KR20010014903A

KR20010014903A - 회선 고조파 제어 방법

Info

Publication number: KR20010014903A
Application number: KR1020000025524A
Authority: KR
Inventors: 엘리어트패트리시아마리아; 슬래터호워드제임스
Original assignee: 제럴드 리드스터; 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-02-26
Also published as: CN1297280A; EP1052768B1; US6297613B1; EP1052768A2; JP2000358395A; CN1207840C; DE60031739D1; MXPA00004651A; BR0002097A; DE60031739T2; EP1052768A3; KR100672788B1; GB9911069D0

Abstract

본 발명의 스위치드 릴럭턴스 드라이브는 전원으로부터 직접 전원이 인가된다. 위상 권선에 인가된 활성은 하나 이상의 갭이 삽입되어, 위상 전류가 합쳐지면 그 결과의 전원 전류는 고조파 내용을 감소시킨다. 이 때, 전원은 교류 전원이거나 또는 직류 전원일 수 있다.

Description

회선 고조파 제어 방법{CONTROL OF LINE HARMONICS}

본 발명은 전자 제어형 장치에 인가되는 회선 전압과 전류내의 고조파를 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히 하모닉 내용(harmonic content)에 한계를 갖는 전원으로부터 전원을 공급받는 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템에 관한 것이다.

전자 제어형 장치에는 공칭적으로 사인 곡선형 전압 파형을 갖는 AC 전원으로부터 통상적으로 전류가 인가된다. 그러나, 전원으로부터 이 장치에 공급받는 전류는 이 장치내의 비선형성에 기인하여 빈번하게 비사인 곡선형으로 된다. 전류는 일반적으로 상이한 주파수의 일련의 사인 곡선으로서 수학적으로 표현된다. 최하위 주파수(기본 주파수)는 전원의 주파수에 대응하고 상위 주파수는 고조파로서 알려져 있다. 푸리에 변환과 같은 수학적인 툴은 전류의 구성요소의 주파수 및 크기를 결정하기 위해 일반적으로 사용된다.

최근, 전기 공급 회사는 전자 제어형 장치에 인가된 회선 전류의 고조파 내용의 증가에 더욱 관심을 갖게 되었다. 허용된 고조파량을 한정하기 위해 규칙이 제정되었다. 예를 들어, 유럽에 있어서, 가정용 및 경공업 장치에 대한 관련 표준은 IEC 1000이다. 도 1은 230V 단상 전원 및 16A 범위의 입력 전류를 공급받아 동작하는 가정용에 대한 고조파 내용을 한정하는 IEC 1000을 나타낸다. 저전원 장치, 즉 소형 전자 렌지에서 사용되는 600W 범위의 저전원 장치에 의해, 종래의 실시예는 고조파를 억제하기 위해 (단순한 회선 초크(choke)의 형태인 수동적인 필터(passive filter)를) 장치에 연결한 것이었다. 이 초크는 고조파 레벨이 증가할수록 이에 대한 임피던스 증가를 나타내며, 일반적으로 허용된 레벨내에 장치를 유지하기에 충분할 정도로만 설계되었다. 그러나, 장치에 공급하는 전원이 증가할수록, 이러한 필터의 크기 및 비용이 비경제적으로 되며, 몇 가지 형태의 활성 필터링이 필요하게 된다. 전형적인 가정용에 대한 활성 필터는 잘 알려져 있으며, 예를 들어, 미국 뉴햄프셔주 메리마크에 소재한 유니트로드사의 유니트로드 어플리케이션 노트 유-134, PC, 토드의 "UC3854 Controlled Power Factor Correction Circuit Design"에 개시되어 있다.

