KR19980049571U

KR19980049571U - 철도 차량용 인버터 스택 구조

Info

Publication number: KR19980049571U
Application number: KR2019960062736U
Authority: KR
Inventors: 박윤환; 김상훈
Original assignee: 추호석; 대우중공업 주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-10-07
Also published as: KR200153463Y1

Abstract

본 고안은 철도 차량용 인버터 스택 구조에 관한 것으로, 각각 절연막(62)에 의해 절연되어 있는 양극전원층(63)과 음극전원층(64) 및 교류출력층(65)이 적층되어 있고 이 적층된 각각의 층에 뚫려 있는 구멍(66,67)에 복수개의 IGBT스위칭소자(20)와 스너버다이오드(21)가 결선되어 있는 부스플레이트(60)가 냉각기(50) 표면에 부착되어 있으며, 이 부스플레이트(60)상에 결선된 IGBT스위칭소자(20)를 보호하는 스너버커패시터(30)와 입력 전원의 잡음을 흡수하는 필터커패시터(10)가 상기 부스플레이트(60)가 연장되어 절곡된 부스바(61)에 결선된 구조로 되어, 종전의 GTO사이리스터를 사용한 인버터 스택에 비해 스택을 간단한 구조로 소형 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 부품간의 배선 길이가 줄어들게 되어 스위칭소자의 턴오프시 발생되는 불요성 인덕턴스 성분이 감소하게 되어 있다.

Description

철도 차량용 인버터 스택 구조

본 고안은 철도 차량용 인버터 스택 구조에 관한 것으로, 특히 한 개의 냉각기 표면에 부착되어 있는 적층절연된 부스플레이트(BUS-PLATE)상에 IGBT스위칭소자들이 결선되어 있는 철도 차량용 인버터 스택 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철도 차량용 인버터 스택은 GTO사이리스터의 스위치 온/오프 동작을 제어하여 인버터 스택의 출력단에 연결되어 있는 3상유동전동기로 전압과 주파수를 가변시킬 수 있는 교류 전원을 출력하여 철도 차량의 주행 속도 및 기동력을 조절하도록 되어 있는 장치로서, 120°의 위상차를 나타내는 교류 전원(U,V,W)을 출력하기 위한 세 개의 암(ARM)과 이 세 개의 암(ARM)으로 인가되는 입력 전원의 잡음을 흡수하기 위한 필터커패시터 및 냉각기가 서로 직병렬로 결선되어 있으며, 상기 암(ARM)은 두 개의 GTO사이리스터와 이 GTO사이리스터를 보호하기 위한 스너버커패시터 및 스너버다이오드로 구성된다.

하지만 상기와 같이 GTO사이리스터 스위칭소자를 사용하는 인버터 스택 구조는 GTO사이리스터의 구조적 문제로 인해 스택 구성시에 소자간 결선이 어렵고 배선 길이가 길어지게 되며, 스위칭소자의 턴오프시 소자의 양단간에 발생하는 과전압으로부터 스위칭소자를 보호하기 위해 소정의 설치면적을 차지하는 스너버 회로를 필수적으로 구성해야 하기 때문에 이 과전압으로 인해 스택을 이루는 부품 사이의 배선 길이에 비례하여 기생되는 불요성 인덕턴스 성분을 줄이기가 어려울 뿐만 아니라 각각의 암(ARM)에 대해 냉각기가 필요하게 되므로 스택을 소형 경량화하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 한 개의 냉각기 표면에 부착되어 있는 적층절연된 부스플레이트상에 IGBT스위칭소자들이 결선되어 있는 철도 차량용 인버터 스택 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은 각각 절연막에 의해 절연되어 있는 양극전원층과 음극전원층 및 교류출력층이 적층되어 있고 이 적층된 각각의 층에 뚫려 있는 구멍에 복수개의 IGBT스위칭소자와 스너버다이오드가 결선되어 있는 부스플레이트가 냉각기 표면에 부착되어 있으며, 이 부스플레이트상에 결선된 IGBT스위칭소자를 보호하는 스너버커패시터와 입력 전원의 잡음을 흡수하는 필터커패시터가 상기 부스플레이트가 연장되어 절곡된 부스바에 결선된 구조로 된 것을 특징으로 한다.

따라서 상기와 같은 구조로 이루어진 본 고안은 복수개의 상기 IGBT스위칭소자와 스너버커패시터 및 필터커패시터가 절연적층된 부스플레이트와 부스바(BUS-BAR)에 일체형으로 결선되어 한 개의 냉각기 표면에 부착되도록 되어 있다.

도 1은 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 스택 구조를 도시한 측면도,

도 2는 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 스택을 도시한 회로도,

도 3은 도 1의 필터커패시터가 제거된 철도 차량용 인버터 스택 구조를 도시한 정면도,

도 4a는 도 1의 부스플레이트를 도시한 절단면도,

도 4b는 도 1의 부스플레이를 도시한 정면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 필터커패시터 20: IGBT스위칭소자

21: 스너버다이오드 22: 암

30: 스너버커패시터 40: 3상유도전동기

50: 냉각기 60: 부스플레이트

61: 부스바 62: 절연막

63: 양극전원층 64: 음극전원층

65: 교류출력층 66: 애노드/캐소오드단자용구멍

67: 게이트단자용구멍

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 스택 구조를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 스택을 도시한 회로도이며, 도 3은 도 1의 필터커패시터가 제거된 철도 차량용 인버터 스택 구조를 도시한 정면도이고, 도 4a는 도 1의 부스플레이트를 도시한 절단면도이며, 도 4b는 도 1의 부스플레이를 도시한 정면도이다.

