KR20120029334A - Filter for a three-phase alternating voltage and a three-phase alternating current, method for filtering a three-phase alternating voltage and a three-phase alternating current, and compressor system comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 독립 청구항에 따라, 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 위한 필터와, 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 필터링하기 위한 필터링 방법과, 압축기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a filter for three-phase alternating voltage and three-phase alternating current, a filtering method for filtering three-phase alternating voltage and three-phase alternating current, and a compressor system, according to the independent claims.
DE 19928481 B4호에는 동기기(synchronous machine)를 단순화하여 필드 지향 제어하기 위한 방법이 설명되어 있다.DE 19928481 B4 describes a method for simplifying field-oriented control of a synchronous machine.
유도기를 제어하기 위한 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류는 필터 어셈블리에 의해 필터링될 수 있다.The three phase alternating voltage and three phase alternating current for controlling the inductor can be filtered by the filter assembly.
상기 기술을 배경으로 본 발명에 의해서는 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 위한 필터와, 상기 필터를 사용하는 압축기 시스템뿐 아니라, 마지막으로 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 필터링하기 위한 상응하는 필터링 방법이 각각 독립 청구항에 따라 제시된다. 바람직한 실시예는 각각의 종속항 및 하기의 상세한 설명에 나타나 있다.Against this background, the present invention provides a filter for three-phase alternating current and three-phase alternating current, and a compressor system using the filter, as well as a corresponding filter for finally filtering three-phase alternating voltage and three-phase alternating current. Each filtering method is presented according to the independent claims. Preferred embodiments are shown in the respective dependent claims and in the detailed description below.
본 발명은, 펄스 제어 인버터(PWR)의 클록 제어식 작동 방식에 의해 유도기에서 스테이터 및 로터의 추가 손실이 발생하며, 이 손실을 방지하기 위해 추가 조치가 요구된다는 인식을 기반으로 한다. 하나의 조치는 펄스 제어 인버터와 유도기 사이에 패시브 LC 필터를 사용하는 것이다. 이 경우 유도기는 동기기 또는 비동기기로서, 또는 개폐형 자기 저항기(switched reluctance machine)로서, 또는 단극기(homopolar machine)로서 구현될 수 있다. 특히 유도기는 전기 터보 압축기(ETC)의 전기 모터일 수 있다. 본 발명에 따라서는 커패시터들을 구비한 LC 필터가 삼각 회로(delta circuit)에 구현된다.The present invention is based on the recognition that further losses of the stator and rotor occur in the inductor by the clock-controlled mode of operation of the pulse controlled inverter PWR, and further measures are required to prevent this loss. One measure is to use a passive LC filter between the pulse controlled inverter and the inductor. In this case, the inductor can be implemented as a synchronous or asynchronous device, as a switched reluctance machine, or as a homopolar machine. In particular, the induction machine may be an electric motor of an electric turbo compressor (ETC). According to the invention an LC filter with capacitors is implemented in a delta circuit.
바람직하게는 필터 효과가 동일한 조건에서 필터 커패시터당 필터 용량의 값이 삼각 회로에 의해 대체 성형 회로(alternative star circuit)에서의 해당 값의 1/3로 감소한다. 필터 커패시터 내 전류는 성형 회로에 비해서 인자 √3 만큼 낮다. 전류 부하는 실질적으로 커패시터의 가열 상태와 그에 따른 수명을 결정한다. 따라서 커패시터의 전체 크기가 동일할 경우 더 높은 필터 효과가 달성될 수 있다. 이 경우 바람직하게는 커패시터들의 전압 부하가 인자 √3 만큼 증가한다는 점에 주의해야 한다. 그러나 이처럼 전압 부하가 상승하더라도 필터 용량의 값이 3배인 경우와 동일한 전체 크기가 필요할 정도로 커패시터들의 전체 크기를 확대시킬 필요는 없다. 따라서 삼각 회로에 의해서는 전체 크기가 상당히 작아지는 장점이 제공되므로, 필터가 필요로 하는 장착 용적은 가급적 작아진다. 더욱이 터보 압축기의 전원 공급을 위해 삼각 회로를 LC 필터에 적용함으로써 왜곡 전류는 방지될 수 있다.Preferably, under conditions of equal filter effect, the value of the filter capacitance per filter capacitor is reduced by a triangular circuit to one third of that value in the alternative star circuit. The current in the filter capacitor is as low as the factor √3 compared to the molded circuit. The current load substantially determines the heating state of the capacitor and thus its lifetime. Thus, higher filter effects can be achieved when the overall size of the capacitors is the same. In this case, it should be noted that the voltage load of the capacitors preferably increases by a factor √3. However, even if the voltage load rises, the total size of the capacitors does not need to be enlarged to the same overall size as the three times the value of the filter capacity. The triangular circuit thus offers the advantage that the overall size is considerably smaller, so that the mounting volume required by the filter is as small as possible. Furthermore, by applying a triangular circuit to the LC filter for powering the turbo compressor, the distortion current can be prevented.
