KR200206499Y1 - Output voltage compensation device of 3 level inverter - Google Patents
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Abstract
본 고안은 인버터의 출력전압을 보상해 주는 장치에 관한 것으로서, 교류전원(AC)에 PWM 인버터(1)를 연결하고, 상기 PWM 인버터(1)에 L-C 필터부(2)를 통해 전동기(3)를 연결한 고압전동기 구동회로에 있어서, L-C 필터부(2)대신 PWM 인버터(1)와 전동기(3) 사이에 트랜스포머(T1∼T3)를 연결하고, 트랜스포머(T1∼T3)에다 인버터회로(11)를 연결한 구성으로 종래의 수동소자(코일,콘덴스)를 이용한 구조에 비해 출력전압의 필터링 작용의 한계를 극복할 수 있고, 다양한 형태의 출력 전압 보상이 가능해져서 전동기의 효율적 운전을 통한 전력 사용량 절감 및 전동기 피로도를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 전력소자를 사용하기 때문에 수동소자에 비해 정기적인 점검과 교체의 필요성을 줄일 수 있는 장점이 있는 것이다.The present invention relates to a device for compensating an output voltage of an inverter. The PWM inverter 1 is connected to an AC power source AC, and the motor 3 is connected to the PWM inverter 1 through an LC filter unit 2. In the high-voltage motor motor drive circuit connected to the transformer, transformers T1 to T3 are connected between the PWM inverter 1 and the motor 3 instead of the LC filter unit 2, and the inverter circuit 11 is connected to the transformers T1 to T3. ) Can overcome the limitation of the filtering effect of the output voltage compared to the structure using the conventional passive elements (coil, condensation), and various types of output voltage compensation is possible, the power through efficient operation of the motor In addition to reducing the amount of use and reducing the fatigue of the motor, the use of power devices has the advantage of reducing the need for regular inspection and replacement compared to passive devices.
Description
본 고안은 인버터의 출력전압을 보상해 주는 장치에 관한 것으로서, 특히 고압인버터와 전동기를 연결하는 도선에 직렬로 변압기를 부가구성하여 코일, 캐패시터등 수동소자를 이용한 구성에 비해 출력전압의 필터링 작용의 한계를 극복할 수 있고, 다양한 형태의 출력전압 보상이 가능하여 전동기의 효율적인 운전을 통한 전력사용량의 절감과 전동기 피로도 저감 뿐만 아니라 수동소자에 비해 정기적인 점검과 교체의 필요성이 줄어드는 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for compensating the output voltage of an inverter, and in particular, by adding a transformer in series with a conductor connecting a high voltage inverter and an electric motor, an output voltage filtering effect is compared with a configuration using a passive element such as a coil and a capacitor. It is possible to overcome the limitations, and to compensate for various types of output voltage, which reduces the power consumption and motor fatigue through efficient operation of the motor, and reduces the need for regular inspection and replacement compared to passive elements. It relates to a voltage compensation device.
고압전동기를 구동하기 위해 종래에는 상용 교류전원(AC)에 차단기를 연결하여 이를 온 혹은 오프 동작시켜 바로 전동기에 전원을 공급하는 구성을 갖는다. 이 경우 전동기에는 정현파 형태의 전압이 가해지므로 전동기 자체의 권선에 전압 피로도가 적었다. 그러나 고압/대용량 전력소자의 개발 및 에너지 절약을 이루기 위해 전동기의 속도제어를 요구하는 경우가 증가함에 따라 인버터를 이용한 전압 제어 방식이 고압전동기 구동에 이용되고 있었는바, 도 1은 이와 같은 인버터를 이용한 고압전동기 구동장치의 구성도로서, 상용 교류전원(AC)에 PWM 인버터(1)를 연결하여 PWM 인버터(1)의 출력을 L-C 필터부(2)를 거치도록한 후 전동기(3)에 전원을 공급하게 된다. 이경우 전력소자가 스위칭 작용을 하게 되어 결과적으로 전동기(3)에 가해지는 전압의 형태는 펄스파가 되게 되므로 이런 형태의 전압파형은 전동기(3) 자체의 권선에 상당한 악영향을 유발하는 결과를 초래하게 되는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 종래에는 코일과 콘덴스를 이용한 L-C 필터부(2)를 구성하여 하여 PWM 인버터(1)의 출력을 필터링하고 있지만 출력전압의 필터링 작용에는 한계가 있고, 코일과 캐패시터의 손실 및 부품의 수명이 제한되어 있어서 정기적인 점검과 교체의 필요성이 있다고 하는 결점이 있었다..In order to drive a high-voltage motor, conventionally, a circuit breaker is connected to a commercial AC power source to have an on or off operation thereof to immediately supply power to the motor. In this case, since the sine wave voltage is applied to the motor, there is little voltage fatigue in the winding of the motor itself. However, as the demand for speed control of an electric motor increases in order to develop high voltage / high capacity power devices and save energy, a voltage control method using an inverter has been used to drive a high voltage motor. As a schematic diagram of a high voltage motor drive device, a PWM inverter 1 is connected to a commercial AC power source to pass an output of a PWM inverter 1 through an LC filter unit 2, and then power is supplied to the motor 3. Will be supplied. In this case, the power element is switched, and as a result, the voltage applied to the motor 3 becomes a pulse wave, and thus this type of voltage waveform causes a significant adverse effect on the winding of the motor 3 itself. There was a problem. In order to solve this problem, conventionally, the LC filter unit 2 using the coil and the condensation is configured to filter the output of the PWM inverter 1, but there is a limit in the filtering function of the output voltage, and the loss and component of the coil and the capacitor. The service life of this product was limited, requiring a regular inspection and replacement.