스위치드 릴럭턴스 장치는 가정용 및 다른 비교적 저전원 장치에 더욱 더 사용된다. 스위치드 릴럭턴스 장치의 특성 및 동작은 종래기술에서 잘 알려져 있으며, 예를 들어, 본 발명의 참조인 1993년 6월 21일 내지 24일, 너버크에서 개최된 PCIM'93에서 스테펜손(Stephenson)과 블레이크(Blake)에 의해 발표된 "The characteristics, design and application of switched reluctance motors and drives"에 개시되어 있다. 도 2는 개략적인 형태의 스위치드 릴럭턴스 드라이브를 도시하며, 스위치드 릴럭턴스 모터(12)는 로드(load)(19)를 구동한다. 대부분의 경우에 있어서, 임피던스는 주로 인덕턴스이며, 상기한 바와 같이 이 인덕턴스는 인덕턴스를 직렬로 부가함으로써 증가될 수 있다. 정류기 브리지(36)는 소스의 사인 곡선형 전압을 정류하며, 출력 전압은 캐패시터(38)에 의해 평활하게 된다. +V 및 -V로 표시된 회선은 일반적으로 DC 링크로서 알려져 있고, 캐패시터(38)는 DC 링크 캐패시터로서 알려져 있다. DC 링크상의 소정의 로드(load)가 걸려 있지 않으면, 캐패시터(38)는 (전압의 연속적인 사이클로 차지업(charge up)되며) 이는 정류기 출력의 피크 전압에까지 증가한다. DC 링크에 의해 제공된 DC 전압은 전자 제어 유닛(14)의 제어하에 전원 변환기(13)에 의해 모터(12)의 위상 권선(16) 양단에 스위칭된다. 이 스위칭은 드라이브의 적절한 동작을 위해 로터(rotor)의 회전각에 정확하게 동조되어야 한다. 로터 위치 검출기(15)는 전형적으로 로터의 각위치에 대응하는 신호를 인가하기 위해 채택된다. 또한, 로터 위치 검출기(15)의 출력은 속도 피드백 신호를 발생시키기 위해 사용될 수도 있다.

스위치드 릴럭턴스 드라이브는 근본적으로 변속 시스템이며, 종래 유형의 장치의 그것과는 발견되는 상당히 상이한 장치의 위상 권선의 전압과 전류에 의해 특징지어진다. 도 3은 이러한 점에 대해서 도시하고 있다. 도 3의 (a)는 제어기에 의해 위상 권선에 전형적으로 인가된 전압 파형을 도시한다. 사전 결정된 로터각으로, 전압이 전원 변환기(13)의 스위치를 스위칭함으로써 인가되어, 소정의 전도각(conduction angle) θ_C에 대해 일정한 전압을 인가한다. 전류는 0 A로부터 상승하여, 전형적으로 피크에 도달하고, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 서서히 강하한다. 전도각 θ_C가 뒤집어지면, 스위치는 개방되고, 에너지 복귀 다이오드는 동작은 권선 양단에 음전압을 발생시켜 플럭스와 장치의 전류를 0으로 감쇄시킨다. 그후 사이클이 반복될 때까지는 전류는 0 A이다. θ_C동안 위상 권선은 DC 링크로부터 에너지를 흡수하고 그후에 그보다 작은 양을 되돌려 주는 것이 명백하다. 다음에, DC 링크는 동작 사이클의 일부분을 위해 되돌아온 에너지를 받을 수 있는 저 임피던스 소스일 필요가 있다. 도 3의 (c)는 DC 링크에 의해 위상 권선에 공급되는 전류와 에너지 복귀 기간동안 되돌아 흐르는 전류를 도시한다.

DC 링크 캐패시터(38)의 크기와 (드라이브에 의해 공급된) 전류량은 분명히 상호작용하며, 일반적으로는 캐패시터의 크기를 조절하여, AC 전원 전압이 캐패시터 전압이하로 낮아진 기간동안 캐패시터가 로드에 인가되는 동안, DC 링크 전압상에느 비교적 적은 드롭이 되게 하는 것이다. 이것은 로드가 본질적으로 일정한 전압에서 동작하는 것을 보증한다. 적절한 크기인 경우에는, 캐패시터가 대부분의 필요로 하는 높은 차원의 고조파 전류를 인가할 수 있지만, 부가적인 필터링이 사용되지 않으면, 다량의 저 차원(즉, 3 차원 및 5 차원) 고조파를 불러 일으킨다. 또한, 이 구조는 크고, 고가인 캐패시터를 필요로 하는 단점이 있다. 이런 문제를 해결하기 위해, 경제적인 크기의 캐패시터와 개선된 전원 요소를 갖는 DC 링크 배열을 사용한 것이 알려져 있다. 도 4는 이러한 회로 중 하나인 "밸리-필(valley-fill)" 회로를 도시하고 있고, 이러한 두가지 요구사항을 모두 만족시킬 수 있다. 그러나, 이러한 회로는 일반적으로 캐패시터와 주전원으로부터의 이러한 고조파의 소스로부터 높은 차원의 고조파 전류를 인가하기에 무리가 있다.

