KR20080089390A - 연료/전기 구동 시스템 - Google Patents

연료/전기 구동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관 (1), 내연기관 (1) 에 의해 구동되고 제 1 고정자 권선 세트 (A) 를 갖는 발전기 (2) 를 갖고, AC 전압 단부에서 상기 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고 DC 전압 단부에서 제 1 DC 전압 회로 (4) 에 연결되는 제 1 정류기 (3) 를 갖고, DC 전압 단부에서 상기 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되고 AC 전압 단부에서 구동 모터 (6) 에 연결되는 제 1 전력 인버터 (5) 를 갖는 연료/전기 구동 시스템을 나타낸다. 연료/전기 구동 시스템의 견고성 및 이용성을 증가시키기 위해, 상기 발전기 (2) 는 제 2 고정자 권선 세트 (B) 를 갖고, AC 전압 단부에서 제 2 정류기 (7) 가 상기 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고 DC 전압 단부에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되고, DC 전압 단부에서 제 2 전력 인버터 (9) 가 제 2 DC 전압 회로 (8) 에 연결되고 AC 전압 단부에서 구동 모터 (6) 에 연결된다.

Description

연료/전기 구동 시스템{FUEL/ELECTRIC DRIVE SYSTEM}
본 발명은 구동 시스템의 분야에 관한 것이다. 이는 독립 청구항의 전문에 청구된 것과 같은 연료/전기 구동 시스템을 기본으로 한다.
오늘날 연료/전기 구동 시스템은 레일 바운드 차량 (rail-bound vehicles) 및 자동차뿐만 아니라 선박의 경우에도 그 사용이 증가되고 있다. 종래 기술에 따른 이러한 연료/전기 구동 시스템은 도 1 의 실시예에 의해 나타나 있다. 상기 도면에서, 현재의 연료/전기 구동 시스템은 내연기관 및 이 내연기관에 의해 구동되는 발전기를 갖는다. 변속기가 대체로 내연기관과 발전기 사이에 연결된다. 발전기는 대체로 단일 고정자 권선 세트를 갖는다. 정류기가 교류 전압 측에서 이 고정자 권선 세트에 연결된다. 정류기는 또한 직류 전압 측에서 직류 전압 회로에 연결되고, 구동 모터에 전기를 공급하기 위한 전력 인버터가 직류 전압 회로에 연결되어 있다.
상기 설명된 종래의 연료/전기 구동 시스템, 특히 도 1 에 따른 연료/전기 구동 시스템의 문제는, 발전기가 예컨대 고정자 권선 세트 중 하나에서의 고장 또는 단락에 의해 작동하지 않을 때, 구동 모터에는 전기가 더 이상 충분하게 공급될 수 없고 전체 구동 시스템은 따라서 더 이상 사용가능하지 않다. 게다가, 정류 기, 직류 전압 회로, 전력 인버터 및 구동 모터와 같은 하류 요소는 발전기가 작동하지 않을 때, 손상될 수 있다.
본 발명의 목적은 따라서 또한 높은 이용성을 갖는 견고한 연료/전기 구동 시스템을 사용 가능하게 하는 것이다. 이 목적은 청구항 1 의 특징부를 통해 달성된다. 본 발명의 유리한 발달은 종속 청구항에 주어진다.
