KR20040005642A - 스위치드 릴럭턴스 발전기의 시동 방법 - Google Patents

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KR20040005642A
KR20040005642A KR1020030045964A KR20030045964A KR20040005642A KR 20040005642 A KR20040005642 A KR 20040005642A KR 1020030045964 A KR1020030045964 A KR 1020030045964A KR 20030045964 A KR20030045964 A KR 20030045964A KR 20040005642 A KR20040005642 A KR 20040005642A
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터너마이클제임스
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스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드
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Abstract

스위치드 릴럭턴스 드라이브(12')는 장기 에너지 축적 능력이 없는 고전압 공급 장치에 대해 발전기로서 작동된다. 저전압 공급 장치(92)는 전용 프라이밍 권선(65)을 사용하여 발전기를 시동하는데 이용되며, 이 공급 장치는 발전기가 DC 링크 커패시터에 전하를 축적할 수 있도록 충분한 에너지를 공급한다. 일단 충분한 전하가 축적되었다면, 프라이밍 권선에는 전류가 통하지 않게 되고 발전기는 안정 상태 동작을 계속한다.

Description

스위치드 릴럭턴스 발전기의 시동 방법{STARTING OF SWITCHED RELUCTANCE GENERATORS}
본 발명은 개괄적으로 발전 시스템을 시동하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 장기 에너지 축전 능력이 없는 공급 시스템으로 전기를 발생하기 위한 스위치드 릴럭턴스 발전기의 동작에 관한 것이다.
스위치드 릴럭턴스 시스템의 특성 및 동작에 대해서는 이미 잘 알려져 있고, 예컨대 1993년 6월 21∼24일에 독일의 뉘른버그에서 개최된 PCIM'93에서 스테펜슨(Stephenson)과 브레이크(Blake)가 발표한 "The characteristics, design and application of switched reluctance motors and drives"에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다. 도 1a는 모터로서 동작하도록 구성된 종래의 스위치드 릴럭턴스 드라이브를 개략적으로 도시하고 있다. 이 스위치드 릴럭턴스 머신(12)은 부하(19)에 접속된다. DC 전원 공급 장치(11)는 배터리이거나, 정류되어 필터된 AC 전원, 또는 다른 형태의 에너지 축전 장치일 수 있다. 전원 공급 장치(11)가 공급하는 DC 전압은 전자 제어 장치(14)의 제어하에서 전력 변환기(13)에 의해 머신(12)의 상권선(16) 양단에서 전환된다. 이 전환은 드라이브의 적합한 동작을 위해 로터의 회전 각도에 정확하게 동기되어야 하며, 로터의 각도 위치에 대응하는 신호를 공급하기 위하여 통상적으로 로터 위치 검출기(15)를 채용한다. 로터 위치 검출기(15)는 소프트웨어 알고리즘의 형태를 비롯하여 다양한 형태를 취할 수 있고, 그 검출기의 출력은 또한 속도 피드백 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 위치 검출기를 채용하고 로터의 순간 위치에 종속되는 여자 방식을 사용함으로써 이들 머신에 대한 "로터 위치 스위치드"가 포괄적으로 설명된다.
많은 다른 전력 변환기 토폴리지가 알려져 있고, 그 가운데 여러개가 상기 스테펜슨의 논문에 개시되어 있다. 가장 일반적인 구성 가운데 하나가 도 2의 다상 시스템의 단상에 대해 도시되어 있으며, 이 도면에서 머신의 상권선(16)은 버스바(26, 27) 양단에서 2개의 스위치 소자(21, 22)와 직렬로 접속되어 있다. 버스바(26, 27)는 변환기의 "DC 링크"로서 총괄적으로 표현된다. 에너지 복구 다이오드(23, 24)는 권선에 접속되어 스위치(21, 22)가 개방되면 그 권선의 전류를 DC 링크로 다시 흐르게 한다. 저항값이 낮은 저항기(28)가 아래쪽 스위치와 직렬로 접속되어 전류 감지 저항기로서 기능한다. "DC 링크 커패시터"로서 알려진 커패시터(25)는 DC 링크를 거쳐 전원 공급 장치로부터 도출될 수 없거나 공급 장치에 반환될 수 없는 DC 링크 전류(즉, 소위 "리플 전류")의 임의의 교류 성분의 소스 또는 싱크로서 기능한다. 실제로, 커패스터(25)는 직렬 및/또는 병렬로 접속된 여러개의 커패스터를 포함할 수 있고, 병렬 접속을 사용하는 경우에, 그 소자들의 일부는 변환기 도처에 분포될 수 있다.