도 6은 최고 속도로 동작하는 종래방법으로 동작한 장치의 측정결과를 도시한다. 상부 두 개의 도선은 단상(one phase)의 두 개의 스위치에 인가되는 게이트 점화 신호(gate firing signal)를 도시한다. 당업자가 용이하게 이해하는 바와 같이, DC 버스 전압은 양쪽 게이트 점화 신호 모두가 높은 경우에 위상 권선에 인가된다. 이 경우에 있어서, 신호 여기 펄스(signal excitation pulse)는 사이클 시간의 약 50%를 차지하며 짧은 기간의 프리휠(freewheel)이 뒤따르는 것이 보여진다. 본 명세서에 참조용으로 결합된 미국특허 제 5469039호에 보다 상세히 개시한 바와 같이, 밸리-필 회로에 기인하여, DC 링크 전압이 동요하고, 도시된 특정 활성화 사이클은 DC 링크 전압이 높은 경우의 순간에 즉시 대응하며, 이 결과, 장치는 연속적인 전류 모드에서 동작한다. 도 7은 두 개의 위상 전류가 결합하여 소정의 전원 전류가 되는 방법을 도시한다. 도 7은 교류 전원 전류의 대략 1/2 사이클을 도시한다. 밸리-필 회로의 동작에 의해, 캐패시터가 로드에 대해 모든 에너지를 인가할 때, 0인 전원 전류가 구현될 것이다. 도 8의 분석에서 도시한 바와 같이, 이 전원 전류는 다량의 고조파 내용을 갖는다. 이 분석은 다수의 알려진 방법에 의해 이루어질 수 있는데, 퓨리에 변환을 통상적으로 이용하여 표준 테스트 장치들에 의해 구현된다. 또한, 도 8은 도 1에서 상세히 나타낸 바와 같이 고조파의 한계를 도시하며, 별표(*)로 표시한 측정결과에 대해 허용가능한 한계를 드라이브가 초과한 것을 용이하게 볼 수 있다.

고 전원 요소(high power factor)를 갖고, 전원에서 저 고조파 전류를 유도하며, 생산이 경제적인 시스템에 대한 요구가 있다.

본 발명의 목적은 회선 고조파를 감소시키도록 동작시킬 수 있는 비용면에서 효율적이고, 높은 파워의 드라이브 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징은 적어도 하나의 위상 권선을 갖는 스위치드 릴럭턴스 장치의 동작시에 소정의 밴드폭의 전기적인 고조파를 감소시키는 방법과, 상기 스위치드 릴럭턴스 장치를 활성화하기 위한 적어도 하나의 위상 권선에 활성 전압을 인가하는 수단과, 적어도 하나의 위상 권선의 활성화에 있어서 사전결정된 기간과 위상 전도 기간내의 사전결정된 위치를 갖는 적어도 하나의 갭(gap)을 생성하는 활성 전압을 제거하여, 소정 밴드폭의 고조파와 관련된 파워를 감소시키는 방법을 포함하는 방법을 제공하는 것이다.

하나의 갭 또는 복수개의 갭을 도입하면, 전원 전류의 고조파 내용에서의 에너지 분배의 수정을 야기시킨다. 이에 따라, 본 발명은 고조파 내용을 분배하기 위해 채택될 수 있어, 문제시되는 밴드폭에서의 고조파 구성요소의 에너지가 감소한다.

바람직하게는, 적어도 하나의 사전결정된 갭은 적어도 하나의 위상 권선에 인가된 전압의 갑작스러운 제거 및 회복에 의해 생성된다. 이 갭은 전류를 프리휠에 사용할 수 있게 하여, 적어도 하나의 위상 권선에서 재순환하거나 또는 역전압(reverse voltage)를 인가하여 전류 강하를 구동하도록 사용될 수 있다.