성형 회로와는 달리 삼각 회로에서는 커패시터의 정전용량이 항상 필터에 대해 계산된 공칭값을 나타낼 필요는 없다. 또한, 커패시터들은 비교적 높은 전류를 공급받지 않으므로 높은 리플 전류도 공급받지 않는다. 성형점(star point)이 생략되기 때문에, 전위에서 기기의 성형점과 뚜렷이 구별될 수 있는 부동(floating) 방식으로 구현된 성형점은 존재하지 않는다. 그럼으로써 왜곡 전류는 방지된다.Unlike a molded circuit, in a triangular circuit, the capacitance of the capacitor does not always need to represent the calculated nominal value for the filter. In addition, the capacitors are not supplied with a relatively high current and therefore are not supplied with a high ripple current. Since the star point is omitted, there is no forming point implemented in a floating manner that can be clearly distinguished from the forming point of the device at the potential. The distortion current is thereby prevented.
본 발명은 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류용 필터를 제공하며, 상기 필터는,The present invention provides a filter for three-phase AC voltage and three-phase AC current, the filter,
3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 위한 3개의 전기 도체로 이루어진 도체 어셈블리와,A conductor assembly consisting of three electrical conductors for three phase alternating voltage and three phase alternating current,
인덕터들 중 각각 하나가 도체들 중 각각 하나의 도체와 직렬로 연결되는 3개의 인덕터와,Three inductors, each of which is connected in series with each one of the conductors,
커패시터들 중 각각 하나가 도체들 중 각각 2개의 도체 사이에서 연결되는 3개의 커패시터로 이루어진 커패시터 어셈블리를 포함한다.Each one of the capacitors comprises a capacitor assembly consisting of three capacitors connected between each two of the conductors.
필터는 유도기의 저고조파식 전원 공급(low-harmonic power supply)에 적합하다. 예컨대 필터는 전기 터보 압축기의 저손실 전원 공급을 위한 펄스 제어 인버터를 위한 출력 필터로서 이용될 수 있다. 3상 교류 전압 또는 3상 교류 전압들은 120°의 위상 편이를 나타내고 동일한 주파수를 갖는 3개의 교류 전압을 포함할 수 있다. 3상 교류 전류 또는 3상 교류 전류들은 120°의 위상 편이를 나타내고 동일한 주파수를 갖는 3개의 교류 전류를 포함할 수 있다. 3상 교류 전류는 3상 전류로서 지칭되고 3상 교류 전압은 3상 전압으로서 지칭될 수 있다. 전기 도체의 크기는 3상 전압 및 3상 전류를 전달할 수 있도록 설정된다. 인덕터 및 커패시터는 이산형 컴포넌트로서 실현될 수 있다. 인덕터는 초크(choke) 또는 코일로서 구현되어 적합한 위치에서 도체 내에 삽입될 수 있다. 또한, 인덕터는 도체 자체에 의해 형성될 수 있으므로 도체는 인덕터를 포함하게 된다. 커패시터들 및 인덕터들은 각각 전류와 전압 사이에서 위상 편이를 야기할 수 있다. 커패시터들의 정전용량 및 인덕터들에 대한 적합한 값들을 통해서는 필터의 필터 특성이 조정될 수 있다. 필터는, 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류의 하나 이상의 유효 성분을 변동 없이 통과시키고 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류의 하나 이상의 간섭 성분을 필터링하도록 설계될 수 있다.The filter is suitable for the low-harmonic power supply of inductors. For example, the filter can be used as an output filter for a pulse controlled inverter for low loss power supply of an electric turbo compressor. The three phase AC voltage or the three phase AC voltages may include three AC voltages having a phase shift of 120 ° and having the same frequency. Three-phase alternating current or three-phase alternating currents may include three alternating currents exhibiting a phase shift of 120 ° and having the same frequency. The three phase alternating current may be referred to as three phase current and the three phase alternating voltage may be referred to as three phase voltage. The size of the electrical conductor is set to carry three-phase voltage and three-phase current. Inductors and capacitors can be realized as discrete components. The inductor may be implemented as a choke or coil and inserted into the conductor at a suitable location. In addition, the inductor may be formed by the conductor itself so that the conductor includes the inductor. Capacitors and inductors can each cause a phase shift between current and voltage. Through suitable values for the capacitance of the capacitors and the inductors, the filter characteristics of the filter can be adjusted. The filter may be designed to pass one or more active components of three-phase alternating voltage and three-phase alternating current without variation and to filter one or more interference components of three-phase alternating voltage and three-phase alternating current.