도 1과 도 2, 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 실시예는 각각 절연막(62)에 의해 절연되어 있는 양극전원층(63)과 음극전원층(64) 및 교류출력층(65)이 적층되어 있고 이 적층된 각각의 층에 뚫려 있는 구멍(66,67)에 복수개의 IGBT스위칭소자(20)와 스너버다이오드(21)가 결선되어 있는 부스플레이트(60)가 냉각기(50) 표면에 부착되어 있으며, 이 부스플레이트(60)상에 결선된 IGBT스위칭소자(20)를 보호하는 스너버커패시터(30)와 입력 전원의 잡음을 흡수하는 필터커패시터(10)가 상기 부스플레이트(60)가 연장되어 절곡된 부스바(61)에 결선된 구조로 되어 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 고안에 따른 실시예의 작용은 다음과 같다.

소정의 직류 입력 전압(V_DC)이 인버터로 인가되면 이 전압은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부스바(61)에 결선된 필터커패시터(10)에 의해 잡음이 제거되며, 이 필터커패시터(10)를 통과한 전압은 도 4b에 도시된 바와 같이, 애노드/캐소오드단자용구멍(66)과 게이트단자용구멍(67)에 단자가 접속되어 상기 부스플레이트(60)상에 결선되는 상기 IGBT스위칭소자(20)의 게이트 단자에 인가되는 스위칭 전압에 의해 이 IGBT스위칭소자(20)가 온/오프됨에 따라 소정의 위상과 주파수를 가지는 교류 전원(U,V,W)으로 출력된다.

여기서 교류 전원(U,V,W)은 서로120°의 위상차를 나타내게 되며, 위상이 다른 각각의 교류 전원(U,V,W)은 도 2와 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 부스플레이트(60)상에서 서로 절연되어 있고 각각 두 개의 IGBT스위칭소자(20)로 이루어진 세 개의 암(22: ARM)이 스위칭 작용을 함으로써 출력된다. 만약 이 출력 교류 전원(U,V,W)의 전압을 제어하면 철도 차량을 움직이는 3상유도전동기(40)의 회전력이 조절되고, 출력 교류 전원(U,V,W)의 주파수를 제어하면 상기 3상유도전동기(40)의 회전 속도가 조절된다.

또한 상기 IGBT스위칭소자(20)와 같이 상기 부스플레이트(60)상에 병렬로 결선되어 있는 상기 스너버다이오드(21)와 상기 부스바(61)에 결선된 스너버커패시터(30)는 스위칭소자가 오프될 때 발생되는 과전압을 감쇠시키는 작용을 하여 상기 IGBT스윙소자(20)를 과전압으로부터 보호하게 되며, 상기 부스플레이트(60)가 부착되는 냉각기(50)는 상기 IGBT스위칭소자(20)와 필터커패시터(10) 및 스너버용 소자(30,21)가 과열되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 고안에 따라 양극전원층(63)과 음극전원층(64) 및 교류출력층(65)이 각각 절연막(62)에 의해 절연적층되어 있는 부스플레이트(60)와 이 부스플레이트(60)가 연장되어 절곡된 부스바(61) 상에 IGBT스위칭소자(20)와 스너버커패시터(30) 및 필터커패시터(10)를 일체형으로 결선하여 한 개의 냉각기(50) 표면에 부착시키게 되면, 종전에 비해 스택을 간단한 구조로 소형 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 부품간의 배선 길이가 줄어들게 되어 스위칭소자의 턴오프시 발생되는 불요성 인덕턴스 성분이 감소하는 효과가 있다.

Claims

각각 절연막(62)에 의해 절연되어 있는 양극전원층(63)과 음극전원층(64) 및 교류출력층(65)이 적층되어 있고 이 적층된 각각의 층에 뚫려 있는 구멍(66,67)에 복수개의 IGBT스위칭소자(20)와 스너버다이오드(21)가 결선되어 있는 부스플레이트(60)가 냉각기(50) 표면에 부착되어 있으며, 이 부스플레이트(60)상에 결선된 IGBT스위칭소자(20)를 보호하는 스너버커패시터(30)와 입력 전원의 잡음을 흡수하는 필터커패시터(10)가 상기 부스플레이트(60)가 연장되어 절곡된 부스바(61)에 결선된 것을 특징으로 하는 철도 차량용 인버터 스택 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 부스플레이트(60)상에 결선되는 복수개의 IGBT스위칭소자(20)는 각각 직렬로 결선된 두 개의 IGBT스위칭소자(20)가 하나의 암(22)을 형성하여 단일 위상을 가지는 교류 전원을 출력하도록 되어 있고, 이 암(22)들은 서로 절연되어 각각 120°의 위상차가 나는 교류 전원을 상기 3상유도전동기(40)에 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 철도 차량용 인버터 스택 구조.