프리휠인 경우, 위상 스위치 회로당 두 개의 회로가 사용될 수 있으며, 이 스위치는 갭을 생성하는 두 개의 회로 사이의 로드를 공유하는 교유이다.

본 발명은 단일 펄스 또는 쵸핑 모드에서 동작할 수 있다. 전원은 교류이거나 또는 직류일 수 있다.

본 발명은 다수의 방법으로 실시될 수 있으며, 이하, 그 중 몇몇 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 기재될 것이다.

도 1은 IEC 1000내에 특정화된 바와 같이 임의의 유형의 장치에 대한 고조파 전류의 한계를 나타내는 도면.

도 2는 전형적인 종래기술의 스위치드 릴럭턴스 드라이브를 도시하는 도면.

도 3의 (a)는 도 2의 드라이브의 위상 권선에 인가된 전압을 도시하는 도면.

도 3의 (b)는 결과적인 위상 전류를 도시하는 도면.

도 3의 (c)는 DC 링크내의 전류의 파형을 도시하는 도면.

도 4는 로드에 인가된 종래기술의 전력 요소 개선 회로를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 스위치드 릴럭턴스 드라이브를 도시하는 도면.

도 6은 종래기술에 따라 동작한 스위치드 릴럭턴스 드라이브의 위상 활성화 및 위상 전류의 파형을 도시하는 도면.

도 7은 종래기술에 따라 동작한 2상 모터의 위상 전류 및 공급 전류의 파형을 도시하는 도면.

도 8은 도 7의 공급 전류의 고조파 분석을 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 따라 동작한 스위치드 릴럭턴스 드라이브의 위상 활성화 및 위상 전류의 파형을 도시하는 도면.

도 10은 본 발명에 따라 동작한 2상 모터의 위상 전류 및 공급 전류의 파형을 도시하는 도면.

도 11은 도 10의 공급 전류의 고조파 분석을 도시하는 도면.

도 12는 본 발명을 적용하여 전원으로부터 직접 인가되는 스위치드 릴럭턴스 드라이드블 도시하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

16 : 위상 권선

30 : AC 전원

34 : 임피던스

36 : 정류기 브리지

71, 72, 76, 77 : 스위치

73, 74, 78, 79 : 다이오드

C1, C2 : 캐패시터

D1, D2 : 다이오드

본 발명은 도 5에 개략적으로 도시한 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템을 참조하여 기재될 것이다. 모터는 속도 1500W, 2상의 장치이다. 모터 권선(16)은 단상 110V AC 전원(30)으로부터 전원이 인가된다. 두 개의 캐패시터(C1 및 C2)는 양단의 양전원 레일 +V와 음전원 레일 -V 사이에 직렬로 결합하고, 이들 두 전원 레일 사이에 결합된 다이오드 D3가 있다. 정류된 전압이 상승하여 병렬로 접속된 이들 두 개의 캐패시터의 전압을 초과하면, 정류기 브리지(36)는 두 개의 캐패시터 C1/C2를 충전하기 시작하는, 사인 곡선형 전압을 정류한다. 다이오드 D1은 음전원 레일로부터 다이오드 D3의 애노드로 전도되도록 연결되며, 결합된 다이오드 D2는 다이오드 D3의 캐소드로부터 양전원 레일로 전도하도록 연결된다. 일단, 정류된 전압이 상승하여 병렬의 캐패시터 C1 및 캐패시터 C2의 전압을 초과하면, 전원 레일 사이의 전압은 정류된 전압이 병렬의 두 개의 캐패시터의 전압 아래로 낮아지지 않은 동안에는 정류된 평균 전압을 실질적으로 따르며, 병렬로 동작하는 두 개의 캐패시터는 전원 레일간의 전압을 지원한다. 스위치드 릴럭턴스 장치가 전원 레일로 에너지를 되돌리는 짧은 기간동안, 전압은 상승하고 캐패시터는 직렬로 충전된다. 이러한 모든 것에 대해서는 밸리-필 회로에 대한 발행물, 예를 들어, 섬(Sum), 케이케이(KK)에 의해 1998년 2월자로 PCIM 저널 pp42-51에 발표된 "Improved valley-fill passive power factor correction current shaper approaches IEC specification limits"에 보다 상세히 개시되어 있다. 이 시스템은 투-스위치-퍼-페이즈(two-switch-per-phase) 변환기 회로와 결합하고, 단상 AC 전원으로부터 전원이 인가되는, 위상 권선(16)으로 표시되는 2상 스위치드 릴럭턴스 모터를 더 포함한다. 단상에 대해, 스위치(71/72)는 각각 위상 권선(16)의 일측과 양전원 레일 및 음전원 레일에 결합된다. 재순환(recirculation) 다이오드(73/74)는 종래의 방법으로 위상 권선 주위에 결합된다. 스위치(76/77) 및 다이오드(78/79)를 포함하는 유사한 배열이 또 다른 상에 제공된다.

