KR19990023672A - 컨버터 회로 장치 - Google Patents

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Abstract

정류기, 중간 회로, 및 그에 접속된 인버터를 갖는 컨버터 회로 장치에 관한 것이다. 회로를 고장과 과전압으로부터 보호하기 위해서, 특히 바리스터들을 구비하는 보호 회로가 정류기의 두 부분 정류기 사이에 접속된다.

Description

컨버터 회로 장치
본 발명은 전력전자 분야에 관한 것이다. 본 발명은, 청구항 제 1항의 전제부에 기재된 바와 같이, 특별 12-펄스 접속구조를 갖는 정류기와 중간 회로를 통해 하류 접속된 인버터를 갖는 컨버터 회로 장치에 근거한다.
이러한 포괄적인 형태의 컨버터 회로 장치는, 특히, 12-펄스 접속구조를 갖고, 직류 중간 회로에 인가되는 정류기를 포함한다. 이 정류기는 교류 전원의 스타 회로에 접속된 제 1 부분 정류기와, 교류 전원의 델타 회로에 접속된 제 2 부분 정류기를 포함한다. 예를 들어, 하류 컨버터에 전력을 공급하는 직류 중간 회로는 부분 정류기에 접속될 수 있다. 12-펄스 접속구조를 사용하므로써 극단적으로 낮은 리플 (ripple) 로서 두드러지는 직류 전압을 얻는다. 직류 중간 회로의 하류에 접속 된 것은, 예를 들어, 3점 (three-point) 인버터 형태일 수도 있는 인버터이다. 이 회로 장치의 구성 소자들은 정류기, 전원, 또는 인버터에서의 다양한 고장들에 대해 보호되어야 한다. 특히, 중간회로의 축전기들은 과충전되어서는 안 된다. 만약, 정류기의 반도체가 고장을 일으키면, 후속의 고장이 최소한으로 제한되어야 한다. 이것은 인버터의 반도체의 고장에 있어서도 마찬가지이다. 최종적으로, 이례적으로 높은 전원 과전압에 대해서도, 아무 고장 없이 대처할 수 있어야 한다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 상술한 정류기, 전원 또는 인버터 고장에 대해 신뢰성있게 보호받을 수 있는 신규한 컨버터 회로 장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구범위의 독립항의 특징들에 의해 달성된다.
따라서 본 발명의 핵심은 정류기의 2 개의 부분 정류기들과 직류 중간 회로 의 중앙 전위 사이에 접속하게 되는 보호 회로에 관한 것이다.
일 실시예는 이 보호 회로가, 특히 바리스터나 관련된 소자의 형태로서, 전압 리미터 소자들을 갖고 있다는 점에 특징이 있다. 전압 리미터 소자들의 일부는 온, 오프로 전환될 수도 있다.
다른 유리한 실시예들은 그에 대응하는 청구범위의 종속항들에 기인한다.
도 1 은 본 발명에 따른 회로도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 부분 정류기 2 : 부분 정류기
3 : 교류 전원 4 : 중간 회로
5 : 양 결선 6 : 음 결선
7 : 보호 회로 8 : 중앙 전위
9 : 인버터 10 : 공통 단자
V1, V2, V3 : 전압 리미터 소자 S1, S2 : 스위치
Uzk : 중간 회로 전압 Uzk1, Uzk2 : 중간 회로 부분 전압
C1, C2 : 중간 회로 커패시터 Rs1, Rs2 : 회로 저항기
Ls1, Ls2 : 전류 제한 인덕터 Ccl1, Ccl2 : 회로 커패시터
Vcl1, Vcl2 : 회로 다이오드
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시예의 회로도를 나타낸다. 3점 인버터 (9) 는 도면의 오른쪽에 예시되어 있고 양 결선 (5), 음 결선 (6) 그리고 중앙 전위 결선 (8) 을 갖는 중간 회로 (4) 를 통해 12-펄스 정류기 (1,2) 로부터 전력을 공급받는다. 중간회로 (4) 는 특히, 커패시터 뱅크 (C1, C2) 를 구비하고, 인버터 (9) 는 회로망에 의해 과도하게 높은 전류와 전압 플랭크 (flanks) 로부터 보호된다. 정류기는 2 개의 부분 정류기 (1,2) 를 구비하는데, 둘 중 첫 번째 것은 교류 전원의 스타 회로에 접속되고, 두 번째 것은 교류 전원의 델타 회로에 접속된다. 따라서 상기 정류기는 이미 알려진 12-펄스 접속구조를 가진다. 반도체 스위치들 (예를 들어 GTO들) 외에도, 인버터 (9) 는 2 개의 전류 제한 인덕터 (Ls1, Ls2), 2 개의 저항 (Rs1, Rs20), 2 개의 회로 다이오우드 (Vcl1, Vcl2) 및 2 개의 회로 커패시터 (Ccl1, Ccl2) 를 포함하는 회로망을 구비한다.