본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템은 내연기관 및 이 내연기관에 의해 구동되고 제 1 고정자 권선 세트를 갖는 발전기를 포함한다. 또한, 연료/전기 구동 시스템은 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트에 연결되고 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로에 연결되는 제 1 정류기를 포함한다. 게다가, 연료/전기 구동 시스템은 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터에 연결되는 제 1 전력 인버터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 발전기는 제 2 고정자 권선 세트를 갖는다. 또한, 제 2 정류기가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트에 연결되고 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로에 연결된다. 또한, 제 2 전력 인버터가 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터에 연결된다. 제 2 고정자 권선 세트, 이에 연결된 제 2 정류기와 제 2 직류 전압 회로를 통해 제 2 정류기에 연결된 전력 인버터를 통하여, 구동 모터에 전기를 공급하기 위한 여분의 공급로가 유리하게는 제공되어, 예컨대 두 개의 고정자 권선 세트 중 하나에 고장 또는 단락의 경우, 구동 모터에는 유리하게는 고장이 나지 않은 다른 공급로를 통해 전기가 공급될 수 있다. 따라서 구동 시스템은 고장인 경우에도 계속해서 사용 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템은 전체적으로 매우 견고하다. 또한, 내연기관은 가변적인 회전 속도로 운전될 수 있고 따라서 유리하게는 두 개의 고정자 권선 세트를 갖는 발전기 및 구동 시스템의 하류 요소에 의해 연료 효율적인 방식으로 운전될 수 있다. 게다가, 가변적인 회전 속도에 의한 운전에 의하여, 내연기관과 발전기 사이의 변속기를 생략할 수 있다.
본 발명의 이러한 목적과 다른 목적, 이점 및 특징은 도면과 관련한 이하의 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명에 의해 명백해 질 것이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 연료/전기 구동 시스템의 실시형태를 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 1 실시형태를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 2 실시형태를 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 3 실시형태를 나타낸다.
도 5 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 4 실시형태를 나타낸다.
도 6 은 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 5 실시형태를 나타낸다.
도면에 사용된 참조 부호 및 이들의 뜻은 참조 부호 리스트에 함께 기재되어 있다. 기본적으로, 동일한 부품은 도면에서 동일한 참조 부호로 제공된다. 설명된 실시형태는 본 발명의 내용의 실시예이고 제한적인 효과를 갖지 않는다.
도 2 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 1 실시형태를 나타낸다. 상기 도에서, 연료/전기 구동 시스템은 내연기관 (1) 및 이 내연기관 (1) 에 의해 구동되고 제 1 고정자 권선 세트 (A) 를 갖는 발전기 (2) 를 포함한다. 내연기관 (1) 은, 예컨대 디젤 엔진, 가스 터빈 또는 일반적으로 당업자에게 알려진 어떠한 내연기관으로 실현된다. 또한, 연료/전기 구동 시스템은 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결된 제 1 정류기 (3) 를 포함한다. 게다가, 연료/전기 구동 시스템은 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터 (6) 에 연결된 제 1 전력 인버터 (5) 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 발전기 (1) 는 제 2 고정자 권선 세트 (B) 를 갖는다. 일반적으로, 각 고정자 권선 세트 (A, B) 는 e ≥ 3 인 e 상 권선을 포함한다. 도 2 의 실시형태 및 이하에 상세하게 설명되는 도 3 ~ 6 에 따른 실시형태에서, 각 경우에 각각 e = 3 인 e 상 권선을 갖는 두 개의 고정자 권선 세트 (A, B) 가 나타난다. 또한, 도 2 에 따르면, 제 2 정류기 (7) 가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결된다. 또한, 제 2 전력 인버터 (9) 가 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터 (6) 에 연결된다. 구동 모터 (6) 역시 일반적으로 각 고정자 권선 세트가 a ≥ 3 인 a 상 권선을 갖는 두 개의 고정자 권선 세트를 포함한다. 도 2 의 실시형태 및 이하에 상세하게 설명되는 도 3 ~ 6 에 따른 실시형태에서, 각각의 경우 각각 a = 3 인 a 상 권선을 갖는 두 개의 고정자 권선 세트가 구동 모터 (6) 에 나타난다. 발전기 (2), 이에 연결된 제 2 정류기 (7) 및 제 2 직류 전압 회로 (8) 를 통해 제 2 정류기 (7) 에 연결된 전력 인버터 (9) 의 제 2 고정자 권선 세트 (B) 를 사용하여, 구동 모터 (6) 에 대한 전기 공급을 위한 여분의 공급로가 유리하게 제공되어, 예컨대 두 개의 고정자 권선 세트 (A, B) 중 하나의 고장 또는 단락의 경우, 구동 모터 (6) 에는 유리하게는 고장나지 않은 다른 공급로를 통해 전기가 공급되도록 제공된다. 그 결과, 연료/전기 구동 시스템은 고장의 경우에도 계속해서 사용 가능하고, 즉 구동 모터 (6) 에는 계속하여 전기가 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템은 전체적으로 매우 강건하고 높은 수준의 이용성을 갖는다. 또한, 내연기관 (1) 은 두 개의 고정자 권선 세트 (A, B) 를 갖는 발전기 (2) 및 구동 시스템의 하류 요소 (3, 4, 5, 6) 에 의해 가변적인 회전 속도로 운전될 수 있고 따라서 유리하게도 연료에 있어서 효율적인 방식으로 운전될 수 있다. 게다가, 가변적인 회전 속도에 의한 운전에 의하여, 종래 기술에 따른 연료/전기 구동 시스템의 실시형태에서 나타낸 것과 같이, 대체적으로 내연기관 (1) 과 발전기 (2) 사이에 연결되는 변속기 (40) 를 생략할 수 있다.