도 3은 머신이 모터링 모드에 있을 경우 도 2에 도시하는 회로의 동작 사이클의 전형의 파형을 나타내고 있다. 도 3의 (a)는 스위치(21, 22)가 폐쇄될 때 도통각(θc)의 구간 동안 "온 각도"(θon)로 인가되는 전압을 도시하고 있다. 도 3의 (b)는 피크까지 상승한 후 약간 하강하는 상권선(16)의 전류를 도시하고 있다. 도통 기간의 끝에서, "오프 각도"(θoff)에 이르고, 스위치는 개방되고 전류가 다이오드에 전달되어, 권선 양단에는 반전된 링크 전압이 놓여지게 되므로 자속을 저하시켜 전류를 영(제로) 전류가 되게 한다. 전류가 영 전류인 때, 다이오드는 도통을 중지하고 전류는 후속하는 도통 기간의 개시 때까지 흐르지 않는다. DC 링크상에서의 전류는 스위치가 개방되는 때에 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 역전된 전류는 전원 공급 장치로 반환되는 에너지를 나타낸다. 전류 파형의 형태는 머신의 동작점과 채택된 스위칭 방식에 따라 변한다. 잘 알려져 있고, 예컨대 스테펜슨 논문에 기재되어 있는 바와 같이, 저속 동작은 피크 전류를 포함하기 위해 전류 쵸핑의 사용을 필요로 하며, 스위치들을 비동시에 스위칭 오프함으로써 일반적으로 "프리휠링(freewheeling)"이라고 알려진 동작 모드가 제공된다.
이미 알려져 있는 바와 같이, 스위치드 릴럭턴스 머신은 부하(19)를 구동시키기 위해 도 1a에 도시하는 바와 같이 모터링 모드에서 동작될 수 있다. 발전 모드에서, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 스위치드 릴럭턴스 머신을 회전시키기 위해서 부하(19)를 원동기(19')로 교체하고, 전원 공급 장치(11)는 예컨대 축전지 또는 구동될 장치 등의, 생성된 전기용 부하(11')로 교체된다.
발전 모드에서, 상전류는 모터링 전류의 (시간에 따른) 미러 이미지이다. 이러한 시스템은, 예컨대 1994년 2월 13∼17일 미국 플로리다주 올란도에서 개최된 IEEE 9th Applied Power Electronics Conference의 회보 pp. 41∼47에서 라던(Radun)의 "Generating with the switched reluctance motor"에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다. 도 4a는 시스템이 모터링 중일 때의 전류의 파형을, 도 4b는 발전 중일 때의 대응하는 전류 파형을 나타내고 있다. 자속은 점선으로 표시되어 있다. 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 더 많은 전류가 DC 링크로 반환되기 전에 머신은 (이러한 자속을 지원하기 위해 필요한 전류와 함께) 구축되는 프라이밍(priming) 또는 자화성 자속을 필요로 한다. 다시 말해서, 전기 에너지가 대량의 기계 에너지를 다시 DC 링크로 다시 변환 가능하기 전에 머신을 프라이밍하기 위해 DC 링크로부터 얼마의 전기 에너지가 필요하다.
정적 발전 시스템(즉, 고정된 설치부)의 경우, 머신을 프라이밍하기 위해 대개 통상의 에너지원이 존재한다. 그러나, 일부 시스템들은 이 시스템들이 예컨대 해상 장비 또는 자동차 장비상에 설비되기 때문에 고정된 설치부가 아니므로, 특정의 전력원이 제공되어야 한다. DC 링크가 상대적으로 작은값(예컨대, 12V 또는 48V)을 갖는 시스템에서, 통상적으로 도 5a에 도시하는 바와 같이 DC 링크 양단에접속되는 축전지를 시스템에 포함한다. 이 배터리는 발전기가 작동될 때 상을 프라이밍하도록 충분한 에너지를 공급하기에 유용하다.