특별히 이러한 경우에 있어서, 드라이브의 속도는 1350W 입력, 230V AC 전원에 대해 19980rev/min이다. 본 발명은 특별히 이 속도의 2상 스위치드 릴럭턴스 모터에 한정되지 않는다는 것이 이해되어져야 하며, 소정의 위상수의 릴럭턴스 또는 브러쉬리스(brushless) DC 장치가 사용될 수 있다. 앞서 인용된 스텝펜손의 논문에서 기술한 바와 같이, 다수의 교류 변환기 회로는 한정되는 일없이, 당업자에게 알려진 바이필러(bifilar) 단일 스위치, 씨-덤프(C-dump), 에이치-브리지(H-bridge) 등을 포함하는 스위치드 릴럭턴스 장치에 이용할 수 있다. 마찬가지로, DC 링크 회로는 주전원으로부터의 고차원 고조파에 기원하는 소정의 다른 회로가 사용될 수 있기 때문에, 밸리-필 회로를 필요로 하지 않는다. 또한, 3상 AC 전원을 사용할 수 있다. 도 5에 도시한 서브시스템은 단지 예시의 목적으로 선택되어졌으며, 본 발명을 한정하기 위해 구성되지 않았다는 것이 이해되어져야 한다.

본 발명은 전원 전류 파형의 고조파 내용을 제어하는 방식으로 위상 스위치(71/72) 및 위상 스위치(76/77)의 작동에 의해 각각의 위상에 대한 장치의 활성화를 제어한다. 이것은 위상 전도 기간 동안 장치의 위상 권선에 인가된 특정 패턴의 활성화 펄스를 사용함으로써 (변환기 회로 주위를 흐르는 에너지가 조심스럽게 제어하여) 성취된다. 도 3의 (a)에서 θ_C로 도시한 바와 같이 위상 전도 기간은 위상 권선이 활성화된 기간 동안이다. 이것은 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)에 도시한 위상 기간의 일부이며, 로터 폴 피치에 의해 정의된다. 예를 들어, 스위치드 릴럭턴스 장치의 (단상 모드에 있어서), 알려진 전형적으로 긴 활성 펄스를 인가하는 대신에, 활성 패턴은 폭 및 위치가 정밀하게 제어된 보다 작은 펄스로 구성한다.

활성 전압의 갭 혹은 갭들의 기간 및 위치를 현저하게 결정하는 것은 (장치의 전기적인 파라미터임이) 발견되었다. 이 시스템은 복잡하기 때문에, 정밀하게 계산하거나 또는 모델링하는 것이 쉽지 않다. 스위치드 릴럭턴스 장치를 동작시키고, (기간 및 갭 혹은 갭들의 위치를 변화시킴으로써) 회선 고조파 전원의 적절한 감소가 실현되도록 하는 것이 소정 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템이 경험적으로 가장 실용가능하게 구현되는 방법이다. 위상 전도(conduction) 기간동안 적절한 포인트에 있어서의 활성화 펄스의 갭 혹은 갭들을 도입하면, 관련 고조파에 연관된 에너지의 감소를 유도한다. 활성화 펄스의 갭 혹은 갭들을 도입하면, 에너지 일부분이 전기 공급자에 대해 관련된 밴드폭밖의 좀 더 고차원인 고조파에 분배된다는 것이 추측된다.

