KR20140102149A

KR20140102149A - 공통 모드 전류를 감소시키는 방법

Info

Publication number: KR20140102149A
Application number: KR1020140015979A
Authority: KR
Inventors: 도미니크 오스왈드
Original assignee: 발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2014-08-21
Also published as: JP6336769B2; KR102315575B1; FR3002093B1; EP2768127B1; CN103986318A; CN103986318B; US9653919B2; JP2014161214A; FR3002093A1; EP2768127A1; US20140225440A1

Abstract

전기 에너지가 전기 회로(4)의 전기 에너지 저장 유닛과 전기 회로(4) 외부의 전기 에너지원 사이에서 교환될 때 상기 전기 회로(4)의 내부 그라운드(13)와 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류(i)를 감소시키는 방법이 제공된다. 이 방법에서, 상기 전기 에너지가 교환되게 하는 상기 전기 회로(4)의 전선(5)에 적어도 하나의 임피던스(28)를 통해 접속된 주입 지점(26)에서 전자 컴포넌트(21)를 이용하여 전기량(Vs, Is)을 인가하고, 상기 인가된 전기량(Vs, Is)은 공통 모드 전류(i)를 감소시킬 수 있게 한다.

Description

공통 모드 전류를 감소시키는 방법{METHOD FOR REDUCING COMMON MODE CURRENT}

본 발명의 목적은 전기 에너지가 전기 회로 외부의 전기 에너지원과 상기 전기 회로의 전기 에너지 저장 유닛 간에 교환될 때 상기 전기 회로의 내부 그라운드와 어스(earth) 사이에서 순환하는 공통 모드 전류를 감소시키는 것이다. 전기 에너지원은 예를 들면 뉴트럴(neutral)이 어스에 직접 접속되는 전기 네트워크인(배타적인 것은 아님)인 전기 네트워크에 속한다.

전기 네트워크는 다상이거나 다상이 아닌 AC 전압 네트워크일 수 있고, 이 전압은 그 다음에 정류되어 전기 회로의 전기 에너지 저장 유닛, 예를 들면 배터리에 공급된다.

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 이하의 비제한적인 예를 참조하여 설명된다. 전기 회로는 예를 들면 자동차에 설치되고, 자동차의 전기적 추진을 위한 전기 모터를 포함할 수 있다. 자동차는 샤시(chassis)를 또한 포함한다.

전기 에너지 저장 유닛이 전기 네트워크에 의해 재충전될 때, 샤시는 어스에 접속된다. 전기 회로와 샤시 사이에 의사적(spurious)이든 아니든 컴포넌트가 존재하기 때문에, 공통 모드 전류는 회로로부터 샤시로 순환하고 어스를 통하여 전기 네트워크로 루프백될 수 있다.

그러한 공통 모드 전류는 지면에 서 있고 자동차의 샤시에 기대어 있는 사용자에게 위험하다.

또한, 정류기의 전기 회로 하류부분과 샤시 사이에서 수용가능한 공통 모드 전류의 값을 제한하는 표준이 존재한다. 그에 따라서, 유럽 표준은 공통 모드 전류의 최대치를 50 Hz의 주파수에서 3.5 mA로 제한한다.

이러한 표준을 준수하기 위해, 정류기의 전기 회로 하류부분과 샤시 사이에 절연 변압기를 제공하는 것이 알려져 있다. 그러한 변압기는 가격이 비싸고 자동차와 같이 이미 제한되어 있는 공간에 변압기를 통합하는 것이 어려울 수 있다.

또한, 전류를 정류하기 위해, 소위 역률 보정기(Power Factor Corrector, PFC) 컴포넌트와 같은 제어가능한 스위치를 구비한 컴포넌트를 이용하는 것, 및 그 스위치를 제어하기 위해 특수 전략을 구현하는 것이 알려져 있다. 그러한 전략은 스위치의 과열을 가져올 수 있고 매우 복잡하다.

고주파수 영역에서, 간행물 "유도 모터 구동을 위한 공통 모드 전압을 소거하는 단순화 액티브 입력 EMI 필터"에는 전기 네트워크에 직렬로 전압을 주입함으로써 고주파수에서 공통 모드 전류를 감소시킬 수 있게 하는 액티브 필터가 개시되어 있다.

전자파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC) 분야의 고주파수에서 공통 모드 전류를 감소시키는 액티브 필터가 출원 US 2004/0004514호에서 또한 공지되어 있다.

본 발명은 전기 회로와 어스 간의 공통 모드 전류를 감소시키는 상기 해법의 단점들을 치유하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 일 양태에 따르면, 전기 에너지가 전기 회로 외부의 전기 에너지원과 상기 전기 회로의 전기 에너지 저장 유닛 간에 교환될 때 상기 전기 회로의 내부 그라운드와 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류를 감소시키는 방법에 있어서,

전기 에너지의 교환이 이루어지는 전기 회로의 전선에 적어도 하나의 임피던스, 특히 커패시터를 통하여 접속된 주입 지점에서 전자 컴포넌트를 이용하여 전기량(electrical quantity)을 인가하는 단계를 포함한 공통 모드 전류 감소 방법을 이용하여 상기 목적을 달성하고,

상기 인가되는 전기량은 특히 상기 회로의 내부 그라운드와 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류를 감소시킬 수 있게 한다.

전기 에너지원은 전기 네트워크의 일부를 형성할 수 있고, 상기 인가되는 전기량은 전기 네트워크의 주파수에서 공통 모드 전류를 감소시킬 수 있게 한다. 상기 인가되는 전기량은 또한 전기 네트워크의 이 주파수의 최초 10개의 고조파에서 공통 모드 전류를 감소시킬 수 있게 한다.

전선에 적어도 하나의 임피던스를 통하여 접속된 지점은 이하에서 "주입 지점"이라고 부른다. 이어서,

- "주입 지점의 상류"는 전기 네트워크와 상기 주입 지점에 접속된 임피던스(들) 사이에 배치된 전선 부분, 즉 다시 말해서 상기 임피던스의 상류를 표시하기 위해 사용되고,

- "주입 지점의 하류"는 상기 주입 지점에 접속된 임피던스(들)와 전기 에너지 저장 유닛 사이에 배치된 전선 부분, 즉 다시 말해서 상기 임피던스의 하류를 표시하기 위해 사용된다.

상기 주입 지점은 적어도 하나의 커패시터를 통하여 전선에 접속될 수 있다. 각 커패시터의 용량은 약 1 ㎌일 수 있다.

변형 예로서, 상기 주입 지점은 적어도 하나의 코일을 통하여, 또는 적어도 하나의 저항기를 통하여, 또는 하나의 변압기를 통하여, 또는 상기 인용한 컴포넌트들의 조합을 통하여 전선에 접속될 수 있다.

전자 컴포넌트에 의해 상기 주입 지점에 인가되는 전기량은,

- 상기 주입 지점과 어스 사이의 전자 컴포넌트에 의해 전압이 인가되는 경우의 전위, 또는

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 전류가 순환하는 경우의 전류일 수 있다.

상기 방법이 네트워크의 전기 에너지원으로부터 회로의 전기 에너지 저장 유닛의 충전에 대응할 때 전자 컴포넌트에 의해 인가되는 전기량은 주입 지점의 하류의 전선에서 순환하는 공통 모드 전류와 반대되는 전류의 발생을 유발할 수 있다.