DC 링크가 고전압 값(예컨대, 300V 이상)을 갖는 시스템에서, 비용 및 안정성 관계 때문에 고전압의 축전지를 제공하는 것은 어렵다. 현재까지 2가지 선택을 이용할 수 있다.
먼저, 저전압의 배터리를 도 5b에 도시하는 바와 같이 상향 변환기(52)로 사용할 수 있다. 이 방법은 고전압원의 절연에 관련된 다수의 안정성 문제는 해결하지만 비용이 많이 든다. 또한, 상향 변환기가 양방향이 아니라면, 배터리를 재충전하기 위해 다른 배터리 충전 형태를 제공하여야 하므로, 추가 비용이 든다.
두번째, 시스템은 전력 변환기에 있는 DC 링크 커패시터에 의해 제공되는 단기 에너지 축전에 의존할 수 있다. 이 방법은 시동시에 커패시터에 남아 있는 전하량이 머신에 적절하게 전류를 통하게 하기에 충분하다면 성공적일 것이지만, 커패시터가 장기 셧다운동안 그 전하를 보존할 것이라는 보장은 없다. 또한, 어떤 유지보수 작업이 변환기에서 행해지기 전에 커패시터는 방전되는 수도 종종 있으며, 이러한 이유로 이 방법으로 시스템을 그 후에 시동하는 것은 불가능할 것이다.
따라서, 장기 축전 장치가 없는 버스상에서 발전 시스템을 경제적으로 시동시켜야 할 필요성이 대두된다. 본 발명의 양호한 실시예에 따라, 공지된 스위치드 릴럭턴스 발전기의 전술한 단점들이 해결된다.
본 발명은 첨부하는 청구범위의 독립항에 의해 한정된다. 본 발명의 양호한특징들은 그 독립항의 각각의 종속항에 기술된다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 복수의 로터폴을 구비한 로터, 복수의 스테이터폴을 구비한 스테이터, 적어도 2개 이상의 폴을 여자시키기 위한 적어도 하나의 상권선, 및 적어도 2개 이상의 폴을 여자시키기 위한 프라이밍 권선을 포함하는 릴럭턴스 머신이 제공된다.
그 프라이밍 권선은 릴럭턴스 머신을 발전기로서 동작하도록 구성할 때 그 머신을 프라이밍하기 위해 제공된다. 사용중에, 프라이밍 권선을 전원 공급 장치에 접속되게 배열함으로써 머신이 프라이밍되어, 폴을 여자하고 각각의 상권선에 시변하는 자속 쇄교(flux linkage)를 일으킨다. 사용중에, 후속하여 프라이밍 권선에는 전류가 통하지 않고 폴을 여자시키기 위해 상권선이 사용된다.
그러므로, 머신은 발전기로서 사용될 때, 프라이밍 권선을 이용하여 프라이밍되고, 일단 적정 시점에 도달하면, 프라이밍 권선은 스위칭 아웃되어 상권선에 전류를 통하게 함으로써 머신은 여자된다. 상권선을 이용한 통상의 동작이 발생하기 전에 DC 링크는 그 정상 동작 전압보다 훨씬 작은값까지 상승될 필요가 있기 때문에, 프라이밍 권선이 회로로부터 스위칭 아웃되는 시점은 주로 사용자의 제어하에 달려 있다.
이것에 의해 스위치드 릴럭턴스 드라이브는 장기 에너지 축전 능력이 없는 고전압의 전원 공급 장치에 대하여 발전기로서 작동될 수 있다. 저전압의 공급 장치는 전용 프라이밍 권선을 사용하여 발전기를 시동시키는데 사용되므로, 이 공급 장치는 발전기가 하나 이상의 DC 링크 커패시터에 전하를 축적할 수 있도록 충분한에너지를 공급한다. 일단 충분한 전하가 축적되면, 프라이밍 권선에는 전류가 통하지 않게 되고, 발생기는 정상 상태 동작을 계속한다. 단방향의 전류가 상권선과 프라이밍 권선 양쪽에 의해 전달된다.