3개의 커패시터는 삼각 회로에서 서로 연결될 수 있다. 삼각 회로는 전류 부하를 감소시킴으로써, 삼각형으로 장착된 컴포넌트들의 수명을 높일 수 있다. 커패시터들의 삼각 회로의 경우 커패시터들 사이에서 경우에 따라 발생하는 순환 전류는 삼각 회로가 최대한 대칭으로 구성됨으로써 방지될 수 있다.The three capacitors can be connected to each other in a triangular circuit. Triangular circuits can reduce the current load, thereby increasing the life of triangle mounted components. In the case of the triangular circuit of capacitors, the circulating current generated in some cases between the capacitors can be prevented by the triangular circuit being configured as symmetrically as possible.
필터는 저역 통과 필터일 수 있다. 따라서 3상 교류 전압은 저역 통과 필터의 한계 주파수 미만의 주파수에서 방해받지 않고 통과할 수 있는 반면, 저역 통과 필터의 한계 주파수를 초과하는 주파수는 감쇠되므로, 3상 교류 전압에 중첩되는 높은 주파수는 제거될 수 있다.The filter may be a low pass filter. Thus, three-phase alternating voltage can pass undisturbed at frequencies below the low pass filter's limit frequency, while frequencies above the low pass filter's limit are attenuated, eliminating high frequencies that overlap the three-phase alternating voltage. Can be.
도체 어셈블리는 펄스 제어 인버터로부터 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 픽업하기 위한 제1 단자들과 필터링된 3상 교류 전압 및 필터링된 3상 교류 전류를 유도기에 출력하기 위한 제2 단자들을 포함할 수 있으며, 커패시터 어셈블리는 도체 어셈블리의 제2 단자들과 연결된다. 필터링된 3상 교류 전압 및 필터링된 3상 교류 전류는 필터를 이용한 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류의 필터링을 통해 생성될 수 있다. 이로써 펄스 제어 인버터로부터 야기되는, 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류에서의 신호 간섭이 제거될 수 있으므로, 유도기 내 스테이터 및 로터의 추가 손실은 감소될 수 있다.The conductor assembly may include first terminals for picking up the three-phase alternating current and three-phase alternating current from the pulse controlled inverter and second terminals for outputting the filtered three-phase alternating voltage and the filtered three-phase alternating current to the inductor. And the capacitor assembly is connected with the second terminals of the conductor assembly. The filtered three-phase AC voltage and the filtered three-phase AC current may be generated through filtering of the three-phase AC voltage and the three-phase AC current using a filter. This can eliminate signal interference in three-phase alternating voltage and three-phase alternating current, resulting from the pulse controlled inverter, so that additional losses of stator and rotor in the inductor can be reduced.