도 2 에 따르면, 격리 스위치 (10) 가 제 1 정류기 (3) 에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 연결부에 연결되고, 격리 스위치 (11) 가 제 2 정류기 (7) 에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 연결부에 연결된다. 예컨대, 발전기 (2) 의 고정자 권선 세트 (A, B) 중 하나가 고장이 나면, 고장이 난 고정자 권선 세트 (A, B) 에 연결되는 정류기 (3) 는 각각의 격리 스위치 (10, 11) 에 의해 용이하고 빠르게 단절될 수 있고 이러한 정류기 (3, 7) 및 직류 전압 회로 (4, 8), 전력 인버터 (5, 9) 및 구동 모터 (6) 와 같은 하류 요소는 손상 또는 파괴에 대하여 보호될 수 있다. 물론, 각각의 격리 스위치 (10, 11) 는 또한 발전기 (2) 의 각각의 고정자 권선 세트 (A, B) 가 고장의 경우에 각각의 정류기 (3, 7) 의 부분에서 단절되는 것을 가능하게 한다. 각각의 격리 스위치 (10, 11) 는 물론 또한 대응하는 고정자 권선 세트 (A, B) 가, 예컨대 발생한 고장이 점검되거나 또는 유지 또는 보수 작업 이후에 각각의 정류기 (3, 7) 에 재연결되는 것을 가능하게 한다.
도 2 에 따르면, 격리 스위치 (12) 가 구동 모터 (6) 에 대한 제 1 전력 인버터 (5) 의 연결부에 연결되고 격리 스위치 (13) 가 구동 모터 (6) 에 대한 제 2 전력 인버터 (9) 의 연결부에 또한 연결된다. 예컨대, 구동 모터 (6) 에서 고장이 발생한다면, 구동 모터 (6) 에 연결되어 있는 각각의 전력 인버터 (5, 9) 는 각각의 격리 스위치 (12, 13) 에 의해 용이하고 빠르게 단절될 수 있고 각각의 전력 인버터 (5, 9) 와 직류 전압 회로 (4, 8), 정류기 (3, 7) 및 발전기 (2) 와 같은 이전의 요소는 손상 또는 파괴에 대하여 보호될 수 있다. 물론, 각각의 격리 스위치 (12, 13) 는 구동 모터 (6) 가 고장 나는 경우 각각의 전력 인버터 (5, 9) 의 부분에서 단절되는 것을 가능하게 한다. 각각의 격리 스위치 (12, 13) 는, 또한 구동 모터 (6) 가, 예컨대 발생한 고장이 점검되거나 또는 유지 또는 보수 작업 이후에 각각의 전력 인버터 (5, 9) 에 재연결되는 것을 가능하게 한다.