프라이밍 권선은 상권선을 여자시키는데 사용되는 별도의 전력원에 접속되는 것이 좋다.
릴럭턴스 머신은 특히 발전기로서 동작되는 스위치드 릴럭턴스 머신인 것이 유리하다.
상권선을 스테이터 폴상에 설치하고, 프라이밍 권선도 스테이터상에 설치하는 것이 좋다.
프라이밍 권선은 스테이터의 종축을 따라 연장될 수 있거나, 프라이밍 권선은 스테이터의 백아이언(back iron) 둘레를 감는 그램링(gramme-ring) 타입의 것일 수 있거나, 또는 적어도 하나의 스테이터 폴 둘레에 설치될 수 있다.
상권선은 DC 링크에 의해 여자되고, DC 링크의 전압대 프라이밍 권선의 공급 전압의 비는 3보다 큰 것이 좋다.
릴럭턴스 머신은 프라이밍 권선을 프라이밍 전기 에너지원에 접속하기 위한 수단을 더 포함할 수 있으며, 이 접속 수단에는 스위치, 쵸퍼 유닛 또는 전류 제어기가 포함된다.
프라이밍 권선과 그의 연관된 프라이밍 전력원, 및 만약 있다면 스위칭 소자는 단기간 사용되는 것으로 볼 수 있으며, 따라서 실시 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 제2 특징에 있어서, 복수의 로터 폴을 구비한 로터, 복수의 스테이터 폴을 구비한 스테이터, 하나 이상의 상을 형성하는 적어도 하나의 상권선, 및 적어도 하나의 프라이밍 권선을 포함하는 스위치드 릴럭턴스 발전기를 시동시키는 방법이 제공되며, 이 방법은, 스테이터에 대하여 로터를 구동시키는 단계와, 프라이밍 권선과 전기 에너지원 사이에 전기 접속을 형성함으로써 프라이밍 권선에 전류를 통하게 하여 2개 이상의 폴을 여자시키고 각 상권선에 시변하는 자속 쇄교를 일으키고 후속하여 프라이밍 권선에 전류를 통하지 않게 하는 단계를 포함한다.
따라서, 발전기는 프라이밍 권선을 이용해서 프라이밍되고, 일단 정상 상태 동작에 이르면, 프라이밍 권선은 스위칭 아웃되며(또는 전류가 통하지 않게 되며) 발전기의 상권선에 전류를 통하게 함으로써 발전기가 여자된다.
스위치드 릴럭턴스 발전기는 DC 링크에 접속되고, 프라이밍 권선은 일단 DC 링크 전압이 소정 값에 도달하였다면 전류가 통하지 않게 되고, 그 후에는 DC 링크로부터 전적으로 발전기의 상권선으로만 전류가 통하는 것이 좋다.
DC 링크는 각 상권선 양단에 접속 가능한 DC 커패시터를 구비하는 것이 좋다. DC 링크 커패시터는 전류를 각 상권선으로부터 DC 링크 커패시터로 공급함으로써 충전되고 프라이밍 권선은 DC 링크의 전압이 소정값에 도달하면 전력원으로부터 단절된다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 숙지하고 첨부 도면을 참조함으로써 분명해질 것이다.
도 1은 종래의 스위치드 릴럭턴스 드라이브의 개략도.
도 2는 도 1의 스위치드 릴럭턴스 머신에 대한 종래의 여자 회로도.
도 3의 (a)는 도 2에 도시된 회로의 상전압 파형도.
도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 대응하는 상전류 파형도.
도 3의 (c)는 도 3의 (a)에 대응하는 DC 링크 전류 파형도.
도 4a와 도 4b는 각각 모터링 전류 파형도와 발전 전류 파형도.
도 5a는 종래의 발전 시스템을 도시하는 도면.