본 발명의 실시예에 따라, 인덕터들 중 제1 인덕터의 제1 단자는 도체들 중 제1 도체의 제1 단자와 연결되고 제1 인덕터의 제2 단자는 제1 도체의 제2 단자와 연결되며, 인덕터들 중 제2 인덕터의 제1 단자는 도체들 중 제2 도체의 제1 단자와 연결되고 제2 인덕터의 제2 단자는 제2 도체의 제2 단자와 연결되며, 인덕터들 중 제3 인덕터의 제1 단자는 도체들 중 제3 도체의 제1 단자와 연결되고 제3 인덕터의 제2 단자는 제3 도체의 제2 단자와 연결되며, 커패시터들 중 제1 커패시터의 제1 단자는 제1 도체의 제2 단자와 연결되고 제1 커패시터의 제2 단자는 제2 도체의 제2 단자와 연결되며, 커패시터들 중 제2 커패시터의 제1 단자는 제2 도체의 제2 단자와 연결되고 제2 커패시터의 제2 단자는 제3 도체의 제2 단자와 연결되며, 커패시터들 중 제3 커패시터의 제1 단자는 제3 도체의 제2 단자와 연결되고 제3 커패시터의 제2 단자는 제1 도체의 제2 단자와 연결될 수 있다. 커패시터들의 전방에 인덕터들을 배치하는 것을 통해 필터의 더욱 향상된 과도 응답(transient response)이 보장될 수 있다.According to an embodiment of the invention, the first terminal of the first inductor of the inductors is connected with the first terminal of the first conductor of the conductors and the second terminal of the first inductor is connected with the second terminal of the first conductor A first terminal of the second inductor of the inductors is connected with a first terminal of the second conductor of the conductors, a second terminal of the second inductor is connected with a second terminal of the second conductor, and a third inductor of the inductors The first terminal of is connected with the first terminal of the third of the conductors, the second terminal of the third inductor is connected with the second terminal of the third conductor, and the first terminal of the first capacitor of the capacitors is first Connected with a second terminal of the conductor and a second terminal of the first capacitor connected with a second terminal of the second conductor, wherein a first terminal of the second capacitor of the capacitor is connected with a second terminal of the second conductor and The second terminal of the capacitor is connected with the second terminal of the third conductor, and the first terminal of the third capacitor of the capacitor The second terminal of the third conductor may be connected and the second terminal of the third capacitor may be connected to the second terminal of the first conductor. By placing the inductors in front of the capacitors, a more improved transient response of the filter can be ensured.
3개의 인덕터는 각각 동일한 크기의 인덕턴스 값을 포함할 수 있다. 이에 상응하게 3개의 커패시터는 각각 동일한 크기의 정전용량값을 포함할 수 있다. 그렇게 함으로써 대칭 구조가 가능해진다.Each of the three inductors may include inductance values of the same magnitude. Correspondingly, the three capacitors may each contain capacitance values of the same magnitude. By doing so, a symmetrical structure is possible.
또한, 본 발명은 압축기 시스템을 제공하며, 상기 압축기 시스템은,In addition, the present invention provides a compressor system, the compressor system,
구동 장치로서 유도기를 포함하여 가스를 압축하기 위한 터보 압축기와,A turbocompressor for compressing a gas including an induction machine as a drive device;
유도기를 위한 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 공급하기 위한 펄스 제어 인버터와,A pulse controlled inverter for supplying three-phase alternating voltage and three-phase alternating current for an inductor;
3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 위한 본 발명에 따른 필터를 포함한다.A filter according to the invention for three-phase alternating voltage and three-phase alternating current.
터보 압축기는, 기계식 에너지가 회전의 형태로 제공된다면, 회전하는 컴포넌트, 즉 로터에 의해 압축 가능한 가스를 주변 압력 레벨보다 높은 압력 레벨로 상승시킬 수 있는 터보 기기(turbo machine)를 의미할 수 있다. 또한, 터보 압축기는 열적 터보 기기 및 특히 터보 압축기를 의미할 수 있다. 그에 따라 터보 기기는 압축기 및/또는 터빈을 포함할 수 있다. 압축기 내에서 터보 기기는 가스를 압축할 수 있다. 압축을 위해 요구되는 기계적 에너지는 유도기로부터 공급될 수 있다. 터빈 내에서 터보 기기는 가스를 감압시킬 수 있다. 이때 에너지는, 압축기로 전달되거나 유도기에 의해 전기 에너지로 변환될 수 있는 기계적 에너지의 형태로 제공될 수 있다.A turbocompressor may mean a turbo machine that, if mechanical energy is provided in the form of a rotation, is capable of raising the gas compressible by the rotating component, ie the rotor, to a pressure level above the ambient pressure level. Turbo compressor may also mean a thermal turbo appliance and in particular a turbo compressor. The turbo machine may thus comprise a compressor and / or a turbine. Within the compressor the turbo machine can compress gases. The mechanical energy required for compression can be supplied from the induction machine. In the turbine the turbomachine can decompress the gas. The energy can then be provided in the form of mechanical energy that can be delivered to a compressor or converted into electrical energy by an inductor.