도 9는 본 발명이 도 5의 회로에 인가되는 경우, 도 6에 대응하는 위상 전류 파형을 도시한다. 이 드라이브 시스템에 있어서, 최상의 활성 패턴은 대략 750μsec의 전도 기간 동안 대략 40μsec의 고정된 프리휠 갭들로 분리된 세 블럭의 인가된 전압을 포함한다. 이러한 갭 기간동안, 상부 스위치 또는 하부 스위치 중 어느 하나를 턴 오프(turn off)함으로써 이 회로가 프리휠 상태로 된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 실제 드라이브에 있어서는 열적인 부담을 공유하기 위해, 장치간 교대로 (스위칭을) 하는 것이 적절하다. 양 스위치가 스위치 오프되기 전 활성 기간의 끝부분에 짧은 기간의 프리휠 기간이 있어, 이 회로를 에너지 회복 모드로 전환시킨다. 도 9는 활성 기간 동안의 갭의 위상 전류 파형에 대한 효과를 도시한다. 주된 효과는 활성 기간 동안의 갭기간에 대응하는 순간의 파형을 수정하는 것이다. 또한, (도 9로부터 용이하게 인식할 수 없는) 2차 효과는 활성의 볼트 2차 결과가 약간 감소하기 때문에, 전원 출력이 약간 떨어진다는 점이다. 이것은 스위치드 릴럭턴스 장치의 출력을 소망하는 레벨로 회복시키기 위해 활성 펄스를 약간 증가시키거나 또는 개선함으로써 용이하게 보상된다.

도 10은 전원 전류 파형을 가하기 위해 덧붙여 부가하는 두 개의 위상 전류 파형을 도시한다. 이것을 도 7과 비교하면, 전반적으로 전체가 부드럽게 보인다. 이 전원 전류의 고조파 내용은 도 11에 도시되며, 드라이브가 이제 허용가능한 한계를 만족시킴을 볼 수 있다.

이 특정 실시예에 있어서, (인가된 전압에서의 짧은 두 개의 인터럽션(interruption)이) 프리휠 기간을 제공하기 위해 활성 펄스에 삽입된다. 다른 드라이브의 경우, 단일 프리휠 기간이면 충분할 수 있는 반면에, 또 다른 드라이브에 있어서는, 세 개 또는 그 이상의 프리휠 기간이 필요할 수 있다. 몇몇 드라이브에 있어서, 앞서 기술한 바와 같이 인터럽션을 생성하기 위해 단 하나를 스위치 오프하는 경우보다는 양쪽을 스위치오프하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 위상 권선 전류는 프리휠하도록 되지 않고, 역전압의 영향하에서 빠르게 감쇄된다. 그러나, 이러한 모든 실시예에 있어서, 공통적인 특징은 전원 전류의 고조파 내용을 효과적으로 감소시키기 위해 위상 활성 전압에서 하나 이상의 갭을 삽입하는 것이다.

삽입되는 갭의 폭 및 위치는 이 방법을 수행하기에 있어 대단히 중요하며, [이 드라이브의 충분히 정확한 회로 모델이 이용가능한 경우에] 이것들을 시뮬레이션으로부터나 또는 특정 드라이브에 대한 실험으로부터 결정될 수 있다. 갭(들)의 폭 및 위치 모두는 속도 및/또는 로드에 의존한다. 따라서, 몇몇 응용예에 있어서는, 룩업 테이블내에 활성 패턴의 파라미터를 저장하여 적절한 시기에 그 활성 패턴의 파라미터를 판독하는 것이 적절하다. 당업자에 의해, 주 활성 펄스의 폭 및 위치를 결정하는 활성각(firing angle)에 대해 종래에 실시되었던 방법과 동일한 방법으로 이것이 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