도 5b는 상향 변환기를 구비한 종래의 발전 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 권선 배열을 도시하는 개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선 배열을 도시하는 개략도.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 권선 배열을 도시하는 개략도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : DC 전원 공급 장치
12. 12' : 스위치드 릴럭턴스 머신
13, 13' : 전력 변환기
14, 14' : 제어 장치
15 : 로터 위치 검출기
16 : 상권선
19 : 부하
19' : 원동기
25 : 커패시터
65 : 프라이밍 권선
전술한 라던의 논문에는 스위치드 릴럭턴스 발전기의 시동 방법이 개시되어있으며, 여기에서 여자 에너지는 처음에, 머신의 상권선에 여자 버스를 공급하는 배터리로부터 도출된다. 발전기는 버스 전압이 적정 수준에 상승할 때까지 그 버스에 모든 출력을 반환하고, 그에 따라 별도의 사이리스터(thyristor)가 폐쇄되어 발전기의 출력이 부하에 공급된다. 정상 상태 동작시에는 여자 버스 및 별도의 사이리스터가 모두 사용된다. 여자 버스와 부하 버스가 분리된 유사 시스템이 유럽 특허 출원 제0564067호에 개시되어 있다.
이들 종래의 시스템과 대조해 볼 때, 본 발명은 단일 버스를 사용하고 DC 링크 커패시터상에서 전압을 펌프업(pump up)하는데 사용되는 별도의 프라이밍 권선을 사용한다. 이것은 처음의 자속 쇄교를 머신에 도입함으로써 달성되고, 그에 따라 발전기를 종래의 방식으로 작동 가능하게 하기에 충분한 DC 링크 전압을 발생시킨다. 이 시스템을 이제 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명을 사용하기에 적합한 스위치드 릴럭턴스 머신의 횡단면을 도시하고 있다. 그 머신은 상(A, B, C)의 스테이터 폴(61)상에 조립된 3개의 상권선(63)을 구비한다. 로터(66)는 로터폴(64)을 구비하고 샤프트(68)상에 장착된다. 스테이터는 또한 프라이밍 권선(65)을 지탱하므로, 프라이밍 머신은 이 실시예에서, 머신을 가로질러 풀피칭되며(full-pitched), 모든 상의 폴을 둘러싸고, 스테이터의 종축을 따라 연장된다.
프라이밍 권선의 다른 실시 형태도 가능하다. 예컨대, 도 7은 스테이터의 백 아이언을 감는 그램링 타입의 권선(65)의 실시 형태를 도시하고 있다. 이 구성은 스테이터의 외면이 다른 구성 요소의 인터페이스로서 이용되지 않는 일부 시스템에서 적절할 수 있다. 도 8은 스테이터폴(61)상에 분포된 프라이밍 권선(65)을 도시하고 있다. 도 8에 도시하는 예에서는 모든 스테이터폴을 이용하지만, 엄밀하게 말해서 반드시 이렇게 할 필요는 없다. 권선들이 가능한 최고의 상호 결합을 갖도록 물리적으로 배열되어 있는 두가락(bifilar) 권선 배열과 달리, 메인 상권선(63)과 프라이밍 권선(65) 사이에 폐쇄 결합이 존재할 필요는 없다.
비록 3상 시스템을 예로서 설명하고 있지만, 이것은 단지 예시적인 것이며, 이상에서 설명한 원리들은 임의 개수의 상에도 적용할 수 있고 스테이터폴 개수와 로터폴 개수의 임의의 조합에도 적용할 수 있다.
어느 물리적 구성을 프라이밍 권선에 채택한다고 하더라도, 프라이밍 권선은 도 9에 도시하는 바와 같이, 제어 시스템(14')의 제어 하에서 접속 수단(94)에 의해 별도의 공급 장치(92)에 전기적으로 접속된다. 도 9는 스위치드 릴럭턴스 머신(12')에 배열된 프라이밍 권선(65)을 개략적으로 도시하고 있다. 접속 수단(94)은 간단한 기계적 스위치 또는 계전기일 수 있으며, 이 경우에 권선에 흐르는 전류는 프라이밍 권선(65)의 저항에 의해 주로 제어될 것이다. 저항이 너무 낮거나 공급 장치(92)의 전압이 상대적으로 높기 때문에, 그 저항이 너무 낮아서 전류를 적정 값까지 제한할 수 없다면, 접속 수단(94)은 쵸퍼 유닛이거나 종래에 알려진 다른 형태의 전류 제어기일 수 있다.