또한, 제 1 직류 전압 회로 (4) 는 연결 스위치 (14) 를 통해 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결될 수 있고 단절될 수 있다. 따라서, 예컨대 상기 언급된 것과 같은 고장 때문에 제 1 정류기 (3) 와 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 연결이 격리 스위치 (10) 에 의해 단절되거나 또는 제 2 정류기 (7) 와 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 연결이 격리 스위치 (11) 에 의해 단절된다면, 연결 스위치 (14) 는 직류 전압 회로 (4, 8) 중 하나를 각각의 다른 직류 전압 회로 (4, 8) 로 공급하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 고장의 경우, 구동 모터 (6) 에는 또한 유리하게는 제 1 전력 인버터 (5) 에 의해 제 1 직류 전압 회로 (4) 로부터 전기가 공급될 수 있고, 추가적으로 제 2 전력 인버터 (9) 에 의해 제 2 직류 전압 회로 (8) 로부터 또한 전기가 공급될 수 있다.
게다가, x ≥ 1 인 x 다른 전력 인버터 (15) 가 직류 전압 측에서 일반적으로 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되고, 도 2 에서 x = 1 인 이러한 다른 전력 인버터 (15) 는 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결된다. 각각의 다른 x 전력 인버터 (15) 는 유리하게는 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는 것을 가능하게 한다. 물론, 이러한 전력 인버터 (15) 는 또한 에너지를 재공급할 수 있도록 설계된다. 게다가, 일반적으로 y ≥ 1 인 y 다른 전력 인버터 (16) 가 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되고, 도 2 에서 y = 1 인 이러한 다른 전력 인버터 (16) 는 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결된다. 각각의 다른 y 전력 인버터 (16) 는 또한 유리하게는, 이러한 경우에 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는 것을 가능하게 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 2 실시형태를 나타낸다. 도 2 를 기본으로 하여, 도 3 에 따른 연료/전기 구동 시스템은 일반적으로 z ≥ 1 이며, 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 와 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되는 z 다른 전력 인버터 (17) 를 갖고, 도 3 에서 z = 1 인 이러한 다른 전력 인버터 (17) 는 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 와 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결된다. 그 결과 각각의 다른 z 전력 인버터 (17) 에는 유리하게는 두 개의 직류 전압 회로 (4, 8) 모두로부터 전기가 공급될 수 있고, 이러한 경우 각각의 다른 z 전력 인버터 (17) 에, 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는 것을 가능하게 한다. 물론, 이러한 전력 인버터 (17) 는 또한 에너지를 재공급할 수 있도록 설계된다. 도 3 에 따르면, 전류의 방향을 제한하기 위한 요소 (18) 가 z 다른 전력 인버터 (17) 중 하나에 대한 제 1 직류 전압 회로 (4) 의 각 연결부에 연결되고, 전류의 방향을 제한하기 위한 요소 (19) 가 z 다른 전력 인버터 (17) 중 하나에 대한 제 2 직류 전압 회로 (8) 의 각 연결부에 연결된다. 전류의 방향을 제한하기 위한 각각의 요소 (18, 19) 는 단지 정해진 전류의 방향의 전류가 각각의 직류 전압 회로 (4, 8) 에서 z 다른 전력 인버터 (17) 의 각각의 전력 인버터 (17) 로 흐르고 정해진 방식으로 다시 돌아가는 것을 보장하는 역할을 한다. 이는 유리하게는 예컨대 각각의 직류 전압 회로 (4, 8) 에서의 고장 및/또는 z 다른 전력 인버터 (17) 중 하나의 고장에 의해 야기되는 고장 전류가 각각의 전력 인버터 (17) 또는 각각의 직류 전압 회로 (4, 8) 에 흐르고 각각의 전력 인버터 (17) 또는 각각의 직류 전압 회로 (4, 8) 에 직접적 및 간접적으로 연결되는 요소에 손상을 입히거나 파괴하는 상황을 피하게 한다. 