전자 컴포넌트가 주입 지점에 전류를 인가할 때, 이 전류는 전술한 발생된 전류인 전류이다.

전자 컴포넌트가 주입 지점에 전위를 인가할 때, 이 전위의 인가는 전술한 전류의 발생을 유발한다.

전자 컴포넌트에 의한 상기 전기량의 인가에 의해 발생된 전류는 주입 지점의 하류의 전선에서 순환하는 공통 모드 전류의 값과 같거나 그 미만인 값을 가질 수 있다. 이 발생 전류는 예를 들면 주입 지점의 하류의 전선에서 순환하는 공통 모드 전류의 적어도 50%, 바람직하게는 60%, 더 바람직하게는 70%, 더 바람직하게는 80%, 더 바람직하게는 90%, 더 바람직하게는 95%의 절대치 값을 갖는다.

이렇게 발생된 전류의 값이 주입 지점의 하류의 전선에서의 공통 모드 전류의 값에 더 근접할수록 주입 지점의 상류의 전선에서, 즉 다른 무엇보다도 특히 전기 네트워크에서 순환하는 공통 모드 전류의 값이 노드 법칙의 적용에 의해 더 많이 감소될 수 있다. 상기 전기량의 전자 컴포넌트에 의한 인가에 의해 발생된 전류는 주입 지점의 하류의 전선에서 순환하는 공통 모드 전류에 가능한 한 근접하는 이미지일 수 있다.

전선은 단상(single-phase)일 수 있고, 그 경우에 상기 주입 지점은

- 상기 주입 지점과 위상 사이에 삽입된 적어도 하나의 임피던스를 통하여 상기 전선의 위상에, 그리고

- 상기 주입 지점과 뉴트럴 사이에 삽입된 적어도 하나의 임피던스를 통하여 상기 전선의 뉴트럴에 접속될 수 있다.

단상 전선인 경우의 변형 예로서, 상기 주입 지점은 상기 전선의 뉴트럴에 및 각각 상기 위상에 접속되지 않고 임피던스를 통해 상기 전선의 위상에만 및 각각 뉴트럴에만 접속될 수 있다.

일 변형 예로서, 전선은 3상일 수 있고, 그 경우에 상기 주입 지점은 적어도 하나의 개별적 임피던스를 통해 전선의 각각의 위상에 접속될 수 있다.

3상 전선인 경우의 변형 예로서, 상기 주입 지점은 전선의 특정 위상에 접속되지 않는다.

더 일반적으로, 전선은 다상(polyphase)일 수 있고, 위상의 수는 3개 이외의 것일 수 있다.

상기 전기량은 특히 주입 지점의 상류에서 측정된 적어도 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가될 수 있다. 다시 말해서, 전자 컴포넌트는 전선의 하나 이상의 지점에서 측정된, 적어도 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수로서 상기 전기량을 발생할 수 있다.

본 발명의 예시적인 제1 구현 예에 따라서, 상기 전기량은 공통 모드 전류를 나타내는 신호만의 함수로서, 특히 주입 지점의 상류에서 측정한 공통 모드 전류를 나타내는 신호만의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가된다. 다시 말해서, 전자 컴포넌트는 전선의 단지 하나의 지점 또는 수 개의 지점에서, 특히 주입 지점의 상류의 단일 지점에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수로서만 상기 전기량을 발생한다.

상기 전기량이 전선의 단일 지점에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수로서만 발생될 때, 전자 컴포넌트는 단일 이득을 가진 루프에 비유될 수 있다.

본 발명의 예시적인 제2 구현 예에 따라서, 특히 상기 전기량이 전위일 때, 상기 전기량은,

- 특히 주입 지점의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호, 및

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가된다.

다시 말해서, 전자 컴포넌트는 전선의 단지 하나의 지점 또는 수 개의 지점에서, 특히 주입 지점의 상류에서만 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수, 및 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 함수로서 상기 전기량을 발생할 수 있다.

공통 모드 전류를 나타내는 신호가 본 발명의 예시적인 제2 구현 예에 따라 단지 하나의 지점에서 측정된 때, 전자 컴포넌트는 2개의 이득을 가진 루프에 비유될 수 있다.

이때 전자 컴포넌트는,

- 특히 주입 지점의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제1 서브컴포넌트와,

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트를 포함할 수 있고, 각 서브컴포넌트의 출력들은 전자 컴포넌트에 의해 인가되는 상기 전기량을 발생하기 위해 합산된다.

상기 제1 서브컴포넌트는 제1 실시형태에 따른 전자 컴포넌트와 동일할 수 있다. 변형 예로서, 상기 제1 서브컴포넌트는 제1 실시형태에 따른 전자 컴포넌트에 의해 제공되는 이득의 값보다 더 큰 값의 이득을 제공할 수 있다.

상기 제2 서브컴포넌트는 고주파수 및 저주파수에 대하여 제1 서브컴포넌트에 의해 유도되는 발진을 제거함으로써 상기 고주파수 및 저주파수에서의 안정성을 개선할 수 있게 하는 제2 이득을 제공할 수 있다. 따라서, 이 제2 서브컴포넌트는 상기 전기량의 인가에 의해 발생된 전류를 상기 제1 서브컴포넌트에 의해 제공된 이득과 상기 측정된 공통 모드 전류의 곱(product)과 동일한 값으로 고정할 수 있다.

본 발명의 이 예시적인 제2 구현 예의 변형 예에 따르면, 공통 모드 전류는 전선의 2개의 다른 지점에서 측정될 수 있고, 전자 컴포넌트에 의해 인가되는 전기량은,

- 네트워크의 전기 에너지원과 상기 주입 지점에 전선을 접속하는 임피던스 사이의 전선에서, 즉 다시 말하면 상기 주입 지점의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호,

- 상기 주입 지점에 접속된 임피던스와 전기 회로 사이의 전선에서, 즉 다시 말하면 상기 주입 지점의 하류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호, 및

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류, 즉 다시 말하면 전자 컴포넌트에 의해 상기 전기량을 인가함으로써 발생된 전류를 나타내는 신호의 함수로서 결정될 수 있다.

다시 말해서, 공통 모드 전류를 나타내는 2개의 다른 측정치가 상기 전기량을 발생하기 위해 사용될 수 있다.

주입 지점의 하류에서의 공통 모드 전류의 측정치는 피드포워드(feed-forward)를 생성할 수 있게 한다.

이 변형 예에 따르면, 전자 컴포넌트는 피드포워드와 함께 2개의 이득을 가진 루프를 생성하기 위해,

- 상기 주입 지점에 접속된 임피던스의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제1 서브컴포넌트와,

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호, 및 제3 서브컴포넌트의 출력 ― 상기 2개의 신호는 특히 제2 서브컴포넌트에 의해 처리되기 전에 서로 비교, 즉 서로로부터 감산된다 ― 둘 다를 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트와,

- 상기 주입 지점에 접속된 임피던스의 하류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제3 서브컴포넌트 ― 이 제3 서브컴포넌트의 출력은 제2 서브컴포넌트의 입력 중의 하나로 된다 ― 를 구비할 수 있다. 제3 서브컴포넌트는 이득, 특히 단일 이득처럼 동작할 수 있다.

본 발명의 예시적인 제2 구현 예의 변형 예에 따르면, 특히 상기 전기량이 전류일 때, 상기 전기량은,

- 주입 지점의 상류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호, 및

- 주입 지점의 하류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가된다.