본 발명에 따르면, 보호 회로 (7) 는 2 개의 부분 정류기 (1,2) 와 중앙 전위 결선 (8) 사이에 접속된다. 보호 회로는 특히 바리스터의 형태로서 전압 리미터 소자 (V1, V2, V3) 를 구비한다. 제 1 전압 리미터 소자 (V1) 는, 한 쪽이 제 1 부분 정류기 (1) 에 그리고 공통 단자 (10) 에 접속된다. 제 2 전압 리미터 전압 소자 (V2) 는, 한 쪽이 제 2 부분 정류기 (2) 에 그리고 공통단자 (10) 에 접속된다. 제 3 전압 리미터 소자 (V3) 는 중앙 전위 결선 (8) 과 공통단자 (10) 에 접속된다. 제 1 과 제 2 전압 리미터 소자 (V1, V2) 는 예를 들어, 스위치 S1 ,또는 S2 를 이들과 병렬로 접속하므로서 온과 오프로 전환되도록 설계될 수 있다.
상기 회로는 다음과 같이 동작한다 :
1. 중간 회로 충전 과정 :
보호 회로는 직류 중간 회로 (4) 의 커패시터 뱅크 (C1, C2) 의 바람직하지 않은 과충전을 확실히 방지한다. 충전되는 과정은 다음과 같이 진행될 수 있다.
- 전원 주 스위치 (도시되지 않음) 가 닫힌다. 스위치 (S1, S2) 는 중간 회로 전압 (Uzk) 이 정상 상태에 도달할 때까지 열린 채로 있다. 전압 리미터 (V1, V2) 가 바르게 설계되었다고 가정하면, 이는 비부하 (no-load) 전압 (Uzk0) 보다 상당히 작다.
- 스위치 (S1) 가 닫힌다. 상기 중간회로 전압 (Uzk1) 은 증가하나 전압 리미터 (V3) 가 제한 효과를 가지기 때문에 비부하 전압 (Uzk10) 에는 이르지 못한다.
- S1 이 열리고 S2 는 닫힌다. 중간회로 전압 (Uzk2) 은 증가하나 전압 리미터 (V3) 가 제한 효과를 가지기 때문에 비부하 전압 (Uzk20) 에는 이르지 못한다.
- S1 이 다시 닫힌다. 중간회로 전압은, V3 가 적절히 설계되었다고 가정할 때, 문턱 전압의 크기에 의해 단지 약간의 오버슈트 (overshoot) 를 보인다.
2. 정류기 다이오우드의 고장 :
정류기 다이오우드가 고장을 일으키면, 보호 회로는, 리미터 (V3) 가 그 정류기 다이오우드로부터 발생하는 단락 전류를 제한한다는 점에서, 위험한 후속의 고장을 방지한다. 이것은 고장난 반도체의 전 (full) 부하 구간이 과도하게 되는 것을 방지한다. 근접한 정류기에 후속으로 나타나는 고장을 막기 위해서, 단락 경로의 기생 인덕턴스들은 서로에게 정합되어야 한다. 보호 기능은 조절기나 제어기에 의해 손상이 감지되는 일 없이 확실히 보장된다.
3. 인버터에서의 반도체 고장 :
인버터에서 반도체가 고장을 일으키면, 이는 중간 회로 (4) 의 1/2 (예를 들면 C1) 이 단락 되게 할 수 있으나, 보호 회로가 위험한 후속의 고장들을 방지한다. 이것은, 고장이 감지된 후 스위치 S1 과 S2 가 즉시 열리므로써 행해진다. 이는 고장이 감지된 시간으로부터 몇 마이크로초 이내에 행해져야 한다. 중간 회로 커패시터의 관련된 1/2 (예를 들면 C1) 이 방전되면, V1은 전류 제한 인덕터(Ls1) 에 전류를 증강시키기 위해 음 전압을 제공한다. V1 을 적절히 설계함으로서, 단락에서 관여된 모든 반도체의 전 부하 구간을 초과하는 것이 가능하다.
이 경우, 이제 인버터 (9) 가 단락된다. 결과적으로, 전원 (3) 은 전원의 퓨즈가 나가거나 주 스위치가 열릴 때까지 부분 정류기 (1) 을 통해 단락 전류를 단락 경로로 공급한다. 리미터 (V1) 의 에너지 흡수성에 대한 필요 조건들을 줄이기 위해, C1 과 Ls1 사이의 발진이 쇠퇴하면, 스위치 S1 과 S2 는 다시 닫힐 수도 있다.
물론, C2 영역의 고장이나, 두 중간회로 커패시터 (C1, C2) 의 단락에 대해서도 유사한 분석이 적용된다. 후자의 경우에는, 리미터 (V1, V2) 둘 다가 작동하게 된다.
4. 허용되지 않을 정도로 중간 회로에 과부하를 거는 전원 과전압 :
중간 회로 과전압이 걸릴 경우, 스위치 S1 과 S2 는 닫힌다. 이것은 극히 이례적으로 높은 전원 과전압이 걸린 경우일지라도, 중간 회로의 어떠한 위험한 과부하도 효과적으로 방지한다.
전체적으로, 본 발명은 컨버터 회로 장치가 신뢰할 수 있게 동작하는 것을 보증한다. 더욱이, 필요한 상기 보호 회로는, 설계가 간단하고, 다수의 다른 회로 소자들, 특히 정류기를 보호 한다.
명백히, 본 발명의 다양한 변형과 변화가 상술한 교시에 의해 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위내에서, 특정하여 설명한 것과는 달리 실시될 수도 있음은 물론이다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정류기, 전원 또는 인버터 고장에 대해 확실하게 보호받을 수 있는 새로운 컨버터 회로 장치가 제공된다.