전류의 방향을 제한하기 위한 각각의 요소 (18, 19) 는 바람직하게는 도 3 에 따른 다이오드에 의해 실현되고 따라서 매우 간단하고 공간 절약적인 방식으로 실행될 수 있다. 하지만, 작동될 수 있는 스위칭 요소, 특히 작동될 수 있는 전력 반도체 스위치가 또한 고려될 수 있다. z 다른 전력 인버터 (17) 와 도 3 을 참조하여 상기에 자세하게 설명된 직류 전압 측에서의 이들의 연결은 도 2 에 따른 연료/전기 구동 시스템 및 이하에서 또한 자세하게 설명되는 도 4, 도 5 및 도 6 에 따른 연료/전기 구동 시스템과 또한 조합될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 3 실시형태를 도시한다. 도 2 를 기본으로 하여, 일반적으로 n ≥ 1 인 n 다른 정류기 (20) 가 교류 전압 측에서 도 4 에 따른 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고, 도 4 에서 n = 1 인 다른 정류기 (20) 는 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결된다. 게다가, 도 4 에 따르면 일반적으로 m ≥ 1 인 m 다른 전력 인버터 (21) 가 각각의 경우에 각각의 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 를 통해 n 정류기 (20) 중 하나에 연결되고, 도 4 에서 m = 1 인 다른 전력 인버터 (21) 는 각각의 경우에 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 를 통해 n 정류기 (20) 중 하나에 연결된다. 제 1 고정자 권선 세트 (A) 는 따라서, 제 1 및 제 2 직류 전압 회로 (4, 8) 와는 별개로 그리고 독립적으로 m 다른 전력 인버터 (21) 의 각각의 다른 전력 인버터 (21) 에 의해 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기가 공급되는데 사용될 수 있다. 또한, 도 4 에 따르면, p ≥ 1 인 p 다른 정류기 (26) 가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고, 도 4 에서 p = 1 인 다른 정류기 (26) 는 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결된다. 게다가, 도 4 에 따르면, 일반적으로 q ≥ 1 인 q 다른 전력 인버터 (27) 가 각각의 경우에 각각의 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 를 통해 p 정류기 (26) 중 하나에 연결되고, 도 4 에서 q = 1 인 다른 전력 인버터 (27) 는 각각의 경우에 각각의 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 를 통해 p 정류기 (26) 중 하나에 연결된다. 제 2 고정자 권선 세트 (B) 는 따라서, 제 1 및 제 2 직류 전압 회로 (4, 8) 와는 별개로 그리고 독립적으로 q 다른 전력 인버터 (27) 의 각각의 다른 전력 인버터 (27) 에 의해 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는데 사용될 수 있다. 도 4 에 따르면, 격리 스위치 (25) 가 n 다른 정류기 (20) 중 하나에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 각 연결부에 연결된다. 또한, 도 4 에 따르면, 격리 스위치 (31) 가 p 다른 정류기 (26) 중 하나에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 각 연결부에 추가적으로 연결된다. 예컨대, 발전기 (2) 의 고정자 권선 세트 (A, B) 중 하나에 고장이 발생한다면, 고장이 난 고정자 권선 세트 (A, B) 에 연결된 다른 정류기 (20, 26) 는 각각의 격리 스위치 (25, 31) 에 의해 용이하고 빠르게 단절될 수 있고 이러한 다른 정류기 (26) 와 직류 전압 회로 (22, 28) 및 다른 전력 인버터 (21, 27) 와 같은 하류 요소는 손상 또는 파괴에 대하여 보호된다. 물론, 각각의 격리 스위치 (25, 31) 는 또한 발전기 (2) 의 각각의 고정자 권선 세트 (A, B) 가 각각의 다른 정류기 (20, 26) 의 부분의 고장의 경우에 단절되는 것을 가능하게 한다. 