상기 예시적인 실시예에서는 2상 스위치드 릴럭턴스 드라이브가 개시되었지만, 위상수를 증가시키면, 소망하는 전원 고조파의 감소 효과를 성취하기 위해, 위상 전류를 수정하기 위한 부가 인터럽션(interruption)에 더욱 더 자유도(freedom)를 가질 수 있으므로, 또한 소정의 높은 위상수가 사용될 수도 있다. 마찬가지로, 단상 모드에서 동작하는 스위치드 릴럭턴스 장치가 도시되었지만, 동일한 유익한 결과를 쵸핑 모드(chopping mode)에서 동작하는 장치에 본 기술을 적용하여서도 얻을 수 있으며, 이 때는 주파수를 제어하지 않는 것보다는 주파수를 제어한 쵸핑 기구를 사용하는 경우가 바람직하다는 것을 발견할 수 있다.

상기 실시예에서는 (교류 전원을 참조하여 기술하는데) 이는 이것이 가장 통상적인 형태의 전원이기 때문이다. 그러나, 또한, 본 발명은 시간-불변형(time-invariant), 즉, 직류 전원(예컨대, 배터리)에 응용할 수도 있다. 도 12는 이러한 전원인, 이상적인 직류원(32') 및 임피던스(34')에 의해 표시된 전원(30')으로 동작된 드라이브를 도시한다. 캐패시터(38)는 드라이브에 공급된 전류의 교류적 구성요소를 공급하기 위한 통상적인 크기이다. 상기한 바와 같이 활성 전압내에 갭을 삽입함으로써, 전류의 고조파 내용이 제어될 수 있으며, 캐패시터(38)의 크기가 최적화될 수 있다.

당업자에 의해, 본 발명의 범주내에서 개선된 구성이 변형가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 상기한 다수의 실시예는 예시적으로 실시된 것이지, 한정을 목적으로 하여 실시된 것이 아니다. 당업자에 의해, 상기한 방법을 크게 변경하지 않고서 작은 수정을 이에 가할 수 있다는 것이 명백해질 것이다. 본 발명은 첨가된 특허청구범위의 정신 및 범주에 의해서만 한정된다.

본 발명에 따르면, 활성 전압내에 갭을 삽입함으로써, 전류의 고조파 내용이 제어될 수 있으며, 캐패시터의 크기를 최적화할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 활성가능한 위상 권선과 상기 적어도 하나의 위상 권선을 활성화하기 위해 여기 전압을 공급하기 위한 수단을 포함하는 스위치드 릴럭턴스 장치의 작동중 전원 전류의 고조파를 소정의 밴드폭내로 감소시키기 위한 방법에 있어서,

상기 적어도 하나의 위상 권선의 활성중 적어도 하나의 갭을 생성하기 위해 상기 여기 전압을 제거하는 단계를 포함하는 것으로서, 상기 갭은 위상 전도 기간중 소정의 기간과 소정의 위치를 가져, 상기 소정의 밴드폭내로 고조파에 연관된 진폭을 줄이도록 된 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 갭은 상기 적어도 하나의 위상 권선에 인가된 전압을 순간적으로 제거하고 복원시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 위상 권선내의 전류는 적어도 하나의 갭동안 프리휠(freewheel)을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 위상 스위칭 회로당 두 개의 스위치를 포함하며, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 갭을 생성하기 위해 상기 스위치들을 교대로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은 위상 스위칭 회로당 두 개의 스위치를 포함하며, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 갭을 생성하기 위해 상기 스위치들을 실질적으로 동시에 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이브는 단일 펄스에서 동작하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이브는 쵸핑 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 전압은 교류 전원으로부터 유도된 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 전압은 직류 전원으로부터 유도된 것을 특징으로 하는 고조파 감소 방법.
청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 고조파를 감소시키는 방법에 대한 여기 전압의 적어도 하나의 갭 기간을 결정하는 방법에 있어서,

상기 여기 전압을 제어하여 스위치드 릴럭턴스 장치를 동작시키는 단계와;

상기 여기 전압에 적어도 하나의 갭을 도입하는 단계와;

소정 밴드폭내로 전원 전류 고조파에 연관된 진폭이 감소할 때까지 위상 전도 주기내의 갭의 기간 및/또는 위치를 변동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 적어도 하나의 갭 기간 결정 방법.