이 실시예에서는 머신의 프라이밍 권선과 상권선 사이에 전기적인 연결이 없고, 즉 그들 사이에 갈바니 절연(galvanic isolation)이 존재할 수 있다는 것에 주목해야 할 것이다. 이것은 안정성 면에서 중요한 장점이 된다.
동작에 있어서, 원동기(97)는 스테이터에 대해서 적절한 속도로 로터를 회전시킴으로써 발전기를 구동할 것이다. 발전기를 시동시키기 위해서, 프라이밍 권선(65)에는, 접속 수단(94)을 작동함으로써 공급 장치(92)를 프라이밍 권선(65)에 접속시키는 제어 시스템에 의해 전류가 통하게 된다. 전류가 프라이밍 권선(65)에 흐르므로, 지속적인 자속이 머신에 셋업될 수 있다. 이 자속은 스테이터 폴쌍 중 로터 폴에 인접한 스테이터폴을 통과하게 되는데, 이는 자속이 최저 릴럭턴스를 갖는 자기 회로로 자연히 흐르기 때문이다. 그러나, 로터가 원동기의 영향하에서 회전하기 때문에, 상이한 폴쌍이 상이한 시간에 선택되므로, 시변하는 자속은 임의의 하나의 폴쌍에 의해 나타난다. 이 자속은 상권선(63)을 링크함으로써 상권선에서 시변하는 양방향의 전압을 유도한다. 상권선에 연관된 스위치(21, 22)가 개방 상태를 유지할 지라도, 전력 변환기(13)의 다이오드(23, 24)가 여전히 접속되므로, 다이오드는 전압을 정류하는 역할을 하며, 전류의 반 사이클을 DC 링크상에 흐르게 한다. 스위치(21, 22)가 개방되므로, 전류는 DC 링크 커패시터(25)로 흐르고, 전류 및 커패스터 크기에 의해 결정되는 비율로 그의 전압을 상승시킨다.
DC 링크 전압이 적정 수준까지 상승한 경우에, 프라이밍 권선(65)은 그 공급 장치(92)로부터 단절되고(즉, 권선에 전류가 통하지 않음), 그 후에는 발전기의 작동에 이용되지 않는다. 발전기는 이어서 종래의 방식으로 DC 링크 커패시터(25)로부터 스위치(21, 22)를 통해 여자될 수 있고, 발전기 출력은 이어서 출력 스위치(98)를 통해 전기 부하(96)에 접속될 수 있다.
이 시스템은 시스템상에 장기 에너지 축전 장치가 없을 지라도 DC 링크상에서 발전할 수 있다. 공급 장치(92)는 DC 링크와 비교해서, 예컨대 300V 대 12V로 낮은 것이 좋다. 전력원(92)은 사용중에 교체되는 1차 전지 또는 재충전 가능한 전력원일 수 있다. 프라이밍 권선(65)는 단기 작동에만 고려되는 것이 좋고, 그에 따라 제조 비용이 절감되고 머신내에서 최소의 공간만 차지하게 된다.
프라이밍 권선(65)은 발전기를 시동시키는, 즉 DC 링크 커패시터(25)가 발전기의 정상 상태 동작을 위해 상권선(63)에 필요한 여자를 공급할 수 있는 전압까지 그 커패시터를 상승시키는 수단을 제공하는 용도에만 전용되는 것으로 이해될 수 있다. DC 링크 커패시터가 적정 전압값에 도달한 후에는, 프라이밍 권선(65)은 단절되고 발전기의 정상 상태 동작을 수행할 추가 의무를 가지지 않는다.