물론, 각각의 격리 스위치 (25, 31) 는 또한 대응하는 고정자 권선 세트 (A, B) 가, 예컨대 발생한 고장이 점검되거나 또는 유지 및 보수 작업 이후에 각각의 다른 정류기 (20, 26) 에 재연결되는 것을 가능하게 한다. n 다른 정류기 (20) 와 도 4 에 대해 상기에서 자세하게 설명된 이들의 연결 및 p 다른 정류기 (26) 와 도 4 에 대해 상기에서 자세하게 설명된 이들의 연결은 또한 도 2, 도 3 에 따른 연료/전기 구동 시스템과 또한 이하에서 자세하게 설명되는 도 5 및 도 6 에 따른 연료/전기 구동 시스템과 조합될 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 4 실시형태를 나타낸다. 도 4 를 기본으로 하여, n ≥ 1 이며, 일반적으로 도 4 에 대응하는 방식으로 n 다른 정류기 (20) 는 교류 전압 측에서 도 5 에 따른 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고, 도 5 에서 n = 1 인 다른 정류기 (20) 는 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결된다. 게다가, 도 5 에 따르면 일반적으로 m ≥ 1 인 m 다른 전력 인버터 (21) 는 각각의 경우에 각각의 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 를 통해 n 정류기 (20) 중 하나에 연결되고, 도 5 에서 m = 1 인 다른 전력 인버터 (21) 는 각각의 경우에 각각의 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 를 통해 n 정류기 (20) 중 하나에 연결된다. 제 1 고정자 권선 세트 (A) 는 따라서, 제 1 및 제 2 직류 전압 회로 (4, 8) 와는 별개로 그리고 독립적으로 m 다른 전력 인버터 (21) 의 각각의 다른 전력 인버터 (21) 에 의해 예컨대 다른 구동 모터dp 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는데 사용될 수 있다. 도 5 에 따르면, 격리 스위치 (25) 가 n 다른 정류기 (20) 중 하나에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 각각의 연결부에 연결되고, 이와 관련해 도 4 와 관련된 진술이 작용의 방법 및 이점에 관해서 참조 된다. 또한, 도 5 에 따르면, 일반적으로 r ≥ 1 이고 n ≥ r 인 r 다른 정류기 (23) 가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고, 도 5 에서 r = 1 인 다른 정류기 (23) 는 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결된다. 게다가, 도 5 에 따르면, 각각의 r 다른 정류기 (23) 는 각각의 경우에 직류 전압 측에서 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 중 하나에 연결된다. 예컨대 발전기 (2) 의 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 고장이 발생한 경우에, 각각의 다른 정류기 (20) 는 격리 스위치 (25) 에 의해 단절되고, 이러한 경우 다른 단절된 정류기 (20) 에 연결되는 직류 전압 회로 (22) 에는 유리하게는 다른 정류기 (23) 에 의해 전기가 공급될 수 있고 이에 의해 이러한 직류 전압 회로 (22) 로부터 다른 전력 인버터 (21) 에 의해, 고장이 난 경우라도 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 또한 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등의 보조 작동 장치에도 전기를 공급할 수 있게 한다. 게다가, 유리하게는 다른 각각의 정류기 (23) 가 발전기 (2) 의 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 단절되고 재연결되는 것을 가능하게 하는 격리 스위치 (24) 가 r 다른 정류기 (23) 중 하나에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 각각의 연결부에 연결된다. r 다른 정류기 (23) 와 도 5 를 참조하여 상기에 자세하게 설명된 이들의 연결이 이하에 자세하게 설명되는 도 6 에 따른 연료/전기 구동 시스템뿐만 아니라 도 2, 도 3, 및 도 4 에 따른 연료/전기 구동 시스템과 또한 조합될 수 있다는 것을 주목해야한다.
