전원 2 : 전원 트랜스
3 : 전력 변환기 4 : 교류 전동기
5 : 부유 용량 6, 7, 8 : 삼상 전력선
9, 10 : 접지선 11, 12 : 접지점
13 : 접지선 14 : 코일부의 임의의 점
15 : 용량 성분 16 : 콘덴서
17 : 코일부 접지용 콘덴서 18 : 저 임피던스 소자
3 : 전력 변환기 4 : 교류 전동기
5 : 부유 용량 6, 7, 8 : 삼상 전력선
9, 10 : 접지선 11, 12 : 접지점
13 : 접지선 14 : 코일부의 임의의 점
15 : 용량 성분 16 : 콘덴서
17 : 코일부 접지용 콘덴서 18 : 저 임피던스 소자
Claims (6)
- 삭제
- 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 변압기와, 교류 전동기와, 상기 전원 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 변압기의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고,
상기 용량 성분은, 절연체를 포함하는 물질 또는 비도통 상태의 반도체로 구성되어 있고,
상기 용량 성분의 용량값을 작게 설정하면 할수록, 상기 교류 전동기의 부유 용량에 인가되는 중성점 전압이 낮아지는
교류 전동기 구동 시스템. - 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 변압기와, 교류 전동기와, 상기 전원 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 변압기의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고,
상기 용량 성분은, 절연체를 포함하는 물질 또는 비도통 상태의 반도체로 구성되어 있고,
상기 용량 성분의 용량값을 작게 설정하면 할수록, 상기 교류 전동기의 부유 용량에 인가되는 중성점 전압이 낮아지고,
상기 용량 성분의 용량값은, 상기 교류 전동기의 상기 부유 용량의 용량값보다 작게 설정되는
교류 전동기 구동 시스템. - 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 변압기와, 교류 전동기와, 상기 전원 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 변압기의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고,
상기 용량 성분은, 절연체를 포함하는 물질 또는 비도통 상태의 반도체로 구성되어 있고,
일단이 상기 전력 변환기와 상기 교류 전동기를 접속하는 전력선에 접속되고, 타단이 접지된 용량 성분을 구비하는
교류 전동기 구동 시스템. - 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 변압기와, 교류 전동기와, 상기 전원 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 변압기의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고,
상기 용량 성분은, 절연체를 포함하는 물질 또는 비도통 상태의 반도체로 구성되어 있고,
일단이 상기 교류 전동기의 코일부에 접속되고, 타단이 접지된 용량 성분을 구비하는
교류 전동기 구동 시스템. - 교류 전원에 접속되어 교류 전원측과 부하측을 절연하는 전원 변압기와, 교류 전동기와, 상기 전원 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 출력 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전동기에 출력하는 전력 변환기를 갖고, 또한, 일단이 상기 전원 변압기의 부하 측에 접속되고 타단이 접지된 용량 성분을 구비하고,
상기 용량 성분은, 절연체를 포함하는 물질 또는 비도통 상태의 반도체로 구성되어 있고,
일단이 상기 교류 전동기의 코일부에 접속되고, 타단이 접지된 저 임피던스 소자를 구비하고, 상기 저 임피던스 소자는 상기 교류 전동기의 부유 용량보다 낮은 임피던스를 갖는
교류 전동기 구동 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2019-080602 | 2019-04-22 | ||
JP2019080602 | 2019-04-22 | ||
PCT/JP2020/013069 WO2020217821A1 (ja) | 2019-04-22 | 2020-03-24 | 交流電動機駆動システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210137137A KR20210137137A (ko) | 2021-11-17 |
KR102670615B1 true KR102670615B1 (ko) | 2024-05-29 |
Family
ID=72942227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020217032241A KR102670615B1 (ko) | 2019-04-22 | 2020-03-24 | 교류 전동기 구동 시스템 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12081093B2 (ko) |
JP (1) | JP6818967B1 (ko) |
KR (1) | KR102670615B1 (ko) |
CN (1) | CN113692698B (ko) |
WO (1) | WO2020217821A1 (ko) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000092892A (ja) | 1998-07-15 | 2000-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 電動機の制御装置 |
JP2001245477A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2001268890A (ja) | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Hitachi Ltd | 電力変換システム |
JP2005130575A (ja) | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Yaskawa Electric Corp | ノイズフィルタおよびモータ駆動装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5640314A (en) * | 1994-06-17 | 1997-06-17 | Equi-Tech Licensing Corp. | Symmetrical power system |
JP4106496B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2008-06-25 | 株式会社安川電機 | インバータのコモンモード電圧・電流の抑制方法および装置 |
JPH11299264A (ja) * | 1998-04-06 | 1999-10-29 | System Giken:Kk | インバータのコモンモード電圧の抑制方法とその装置 |
JP2000201044A (ja) * | 1999-01-07 | 2000-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | コモンモ―ドノイズ抑制装置 |
JP2001231268A (ja) | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2001268922A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Yaskawa Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2007325377A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Nippon Reliance Kk | 電力変換装置 |