유도기는 120°의 각도로 배치될 수 있는 3개의 인덕터를 포함하는 전기 모터일 수 있다. 유도기는 전기 에너지를 기계적 에너지로, 그리고 그 반대로 변환할 수 있다. 펄스 제어 인버터는 입력 전압을 사전 설정된 주파수 및 진폭을 갖는 교류 전압으로 변환할 수 있는 전기 장치일 수 있다. 교류 전압은 3상 교류 전압일 수 있다. 유도기는 3상 교류 전압으로 작동될 수 있다. 압축기 시스템은 연료 전지와 연관되어 사용될 수 있다. 이 경우 터보 압축기에 의해 압축되는 가스가 연료 전지로 공급될 수 있다.The inductor can be an electric motor including three inductors that can be disposed at an angle of 120 °. An inductor can convert electrical energy into mechanical energy and vice versa. The pulse controlled inverter may be an electrical device capable of converting an input voltage into an alternating voltage having a predetermined frequency and amplitude. The alternating voltage may be a three phase alternating voltage. The inductor can be operated with three phase alternating voltage. Compressor systems can be used in conjunction with fuel cells. In this case, the gas compressed by the turbo compressor may be supplied to the fuel cell.
또한, 본 발명은 3상 교류 전압을 필터링하기 위한 필터링 방법을 제공하며, 상기 방법은,In addition, the present invention provides a filtering method for filtering a three-phase AC voltage, the method,
각각 하나의 인덕터가 도체들 중 각각 하나의 도체와 직렬로 연결되고 각각하나의 커패시터는 도체들 중 각각 2개의 도체 사이에 연결되어 있는 조건에서 3개의 전기 도체로 이루어진 도체 어셈블리에 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 인가하는 단계를 포함한다.A three-phase alternating voltage and a three-phase alternating current in a conductor assembly consisting of three electrical conductors under the condition that each inductor is connected in series with each one of the conductors and each capacitor is connected between two respective ones of the conductors. Applying a three-phase alternating current.
본 발명은 첨부된 도면에 기초해서 예시적으로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 3상 전동기를 위한 필터 어셈블리를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필터 어셈블리의 실시예를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 절차를 나타내는 흐름도이다.The invention is illustrated in more detail by way of example on the basis of the accompanying drawings.
1 is a circuit diagram showing a filter assembly for a three-phase electric motor.
2 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a filter assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a procedure of a method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기의 설명에서, 서로 다른 도면에 도시되어 있지만 유사하게 작용하는 부재들에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호가 사용되며, 상기 부재들의 반복적인 설명은 생략된다.In the following description of the preferred embodiment of the present invention, the same or similar reference numerals are used for members that are shown in different figures but act similarly, and repeated descriptions of the members are omitted.
