KR20190035563A - 재생 드라이브를 위한 하이브리드 직류 링크 시스템 - Google Patents

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KR20190035563A
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아기르만 이스마일
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오티스 엘리베이터 컴파니
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Abstract

시스템은 교류(AC) 전원 및 직류(DC) 버스에 작동 가능하게 연결된 변환기, 모터 및 DC 버스에 작동 가능하게 연결된 인버터, 및 DC 버스의 하이 사이드와 로우 사이드 사이에 작동 가능하게 연결된 하이브리드 DC 링크 시스템을 포함한다. 변환기는 AC 전원 및 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 인버터는 모터 및 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 하이브리드 DC 링크 시스템은 에너지 버퍼링 브랜치와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치를 포함한다.

Description

재생 드라이브를 위한 하이브리드 직류 링크 시스템{HYBRID DIRECT CURRENT LINK SYSTEM FOR A REGENERATIVE DRIVE}
본 명세서에 개시된 주제는 일반적으로 재생 드라이브 시스템에 관한 것이며, 보다 특히 재생 드라이브를 위한 하이브리드 직류 링크 시스템에 관한 것이다.
재생 드라이브는 모터 및 연결된 로드의 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 사용되며, 이것은 제동 조건하에 전기 전원으로 되돌아간다. 재생 드라이브는 승강기 카의 제동 동안, 승강기 시스템과 같은, 수송 시스템에서 사용될 수 있다. 재생 드라이브는 애플리케이션 및 이벤트에 의존하여 에너지 변화를 겪을 수 있다.
대표적인 실시예에 따르면, 시스템은 교류(AC) 전원 및 직류(DC) 버스에 작동 가능하게 연결된 변환기를 포함한다. 상기 변환기는 AC 전원 및 DC 버스의 각각의 상(phase)과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 상기 시스템은 또한 모터 및 상기 DC 버스에 작동 가능하게 연결된 인버터를 포함한다. 상기 인버터는 상기 모터 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 상기 시스템은 부가적으로 DC 버스의 하이 사이드(high side)와 로우 사이드(low side) 사이에 작동 가능하게 연결된 하이브리드 DC 링크 시스템을 포함한다. 상기 하이브리드 DC 링크 시스템은 에너지 버퍼링 브랜치와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치(ripple current control branch)를 포함한다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 리플 전류 제어 브랜치가 상기 DC 버스의 하이 사이드와 로우 사이드 사이에 연결된 적어도 하나의 필름 커패시터를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 에너지 버퍼링 브랜치가 상기 DC 버스의 하이 사이드와 로우 사이드 사이에 임피던스 요소를 가진 하나 이상의 전해 커패시터를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제1 전해 커패시터와 병렬인 제1 저항기 및 상기 제1 저항기와 직렬이며 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제2 전해 커패시터와 병렬인 제2 저항기를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 제1 저항기의 저항이 상기 제2 저항기의 저항과 대체로 동일하며, 상기 제1 전해 커패시터의 정전용량이 상기 제2 전해 커패시터의 정전용량과 대체로 동일하다는 것을 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 임피던스 요소가 댐핑 저항 요소와 직렬인 인덕터를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 댐핑 저항 요소가 외부 저항기인 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 댐핑 저항 요소가 상기 인덕터와 통합된 저항인 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 상기 댐핑 저항 요소가 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 적어도 하나와 통합된 저항인 경우를 포함할 수 있다.
위에서 또는 아래에 설명된 특징 중 하나 이상 외에, 또는 대안적으로, 추가 실시예는 하이브리드 DC 링크 시스템에서 최대 전류 정격을 초과하는 것 및 상기 하이브리드 DC 링크 시스템에서 불균형 한계를 초과하는 것 중 하나 이상에 기초하여 고장 안전(fail-safe) 상태로 시스템을 전이시키도록 동작 가능한 제어기를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 방법은 AC 전원 및 DC 버스에 변환기를 작동 가능하게 연결하는 단계를 포함한다. 상기 변환기는 상기 AC 전원 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 인버터는 모터 및 상기 DC 버스에 작동 가능하게 연결된다. 상기 인버터는 상기 모터 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스를 포함한다. 하이브리드 DC 링크 시스템은 상기 DC 버스의 하이 사이드와 로우 사이드 사이에서 작동 가능하게 연결된다. 상기 하이브리드 DC 링크 시스템은 에너지 버퍼링 브랜치와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치를 포함한다. 리플 전류는 하이브리드 DC 링크 시스템의 리플 전류 제어 브랜치를 통해 상기 DC 버스 상에서 제한된다. 상기 DC 버스의 에너지에서의 변화는 상기 하이브리드 DC 링크 시스템의 에너지 버퍼링 브랜치를 통해 버퍼링된다.
본 개시내용의 실시예의 기술적 효과는 재생 드라이브의 직류 버스 상에서의 에너지 버퍼링과 동시에 리플 전류 제어를 재생 드라이브에서의 하이브리드 직류 링크에 제공하는 것을 포함한다.