전자 컴포넌트는 2개의 이득을 가진 루프에 비유될 수 있다.

이때 전자 컴포넌트는,

- 주입 지점의 상류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제1 서브컴포넌트와,

- 입력이 주입 지점의 하류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호인 제3 서브컴포넌트의 출력을 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트를 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 서브컴포넌트의 출력은 전자 컴포넌트에 의해 인가되는 상기 전기량을 발생하도록 함께 합산된다.

상기 제1 서브컴포넌트는 제1 실시형태에 따른 전자 컴포넌트와 동일할 수 있다. 일 변형 예로서, 상기 제1 서브컴포넌트는 제1 실시형태에 따라 전자 컴포넌트에 의해 제공되는 이득의 값보다 더 큰 값의 이득을 제공할 수 있다.

상기 제2 서브컴포넌트는 고주파수 및 저주파수에 대하여 상기 제1 서브컴포넌트에 의해 유도되는 발진을 제거함으로써 상기 고주파수 및 저주파수에서의 안정성을 개선할 수 있게 하는 제2 이득을 제공할 수 있다. 따라서, 이 제2 서브컴포넌트는 주입 지점에 인가되는 전류를 제1 서브컴포넌트에 의해 제공되는 이득과 상기 측정된 공통 모드 전류의 곱과 동일한 값으로 고정할 수 있다.

본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따르면, 특히 상기 전기량이 전위일 때, 상기 전기량은,

- 특히 주입 지점의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호,

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호, 및

- 전선을 상기 주입 지점에 접속하는 임피던스와 전기 에너지 저장 유닛 사이에, 즉 주입 지점의 하류에 배치된 전자기 간섭 필터의 커패시터에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가된다.

다시 말해서, 전자 컴포넌트는 상기 전기량을,

- 표시 신호가 전선의 단지 하나의 지점 또는 수 개의 지점에서, 특히 주입 지점의 상류에서만 측정되는 공통 모드 전류,

- 전자기 간섭 필터에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 함수로서 발생할 수 있다.

EMI 필터 또는 EMC 필터라고도 부르는 전자기 필터는 일반적으로 "Y 커패시터"라고 부르는 커패시터를 포함한다. 복수의 Y 커패시터는 다른 커패시터에 의해 전선의 각각의 컨덕터에 역시 접속된 지점을 어스에 접속할 수 있고, 측정치가 본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따라 전자 컴포넌트의 입력으로서 사용되는 전자기 간섭 필터의 상기 전류는 예를 들면 상기 Y 커패시터 중의 하나에서 순환하는 전류이다.

공통 모드 전류를 나타내는 신호가 본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따라 전선의 단지 하나의 지점에서, 특히 주입 지점의 상류에서 측정된 때, 전자 컴포넌트는 피드포워드의 추가에 의해 2개의 이득을 가진 루프에 비유될 수 있다.

본 발명의 예시적인 제2 구현 예와 유사한 방식으로, 전자 컴포넌트는 피드포워드에 의해 2개의 이득을 가진 이 루프를 생성하기 위해,

- 주입 지점에 접속된 임피던스의 상류에서 측정된 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제1 서브컴포넌트와,

- 상기 주입 지점과 어스 사이에서 순환하는 전류를 나타내는 신호, 및 제3 서브컴포넌트의 출력 ― 상기 2개의 신호 간의 감산 동작은 특히 제2 서브컴포넌트에 의해 감산 동작으로부터 야기되는 신호를 처리하기 전에 수행된다 ― 둘 다를 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트와,

- 전자기 간섭 필터에서의 상기 전류를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제3 서브컴포넌트 ― 이 제3 서브컴포넌트의 출력은 제2 서브컴포넌트의 입력 중의 하나로 된다 ― 를 구비할 수 있다.

제3 서브컴포넌트는 피드포워드에 전용될 수 있고 제2 서브컴포넌트와 함께 개루프 모드에서 공통 모드 전류를 체크할 수 있게 한다. 그 다음에, 제1 서브컴포넌트는 제2 및 제3 서브컴포넌트에 의한 처리 후에 잔여 에러를 제거할 수 있게 한다. 상기 잔여 에러는 예를 들면,

- 전자기 간섭 필터의 존재로 인하여 전선과 어스 사이에 존재하는 임피던스의 값,

- 전기 회로의 그라운드와 어스 사이에 존재하는 표유(stray) 커패시터 임피던스의 값, 및

- 어스의 임피던스의 값에 대한 부정확한 지식에 비유된다.

본 발명의 예시적인 제3 구현 예의 변형 예에 따르면, 특히 상기 전기량이 전류일 때, 상기 전기량은,

- 주입 지점의 상류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호, 및

- 전선을 상기 주입 지점에 접속하는 임피던스와 전기 에너지 저장 유닛의 사이에, 즉 주입 지점의 하류에 배치된 전자기 간섭 필터의 커패시터에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 함수로서 전자 컴포넌트에 의해 인가된다.

다시 말해서, 전자 컴포넌트는 상기 전기량을,

- 표시 신호가 주입 지점의 상류에서 측정되는 공통 모드 전류, 및

전자 컴포넌트는 2개의 이득을 가진 루프에 비유될 수 있다.

본 발명의 예시적인 제2 구현 예와 유사한 방식으로, 전자 컴포넌트는 2개의 이득을 가진 이 루프를 생성하기 위해,

- 입력이 전자기 간섭 필터에서의 상기 전류를 나타내는 신호인 제3 서브컴포넌트의 출력을 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트를 구비할 수 있다.

상기의 모든 예에서, 공통 모드 전류는,

- 전선의 각각의 컨덕터, 및

- 측정 컨덕터

가 주위에 감긴 자기 코어를 이용하여 전선에서 측정될 수 있다.

자기 코어는, 예를 들면, 나노결정 또는 페라이트 자기 코어이다. 이때 공통 모드 전류를 나타내는 신호는 전압일 수 있지만, 공통 모드 전류 자체의 측정치를 비롯한 임의의 다른 표시 신호도 가능하다.

전기 에너지가 전기 에너지원과 전기 회로 사이에서 3상 신호의 형태로 교환될 때, 각각의 위상에서 순환하는 전류를 나타내는 신호를 측정할 수 있고, 이 신호들은 각각 벡터적으로 합산되어 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 획득할 수 있다.

따라서, 본 발명은 공통 모드 전류를 감소시키기 위해 인가되는 전기량의 값을 동적으로 결정할 수 있다.

전자 컴포넌트는 전자 컴포넌트가 표시 신호를 입력으로서 수신하는 주입 지점의 상류의 공통 모드 전류의 값을 미리 규정된 설정점 값으로, 특히 제로(0)로 또는 표준에서 수용되는 최대치 미만의 임의의 값으로 고정하는 방식으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 노드 법칙에 의해 주입 지점의 상류에서 및 그에 따라서 특히 전기 네트워크의 전기 에너지원에서 순환하는 공통 모드 전류가 제로가 되도록 주입 지점의 하류에서의 공통 모드 전류와 동일한 전류의 주입을 교시하는 출원 US 2010/0295508호에 개시된 해법과는 달리, 주입 지점의 상류에서의 공통 모드 전류의 값을 바람직하게 제로로 고정하는 액티브 필터의 사용을 제안한다. 출원 US 2010/0295508호에 개시된 해법은 주입 지점의 상류에서의 공통 모드 전류를 제로로 직접 고정하는 것에 있지 않고, 주입 지점의 하류에서의 공통 모드 전류에 작용함으로써 간접적으로 고정하는 것에 있다.