Claims (5)

  1. 교류 전원 (3) 에 접속되고 직류 중간회로 (4) 에 인가되는 제 1 부분 정류기 (1) 와 제 2 부분 정류기 (2) 를 갖고, 상기 제 1 부분 정류기 (1) 는 상기 직류 중간 회로 (4) 의 양 결선 (5) 에 접속되고, 상기 제 2 부분 정류기 (2) 는 상기 직류 중간 회로 (4) 의 음 결선 (6) 에 접속되는, 특히 12-펄스 접속구조를 갖는 정류기 (1,2), 및 상기 직류 중간회로 (4) 에 접속된 인버터 (9) 를 구비하는 컨버터 회로에 있어서, 보호 회로 (7) 가 상기 두 부분 정류기 (1,2) 와 상기 직류 중간 회로 (4) 의 중앙 전위 (8) 사이에 접속 되는 것을 특징으로 하는 컨버터 회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 회로 (7) 는 제 1, 제 2, 제 3 전압 리미터 소자 (V1, V2, V3) 를 구비하며, 상기 제 1 전압 리미터 소자 (V1) 는 일측에서 상기 제 1 부분 정류기 (1) 에 접속되고, 상기 제 2 전압 리미터 소자 (V2) 는 일측에서 상기 제 2 부분 정류기 (2) 에 접속되고, 상기 제 3 전압 리미터 소자 (V3) 는 일측에서 중앙 전위 결선 (8) 에 접속되고, 모든 세 전압 리미터 소자는 타측에서 공통단자 (10) 에 접속되는 것을 특징으로 하는 컨버터 회로 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 과 제 2 전압 리미터 소자들 (V1, V2) 은 온과 오프로 전환 될 수 있는 것을 특징으로 하는 컨버터 회로 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전압 리미터 소자들 (V1, V2, V3) 은 관련된 전류/전압 특성을 갖는 바리스터 또는 다른 소자들을 구비하는 것을 특징으로 하는 컨버터 회로 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 스위치 (S1, S2) 가 상기 제 1 과 제 2 전압 리미터 소자 (V1, V2) 의 바리스터와 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 컨버터 회로 장치.
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