본 고안은 상기한 실정을 감안하여 종래 고압전동기 구동장치가 갖는 문제점 및 결점들을 해결하고자 안출한 것으로서, 고압인버터와 전동기를 연결하는 도선에 직렬로 트랜스포머를 부가구성하여 코일, 캐패시터등 수동소자를 이용한 구성에 비해 출력전압의 필터링 작용의 한계를 극복할 수 있고, 다양한 형태의 출력전압 보상이 가능하여 전동기의 효율적인 운전을 통한 전력사용량의 절감과 전동기 피로도 저감 뿐만 아니라 수동소자에 비해 정기적인 점검과 교체의 필요성이 줄어드는 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems and shortcomings of the conventional high voltage motor drive device in view of the above situation, by using a passive element such as a coil, capacitor by additionally configuring the transformer in series with the conductor connecting the high voltage inverter and the motor It can overcome the limitations of the filtering effect of the output voltage compared to the configuration, and it is possible to compensate for various types of output voltage, which can reduce power consumption and reduce motor fatigue through efficient operation of the motor, as well as regular inspection and replacement compared to passive elements. It is an object of the present invention to provide an output voltage compensating device for a three-level inverter, which reduces the necessity.
도 1은 종래 고압전동기 구동장치의 구성도1 is a configuration diagram of a conventional high voltage motor drive device
도 2는 본 고안 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치의 구성도2 is a block diagram of the output voltage compensation device of the present invention three-level inverter
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : PWM 인버터 2 : L-C 필터부1: PWM inverter 2: L-C filter part
3 : 전동기 AC : 3상 교류전원3: Motor AC: 3 Phase AC Power
T1∼T3 : 트랜스포머 D1∼D6 : 다이오드T1 to T3: transformer D1 to D6: diode
Q1∼Q6 : 게이트절연형 바이폴라 트랜지스터Q1-Q6: gate insulated bipolar transistor
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치는 교류전원(AC)에 PWM 인버터(1)를 연결하고, 상기 PWM 인버터(1)에 L-C 필터부(2)를 통해 전동기(3)를 연결한 고압전동기 구동회로에 있어서, L-C 필터부(2)대신 PWM 인버터(1)와 전동기(3) 사이에 트랜스포머(T1∼T3)를 연결하고, 트랜스포머(T1∼T3)에다 인버터회로(11)를 연결하여 구성됨을 특징으로 한다.The output voltage compensation device of the present invention three-level inverter for achieving the above object is connected to an AC power source (AC) PWM inverter (1), the PWM inverter (1) through the LC filter unit 2 through the electric motor ( 3) In the high-voltage motor motor drive circuit connected, transformers T1 to T3 are connected between the PWM inverter 1 and the motor 3 instead of the LC filter unit 2, and the inverter circuits are connected to the transformers T1 to T3. Characterized in that it is configured by connecting (11).
상기 인버터회로(11)는 역방향으로 다이오드(D1∼D6)가 각각 연결된 게이트절연형 바이폴라트랜지스터(Q1∼Q6)를 2개씩 직렬연결하고, 직열연결된 게이트절연형 바이폴라트랜지스터(Q1,Q2),(Q3,Q4),(Q5,Q6) 각각과 캐패시터(C)를 병렬로 연결하여 상기 2개씩 직렬연결된 게이트절연형 바이폴라트랜지스터의 접속점에 상기 트랜스포머(T1∼T3) 각각을 연결하여 구성된다.The inverter circuit 11 connects two gate insulated bipolar transistors Q1 to Q6 connected in series with the diodes D1 to D6 in opposite directions, and the gate insulated bipolar transistors Q1 and Q2 are connected in series. And Q4), (Q5, Q6) and the capacitor C are connected in parallel to each of the transformer (T1 to T3) connected to the connection point of the two gate-insulated bipolar transistors connected in series.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치의 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the output voltage compensation device of the present invention three-level inverter.