도 1에는 필터 어셈블리의 실시예가 도시되어 있다. 필터(100)는 펄스 제어 인버터(110)와 3상 전동기(120) 사이의 3상 라인에 배치된다. 펄스 제어 인버터(110)는, 필터 어셈블리(100)에 의해 필터링되는 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 출력하고 3상 전동기(120)를 구동한다. 필터 어셈블리(100)는 3개의 인덕터(LF)뿐 아니라 3개의 커패시터(CF)를 포함한다. 커패시터들(CF)은 성형 회로에 배치된다. 본 실시예에 따라 펄스 제어 인버터(110)와 전동기(120) 사이의 LC 필터(100)는, 인덕터들(LF)이 각각의 위상에서 펄스 제어 인버터(110)에 직렬로 연결된 후에 커패시터들(CF)이 기기(120)의 전방에서 성형 회로에 연결될 수 있도록 형성된다.1 shows an embodiment of a filter assembly. The
펄스 제어 인버터(110)는 직류 전압 및 직류 전류로 각각 존재하고 커패시터(CDC)를 통해 평활화(smoothed)되는 입력 전압(UDC) 및 입력 전류(IDC)를 각각 3개의 교류 전압(up1, up2, up3) 및 3개의 교류 전류(ip1, ip2, ip3)로 변환할 수 있도록 하기 위해 형성된다. 교류 전류(ip1, ip2, ip3)는 인덕터들(LF)을 관류한 다음, 커패시터들(CF)을 관류하는 전류 성분(ic _ stern1, ic _ stern2, ic _ stern3)과, 3상 전동기(120)로 공급되는 전류 성분(im1, im2, im3)으로 분할된다. 교류 전압(up1, up2, up3)은 펄스 제어 인버터(110)의 출력 접점들과, 성형 회로에서 서로 연결된 커패시터들(CF)의 성형점 사이에 인가된다. 그 결과 생성되는 전압(um1, um2, um3)은 3상 전동기(120)의 입력 단자들(1, 2, 3)과 성형점 사이에 인가되어 3상 전동기(120)에서 토크(M) 및 회전수(n)를 생성한다. 입력 단자들(1, 2, 3) 사이에는 전압(um12, um23, um31)이 인가된다.
도 2에는 본 발명의 실시예에 따라 전기 터보 압축기의 저손실 전원 공급을 위한 펄스 제어 인버터용 출력 필터가 도시되어 있다. 필터(200)는 펄스 제어 인버터(110)와 유도기 또는 전기 기기(120) 사이의 3상 라인에 배치된다. 펄스 제어 인버터(110)는 입력 커패시터(CDC)를 통해 평활화되는 입력 직류 전압(UDC) 및 입력 직류 전류(IDC)를 변환하여 3개의 출력부에 교류 전압(up1, up2, up3) 및 교류 전류(ip1, ip2, ip3)를 출력할 수 있도록 하기 위해 형성된다.2 shows an output filter for a pulse controlled inverter for low loss power supply of an electric turbo compressor according to an embodiment of the invention. The
필터(200)는 3개의 도체로 구성되는 도체 어셈블리 내에 배치되며, 도체 어셈블리는 유도기(120)의 입력부들(1, 2, 3)과 펄스 제어 인버터(110)의 출력부들을 연결한다. 필터(200)는 LC 출력 필터로서 구현되고 3개의 인덕터(LF) 및 3개의 커패시터(CF)를 포함한다. 인덕터들(LF)은 펄스 제어 인버터(110)의 상응하는 출력부들과 유도기(120) 사이에 연결되고 전류(ip1, ip2, ip3)가 상기 인덕터들을 관류한다. 인덕터들(LF) 이후에 전류(ip1, ip2, ip3)는 커패시터들(CF)에 공급되는 전류 성분들(ic _ dreieck1, ic _ dreieck2, ic _ dreieck3)뿐 아니라 3상 전동기(120)에 공급되는 전류 성분들(im1, im2, im3)로 분할된다. 커패시터들(CF)은 삼각 회로에 배치되므로, 커패시터들(CF) 중 제1 커패시터는 유도기(120)의 제1 입력부(1)와 제2 입력부(2) 사이에 연결되고, 커패시터들(CF) 중 제2 커패시터는 유도기(120)의 제2 입력부(2)와 제3 입력부(3) 사이에 연결되며, 커패시터들(CF) 중 제3 커패시터는 유도기(120)의 제1 입력부(1)와 제3 입력부(3) 사이에 연결된다. 제1 커패시터(CF)에 대해, 제1 커패시터(CF)를 관류하는 전류(ic _ str)와 제1 커패시터(CF)에서 강하하는 전압(um12)이 표시되어 있다. 커패시터 각각에는, 각각의 커패시터가 연결하는 각각 2개의 위상 사이의 전압(um12, um23, um31)이 인가된다. 따라서 유도기의 제1 입력부(1)에는 전압(um1)이, 제2 입력부(2)에는 전압(um2)이, 그리고 제3 입력부(3)에는 전압(um3)이 인가된다. 제1 입력부(1)와 제2 입력부(2) 사이에서는 전압(um12)이, 제2 입력부(2)와 제3 입력부(3) 사이에서는 전압(um23)이, 그리고 제3 입력부(3)와 제1 입력부(1) 사이에서는 전압(um31)이 강하한다. 유도기의 입력부들(1, 2, 3)에 인가되는 전압(um1, um2, um3) 및 전류(im1, im2, im3)는 유도기(120)의 작동 시에 유도기(120) 내 3개의 인덕터를 관류하며 회전하는 전계를 야기하며, 이 전계는 유도기(120)의 로터를 운동시켜 로터에서 토크(M) 및 회전수(n)를 발생시킨다.The
본 방식은 하기의 계산 원리를 기반으로 한다. 이 경우 성형 회로의 필터가 기초가 되며, 이 필터는 필터 용량(CF), 필터 커패시터 내 전류(ic _ stern) 및 필터 커패시터에서의 전압(um1)을 포함한다. 이를 토대로, 요구되는 정전용량에 대한 하기 계산이 도출될 수 있다.This method is based on the following calculation principle. In this case the filter of the shaping circuit is the basis, which comprises the filter capacitance C F , the current in the filter capacitor i c _ stern and the voltage u m1 at the filter capacitor. Based on this, the following calculation for the required capacitance can be derived.