도 6 은 본 발명에 따른 연료/전기 구동 시스템의 제 5 실시형태를 나타낸다. 도 4 를 기본으로 하여, p ≥ 1 이며, 일반적으로 도 4 에 대응하는 방식으로 p 다른 정류기 (26) 는 교류 전압 측에서 도 6 에 따른 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고, 도 6 에서 p = 1 인 다른 정류기 (26) 는 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결된다. 게다가, 도 6 에 따르면 q ≥ 1 인 q 다른 전력 인버터 (27) 는 일반적으로 각각의 경우에 각각의 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 를 통해 p 정류기 (26) 중 하나에 연결되고, 도 4 에서 q = 1 인 다른 전력 인버터 (27) 는 각각의 경우에 각각의 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 를 통해 p 정류기 (26) 중 하나에 연결된다. 제 2 고정자 권선 세트 (B) 는 따라서, 제 1 및 제 2 직류 전압 회로 (4, 8) 와는 별개로 그리고 독립적으로 q 다른 전력 인버터 (27) 의 각각의 다른 전력 인버터 (27) 에 의해 예컨대 다른 구동 모터에 뿐만 아니라, 예컨대 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등과 같은 보조 작동 장치에도 전기를 공급하는데 사용될 수 있다. 도 6 에 따르면, 격리 스위치 (31) 가 p 다른 정류기 (26) 중 하나에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 각각의 연결부에 연결되고, 이와 관련하여 도 4 와 관련된 진술이 작용의 방법 및 이점에 관해서 참조된다. 또한, 도 6 에 따르면, 일반적으로 v ≥ 1 이고 p ≥ v 인 v 다른 정류기 (29) 가 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고, 도 6 에서 v = 1 인 다른 정류기 (29) 는 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결된다. 게다가, 도 6 에 따르면, 각각의 v 다른 정류기 (29) 는 각각의 경우에 직류 전압 측에서 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 중 하나에 연결된다.
예컨대 발전기 (2) 의 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 고장이 발생한 경우에, 각각의 다른 정류기 (26) 는 격리 스위치 (31) 에 의해 단절되고, 이러한 경우 다른 단절된 정류기 (26) 에 연결되는 직류 전압 회로 (28) 에는 유리하게는 다른 정류기 (29) 에 의해 전기가 공급될 수 있고, 따라서 이렇게 고장이 난 경우라도, 이러한 직류 전압 회로 (28) 로부터 다른 전력 인버터 (27) 에 의해, 다른 구동 모터와, 예컨대 또한 팬, 공기 조절 시스템, 액추에이터 모터 등의 보조 작동 장치에도 전기를 공급할 수 있게 한다. 게다가, 유리하게는 각각의 다른 정류기 (29) 가 발전기 (2) 의 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 단절되고 재연결되는 것을 가능하게 하는 격리 스위치 (30) 가 v 다른 정류기 (29) 중 하나에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 각각의 연결부에 연결된다. v 다른 정류기 (29) 와 도 6 을 참조 하여 상기에 자세하게 설명된 이들의 연결이 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5 에 따른 연료/전기 구동 시스템과 또한 조합될 수 있다는 것을 주목해야한다.