도 2는 본 고안 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치의 구성도로서, 종래 고압전동기 구동장치에 있어서 고압 인버터인 PWM 인버터(1)와 전동기(3)를 연결하는 L-C 필터부(2) 대신에 변압기(T1),(T2),(T3)를 사용하여 상기 PWM 인버터(1)와 전동기(3)를 연결하고 상기 트랜스포머(T1),(T2),(T3)에 인버터회로(11)를 연결한 구성을 갖는다.2 is a configuration diagram of an output voltage compensator for a three-level inverter of the present invention, in which a transformer instead of an LC filter unit 2 connecting a PWM inverter 1, which is a high voltage inverter, and an electric motor 3 in a conventional high voltage motor driving device, is shown. The PWM inverter 1 and the motor 3 are connected using T1, T2, and T3, and the inverter circuit 11 is connected to the transformers T1, T2, and T3. Has a configuration.
즉, PWM 인버터(1)의 출력전압을 보상하기 위해서는 PWM 인버터(1)와 인버터회로(11)의 동작 주파수가 달라야 된다. 다시 말해, PWM 인버터(1)의 동작 주파수보다 인버터회로(11)의 동작주파수가 훨씬 높아야 PWM 인버터(1)의 출력전압을 보상할 수 있다. 일반적으로 대용량 인버터인 경우 구성되는 전력소자의 동작 속도는 충분히 빠르지 않으며, 고압/대용량에 비해 소용량 전력소자는 훨씬 빠른 동작 특성을 가진다. 이와 같이 서로 다른 동작특성을 이용하여 즉, 인버터회로(11)를 이용하여 PWM 인버터(1)의 출력전압을 보상할 수 있게 된다.That is, in order to compensate the output voltage of the PWM inverter 1, the operating frequency of the PWM inverter 1 and the inverter circuit 11 should be different. In other words, the operating frequency of the inverter circuit 11 must be much higher than the operating frequency of the PWM inverter 1 to compensate for the output voltage of the PWM inverter 1. In general, in the case of a large-capacity inverter, the operating speed of the power device constituted is not fast enough, and the small-capacity power device has a much faster operating characteristic than the high voltage / large capacity. In this way, it is possible to compensate the output voltage of the PWM inverter 1 by using different operating characteristics, that is, by using the inverter circuit (11).
인버터회로(11)에 있는 게이트절연형 바이폴라트랜지스트(Q1∼Q6)의 게이트로 도시하지 않은 외부의 제어회로로부터 제어신호를 공급하여 해당 바이폴라트랜지스트를 온/오프시켜 줌으로써 트랜스포머(T1∼T3)중 해당 트랜스포머를 구동하여 PWM 인버터(1)의 출력전압을 보상해 주게된다.Transformer T1 to T3 by supplying a control signal from an external control circuit (not shown) to the gate of gate insulated bipolar transistors Q1 to Q6 in the inverter circuit 11 to turn on / off the corresponding bipolar transistor. The transformer is driven to compensate the output voltage of the PWM inverter (1).
이때 전력의 분담율을 살펴보면 PWM 인버터(1)가 전동기(3) 운전에 필요한 대부분의 전력을 공급하고, 부가된 인버터회로(11)는 출력전압의 고조파 성분을 보상하는 전력만을 공급하면 되기 때문에 용량을 상당히 줄일 수 있다.In this case, the power sharing ratio shows that the PWM inverter 1 supplies most of the power required for the operation of the motor 3, and the added inverter circuit 11 only needs to supply power for compensating the harmonic components of the output voltage. Can be significantly reduced.
상기한 바와 같이 작용하는 본 고안 3레벨 인버터의 출력전압 보상장치는 종래의 수동소자(코일, 캐패시터)를 이용한 구조에 비해 출력전압의 필터링 작용의 한계를 극복할 수 있고, 다양한 형태의 출력전압 보상이 가능해져서 전동기의 효율적 운전을 통한 전력 사용량 절감 및 전동기 피로도를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 전력소자를 사용하기 때문에 수동소자에 비해 정기적인 점검과 교체의 필요성을 줄일 수 있는 장점이 있다.The output voltage compensation device of the inventive three-level inverter, which operates as described above, can overcome the limitation of the filtering function of the output voltage compared to the structure using a conventional passive element (coil, capacitor), and compensate for various types of output voltage. This makes it possible to reduce power consumption and reduce motor fatigue through efficient operation of the motor, as well as reduce the need for regular inspection and replacement compared to passive devices.
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| KR2019980026199U KR200206499Y1 (en) | 1998-12-23 | 1998-12-23 | Output voltage compensation device of 3 level inverter |
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|---|---|---|---|---|
| KR100662750B1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-02 | 엘에스산전 주식회사 | Apparatus for ride-through in a motor driving circuitry with a matrix converter |
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1998
- 1998-12-23 KR KR2019980026199U patent/KR200206499Y1/en not_active IP Right Cessation
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| KR100662750B1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-02 | 엘에스산전 주식회사 | Apparatus for ride-through in a motor driving circuitry with a matrix converter |
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| KR20000013072U (en) | 2000-07-15 |
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