삼각 회로 내 전류:Current in triangular circuit:
삼각 회로 내 커패시터의 미분 방정식:Differential equation of capacitor in triangular circuit:
성형 회로 내 커패시터의 미분 방정식:Differential equation of capacitor in molded circuit:
성형 회로 및 삼각 회로 내 정전용량의 비교:Comparison of capacitance in molded and triangular circuits:
위의 식으로부터는, 주파수가 동일할 경우 동일한 작용의 성형 회로에 장착되는 필터 커패시터의 정전용량의 1/3만이 삼각 회로의 커패시터에서 소요된다는 점이 제시된다. 이를 토대로, 자동차 분야에 적용할 시에 연료 전지의 전기 터보차저(TCE)의 전체 크기가 작아지는 장점이 제시된다. 이에 추가로 삼각 회로에서 필터 커패시터의 전체 크기가 동일한 경우 더 높은 필터 효과가 달성되므로, 터보 압축기의 전기 기기에서 초래되는 손실도 감소할 수 있다.From the above equation, it is suggested that only one third of the capacitance of the filter capacitor mounted in the molded circuit of the same action is required in the triangular capacitor when the frequencies are the same. On the basis of this, the advantage of reducing the overall size of the electric turbocharger (TCE) of the fuel cell when applied to the automotive field is proposed. In addition, since the higher filter effect is achieved when the total size of the filter capacitors in the triangular circuit is the same, the losses incurred in the electrical equipment of the turbocompressor can also be reduced.
도 3에는 본 발명의 실시예에 따라 3상 교류 전압을 필터링하기 위한 필터링 방법의 실시예가 도시되어 있다. 단계 310에서는 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류가 공급된다. 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류는 단계 310에서 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류용 필터에 인가되며, 이 필터는 3개의 전기 도체로 이루어진 도체 어셈블리를 포함하며, 각각 하나의 인덕터는 도체들 중 각각 하나의 도체와 직렬로 연결되고, 각각 하나의 커패시터는 도체들 중 각각 2개의 도체 사이에 연결된다. 후속해서, 필터링된 3상 교류 전압 및 필터링된 3상 교류 전류는 예컨대 유도기로 출력될 수 있다.3 shows an embodiment of a filtering method for filtering a three-phase AC voltage according to an embodiment of the present invention. In step 310 a three-phase alternating voltage and a three-phase alternating current are supplied. Three-phase alternating voltage and three-phase alternating current are applied to a filter for three-phase alternating voltage and three-phase alternating current in
위상들 중 2개의 위상 사이에 각각 하나의 커패시터를 배치하는 것을 통해 회로의 높은 대칭성과 커패시터들 각각에서 규정된 전압이 달성된다. 결과적으로 발생하는 더 높은 전압에 의해서는, 부하가 동일할 경우 흐르는 전류가 감소되며, 이는 커패시터들의 열적 부하의 감소를 의미한다. 전류 흐름은 전자 컴포넌트의 내구성에 대한 중요한 변수이기 때문에, 전류 세기 감소에 의해 수명은 증가한다. 이에 추가로 성형 회로에 비해 더 높은 전압 및 더 낮은 커패시터 전류에 의해서는 커패시터들의 효율이 더 높아지므로, 성형 회로에서와 동일한 필터링 성능을 달성하기 위해서는 작은 정전용량을 갖는 커패시터들이 장착될 수 있다. 작은 정전용량을 갖는 커패시터들은 장착 공간을 덜 차지하며, 이는 공간이 협소한 경우 커패시터들을 배치할 가능성을 개선한다.Placing one capacitor each between two of the phases achieves a high symmetry of the circuit and a defined voltage on each of the capacitors. As a result of the higher voltages occurring, the current flowing in the same load is reduced, which means a reduction in the thermal load of the capacitors. Since current flow is an important variable for the durability of electronic components, life is increased by decreasing current strength. In addition, the higher voltage and lower capacitor current compared to the molded circuit make the capacitors more efficient, so that capacitors with small capacitance can be mounted to achieve the same filtering performance as in the molded circuit. Capacitors with small capacitance occupy less mounting space, which improves the possibility of placing capacitors in tight spaces.