상기 컴포넌트는 일반적으로 50 Hz 또는 60 Hz인 네트워크의 주파수에서만 공통 모드 전류의 액티브 필터를 형성할 수 있다.

변형 예로서, 전자 컴포넌트는,

- 네트워크의 주파수에서 공통 모드 전류만을, 및

- 상기 공통 모드 전류의 네트워크의 주파수의 최초 10개의 고조파만을 필터링하도록 구성될 수 있다.

전기 네트워크가 50 Hz에서 전압을 제공하는 경우에, 전자 컴포넌트는 50 Hz와 500 Hz 사이의 주파수에 대하여 공통 모드 전류를 필터링할 수 있다.

전자 컴포넌트는 5 Hz와 1.1 kHz 사이의 주파수에 대하여 양수인 이득(dB)을 나타낼 수 있다. 전자 컴포넌트는 전계 효과 트랜지스터를 갖지 않을 수 있다. 전자 컴포넌트는 예를 들면 특히 약 450 V의 전압(Vce)에 견디도록 설계된 바이폴라 트랜지스터를 포함한다.

전자 컴포넌트는 자이레이터(gyrator)처럼 동작할 수 있다.

전술한 모든 예에서, 상기 컴포넌트는 주입 지점과 어스 사이에 단일 전압을 인가할 수 있다.

변형 예로서, 전술한 모든 예에서, 상기 전압은,

- 주입 지점과 전자 컴포넌트의 내부 그라운드 사이에 제1 전압을, 및

- 어스와 전자 컴포넌트의 내부 그라운드 사이에 상기 제1 전압과 부호가 반대인 제2 전압을, 상기 제1 전압과 제2 전압 간의 차가 상기 인가 전압과 동일하게 되는 방식으로 인가함으로써 상기 주입 지점과 어스 사이에 인가될 수 있다.

따라서, 2개의 증폭기를 이용하여 상기 인가 전압을 생성할 수 있다. 이 방법에서, 각 증폭기는 그 자체로서 상기 인가 전압의 발생을 보장하는 증폭기를 생성하는데 필요한 컴포넌트보다 가격이 더 싼 컴포넌트를 이용하여 생성될 수 있다.

회로의 내부 그라운드 및 전자 컴포넌트의 내부 그라운드는 서로 접속되지 않는다. 이들은 특히 동일한 전위로 되지 않는다.

전기 회로는 전기 에너지원에 의한 전기 에너지 저장 유닛의 충전 중에 공급되는 AC 전압을 정류하는 정류 스테이지를 포함할 수 있고, 이 스테이지는 양의 출력 단자 및 음의 출력 단자를 구비하며, 회로의 내부 그라운드는 상기 스테이지의 음 또는 양의 출력 단자에 의해 형성될 수 있다.

상기 정류 스테이지는 정류된 전압의 값을 이 스테이지의 하류에 있는 컴포넌트에 적응시키도록 구성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 정류 스테이지는 예를 들면 PFC 컴포넌트, 특히 무브릿지(bridgeless) PFC 컴포넌트이다.

본 발명의 예시적인 구현 예에 따르면, 전기 에너지 저장 유닛은 정류 스테이지의 양의 출력 단자와 음의 출력 단자 사이에 접속된다. 위에서 언급한 것처럼, 상기 방법은 특히 에너지 저장 유닛이 전기 에너지원에 의해 재충전될 때 구현된다.

전기 에너지 저장 유닛은 예를 들면 하나 이상의 배터리에 의해 형성될 수 있다. 배터리로 형성되는 경우에, 배터리는 직렬로 및/또는 병렬로 설치될 수 있다.

에너지 저장 유닛이 충전될 때, 에너지 저장 유닛의 단자에서의 전압은 150~450 V일 수 있다. 에너지 저장 유닛에 의해 흡수되는 전력은 100 W 이상일 수 있고, 예를 들어서 전기 네트워크가 단상일 때는 수 kW 정도이고, 3상 네트워크일 때는 20 kW 이상으로까지 될 수 있다.

전기 에너지 저장 유닛 전기 또는 하이브리드 추진 기능을 가진 자동차에 설치될 수 있고, 전기 에너지 저장 유닛은 자동차의 전기 추진 모터에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 더 일반적으로, 전기 회로가 이 자동차에 설치될 수 있다.

전기 회로는 전기 모터의 고정자의 권선에 의해 형성된 인덕터를 포함할 수 있다.

전자 컴포넌트는 자동차에 설치될 수 있고, 또는 전기 에너지를 전기 에너지원과 전기 회로 사이에서 단자를 통해 전달하기 위해 예를 들면 전기 회로의 커넥터가 접속된 전기 네트워크의 재충전 단자에 통합되어 자동차의 외부에 배치될 수 있다.

유리하게, 전기 에너지를 교환하기 위해 회로가 접속된 전기 네트워크와 전기 회로의 내부 그라운드 사이에 갈바닉 절연을 제공할 필요가 없다.

전자 컴포넌트 덕분에, 전기 회로와 어스 사이에 0~350 nF, 특히 70~350 nF의 표유 용량이 있다 하더라도, 전기 회로는 어스에 대하여 어떠한 갈바닉 절연도 가질 필요가 없다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명의 다른 주제는 전술한 방법을 구현하는 전자 컴포넌트에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명의 또 다른 주제는 전기 회로에 관한 것이고, 이 전기 회로는,

- AC 입력 전압을 정류하기 위한 것으로, 양의 출력 단자와 음의 출력 단자를 구비하고, 회로가 상기 출력 단자 중의 하나에 의해 형성된 내부 그라운드를 구비하는 정류 스테이지와,

- 전기 에너지원과 상기 회로 사이에서 전기 에너지를 교환할 수 있도록 상기 전기 에너지원에 접속하기에 적합하고 상기 정류 스테이지에 직접적으로 또는 간접적으로 접속된 전선과,

- 한편으로는 상기 전선에 접속되고 다른 한편으로는 상기 어스에 접속하기에 적합하며, 적어도 하나의 임피던스, 특히 커패시터를 통해 접속된 주입 지점에서 전기량을 상기 전선에 인가하여, 전기 에너지가 상기 전기 에너지원과 상기 회로 사이에서 교환될 때 상기 회로의 내부 그라운드와 상기 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류를 감소시킬 수 있게 구성된 전자 컴포넌트를 포함한다.

전기 회로는 하이브리드 또는 전기 추진 기능이 있는 자동차에 설치될 수 있다. 변형 예로서, 회로는 임의의 다른 전기 기구에, 예를 들면 동기식 또는 비동기식 전기 모터의 전원 장치에 속할 수 있다.

조립체는 갈바닉 절연이 필요한 임의의 시스템, 예를 들면 100 W 이상의 전력을 흡수하는 배터리 충전기에 통합될 수 있다.

상기 방법과 관련하여 여기에서 제공한 특징들은 상기 회로와 함께 개별적으로 또는 집합적으로 또한 결합될 수 있다.