참조 부호 목록
1 내연기관
2 발전기
3 제 1 정류기
4 제 1 직류 전압 회로
5 제 1 전력 인버터
6 구동 모터
7 제 2 정류기
8 제 2 직류 전압 회로
9 제 2 전력 인버터
10, 11, 12, 13, 격리 스위치
24, 25, 30, 31
14 연결 스위치
15 x 다른 전력 인버터, x ≥ 1
16 y 다른 전력 인버터, y ≥ 1
17 z 다른 전력 인버터, z ≥ 1
18, 19 전류의 방향을 제어하기 위한 요소
20 n 다른 정류기, n ≥ 1
21 m 다른 전력 인버터, m ≥ 1
22 각 n 다른 정류기 (20) 의 직류 전압 회로
23 r 다른 정류기, r ≥ 1
26 p 다른 정류기, p ≥ 1
27 q 다른 전력 인버터, q ≥ 1
28 각 p 다른 정류기 (26) 의 직류 전압 회로
29 v 다른 정류기, v ≥ 1
40 변속기
A, B 발전기의 고정자 권선 세트

Claims (16)

  1. 내연기관 (1), 내연기관 (1) 에 의해 구동되고 제 1 고정자 권선 세트 (A) 를 갖는 발전기 (2) 를 갖고,
    교류 전압 측에서 상기 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되는 제 1 정류기 (3) 를 갖고,
    직류 전압 측에서 상기 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터 (6) 에 연결되는 제 1 전력 인버터 (5) 를 갖는 연료/전기 구동 시스템으로서,
    상기 발전기 (2) 는 제 2 고정자 권선 세트 (B) 를 갖고,
    제 2 정류기 (7) 가 교류 전압 측에서 상기 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되고,
    제 2 전력 인버터 (9) 가 직류 전압 측에서 상기 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되고 교류 전압 측에서 구동 모터 (6) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 격리 스위치 (10) 가 제 1 정류기 (3) 에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 연결부에 연결되고,
    격리 스위치 (11) 가 제 2 정류기 (7) 에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 격리 스위치 (12) 가 구동 모터 (6) 에 대한 제 1 전력 인버터 (5) 의 연결부에 연결되고,
    격리 스위치 (13) 가 구동 모터 (6) 에 대한 제 2 전력 인버터 (9) 의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 직류 전압 회로 (4) 는 연결 스위치 (14) 를 통하여 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결될 수 있고 또한 이로부터 단절될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, x ≥ 1 인 x 다른 전력 인버터 (15) 가 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, y ≥ 1 인 y 다른 전력 인버터 (16) 가 직류 전압 측에서 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, z ≥ 1 인 z 다른 전력 인버터 (17) 가 직류 전압 측에서 제 1 직류 전압 회로 (4) 및 제 2 직류 전압 회로 (8) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 전류의 방향을 제한하기 위한 요소 (18) 가 z 다른 전력 인버터 (17) 중 하나에 대한 제 1 직류 전압 회로 (4) 의 각각의 연결부에 연결되고,
    전류의 방향을 제한하기 위한 요소 (19) 가 z 다른 전력 인버터 (17) 중 하나에 대한 제 2 직류 전압 회로 (8) 의 각각의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, n ≥ 1 인 n 다른 정류기 (20) 가 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A) 에 연결되고,
    m ≥ 1 인 m 다른 전력 인버터 (21) 가 각각의 경우에 각각의 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 를 통하여 n 정류기 (20) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, r ≥ 1 이고 n ≥ r 인 r 다른 정류기 (23) 가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고,
    각각의 r 다른 정류기 (23) 는 각각의 경우에 직류 전압 측에서 n 다른 정류기 (20) 에 제공된 직류 전압 회로 (22) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 격리 스위치 (24) 가 r 다른 정류기 (23) 중 하나에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 각각의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 격리 스위치 (25) 가 n 다른 정류기 (20) 중 하나에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 각각의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 한에 있어서, p ≥ 1 인 p 다른 정류기 (26) 가 교류 전압 측에서 제 2 고정자 권선 세트 (B) 에 연결되고,
    q ≥ 1 인 q 다른 전력 인버터 (27) 가 각각의 경우에 각각의 p 다른 정류기 (26) 에 제공된 직류 전압 회로 (28) 를 통해 p 정류기 (26) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, v ≥ 1 이고 p ≥ v 인 v 다른 정류기 (29) 가 교류 전압 측에서 제 1 고정자 권선 세트 (A)에 연결되고,
    각 v 다른 정류기 (29) 는 각각의 경우에 직류 전압 측에서 p 다른 정류기 (26) 에 제공되는 직류 전압 회로 (28) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 격리 스위치 (30) 가 v 다른 정류기 (29) 중 하나에 대한 제 1 고정자 권선 세트 (A) 의 각각의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 격리 스위치 (31) 가 p 다른 정류기 (26) 중 하나에 대한 제 2 고정자 권선 세트 (B) 의 각각의 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료/전기 구동 시스템.
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