도면들에 도시된 설명한 실시예들은 예시로서만 선택된 것이다. 상이한 실시예들은 완전히, 또는 개별 특징들과 관련하여 서로 조합될 수 있다. 또한, 일 실시예는 추가 실시예의 특징들에 의해 보완될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법 단계들은 반복적으로 실행되거나, 설명한 순서와는 다른 순서로 실행될 수 있다.The described embodiments shown in the drawings are selected by way of example only. Different embodiments may be combined with each other completely or with respect to individual features. In addition, one embodiment may be supplemented by the features of a further embodiment. In addition, the method steps according to the invention may be executed repeatedly or in a different order than the described order.
Claims (9)
상기 필터는,
3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 위한 3개의 전기 도체로 이루어진 도체 어셈블리와,
인덕터들 중 각각 하나가 도체들 중 각각 하나의 도체와 직렬로 연결되는 3개의 인덕터(LF)와,
- 커패시터들 중 각각 하나가 도체들 중 각각 2개의 도체 사이에 연결되는 3개의 커패시터(CFD)로 이루어진 커패시터 어셈블리를
포함하는 필터(200).Filter 200 for three-phase alternating voltage and three-phase alternating current,
The filter,
A conductor assembly consisting of three electrical conductors for three phase alternating voltage and three phase alternating current,
Three inductors L F , each one of the inductors connected in series with a respective one of the conductors,
A capacitor assembly consisting of three capacitors (C FD ), each one of which is connected between two of each of the conductors
Filter 200 included.
상기 압축기 시스템은,
구동 장치로서 유도기(120)를 포함하여 가스를 압축하기 위한 터보 압축기와,
유도기를 위한 3상 교류 전압을 공급하기 위한 펄스 제어 인버터(110)와,
제1항 또는 제2항에 따른 3상 교류 전압을 위한 필터(200)를
포함하는 압축기 시스템.Compressor system,
The compressor system,
A turbo compressor for compressing gas, including an inductor 120 as a drive device;
A pulse control inverter 110 for supplying a three-phase alternating voltage for an inductor,
The filter 200 for three-phase AC voltage according to claim 1 or
Including compressor system.
상기 방법은,
각각 하나의 인덕터(LF)가 도체들 중 각각 하나의 도체와 직렬로 연결되고 각각 하나의 커패시터(CFD)는 도체들 중 각각 2개의 도체 사이에 연결되는 조건에서 3개의 전기 도체로 이루어진 도체 어셈블리에 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 인가하는 단계(310)를
포함하는 필터링 방법(300).A filtering method 300 for filtering three-phase alternating voltage and three-phase alternating current,
The method comprises:
A conductor consisting of three electrical conductors under the condition that each one inductor L F is connected in series with each one of the conductors and each one capacitor C FD is connected between each of the two conductors Applying a three-phase alternating voltage and three-phase alternating current to the assembly (310)
Including filtering method 300.
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