이상의 설명으로부터, 프라이밍 권선에 인가된 여자는 로터 위치에 따라 스위치되지 않는다고, 즉 프라이밍 권선에 인가된 여자는 로터의 각도 위치에 종속되지 않는다고 이해될 수 있다. 여자는 교류이거나, 리플 정도가 심한 단방향성인 공급 장치를 사용하는 것이 가능하다면, 전술한 바와 같이 단방향성인 것이 좋다.
당업자라면 본 발명에서 벗어나지 않고 전술한 구성의 다양한 변형예가 가능하다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 본 발명은 회전형 머신뿐만 아니라 선형 머신에도 적용될 수 있다. 따라서, 여러개의 실시예에 대한 이상의 설명은 예시적인 것이며 그 예에 한정시키려는 것이 아니다. 당업자에게는 전술한 동작에 대한 실질적인 변화없이 그 구성을 최소로 변경할 수 있다는 것이 분명할 것이다. 본 발명은 다음의 청구범위에 의해서만 한정될 수 있다.
본 발명은 장기 축전 장치가 없는 버스상에서 발전 시스템을 경제적으로 시동시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수의 로터폴을 구비한 로터, 복수의 스테이터폴을 구비한 스테이터, 2개 이상의 폴을 여자시키기 위한 적어도 하나의 상권선, 및 2개 이상의 폴을 여자시키기 위한 프라이밍 권선을 포함하는 릴럭턴스 머신.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프라이밍 권선은 상기 상권선을 여자시키는데 사용되는 별도의 프라이밍 전력원에 접속 가능한 것인 릴럭턴스 머신.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 릴릭턴스 머신은 스위치드 릴럭턴스 머신인 것인 릴럭턴스 머신.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상권선은 상기 스테이터폴상에 설치되는 것인 릴럭턴스 머신.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프라이밍 권선은 상기 스테이터상에 설치되는 것인 릴럭턴스 머신.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프라이밍 권선은 상기 스테이터의 종축을 따라 연장되는 것인 릴럭턴스 머신.
  7. 제5항에 있어서, 상기 프라이밍 권선은 상기 스테이터의 백아이언 둘레를 감는 그램링 타입인 것인 릴럭턴스 머신.
  8. 제5항에 있어서, 상기 프라이밍 권선은 상기 스테이터폴의 적어도 하나의 둘레에 제공되는 것인 릴럭턴스 머신.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상권선은 DC 링크에 의해 여자 가능하고, DC 링크의 전압대 상기 프라이밍 권선의 공급 전압의 비는 3보다 큰 것인 릴럭턴스 머신.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프라이밍 권선을 프라이밍 전력원에 접속하기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 접속 수단은 스위치, 쵸퍼 유닛 또는 전류 제어기를 포함하는 것인 릴릭턴스 머신.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프라이밍 권선 및/또는 그의 연관된 프라이밍 전력원 및/또는, 만약 있다면 접속 소자는 단기 사용 용도로 고려되는 것인 릴럭턴스 머신.
