KR20020046742A

KR20020046742A - 인버터장치의 필터 권선 방식

Info

Publication number: KR20020046742A
Application number: KR1020000077069A
Authority: KR
Inventors: 김태우
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-21

Abstract

본 발명은 인버터장치의 필터 권선 방식에 관한 것으로, 직류전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 출력되는 3상 교류전원에 의해 회전하는 전동기와, 상기 인버터부의 각 상에 Y결선방식으로 설치되어 상기 인버터부의 출력 동상 전압을 감소시키는 필터로 구성된 인버터장치에 있어서; 상기 필터의 캐패시터 중성점을 상기 배터리의 중성점에 연결하는 권선 방식으로 동상 모드 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있다.

Description

인버터장치의 필터 권선 방식{filter wiring method in inverter}

본 발명은 전기자동차용 인버터장치에 설치되는 동상 모드 필터(common mode filter)의 권선 방식에 관한 것으로, 특히 동상 모드 필터의 캐패시터 중성점을 배터리 중성점에 연결하여 노이즈 성분을 효과적으로 억제하는 인버터장치의 필터 권선 방식에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차용 인버터장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 제어부(3)로부터 출력되는 구동신호를 인버터부(5)에서 입력받아 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시킴에 따라 배터리(1)로부터 공급되는 DC전원을 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 전동기(7)를 구동시킨다.

상기 인버터부(5)가 스위칭동작하여 전동기(7)를 구동시킬 때에는 노이즈 성분이 현저히 증가하므로 이러한 노이즈 성분을 억제하기 위해 종래에는, 상기 인버터부(5)와 전동기(7) 사이에 3상 Y결선방식으로 결선된 LRC필터(9)를 설치하여 상기 인버터부(5)에서 출력되는 동상 전압(common mode voltage; dv/dt)을 감소시킴으로서 전동기(7) 입력단에서의 전압 반사현상을 제거하고, 정규 모드 노이즈(normal mode noise)를 억제하도록 하였다.

그런데, 이와 같은 종래 인버터장치의 필터 권선 방식에 있어서는, 인버터부(5)와 전동기(7) 사이에 Y결선방식으로 결선된 LRC필터(9)의 캐패시터(Cf) 중성점이 부동(Floating)의 상태에 있기 때문에 동상 전압을 크게 감소시키지 못하므로 동상 전압에 의한 전동기(7) 축전압이나 전동기(7) 누설 전류를 감소시킬 수 없어 전기자동차에서의 노이즈문제를 해결할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동상 모드 필터의 캐패시터 중성점을 배터리 중성점에 연결하는 권선 방식으로 동상 전압을 감소시켜 전동기 축전압이나 전동기 누설전류를 감소시키므로 동상 모드 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있는 인버터장치의 필터 권선 방식을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 인버터장치의 필터 결선회로도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 인버터장치의 필터 결선회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배터리 20 : 제어부

30 : 인버터부 40 : LRC필터

50 : 전동기

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 인버터장치의 필터 권선 방식은, 직류전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 출력되는 3상 교류전원에 의해 회전하는 전동기와, 상기 인버터부의 각 상에 Y결선방식으로 설치되어 상기 인버터부의 출력 동상 전압을 감소시키는 필터로 구성된 인버터장치에 있어서; 상기 필터의 캐패시터 중성점은 상기 배터리의 중성점에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 인버터장치의 필터 결선회로도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 전기자동차용 인버터장치는, DC전원을 공급하는 배터리(10)와, 전동기(50)의 운전주파수를 결정하여 인버터 구동신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 배터리(10)로부터 공급되는 DC전원을 상기 전동기(50)의 운전주파수에 맞는 가변주파수 및 가변전압의 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 전동기(50)에 공급하는 인버터부(30)와, 상기 인버터부(30)의 각 상에 설치되어 상기 인버터부(30)의 출력 동상 전압(common mode voltage)을 감소시켜 동상 모드 노이즈(common mode noise) 성분을 억제하는 LRC필터(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 LRC필터(40)는 코일(Lf), 저항(Rf) 및 캐패시터(Cf)가 각각 3개씩 연결되어 상기 인버터부(30)와 전동기(50) 사이의 u상, v상, w상에 각각 결선되는 3상 Y결선방식으로 결선되어 있으며, 상기 캐패시터(Cf)의 중성점은 상기 배터리(10)의중성점에 연결되어 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 인버터장치의 필터 권선 방식의 작용효과를 설명한다.

먼저, 인버터부(30)에서는 제어부(20)로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 배터리(10)로부터 공급되는 DC전원을 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 전동기(50)를 구동시킨다.

상기 전동기(50)가 구동되면, 전류파형은 부하(전동기)의 소비전류 크기에 비례하여 전압보다 뒤지게 되어 전류파형과 전압파형의 위상차가 발생되므로 상기 인버터부(30)의 출력 동상 전압(common mode voltage; dv/dt)이 비정현적인 파형으로 왜곡되어 노이즈 성분의 증가를 수반하게 된다.

이에, 본 발명에서는 상기 인버터부(30)와 전동기(50) 사이의 u상, v상, w에 코일(Lf), 저항(Rf) 및 캐패시터(Cf)가 각각 3개씩 연결된 LRC필터(40)를 3상 Y결선방식으로 설치하여 상기 인버터부(30)의 출력 동상 전압을 감소시킴으로서 전동기(50) 입력단에서의 전압 반사현상을 제거하고, 정규 모드 노이즈(normal mode noise)를 억제하도록 하였다.

또한, 상기 인버터부(30)의 출력 동상 전압은 dc버스 중성점과 인버터부(30) 각 상의 전위차, 그리고 교류입력전원의 접지점과 dc버스 중성점 사이의 전압차의 합으로 주어지므로, 상기 인버터부(30)의 각 상 LRC필터(40)의 캐패시터(Cf) 중성점을 dc버스 중성점인 배터리(10) 중성점에 연결하여 동상 전압을 직접 변경시킴으로서 동상 전압에 의한 전동기(50) 축전압이나 전동기(50) 누설 전류를 감소시킬수 있으므로 동상 모드 노이즈(common mode noise)를 효과적으로 억제하여 전기자동차에서의 노이즈문제를 대처할 수 있게 된다.

또, 자동차의 샤시 그라운드와도 분리가 되어 있어 타 전장에 영향을 미치지 않게 된다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 인버터장치의 필터 권선 방식에 의하면, 동상 모드 필터의 캐패시터 중성점을 배터리 중성점에 연결하는 권선 방식으로 전압 반사 현상과 정규 모드 노이즈의 감소는 물론, 동상 전압을 감소시켜 전동기 축전압이나 전동기 누설전류를 감소시키므로 동상 모드 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

직류전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 출력되는 3상 교류전원에 의해 회전하는 전동기와, 상기 인버터부의 각 상에 Y결선방식으로 설치되어 상기 인버터부의 출력 동상 전압을 감소시키는 필터로 구성된 인버터장치에 있어서;

상기 필터의 캐패시터 중성점은 상기 배터리의 중성점에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터장치의 필터 권선 방식.