전술한 모든 예에서, 공통 모드 전류를 나타내는 신호가 단일 지점에서만 측정될 때, 이 지점은 주입 지점의 상류의 전선에 위치될 수 있다. 주입 지점의 상류에서의 공통 모드 전류는 그 다음에 미리 규정된 값, 예를 들면 제로로 전자 컴포넌트에 의해 고정될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면과 함께하는 비제한적인 예시적 구현 예에 관한 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 조립체를 도식적으로 보인 도이다.
도 2는 도 1의 조립체와 등가인 공통 모드 모델을 도식적으로 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제1 구현예에 따른 전자 컴포넌트가 도입된 도 1의 회로와 유사한 회로도이다.
도 4 및 도 5는 도 3과 유사한 방식으로 본 발명의 예시적인 제2 구현예에 따른 전자 컴포넌트의 2가지 변형 예를 보인 도이다.
도 6은 도 4의 전자 컴포넌트의 전기 회로도이다.
도 7은 도 4의 전자 컴포넌트의 전달 함수의 보드 선도이다.
도 8은 도 3 내지 도 5와 유사한 방식으로, 본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따른 전자 컴포넌트를 보인 도이다.
도 9 내지 도 11은 전자 컴포넌트가 전류원을 형성하고 전압원을 형성하지 않는 것을 제외하고 도 3, 도 5 및 도 8과 각각 유사한 도이다.

도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 조립체(1)를 보인 도이다.

이 조립체(1)는 전기 회로(4)에 커넥터(3)를 통하여 접속하기에 적합한 전기 네트워크의 전기 에너지원(2)을 포함한다. 전기 회로(4)는 이 예에서 하이브리드 또는 전기 추진 기능이 있는 자동차에 설치되고, 이 자동차의 전기 추진 회로의 일부를 구성한다.

전기 회로(4)의 전기 에너지 저장 유닛(도시 생략됨)이 충전되어야 할 때, 전기 에너지원(2)은 예를 들면 AC 전압을 전기 회로(4)에 공급한다. 이 예에서, 네트워크는 3상이고 전기 에너지원(2)의 단자에서의 전압은 230 V와 같은 실효값을 갖는다. 전압의 주파수는 이 예에서 50 Hz이다. 전기 네트워크의 뉴트럴(N)은 어스에 접속되고, 의사 임피던스(6)가 뉴트럴(N)과 어스 사이에 삽입된다.

전기 회로(4)는,

- 커넥터(3)를 전기 회로(4)의 나머지(rest)에 접속하는 전선(5)과,

- 인덕터(7)와,

- 전기 에너지원(2)에 의해 공급된 AC 전압을 정류하고 그 출력 단자(9, 10)에서 DC 전류를 출력하는 정류 스테이지(8)를 포함한다.

정류 스테이지(8)는 예를 들면 트랜지스터와 같은 제어가능한 스위치를 포함한다. 정류 스테이지(8)는 예를 들면 AC 전압을 정류하고, 정류 전압의 값을 회로(4)의 부하에 일치시키며, 역률의 값 및 고조파 전류의 방사에 관한 전류 표준을 준수하는 것으로 당업계에서 알려진 PFC 컴포넌트이다.

정류 스테이지(8)의 출력 단자(9, 10) 사이에는 커패시터(11)가 설치된다. 전기 에너지 저장 유닛, 예컨대 배터리는 이 커패시터(11)와 병렬로 접속될 수 있다. 이 배터리는 예를 들면 100 W 이상, 예컨대 전기 네트워크가 단상인 경우에는 약 3 kW, 및 예컨대 전기 네트워크가 3상인 경우에는 약 20 kW의 전력을 흡수한다.

조립체(1)는 금속 샤시(12)를 또한 포함한다. 샤시 어스 오류가 있는 경우에, 상기 샤시는 잠재적으로 임피던스(16)를 통해 어스에 접속된다. 이 임피던스(16)는, 샤시가 자동차의 일부를 구성하는 경우에, 자동차 사용자가 한편으로는 차체 구조에, 및 다른 한편으로는 그라운드에 접촉할 때 자동차 사용자의 신체 저항에 대응한다.

조립체(1)가 전기 또는 하이브리드 추진 기능이 있는 자동차에 설치되는 응용에 있어서, 인덕터(7)는 예를 들면 전기 모터의 추진을 위한 전기 모터의 고정자의 위상의 권선에 대응한다. 이때 권선(7)은 출원 WO 2010/057892호의 교시에 따라 전기 네트워크에 접속될 수 있다.

커패시턴스(15)는 특히 회로(4)의 단자(10)와 샤시(12) 사이에서 커패시터 유형의 전자 컴포넌트의 형태로 기술적 이유로 추가되는 표유 임피던스 및/또는 실 임피던스를 모방한다. 다른 커패시턴스가 도 3에서 알 수 있는 것처럼 회로(4)의 단자(9)와 샤시(12) 사이에 존재할 수 있다.

여기에서, 회로(4)의 단자(10)는 정류기 스테이지(8)의 음의 출력 단자이고, 전기 회로(4)는 여기에서 단자(10)에 의해 형성되는 내부 그라운드(13)를 갖는다. 이러한 커패시터(15)가 존재하기 때문에, 공통 모드 전류(i)가 회로(4)로부터 샤시(12)로 순환하고, 어스로 순환함으로써 전기 네트워크로 루프백할 수 있다.

전기 네트워크의 전기 에너지원(2)이 다상의 AC 전압을 공급하는 경우에, 및 정류기 스테이지(8)의 스위치의 동작 시퀀스 중에, 단자(10)는 전기 네트워크의 뉴트럴과 이 전기 네트워크의 위상 중의 하나에 교대로 접속된다. 단상 전기 네트워크의 경우에, 단자(10)는 전기 네트워크의 뉴트럴에 또는 위상에 선택적으로 접속된다.

따라서, 어스에 접속된 샤시(12)와 단자(10) 사이에는 전압(E)이 인가되고, 이 전압 및 커패시터(15) 때문에, 전류는 단자(10)로부터 어스로 순환한다.

따라서, 단자(10) 상류의 회로(4) 부분 및 전기 네트워크는 단자(10)와 샤시(12) 사이에서,

- 제로 전압(E)과,

- 네트워크에 의해 회로(4)에 전달된 전압의 이미지인 전압(E)을 교대로 인가하는 가상 전압원(20)에 비유될 수 있다.

결국, 공통 모드 전류(i)는 네트워크로 루프백하기 전에 커패시터(15)와 임피던스(16, 6)를 통하여 순환한다. 따라서 도 2에 따른 등가의 공통 모드 모델이 얻어진다.

본 발명의 예시적인 구현 예를 도 3을 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 전선(5)은 단상이고, 위상을 형성하는 컨덕터(17)와 뉴트럴(N)을 형성하는 다른 하나의 컨덕터(18)를 포함하지만, 본 발명은 단상 선로로 제한되지 않는다.

도 1에 도시한 조립체와 비교해서, 도 3의 조립체(1)는 회로(4)에 통합되고 커패시터(24)(여기에서는 X 커패시터)를 통해 전선(5)의 각각의 컨덕터(17, 18)에 접속되는 지점(23)과 어스 사이에 설치된 커패시터(22)(여기에서는 Y 커패시터)를 포함한 전자기 간섭 필터(19)를 포함한다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 전자 컴포넌트(21)는 회로(4)에 통합된다. 여기에서 이 전자 컴포넌트(21)는 전압(Vs)이 지점(26)과 어스 사이에 인가되도록 상기 지점(26)에서 전위를 인가하도록 구성된다. 그러나 본 발명은, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 전위를 인가하는 전자 컴포넌트로 제한되지 않는다.

전자 컴포넌트(21)는 전압(Vs)을 유도하는 전위를, 전기 네트워크에 의해 공급된 전압의 주파수와 동일한 주파수로 인가하도록 구성된 액티브 필터이고, 상기 전압(Vs)은 지점(26)과 어스 사이에 인가되고, 가상 전압원(20)에 의해 인가되는 전압과 반대이다. 따라서, 임피던스(6, 16)에 인가되는 결과적인 전압이 감소 또는 소거되어, 이 임피던스(6, 16)를 통과하는 전류가 감소 또는 소거된다.

지점(26)은 이 도시된 예에서 각각의 커패시터(28)를 통해 전선(5)의 각각의 컨덕터(17 또는 18)에 접속된다. 각 커패시터(28)는 약 1 ㎌의 용량을 갖는다. 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되고 그로부터 전압(Vs)을 유도하는 전위는, 이 예에서, 지점(26)의 상류에 있는 전선(5)에서 측정된 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호에만 기초하여 발생된다.

이 예에서, 전자 컴포넌트(21)는 전선(5)을 따라 흐르는 공통 모드 전류(i)를 측정하기 위한 측정 시스템(23)과 연합된다. 단상 전선(5)의 경우에, 상기 측정 시스템(23)은 위상을 형성하는 컨덕터(17)의 전류를 나타내는 신호 및 뉴트럴을 형성하는 컨덕터(18)의 전류를 나타내는 신호를, 예를 들면 나노결정일 수도 있고 아닐 수도 있는 자기 코어를 이용하여 측정할 수 있다. 전류를 표시하는 상기 신호들에 기초한 계산에 의해, 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호의 값이 결정될 수 있다. 이 정보에 기초해서, 전자 컴포넌트(21)는 지점(26)과 어스 사이에 인가되는 전압(Vs)을 유도하는 전위를 발생한다.

도 3에 도시된 것처럼, 전자 컴포넌트(21)는 전반적으로 이득(G1)처럼 동작하고,

- 전압(Vs)의 존재에 의해 지점(26)과 어스 사이에 존재하는 임피던스를 나타내는 Zinj,

- 커패시터(22)와 표유 용량 또는 커패시턴스(15)의 존재에 의해 각각의 컨덕터(17, 18)와 어스 사이에 존재하는 임피던스를 나타내는 Zy, 및

- 전기 에너지원(2)의 단자에서의 전압을 나타내는 Vac를 이용하여, 전자 컴포넌트의 존재하에 전선(5)에서 순환하는 공통 모드 전류(i)의 값이 하기의 수학식 1과 같이 주어진다.

이제, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 예시적인 제2 구현 예에 따른 전자 컴포넌트(21)에 대하여 설명한다.

공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호의 값에만 기초하여 전압(Vs)을 유도하는 전위를 발생하는 단일 이득을 가진 루프에 비유될 수 있는 도 3의 전자 컴포넌트와 달리, 본 발명의 이 예시적인 제2 구현 예에 따른 전자 컴포넌트는 전선(5)을 따라 흐르는 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호 및 지점(26)과 어스 사이에서 순환하는 전류(Is)를 나타내는 신호 둘 다에 기초하여 전압(Vs)을 발생하고, 상기 전류(Is)는 "전자 컴포넌트(21)의 출력 전류"라고도 부를 수 있다. 지점(26)과 어스 사이에 배치된 제2 측정 시스템(45)은 상기 출력 전류를 나타내는 신호를 얻을 수 있게 한다.

개략적으로, 전자 컴포넌트(21)는 여기에서 2개의 이득, 즉

- 시스템(23)에 의해 측정된 전선(5)에서의 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호를 증폭하는 이득(G1)과 같이 동작하는 제1 서브컴포넌트(60), 및

- 지점(26)과 어스 사이에서 순환하는 출력 전류(Is)를 나타내는 신호를 증폭하는 이득(G2)과 같이 동작하는 제2 서브컴포넌트(61)를 가진 루프를 형성하는 것으로 생각할 수 있다.

앞에서와 동일한 표기법으로, 도 4에 따른 전자 컴포넌트(21)를 사용할 때 공통 모드 전류(i)의 값을 제공하는 수학식은 수학식 2와 같다.

이득(G2)을 형성하는 제2 서브컴포넌트(61)의 기능은 고주파수 및 저주파수에서 발생하는 발진을 제거함으로써 고주파수 및 저주파수에서 전자 컴포넌트(21)의 동작을 안정화시키는 것이다.

도 4에 도시된 전자 컴포넌트는 전선(5)의 단지 하나의 지점에서 측정된 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호를 그 입력 중의 하나에서 수신한다. 이 측정은 여기에서 지점(26)의 상류, 즉 커넥터(3)와 커패시터(28) 사이에 있는 시스템(23)에 의해 수행된다.

도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 예시적인 제2 구현 예의 변형 예에 따르면, 전자 컴포넌트(21)는 공통 모드 전류(i)를 나타내는 2개의 다른 측정치에 기초하여 출력 전압(Vs)을 유도하는 전위를 발생할 수 있고, 이 측정은 전선(5)의 2개의 다른 지점에서 수행된다. 따라서, 전선(5)의 지점(26)의 상류에서 도 3 및 도 4의 측정 시스템과 유사하게 배치된 제1 측정 시스템(23)은 제1 서브컴포넌트(60)의 입력을 형성하는 신호를 공급하고, 상기 제1 측정 시스템(23)에 대하여 사용될 수 있는 나노결정 자기 코어와 유사하거나 유사하지 않은 제2 측정 시스템(23)은 지점(26)의 하류에 배치될 수 있다.

제2 측정 시스템(23)은 예를 들면 커패시터(28)와 정류 스테이지(8) 사이의 전선(5)에 배치된다. 이 제2 측정 시스템(23)은 전체적으로 이득(G3)을 형성하는 제3 서브컴포넌트(62)의 입력으로서, 커패시터(28)의 하류의 공통 모드 전류를 나타내는 신호를 공급한다. 제3 서브컴포넌트(62)의 출력은 측정 시스템(45)에 의해 공급된 신호와 비교될 수 있고, 이 비교 결과는 제2 서브컴포넌트(61)의 진성 입력을 형성할 수 있다.

제3 서브컴포넌트(62)의 이득(G3)은 단일의 것일 수 있고, 전자 컴포넌트(21)에 피드포워드 제어를 추가할 수 있다.

이제, 도 6을 참조하여 도 4의 전자 컴포넌트(21)의 비제한적인 예시적 전기 회로도를 설명한다.

전자 컴포넌트(21)는 측정 시스템(23)의 자기 코어 주위에 감긴 컨덕터(31)에 의해 측정된 전압을 입력으로서 수신하는 입력 스테이지(30)를 포함한다. 상기 입력 전압은 전선(5)에서의 공통 모드 전류(i)의 값을 나타낸다.

스테이지(30)의 임무는 상기 전압 측정치를 증폭하는 것이고, 따라서 고주파수를 필터링하는 동안에 수행된다.

이 스테이지(30)의 출력은 그 다음에 스테이지(32)를 구동하여 스테이지(30)로부터의 신호와 전자 컴포넌트(21)의 출력 전류를 나타내는 신호를 합산하게 한다. 이 스테이지(32)는 출력 전류(Is)를 제1 서브컴포넌트(60)의 이득(G1)과 측정 시스템(23)에 의해 측정된 공통 모드 전류의 곱으로 고정할 수 있다.

그 다음에, 스테이지(32)의 출력은 대역 통과 증폭기를 형성하는 스테이지(33)를 구동한다. 이 스테이지(33)의 기능은 전자 컴포넌트(21)에 의해 이 예에서 형성된 루프의 전체적인 이득을 증가시키고 저주파수 및 고주파수를 차단하는 것이다.

스테이지(33)의 출력은 이 예에서 2개의 증폭기(35, 36)를 포함하는 고전압 출력 스테이지(34)를 구동한다.

각 증폭기(35 또는 36)는 시스템(23)에 의해 수행된 측정에 기초하여 얻어진 신호로부터 전압을 발생한다. 2개의 증폭기(35, 36)는 동일할 수도 있고 다를 수도 있으며, 동일한 전압을 발생할 수도 있고 다른 전압을 발생할 수도 있다. 제1 및 제2 전압은 둘 다 예를 들면 약 300 V의 진폭을 갖는다.

도시된 바와 같이, 제1 증폭기(35)는 인버터 마운팅(40)을 포함한다.

도 6에 도시된 2개의 증폭기(35, 36)에 의해, 제1 전압은 제2 증폭기(36)에 의해 전자 컴포넌트(21)의 내부 그라운드(42)와 지점(26) 사이에 인가되고, 반대 부호의 제2 전압은 제1 증폭기(35)에 의해 전자 컴포넌트(21)의 내부 그라운드(42)와 어스 사이에 인가된다. 상기 2개의 전압 간의 차는 공통 모드 전류(i)를 감소, 바람직하게는 소거하기 위해 지점(26)과 어스 사이에 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 전압에 대응한다.

도시되지 않은 다른 예에 있어서, 전압(Vs)을 발생하는 스테이지(34)를 형성하기 위해 단일 증폭기를 사용할 수 있다.

도 7은 도 6을 참조하여 설명한 전자 컴포넌트(21)의 보드 선도(Bode diagram)를 보인 것이다.

이득(dB)은 약 5 Hz 내지 1 kHz의 주파수에서 양의 값을 갖는 것으로 관측된다. 또한, 전자 컴포넌트는 50 Hz와 60 Hz의 사이, 즉 전기 네트워크의 실질적인 주파수에서 31 dB의 이득, 및 이득(dB)이 소거된 때 낮은 위상 단계(phase step)를 나타내는 것으로 관측되었다. 약 5 Hz에서 위상 여유는 이 예에서 115°이고, 약 1 kHz에서 위상 단계는 -105°이다.

이제, 도 8을 참조하여 본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따른 전자 컴포넌트(21)를 설명한다. 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 예시적인 제2 구현 예의 변형 예와 유사하게, 본 발명의 예시적인 제3 구현 예에 따르면, 전압(Vs)은 3개의 입력에 기초하여 발생되어 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가된 전위로부터 발생한다.

이 예에서, 제1 입력은 전선의 커패시터(28)의 상류에서 측정된 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호이고, 제2 입력은 도 5의 예에서처럼 지점(26)과 어스 사이에서 순환하는 출력 전류(Is)의 값이다.

도 5의 예와는 달리, 제3 입력은 여기에서 전자기 간섭 필터(19)의 커패시터(22) 중의 하나에서 순환하는 전류를 나타내는 신호의 값에 의해 형성된다.

이 제3 입력은 상기 커패시터(22)와 직렬로 설치된 측정 시스템(47)을 이용하여 획득되고, 피드포워드 제어를 가능하게 하는 제3 서브컴포넌트(62)에 의해 처리된다.

이 제3 서브컴포넌트(62)의 출력은 그 다음에 시스템(45)에 의해 측정된 출력 전류(Is)를 나타내는 신호와 비교되고, 상기 비교 결과가 제2 서브컴포넌트(61)에 대한 입력으로서 수신된다.

상기와 동일한 표기법으로,

- 측정 시스템(47)과 직렬인 도 8의 커패시터(22)의 용량을 나타내는 Cyf2,

- 측정 시스템(47)과 병렬인 도 8의 커패시터(22)의 용량을 나타내는 Cyf1, 및

- 제3 서브컴포넌트(62)의 전달 함수를 나타내는 Cor을 이용해서, 도 8의 전자 컴포넌트(21)의 존재하에 전기 에너지원(2)에 의해 공급된 전압(Vac)의 함수로서 공통 모드 전류의 값을 제공하는 수학식은 수학식 3과 같다.

만일 제3 서브컴포넌트(62)의 전달 함수가 수학식 4의 값을 취하도록 제3 서브컴포넌트(62)가 선택되면,

도 8의 전자 컴포넌트의 존재하에 전기 에너지원(2)에 의해 공급된 전압의 함수로서 공통 모드 전류(i)의 값을 제공하는 수학식은 수학식 5와 같다.

따라서, 도 8에 따른 전자 컴포넌트(21)는,

- 공통 모드 전류(i)를 제거하기 위해 제3 서브컴포넌트(62)를 통한 피드포워드 및 제2 서브컴포넌트(61)에 의해 공급된 이득(G2)를 가진 개루프 모드 제어, 및

- 예컨대 도 1의 임피던스(6, 16)의 합에 대응하는 어스 임피던스인 Zy 및 Zybat의 값 또는 제3 서브컴포넌트(62)의 전달 함수의 값의 부정확성에 연결된 잔여 에러를 제거할 수 있게 하는 이득(G1)을 공급하는 제1 서브컴포넌트(60)를 통한 제어를 구현한다.

도 3 내지 도 8은 전위인 전기량을 지점(26)에서 주입하는 전자 컴포넌트(21), 즉, 다시 말해서 전자 컴포넌트(21)가 전압원처럼 동작하는 것에 관한 것이다.

도 9 내지 도 11에 도시된 변형 예로서, 전자 컴포넌트(21)는 지점(26)에서 전류를 주입하도록 구성될 수 있고, 이 전자 컴포넌트(21)는 전류원처럼 동작한다.

도 9는 도 3에 도시된 본 발명의 예시적인 제1 구현 예의 변형 예로서, 전자 컴포넌트(21)가 전류를 주입하고 전위를 주입하지 않는다는 사실에만 차이가 있는 예를 보인 것이다.

도 10은 도 5에 도시된 본 발명의 예시적인 제2 구현 예의 변형 예로서,

- 전자 컴포넌트(21)가 전류를 주입하고 전위를 주입하지 않는다는 사실, 및

- 제2 서브컴포넌트(61)가 그 단독 입력으로서 제3 서브컴포넌트(62)의 출력을 갖는다는 사실, 즉 다시 말해서 전류(Is)를 발생하는 전자 컴포넌트가 입력으로 전류(Is)를 갖지 않고 그 대신에 주입 지점(26)의 상류 및 하류에서의 공통 모드 전류를 갖는다는 사실에만 차이가 있는 예를 보인 것이다.

도 11은 도 8에 도시된 본 발명의 예시적인 제3 구현 예의 변형 예로서,

- 제2 서브컴포넌트(61)가 그 단독 입력으로서 제3 서브컴포넌트(62)의 출력을 갖는다는 사실, 즉 다시 말해서 전자 컴포넌트(21)에 의한 전류(Is)의 발생이 입력으로서 상기 동일한 전류(Is)에 의해 행하여지지 않고 그 대신에 입력으로서 주입 지점(26)의 상류에서의 공통 모드 전류 및 필터(19)의 커패시터(22)에서 순환하는 전류에 의해 행하여진다는 사실에만 차이가 있는 예를 보인 것이다.

도 10 및 도 11의 예에 따른 제3 서브컴포넌트(62)는 피드포워드를 구현할 수 있게 한다.

본 발명은 자동차에 설치된 것이 아닌 다른 회로(4)에 적용할 수 있다.

"하나를 포함하는"이라는 표현은 다른 방식으로 특정되지 않는 한 "적어도 하나를 포함하는"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

전기 회로(4)의 전기 에너지 저장 유닛과 상기 전기 회로(4) 외부의 전기 에너지원(2) 사이에서 전기 에너지가 교환될 때, 상기 전기 회로(4)의 내부 그라운드(inner ground)(13)와 어스(earth) 사이에서 순환하는 공통 모드 전류(i)를 감소시키기 위한 방법에 있어서,
상기 전기 에너지가 교환되는 상기 전기 회로(4)의 전선(5)에 적어도 하나의 임피던스(28)를 통해 접속된 주입 지점(26)에서 전기량(Vs, Is)을 인가하는데 전자 컴포넌트(21)가 이용되며, 상기 전기량(Vs, Is)이 인가됨으로써, 상기 전기 회로(4)의 내부 그라운드와 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류(i)를 감소시키는 것을 가능하게 하고,
상기 전기량(Vs, Is)은, 적어도, 네트워크의 상기 전기 에너지원(2)과 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 전선(5)은 단상(single-phase)이고, 상기 전자 컴포넌트(21)는,
- 상기 주입 지점(26)과 위상(17) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 임피던스(28)를 통해 상기 전선(5)의 상기 위상(17)에, 그리고
- 상기 주입 지점(26)과 뉴트럴(18) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 임피던스(28)를 통해 상기 전선(5)의 상기 뉴트럴(neutral)(18)에
접속된 상기 주입 지점(26)에서 상기 전기량(Vs, Is)을 인가하는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 전선(5)은 3상이고, 상기 전자 컴포넌트(21)는, 적어도 하나의 개별적 임피던스(28)를 통해 상기 전선(5)의 각각의 위상에 접속된 상기 주입 지점(26)에서 상기 전기량(Vs, Is)을 인가하는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기량(Vs, Is)은, 상기 네트워크의 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호만의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기량(Vs, Is)은,
- 상기 네트워크의 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호, 및
- 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에서 순환하는 전류(Is)를 나타내는 신호
의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 전자 컴포넌트(21)는,
- 상기 네트워크의 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호를 입력으로서 수신하는 제1 서브컴포넌트(60), 및
- 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에서 순환하는 전류(Is)를 입력으로서 수신하는 제2 서브컴포넌트(61)
를 포함하고,
각각의 서브컴포넌트(60, 61)의 출력은 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 상기 전기량(Vs, Is)을 발생하도록 함께 합산되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 전기량(Vs, Is)은,
- 상기 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호,
- 상기 주입 지점(26)과 상기 전기 에너지 저장 유닛 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호, 및
- 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에서 순환하는 전류(Is)를 나타내는 신호
의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기량(Vs, Is)은,
- 상기 네트워크의 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호,
- 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에서 순환하는 전류(Is)를 나타내는 신호, 및
- 상기 임피던스(들)(28)와 상기 전기 에너지 저장 유닛 사이에 배열된 전자기 간섭 필터(19)의 커패시터(22)에서 순환하는 전류를 나타내는 신호
의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 컴포넌트(21)는, 상기 전자 컴포넌트(21)가 대표 신호(representative signal)를 입력으로서 수신하는 상기 공통 모드 전류(i)의 값을 미리 규정된 설정점(setpoint) 값으로, 특히 제로로 고정하는(lock) 방식으로 구성되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기량은 상기 주입 지점(26)에 인가되는 전위이고, 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에 인가되는 전압(Vs)은 상기 전위로부터 초래되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제10항에 있어서,
상기 전압(Vs)은,
- 상기 주입 지점(26)과 상기 전자 컴포넌트(21)의 내부 그라운드(13) 사이에 제1 전압을, 그리고
- 상기 어스와 상기 전자 컴포넌트(21)의 내부 그라운드(25) 사이에 상기 제1 전압과 부호가 반대인 제2 전압을,
상기 제1 전압과 상기 제2 전압 간의 차가 상기 전자 컴포넌트(21)에 의한 상기 전위의 인가로부터 초래되는 상기 전압(Vs)과 동일하게 되는 방식으로 인가함으로써, 하나 이상의 임피던스(28)를 통하여 상기 전선(5)에 접속된 상기 주입 지점(26)과 상기 어스 사이에 인가되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 컴포넌트(21)는 전계 효과 트랜지스터를 갖지 않는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 에너지원(2)의 단자에서의 전압은 주파수가 50 Hz 또는 60 Hz인 AC 전압인 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 컴포넌트(21)는 상기 네트워크의 주파수에서만 상기 공통 모드 전류의 액티브 필터를 형성하도록 구성되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 컴포넌트(21)는,
- 상기 네트워크의 주파수에서 상기 공통 모드 전류만을, 그리고
- 상기 공통 모드 전류의 상기 네트워크의 주파수의 최초 10개 고조파(harmonics)만을
필터링하도록 구성되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공통 모드 전류는,
- 상기 전선(5)의 각각의 컨덕터, 및
- 측정 컨덕터
가 주위에 감긴 자기 코어를 이용하여 상기 전선(5)에서 측정되는 것인, 공통 모드 전류를 감소시키기 위한 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한, 전자 컴포넌트(21).
전기 회로(4)에 있어서,
- AC 입력 전압을 정류하기 위한 정류 스테이지(8) ― 상기 정류 스테이지(8)는 양의 출력 단자(9) 및 음의 출력 단자(10)를 구비하고, 상기 전기 회로는 상기 출력 단자(9, 10)들 중 하나에 의해 형성된 내부 그라운드(13)를 구비함 ― ;
- 전기 네트워크의 전기 에너지원(2)과 상기 전기 회로(4) 사이에서 전기 에너지를 교환하는 것을 허용하도록 상기 전기 네트워크에 접속하기에 적합하며, 상기 정류 스테이지(8)에 접속되는 전선(5); 및
- 한편으로는 상기 전선(5)에 접속되고, 다른 한편으로는 어스에 접속하기에 적합하며, 적어도 하나의 임피던스를 통해 접속된 지점(26) 사이에서 전기량(Vs, Is)을 상기 전선(5)에 인가하여, 상기 전기 회로(4)와 상기 전기 에너지원(2) 사이에서 전기 에너지가 교환될 때 상기 전기 회로의 내부 그라운드(13)와 상기 어스 사이에서 순환하는 공통 모드 전류(i)를 감소시키는 것을 가능하게 하도록 구성되는 전자 컴포넌트(21)
를 포함하고,
상기 전기량(Vs, Is)은, 적어도, 상기 네트워크의 전기 에너지원(2)과, 상기 전선(5)을 상기 주입 지점(26)에 접속하는 임피던스(들)(28) 사이의 상기 전선(5)에서 측정된 상기 공통 모드 전류(i)를 나타내는 신호의 함수로서 상기 전자 컴포넌트(21)에 의해 인가되는 것인, 전기 회로.