  12. 복수의 로터폴을 구비한 로터, 복수의 스테이터폴을 구비한 스테이터, 하나이상의 상을 형성하는 적어도 하나의 상권선, 및 적어도 하나의 프라이밍 권선을 포함하는 스위치드 릴럭턴스 발전기를 시동시키는 방법으로서,
    상기 스테이터에 대하여 상기 로터를 구동시키는 단계와,
    상기 프라이밍 권선과 전기 에너지원 사이에 전기 접속을 형성하여 2개 이상의 폴을 여자시키고 상기 상권선 중 적어도 하나에 시변하는 자속 쇄교를 일으켜 상기 프라이밍 권선에 전류를 통하게 하고, 후속하여 상기 프라이밍 권선에 전류를 통하지 않게 하며 상기 발전기의 상권선에 전류를 통하게 하는 단계를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 발전기 시동 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스위치드 릴럭턴스 발전기는 DC 링크에 접속되고, 상기 시동 방법은 상기 DC 링크의 전압이 소정 값에 도달하였다면 상기 프라이밍 권선에 전류를 통하지 않게 하고 후속하여 상기 DC 링크로부터 상기 발전기의 상권선에 전류를 통하게 하는 단계를 더 포함하는 것인 스위치드 릴럭턴스 발전기 시동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 DC 링크는 상기 상권선 양단에 접속된 DC 커패시터를 구비하고, 상기 시동 방법은,
    각각의 상권선으로부터 전류를 상기 DC 링크 커패시터에 공급함으로써 상기 DC 링크 커패시터를 충전하고 상기 DC 링크 커패시터의 전압이 소정값에 도달하였다면 전력원으로부터 상기 프라이밍 권선을 단절하는 단계를 더 포함하는 것인 스위치드 릴럭턴스 발전기 시동 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0301833D0 (en) 2003-01-27 2003-02-26 Switched Reluctance Drives Ltd A variable reluctance generator
US20090074560A1 (en) * 2003-02-10 2009-03-19 Madison Joel V Thrust balancing device for cryogenic fluid machinery
US20060170389A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Caterpillar Inc Medium voltage switched reluctance motors used in traction applications
US8952591B2 (en) 2010-11-03 2015-02-10 Regal Beloit America, Inc. Rotor lamination shaping for minimum core loss in SRMs
US10500303B2 (en) 2014-08-15 2019-12-10 Tepha, Inc. Self-retaining sutures of poly-4-hydroxybutyrate and copolymers thereof
US20230223876A1 (en) 2022-01-13 2023-07-13 Caterpillar Inc. Switched reluctance generator converter

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE358779B (ko) * 1970-01-08 1973-08-06 Asea Ab
US4058746A (en) * 1973-01-29 1977-11-15 Westinghouse Electric Corporation Dynamoelectric machinery utilizing superconductive windings
US5113113A (en) * 1990-03-07 1992-05-12 Brane Tepavcevic Constant current reluctance motor drive systems
US5168203A (en) * 1990-03-07 1992-12-01 Branislav Tepavcevic Constant current reluctance motor drive systems
US5289107A (en) * 1992-03-30 1994-02-22 General Electric Company Switched reluctance generator system with fault recovery capability
CA2151532C (en) * 1994-07-25 1998-12-22 Emerson Electric Co. Auxiliary starting switched reluctance motor
JP3550584B2 (ja) * 1995-04-21 2004-08-04 正 深尾 電磁回転機械
WO1996038903A1 (en) * 1995-05-30 1996-12-05 Toeroek Vilmos A self-starting brushless electric motor
US5825113A (en) * 1995-07-05 1998-10-20 Electric Power Research Institute, Inc. Doubly salient permanent magnet machine with field weakening (or boosting) capability
GB9524022D0 (en) * 1995-11-23 1996-01-24 Barnes N M Method of operating an electronic circuit
GB9625831D0 (en) * 1996-12-12 1997-01-29 Switched Reluctance Drives Ltd Hysteresis current controller for a reluctance machine
US5929590A (en) * 1997-01-07 1999-07-27 Emerson Electric Co. Method and apparatus for implementing sensorless control of a switched reluctance machine
US6002233A (en) * 1997-12-19 1999-12-14 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Low torque ripple switched reluctance motor regulation system
GB9818878D0 (en) * 1998-08-28 1998-10-21 Switched Reluctance Drives Ltd Switched reluctance drive with high power factor
GB9906716D0 (en) * 1999-03-23 1999-05-19 Switched Reluctance Drives Ltd Operation of a switched reluctance machine from dual supply voltages
GB9928843D0 (en) * 1999-12-06 2000-02-02 Lucas Industries Ltd Switched reluctance generator and a method of controlling such a generator
US6559567B2 (en) * 2000-05-12 2003-05-06 Levitronix Llc Electromagnetic rotary drive
GB0030844D0 (en) * 2000-12-18 2001-01-31 Switched Reluctance Drives Ltd Transient voltage supression
KR100382226B1 (ko) * 2001-03-30 2003-05-09 학교법인 한양학원 전기자권선에 보조권선이 추가된 브러시리스 직류전동기

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DE60335590D1 (de) 2011-02-17

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