JP2009033891A (ja) | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 電動車両 |
JP2009148045A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | 漏洩電流低減装置 |
JP2010130868A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 漏洩電流低減装置 |
JP2011135684A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Calsonic Kansei Corp | コモンモードノイズ低減装置 |
JP2015056970A (ja) | 2013-09-12 | 2015-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気機器 |
JP6458483B2 (ja) | 2014-12-19 | 2019-01-30 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
WO2017014143A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2020
- 2020-03-24 US US17/424,936 patent/US12081093B2/en active Active
- 2020-03-24 KR KR1020217032241A patent/KR102670615B1/ko active IP Right Grant
- 2020-03-24 CN CN202080028955.1A patent/CN113692698B/zh active Active
- 2020-03-24 WO PCT/JP2020/013069 patent/WO2020217821A1/ja active Application Filing
- 2020-03-24 JP JP2020556324A patent/JP6818967B1/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000092892A (ja) | 1998-07-15 | 2000-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 電動機の制御装置 |
JP2001245477A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2001268890A (ja) | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Hitachi Ltd | 電力変換システム |
JP2005130575A (ja) | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Yaskawa Electric Corp | ノイズフィルタおよびモータ駆動装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6818967B1 (ja) | 2021-01-27 |
KR20210137137A (ko) | 2021-11-17 |
CN113692698A (zh) | 2021-11-23 |
WO2020217821A1 (ja) | 2020-10-29 |
JPWO2020217821A1 (ja) | 2021-05-06 |
US12081093B2 (en) | 2024-09-03 |
CN113692698B (zh) | 2024-07-05 |
US20220094234A1 (en) | 2022-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103155388B (zh) | 泄漏电流降低装置 | |
JP4260110B2 (ja) | フィルタ装置 | |
US8228019B2 (en) | Output filter and motor drive system including the same | |
US7446989B2 (en) | Device for protection of the bearing of an electrical machine against damaging passage of current | |
US9912222B2 (en) | Circuit configuration and system of capacitors | |
US10090753B1 (en) | Power conversion device and power conversion system | |
RU2414043C1 (ru) | Бестрансформаторный преобразователь частоты для регулируемого средневольтного электропривода | |
US11431229B2 (en) | Device for reducing harmful bearing voltages | |
US10700591B2 (en) | Voltage converter, electric drive system and method for reducing interference voltages | |
CN107949980B (zh) | 电压转换器,电的驱动系统和用于减小干扰电压的方法 | |
Narayanasamy et al. | Impact of cable and motor loads on wide bandgap device switching and reflected wave phenomenon in motor drives | |
TWI678870B (zh) | 電力轉換裝置及電力轉換系統 | |
KR102670615B1 (ko) | 교류 전동기 구동 시스템 | |
JP2010148259A (ja) | フィルタ装置および電力変換装置 | |
JPWO2009013996A1 (ja) | 電力変換装置用コモンモードフィルタおよび出力フィルタおよび電力変換装置 | |
JP2010035414A (ja) | コンデンサ負荷を平衡させるためのシステム、方法、および装置 | |
Kostic et al. | Negative consequence of motor voltage asymmetry and its influence to the unefficient energy usage | |
Sadoughi et al. | Mitigating high-frequency overvoltage on motor windings: an adaptive approach | |
US8188807B2 (en) | Attenuation element | |
Zhang et al. | PM synchronous motor characterization with an integrated common-mode voltage filter | |
JP2008067534A (ja) | フィルタ装置および電力変換装置 | |
Zhu | Common-mode voltage mitigation by novel integrated chokes and modulation techniques in power converter systems | |
US7342799B2 (en) | System using power converter, microsurge suppressor and microsurge suppression method | |
WO2020178929A1 (ja) | 回転電機、回転電機の駆動装置、および回転電機の駆動システム | |
Ogasawara et al. | Configurations and characteristics of active canceling and compensating circuits for reducing common‐mode voltage generated by voltage‐source PWM inverters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |