KR20170039688A

KR20170039688A - 적어도 발전기 작동 모드로 작동 가능한 전기 기기의 작동 방법, 그리고 상기 방법의 구현 수단

Info

Publication number: KR20170039688A
Application number: KR1020177004825A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 슈밋트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2017-04-11
Also published as: DE102014214639A1; CN106664052A; BR112017001041A2; US20170163025A1; BR112017001041A8; WO2016012301A1; EP3172831A1

Abstract

본 발명은 적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 다상 전기 기기(1)를 제어하기 위한 방법(100)에 관한 것이며, 상기 전기 기기의 상 결선들(U ~ Y)은 액티브 브리지 정류기(2) 내에서 각각 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 통해 제1 직류 전압 단자(B-)로, 그리고 제2 전류 밸브들(UH ~ YH)을 통해서는 제2 직류 전압 단자(B+)로 연결되며, 상기 방법은, 전기 기기(1)의 발전기 작동 모드에서 제1 직류 전압 단자(B-)와 제2 직류 전압 단자(B+) 사이의 출력 전압이 임의의 상회 시점에 상한값을 상회하면 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 스위치 온하는 단계와, 그 후 출력 전압이 임의의 하회 시점에 하한값을 하회해야 비로소 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 다시 스위치 오프하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라, 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)은 하회 시점 후에, 각각의 전류 밸브에 할당된 상 결선(U ~ Y) 내 전류 흐름을 특성화하는 각각의 지시값이 사전 결정된 특성을 가져야 비로소 다시 개별적으로 각각 스위치 오프된다. 상응하는 방법의 구현을 위한 수단들도 마찬가지로 본 발명의 대상이다.

Description

적어도 발전기 작동 모드로 작동 가능한 전기 기기의 작동 방법, 그리고 상기 방법의 구현 수단{METHOD FOR OPERATING AN AT LEAST GENERATOR-OPERABLE ELECTRIC MACHINE AND MEANS FOR THE IMPLEMENTATION THEREOF}

본 발명은, 액티브 브리지 정류기(active bridge rectifier)를 포함하며 적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 전기 기기를 작동하는 방법 및 이 방법의 구현을 위한 수단에 관한 것이다.

일반적으로 승용차에서는 패시브 브리지 정류기들을 포함하는 클로폴 구조(claw-pole structure)의 발전기들이 이용되고 있다. 이러한 발전기들의 출력은 여자계(exciter field)를 통해 설정되고, 상기 여자계는 다시 여자 전류(exciting current)를 통해 설정된다. 여자계의 제어를 통해, 발전기의 출력 전압은 전기 회로망 부하, 회전수 및 온도와 무관하게 일정하게 유지될 수 있다.

하기에서 간단히 "발전기(generator)"라고 언급되는 경우, 상기 발전기는 발전기뿐만 아니라 모터로도 작동될 수 있는 전기 기기, 예컨대 이른바 스타터 발전기일 수 있다. 본 발명은 클로폴 구조의 발전기뿐만 아니라 적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 모든 전기 기기에도 적합하다. 승용차에서는, 통상 장착되는 3상, 4상 또는 5상 발전기에 상응하게 6펄스, 8펄스 또는 10펄스 브리지 정류기가 이용된다. 그러나 본 발명은 위와 다른 개수의 상을 위한 브리지 정류기에도 적합하다.

연결된 전기 회로망에서, 예컨대 부하 장치의 접속 또는 분리에 의한 부하 급변은 발전기에서의 부하 급변을 야기한다. 그러나 발전기의 송출 전력은 여자계의 유도성으로 인해 임의로 빠르게 변동될 수 없기 때문에, 발전기 전류는 처음에는 거의 일정하게 유지되며, 이는 부하 덤프(load dump) 시 출력 전압의 현저한 상승으로 이어질 수 있다. 여자계의 소멸은 수백 밀리 초가 소요될 수 있다.

차내 전기 시스템 내에 배터리가 제공되는 한, 배터리는 일반적으로 과잉 발전기 출력을 소모할 수 있고 그에 따라 과도한 전압 상승을 방지할 수 있다. 그러나 배터리가 제공되어 있지 않으면, 출력 전압은 매우 빠르게 상승하여 차내 전기 시스템 컴포넌트들 및/또는 발전기를 손상시킬 수 있다.

패시브 브리지 정류기들을 구비한 발전기의 경우, 이러한 문제는 정류기 다이오드들로서 제너 다이오드들이 이용됨으로써 방지된다. 제너 다이오드들은 출력 전압을 자신의 항복 전압을 상회하는 레벨에 클램핑하고, 그로 인해 과잉 전류를 열로 변환할 수 있다. 이러한 방식으로 항시 안전한 작동이 보장된다.

정류기 다이오드들 대신, 액티브 브리지 정류기들에서는 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 전류 밸브들, 특히 MOSFET도 이용될 수 있다. 장점은, 스위치 온된 상태에서 전력 손실이 상대적으로 더 적고 그에 따라 전체적으로, 특히 부분 부하 모드에서 발전기의 효율이 상대적으로 더 좋다는 점에 있다. 전류 밸브들의 제어는 중앙 제어 방식으로 또는 분산 제어 방식으로 수행될 수 있다. 중앙 제어란, 하나의 공통 제어 장치가 모든 교류 전류 상을 모니터링하면서 모든 전류 밸브 및 선택적으로 발전기의 여자계도 제어함을 의미한다. 분산 제어란, 각각 하나의 제어 장치가 하나의 발전기 상을 모니터링하면서 상 전압에 따라 단지 각각의 상에 할당된 전류 밸브들만을, 다시 말해 단지 각각 하나의 하프 브리지의 전류 밸브들만을 제어함을 의미한다. 이 경우, 분산 제어는 개별 분산 제어 장치들 간의 통신 유무와 무관하게 실현될 수 있다.

부하 덤프 시 차내 전기 시스템 내의 전압 피크를 방지하는 방법 중 하나는, 액티브 브리지 정류기들의 경우, 각각 모든 하프 브리지 내에서 상위 또는 하위 정류기 분기의 전류 밸브들을 스위치 온하는 것에 있다. 이러한 방식으로, 전기 기기는 단락되지만, 그러나 연결된 전기 회로망은 단락되지 않는다.

설명한 조치들은 하기에서 상 단락(phase short circuit)이라고도 지칭된다. 상 단락은 본원에 사용된 어법에 따라, 즉, 접지되거나 음의 직류 전압 단자[하기에 설명되는 도 1에 따른 직류 전압 단자(B-)도 참조]에 스위칭하는, 정류기의 모든 전류 밸브[로사이드 전류 밸브(Lowside current valve)], 또는 그 대안으로 양의 직류 전압 단자[도 1에서 직류 전압 단자(B+)도 참조]에 스위칭하는, 정류기의 모든 전류 밸브[하이사이드 전류 밸브(Highside current valve)]의 스위치 온(전도성 스위칭)을 통해 개시되고, 그에 상응하게 상기 전류 밸브들의 스위치 오프를 통해 다시 중단된다. 전류 밸브들로서 예컨대 전계효과 트랜지스터들이 이용된다면, 상기 전류 밸브들은 자체의 게이트 단자에 상응하는 제어 전압의 공급(구동)을 통해 스위치 온되며, 그럼으로써 전류 밸브들의 드레인-소스 구간은 전도 상태 또는 로우 임피던스 상태가 된다. 그에 상응하게, 제어 전압의 공급이 종료되고 드레인-소스 구간이 비전도성 또는 하이 임피던스 상태가 됨으로써, 전류 밸브들은 스위치 오프된다. 상 단락 외에 정규 정류기 모드가 존재한다.

상 단락은, 예컨대 브리지 정류기의 (통상 B+ 및 B-로 지칭되는) 직류 전압 단자들 간의 전압, 또는 활전 상태(live)인 직류 전압 단자와 접지 사이의 전압이 상한값을 상회할 때 개시될 수 있다. 상 단락은, 상기 전압이 그 후 하한값을 하회할 때 다시 중단될 수 있다.

상 단락 동안, 단락의 개시로 인해, 교류 전류 상들의 상 전류들 내에 추가의 양 또는 음의 직류 성분이 각각 발생한다. 이 때문에, 상 전류들은 다소 심하게 비대칭을 이루며, 다시 말해 더 이상 공통 평균값 또는 영(0) 주변에서 진동하지 않는다. 직류 성분들의 합은 영이다.

언급한 하한값의 하회 시 상 단락이 중단되면, 일순간 양의 전류를 갖는 상들의 경우, 상 전압이 연결망 내 전압을 초과하는 한, 상기 양의 전류는, 상위의, 다시 말해 양의 직류 전압 단자와 연결된 정류기 분기의 전류 밸브 내로 정류된다. 이 경우, 설명한 비대칭으로 인해, 상황에 따라 높은 전류가 스위칭될 수밖에 없고, 이는 관여하는 전류 밸브들의 상응하는 부하를 유발한다. 이는 상기 전류 밸브들의 손상을 야기할 수 있다.

그러므로 상 단락의 중단 시 상응하는 전류 밸브들의 부하를 방지하거나, 적어도 감소시키는 것이 바람직하다.

전술한 배경에서, 특허 독립 청구항들의 특징들을 각각 갖는, 액티브 브리지 정류기를 포함하고 적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 전기 기기를 작동시키는 방법, 그리고 상기 방법의 구현을 위한 수단이 제안된다. 구현예들은 특허 종속 청구항들 및 하기의 기술 내용의 대상이다.

발명의 장점.

상응하는 상 단락의 중단 시 상 단락에 관여하는 전류 밸브들을 통해 과도하게 큰 전류가 스위칭될 수밖에 없는 점을 방지하기 위해, 상응하는 상 전류가 최대한 적을 때, 특히 상 전류의 영점 교차에서, 비로소 상기 전류 밸브들을 다시 스위치 오프하는 점이 제공될 수 있다. 그러나 각각의 최소 전류 값들, 또는 개별 상 전류들의 영점 교차는 자연스럽게 [스테이터 권선들 상호 간의 전기각(electric angle)에 상응하게] 서로 상이한 시점들에 발생하기 때문에, 상기 경우들에서 상응하는 전류 밸브들의 스위치 오프 역시 불가피하게 동시에 수행되지 않는다.

그러나 상의 전류 밸브의 스위치 오프는 아직 스위치 온되어 있는 전류 밸브들을 포함하는 상들에서 훨씬 더 높은 감쇄되지 않은 직류 성분에 의해 추가적인 비대칭성을 야기할 수 있다. 그러므로 결과적으로, 영점 교차가 더 이상 발생하지 않는 상들, 또는 상 전류가 사전 설정되어 고정된 비교값을 하회하기에 더 이상 충분히 작아지지 않는 상들이 잔존할 수 있다. 그러므로 이러한 상들에서는 전류 밸브들이 지속적으로 구동되면서 유지될 수도 있다. 그러나 이미 상 단락의 개시 시 인가된 직류 성분들을 통해서도 그에 상응하는 상황이 야기될 수 있다.

그러므로 본 발명은, 적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 다상 전기 기기를 제어하기 위한 방법을 제안하며, 상기 전기 기기의 상 결선들은 액티브 브리지 정류기 내에서 각각 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 제1 전류 밸브들을 통해 제1 직류 전압 단자로 연결되고 제2 전류 밸브들을 통해서는 제2 직류 전압 단자로 연결되며, 상기 방법은, 전기 기기의 발전기 작동 모드에서 제1 직류 전압 단자와 제2 직류 전압 단자 사이의 출력 전압이 임의의 상회 시점에 상한값을 상회하면 제1 전류 밸브들을 스위치 온하는 단계와, 그 후 출력 전압이 임의의 하회 시점에 하한값을 하회해야 비로소 제1 전류 밸브들을 다시 스위치 오프하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라, 제1 전류 밸브들은 하회 시점 후에, 각각의 전류 밸브에 할당된 상 결선 내 전류 흐름을 특성화하는 각각의 지시값이 사전 결정된 특성을 가져야 비로소 개별적으로 각각 다시 스위치 오프된다.

본 출원의 범주에서, 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 전류 밸브는, 이를 위해 제공된 단자에 제어 전압이 인가될 때까지 로우 임피던스성 또는 전도성 연결을 제공하는 반도체 스위치를 의미한다. 특히 상기 유형의 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 전류 밸브들은, 이들의 게이트 단자를 통해 구동되어 드레인-소스 구간에 걸친 로우 임피던스성 또는 전도성 연결을 제공할 수 있는 MOSFET 및/또는 IGBT이다. 본 발명의 대상이 아닌, 스위치 온될 수 있는 제어 가능한 전류 밸브들만이 예컨대 사이리스터이다. 종래의 다이오드들도 마찬가지로 전류 밸브들이긴 하나, 제어될 수 없다.

언급한 것처럼, 본 발명에 따른 방법에서 제1 전류 밸브들은 하회 시점 이후, 각각의 전류 밸브에 할당된 상 결선 내 전류 흐름을 특성화하는 각각의 지시값이 사전 결정된 특성을 가져야 비로소 다시 개별적으로 각각 스위치 오프된다. 상기 특성은, 매우 바람직한 한 실시형태에 따라, 지시값이 최댓값 미만이고, 이 최댓값이 하회 시점 이후의 시간 동안 증가한다는 점을 포함할 수 있다.

그러나 특정 사례들에서, 사전 결정된 특성이, 지시값은 결정 규칙에 의해 결정된 최솟값을 갖는다는 점을 포함하는 것도 바람직할 수 있다. 상기 결정 규칙은 예컨대, 공지된 상응하는 신호의 미분을 통한 최솟값 결정을 포함할 수 있다.

사전 결정된 특성이, 지시값은 최댓값 미만이라는 점을 포함하는, 전술한 본 발명의 실시형태가 이용되고, 상기 최댓값은 명시한 것처럼 상 단락이 근본적으로 다시 중단될 수 있게 되는 하회 시점 이후의 시간동안 증가한다면, 전류 밸브의 차단은, 상 전류 또는 상응하는 지시값이 더 이상 영점 교차를 갖지 않거나, 상 단락의 개시 시, 그리고/또는 다른 전류 밸브들의 차단 시 인가된 직류 성분으로 인해 증가할 때에도 수행된다.

바람직하게, 최댓값은 하회 시점에 우선 각각의 전류 밸브에 할당된 상 내에의 상 전류 또는 상응하는 지시값의 제로값에 상응한다. 상응하는 제로값은 상응하는 사인파형 전류 또는 이와 상관관계가 있는 지시값 크기의 영점 교차 또는 반전점(reversal point)에 상응할 수 있다.

우선 상기 제로값에서 최댓값이 유지되면, 여전히 상응하는 영점 교차를 갖는 상 전류들에 대해, 최대한 낮은 전류 값에서 스위칭되어 그 결과 관여 전류 밸브들의 부하가 감소하는 점이 가능해진다. 상 전류들이 더 이상 상응하는 영점 교차를 갖지 않는 상들에 대해서만, 본원에 제안된 최댓값의 상승이 요구되고 효과가 있다.

이 경우, 특히 바람직하게는, 본 발명의 범주에서, 최댓값이 우선 여전히 제로값에서 그대로 유지되는 불감 시간(dead time) 이후에 비로소 최댓값의 상승이 시작된다. 불감 시간은 고정 값으로 설정될 수 있거나, 발전기의 작동 매개변수, 특히 회전수에 따라 사전 설정될 수 있다.

불감 시간이 회전수에 따라서 설정되면, 예컨대 각각의 전류 밸브가 차단되지 않고도 전체 전기 주기(electric period)가 경과되는 점이 보장될 수 있다. 이는, 상응하는 상 전류가 더 이상 영점 교차를 갖지 않거나, 상기 상 전류가 제로값에 상응하는 최댓값을 더 이상 하회하지 않는 방식으로 증가한다는 확실한 증거이다. 그러므로 불감 시간의 만료 후, 그리고 경우에 따라 추가적인 시간 버퍼(time buffer)의 만료 후, 본 발명에 따라 제공되는 최댓값의 상승이 개시된다.

최댓값의 상승은 본 발명의 범주에서 적어도 일시적으로 선형으로, 그리고 사전 설정된 경사도로, 또는 비선형 함수의 형태로 수행될 수 있다. 적합한 선형 또는 비선형 함수의 사전 할당 시, 그리고 특히 상기 함수의 최댓값의 적합한 선택 시, 모든 상 전류 또는 상응하는 지시값들은 다소 오랜 시간 후에 최댓값을 하회하고 그에 따라 각각의 전류 밸브들이 차단되는 점이 보장된다.

다시 말해, 상응하는 상승의 소정의 시간 이후에, 지시값은 필연적으로 최댓값을 하회하며, 그럼으로써 상응하는 전류 밸브가 스위치 오프된다. 상기 전류 밸브는 정확히 최솟값에서 스위칭되지는 않지만, 선형 함수의 경사도, 또는 비선형 함수의 상응하는 매개변수에 따라 충분히 상 전류 또는 지시값의 최솟값 근처에서 스위칭된다.

선형 함수의 경사도 및/또는 비선형 함수의 하나 이상의 매개변수는 마찬가지로 일정하게, 또는 회전수에 따라 설정될 수 있다. 경사도는 예컨대 초당 암페어 단위로 사전 설정된다. 여기서 회전수 의존성은, 전기 주기당 최댓값의 정해진 최대 상승만, 예컨대 주기당 10암페어만 허용된다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로, 상 전류의 최솟값은 최대로 상기 값만큼, 본 예시에서는 10암페어만큼 부족해지는 점이 보장될 수 있다. 이 경우, 경사도는 바람직한 방식으로, 특정 회전수에서 상응하는 상 전류의 2개의 최솟값 사이에서, 지시 신호의 최대한 작거나 최대로 허용되는 증가만이 발생하는 방식으로 선택된다. 예컨대 밀리 초당 20암페어 및 예컨대 2.5밀리 초의 주기 기간에서(분당 3000rpm 및 8개 극 쌍의 경우) 2개의 최솟값 사이에서 스위칭 점은 최고 50암페어만큼 변위될 수도 있다. 다시 말해, 상 전류에서의 최솟값은 최대 50암페어만큼 부족해진다. 경사도가 더 작아질수록, 또는 기울기가 더 완만할수록, 최솟값에 더 가까워질 수는 있으나, 이는, 상이 다시 정류기 모드로 전환될 때까지, 다시 말해 상응하는 전류 밸브가 스위치 오프될 때까지 점점 더 오래 걸린다. 이 경우, 특히 상응하는 전류 밸브의 확실한 작동 범위에서 도출되는 조정에서의 절충이 바람직하다.

설명한 조치들, 특히 회전수 의존성은, 스위칭의 속도 또는 상 단락의 비활성화 및 각각의 최솟값의 도달과 관련하여 현저한 최적화를 허용한다. 회전수 의존성이 중요한 이유는 특히, 상응하는 발전기들이 예컨대 1500 내지 20,000 rpm의 극히 폭넓은 회전수 범위에서 작동될 수 있음으로써, 일정 시간이 항상 "최악 조건(Worst-Case)" 회전수(최저 회전수)에 부합하게 구성되어야 할 수도 있고, 이는 회전수가 상대적으로 더 높은 경우 불필요한 불감 시간을 초래할 수도 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법은 그 이용에 있어서 매우 견고한 것으로서 증명되는데, 그 이유는 신호 측정 시의 드리프트뿐만 아니라 지시 신호의 드리프트도 오직 스위칭 점들의 시간에 따른 변위를 야기하기는 하지만, 항시 여전히 최솟값에 가까운 스위칭이 보장될 수 있기 때문이다. 이처럼 낮은 정확도 요건에 의해, 간단하면서도 경제적인 실현(산업화)이 가능하다. 회전수 외에도, 상응하는 함수의 경사도 또는 시작 시점에 대한 애플리케이션 특유의 계수들 또는 추가 값들(surcharge value)도 이용될 수 있다.

전체적으로 본 발명에 따른 방법을 통해 전류 밸브들의 부하는 대폭 감소할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 매우 간단하게, 예컨대 응용 주문형 집적 회로에 통합될 수 있으며, 측정 신호에서의 공차 및 측정 신호의 간섭에 대해 견고하다. 특히 신호의 미분에 비해 분명한 장점이 존재한다. 영점 교차에서만 경우에 따라 오류가 발생하기 쉬운 스위칭도 개선된다.

자동차의 본 발명에 따른 컴퓨터 유닛, 예컨대 제어 유닛은 특히 프로그램 기술로 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성된다. 또는, 예컨대 적합한 응용 주문형 집적 회로에서 순수 아날로그식 구현도 가능하다.

상기 방법을 소프트웨어의 형태로 구현하는 것도 바람직한데, 그 이유는 특히 실행 측 제어 장치가 또 다른 작업들을 위해서도 이용됨에 따라 어차피 존재하는 경우에는, 상기 방식이 특히 적은 비용을 야기하기 때문이다. 컴퓨터 프로그램을 제공하기에 적합한 데이터 캐리어는 특히 디스켓, 하드 디스크, 플래시 메모리, EEPROM, CD-ROM, DVD 등이다. 컴퓨터 네트워크(인터넷, 인트라넷)를 통해 프로그램을 다운로드하는 것도 가능하다.

본 발명의 추가 장점들 및 구현예들은 기재내용 및 첨부한 도면들에서 제시된다.

도 1은 발전기와 액티브 브리지 정류기를 포함하는 배치구조를 간소화하여 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시형태에 따른 방법의 원리를 설명하기 위한 신호 특성곡선들을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시형태에 따른 방법을 도해로 나타낸 그래프이다.

도면들에서 서로 상응하는 요소들은 동일한 도면부호들로 명시되고, 반복해서 설명되지 않는다.

도 1에는, 본 발명의 한 실시형태에 기초한, 발전기(1) 및 액티브 브리지 정류기(2)를 포함하는 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

발전기(1)는 5상으로, 그리고 별 모양 회로로 형성된 스테이터(11)와, 로터(12)를 포함한다. 스테이터(11) 및 로터(12)의 개별 권선들은 별도로 표시되어 있지 않다. 발전기(1)는 5개의 상 결선(U 내지 Y)을 통해 각각, 여기서는 UL 내지 YL 및 UH 내지 YH로 표시되어 있는, 스위치 온/오프될 수 있고 제어 가능한 전류 밸브들을 경유하여 제1 직류 전압 단자(B-) 및 제2 직류 전압 단자(B+)에 연결된다. 본 발명에 따른 방법은 이하 하측 정류기 분기("로사이드")의 전류 밸브들(UL 내지 YL)에서의 상 단락의 개시에 따라 기술되지만, 상측 정류기 분기("하이사이드")에서의 전류 밸브들(UH 내지 YH)에 의해서도 역시 수행될 수 있다. 각각 관여하는 전류 밸브들은 본 출원의 범주에서 "제1" 전류 밸브들이라 지칭되며, 적어도 상기 전류 밸브들은 스위치 온/오프될 수 있을 뿐 아니라 제어될 수 있으며, 예컨대 MOSFET이다. 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 전류 밸브들(UL 내지 YL 및 UH 내지 YH)은 도면에 간소화되어 병렬 연결된 제너 다이오드들을 포함한 스위치로서 도시되어 있다. 이 경우, 제너 다이오드들은 특정 드레인-소스 전압에서부터 MOSFET의 전형적인 항복 특성뿐만 아니라 MOSFET 내에 제공된 인버스 다이오드도 상징적으로 나타낸다.

전류 밸브들(UH 내지 YH 및 UL 내지 YL)은, 여기서 파선의 제어 화살표들로 표시된 것처럼, 각각의 분산 제어 장치들(21 내지 25)을 통해 제어될 수 있다. 발전기 제어기(13)는 직류 전압 단자들(B+ 및 B-) 사이에 인가되는 전압[직류 전압 단자(B-)는 접지에 놓일 수 있음]을 평가하고, 예컨대 로터(12)의 여자 권선의 펄스폭 변조식 전류 공급을 통해 발전기(1)의 출력 전력을 제어한다.

도 2에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 방법의 원리를 설명하기 위해, 예컨대 도 1에 따른 발전기 및 액티브 브리지 정류기를 포함하는 구조 내에서 상 전류들의 신호 특성곡선들이 도시되어 있다. 여기서, 상 전류는 가로좌표상의 밀리 초 단위의 시간에 대해 세로좌표상에 암페어 단위로 도시되어 있다. 본 예시에서는, 상들 중 하나가 지속적으로 접지(도 1에서 B- 참조) 쪽으로 단락되어 있고(해당 전류 특성곡선은 201로 표시되어 있음), 그에 반해 나머지 상들(해당 전류 특성곡선들은 202로 표시되어 있음)은 정규 정류 상태에 있을 때, 즉, B+의 전위와 B-의 전위 사이에서 계속 바뀔 때 발생하는 효과들이 도시되어 있다. 상기 유형의 효과는 설명한 것처럼 예컨대 상응하는 상 내에서 과도하게 높은 직류 성분으로 인해 상응하는 전류 밸브를 스위치 오프하기 위한 스위칭 임계값이 더 이상 달성될 수 없을 때 설정될 수 있다. 접지 쪽으로 단락된 상의 전류[전류 특성곡선(201)]는 이러한 방식으로 계속 양(+)이다.

상기 효과가 발생한다면, 부하 조건에서의 스위칭은 더 이상 방지될 수 없다. 그러나 전류 밸브들의 부하를 가능한 한 작게 유지하기 위해, 최댓값에서는 가급적 스위칭되지 않아야 한다.

본 발명은 도 3에 도시된 것처럼 상기 문제를 다루고 있다. 도 3에는, 상응하는 상 전류가 매우 확대되어 도시되어 있고, 310으로 표시되어 있다. 상 전류(310)는 가로좌표상의 밀리 초 단위의 시간에 대해 세로좌표상에 암페어 단위로 도시되어 있다. 상 전류는 도시된 예시에서 50암페어의 값과 250암페어의 값 사이에서 진동하며, 다시 말해 더 이상 제로값에 도달하지 않는다.

상 전류(310)의 비교 대상이 되는, 본 발명에 따라 사용된 최댓값은 "320"으로 표시되어 있다. 상기 최댓값은 시작 시에 0암페어이며, 2.5밀리 초의 시점부터 램프(ramp) 형태로, 다시 말하면 여기서는 선형 함수의 형태로 증가한다. 본 예시에서 6밀리 초의 시점에서 상 전류(310)는 최댓값(320)을 처음으로 하회하며, 상응하는 전류 밸브는 차단될 수 있다.

Claims

적어도 발전기 작동 모드로 작동될 수 있는 다상 전기 기기(1)를 제어하기 위한 방법(100)으로서, 상기 전기 기기의 상 결선들(U ~ Y)은 액티브 브리지 정류기(2) 내에서 각각 스위치 온/오프될 수 있는 제어 가능한 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 통해 제1 직류 전압 단자(B-)로, 그리고 제2 전류 밸브들(UH ~ YH)을 통해 제2 직류 전압 단자(B+)로 연결되며, 상기 방법은, 전기 기기(1)의 발전기 작동 모드에서 제1 직류 전압 단자(B-)와 제2 직류 전압 단자(B+) 사이의 출력 전압이 임의의 상회 시점에 상한값을 상회하면 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 스위치 온하는 단계와, 그 후 출력 전압이 임의의 하회 시점에 하한값을 하회해야 비로소 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)을 다시 스위치 오프하는 단계를 포함하는, 다상 전기 기기의 제어 방법에 있어서,
상기 제1 전류 밸브들(UL ~ YL)은 상기 하회 시점 이후, 각각의 전류 밸브에 할당된 상 결선(U ~ Y) 내 전류 흐름을 특성화하는 각각의 지시값이 사전 결정된 특성을 가져야 비로소 다시 개별적으로 각각 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사전 결정된 특성은, 상기 지시값이 최댓값 미만이며, 상기 최댓값은 상기 하회 시점 이후의 시간 동안 증가한다는 점을 포함하는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사전 결정된 특성은, 상기 지시값이 결정 규칙에 의해 결정된 최솟값을 갖는다는 점을 포함하는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 최댓값은 하회 시점에 우선 각각의 전류 밸브에 할당된 상 결선(U ~ Y) 내 전류 흐름의 제로값에 상응하는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제4항에 있어서, 상기 최댓값은 빨라도 하회 시점 이후 사전 설정된 불감 시간이 경과한 후에 제로값에서부터 출발하여 증가하는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 불감 시간은 전기 기기(1)의 회전수에 따라 사전 설정되는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최댓값의 상승은 적어도 일시적으로 선형으로 사전 설정된 경사도로, 그리고/또는 비선형 함수의 형태로 수행되는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제7항에 있어서, 경사도 및/또는 비선형 함수의 하나 이상의 매개변수는 지시값과 최댓값 간의 차이에 따라 설정되는, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지시값은 측정된 전류값, 각각의 제1 전류 밸브(UL ~ YL)에 걸쳐 강하하는 전압, 및/또는 상기 전압에서 도출된 값인, 다상 전기 기기의 제어 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 수단을 포함하는 제어 유닛.
컴퓨터 프로그램이 제9항에 따른 제어 유닛에서 실행될 경우, 상기 제어 유닛이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램.
제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 기억 매체.