앞서 말한 특징 및 요소는 달리 명확하게 표시되지 않는 한, 배타성 없이 다양한 조합으로 조합될 수 있다. 이들 특징 및 요소뿐만 아니라 그것의 동작은 다음의 설명 및 수반되는 도면을 고려하여 보다 명백해질 것이다. 그러나, 다음의 설명 및 도면은 사실상 예시적이고 설명적이며 비-제한적이도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시내용은 예로서 예시되며 수반되는 도면에서 제한되지 않으며 본 명세서에서 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시예에 따른 전력 시스템의 구성요소의 블록도;
도 2는 실시예에 따른 재생 드라이브 시스템의 단순화된 개략도;
도 3은 실시예에 따른 하이브리드 직류 링크 시스템의 단순화된 개략도;
도 4는 실시예에 따른 승강기 시스템의 단순화된 개략도; 및
도 5는 실시예에 따른 방법의 흐름도를 묘사한 도면.
개시된 시스템 및 방법의 하나 이상의 실시예에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 도면을 참조하여 제한 없이 예시로서 제공된다. 일반적으로, 본 명세서에서의 실시예는 결과적으로 모터를 구동하기 위해 모터 여기 신호를 발생시키는 인버터로 전압을 공급하는 직류(DC) 버스를 공급하도록 능동형 변환기를 이용하는 재생 드라이브에 관한 것이다. 게다가, 본 명세서에서의 실시예는, 특히 모터로부터 다시 전원 공급 장치로 에너지를 돌려보내는 재생 모드에서의 과도 조건하에서, DC 버스 상에서 리플 전류 및 버퍼 에너지 스파이크를 억제하기 위한 하이브리드 DC 링크 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에서 실시예는 변환기가 교류(AC) 측 정현파 전류로부터 발생될 수 있는 DC 전압을 능동적으로 제어하도록 드라이브 및 모터 시스템을 제시한다. DC 전압은 모터를 제어하기 위해 전력 전자 디바이스의 고속 스위칭을 사용하여 AC 여기 전압을 발생시키기 위해 이용된다.
보수적 설계 고려사항을 위해, 재생 드라이브의 직류 링크는 비상 정지 이벤트 또는 과도 조건으로 인해 에너지 정격 목적을 위해 오버사이징될 수 있다. 높은 에너지 저장을 제공하는 재생 드라이브의 직류 링크에서 사용된, 전해 직류 커패시터와 같은, 전기적 구성요소는 보다 짧은 수명 및/또는 낮은 리플 전류 정격을 가질 수 있다. 반대로, 보다 긴 수명 및/또는 보다 높은 리플 전류 정격을 가진 재생 드라이브의 직류 링크에서 사용된, 필름 커패시터와 같은, 전기적 구성요소는 보다 큰 물리적 크기 및 보다 높은 비용을 갖지만 에너지 밀도 정격이 작을 수 있다.
본 개시내용의 원리에 대한 이해를 촉진시킬 목적으로, 도면에 예시된 실시예에 대한 참조가 이제 이루어질 것이며, 특정 언어가 이를 설명하기 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고 본 개시내용의 범위에 대한 어떤 제한도 그에 의해 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 다음의 설명은 사실상 단지 예시적이며 본 개시내용, 그것의 적용 또는 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 도면 전체에 걸쳐, 대응하는 참조 번호는 유사한 또는 대응하는 부분 및 특징을 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 제어기는 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 전자 회로, 전자 프로세서(공유, 전용, 또는 그룹) 및 비-일시적 형태로 저장된 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램을 실행하는 메모리를 포함할 수 있는 프로세싱 회로, 조합형 논리 회로, 및/또는 설명된 기능을 제공하는 다른 적절한 인터페이스 및 구성요소를 나타낸다.
도 1은 하나 이상의 로드(23)에 동력을 공급하기 위해 이용될 수 있는 바와 같이 실시예의 전력 시스템(10)의 구성요소의 블록도이다. 전력 시스템(10)은, 전기 주선(예로서, 440볼트, 3-상)과 같은, AC 전원(12)을 포함한다. AC 전원(12)은 AC 전력을 재생 드라이브 시스템(20)에 제공한다. 재생 드라이브 시스템(20)은 구동되는 로드(23)의 제동 동안 모터(22)로부터 재생 에너지를 이용할 수 있는 모터 드라이브 및 재생 드라이브로서 동작 가능하다. 실시예에서, 전력 시스템(10)은 승강기 시스템(100)(도 4)에 대하여 설명되지만; 모터 드라이브가 이용되는 임의의 시스템에 대한 적용이 고려될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 로드(23)는 에스컬레이터, 무빙 워크, 카트 등과 같은, 대안적인 수송 시스템일 수 있다. 추가 예로서, 로드(23)는, 난방 환기 및 공기 조화 또는 냉장 시스템(HVAC/R) 시스템의, 압축기와 같은, 구성요소일 수 있다.
도 2는 보다 상세하게 묘사된 재생 드라이브 시스템(20)을 가진 전력 시스템(10)의 단순화된 개략도이다. 전력 시스템(10)에서 AC 전원(12)은, 예를 들면, 전기 주선(예로서, 440볼트, 3-상)일 수 있다. 도 2의 예에서, 재생 드라이브 시스템(20)은 3 상 레그(R, S, 및 T)를 가진 변환기(32)를 포함하는 재생 드라이브이다. 각각의 상 레그(R, S, 및 T)는 하이 사이드(36) 및 로우 사이드(38)를 가진 DC 버스(34) 상에서 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위해 제어기(30)로부터의 제어 신호에 의해 제어된 스위칭 디바이스(31)를 포함한다. 재생 드라이브 시스템(20)은 또한 3 상 레그(W, V, 및 U)를 가진 인버터(33)를 포함한다. 각각의 상 레그(W, V, 및 U)는 모터(22)에 동력을 공급하기 위해 DC 버스(34)에 걸친 DC 전력을 AC 구동 신호로 변환하도록 제어기(30)로부터의 제어 신호에 의해 제어된 스위칭 디바이스(31)를 포함한다. 실시예에서, 하이브리드 DC 링크 시스템(46)은 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 DC 버스(34) 상에서 리플 전류를 제한하고 DC 버스(34)의 에너지에서의 변화를 버퍼링하기 위해 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에서 작동 가능하게 연결된다. 제어기(30)는 본 명세서에서 설명된 동작을 수행하기 위해 저장 매체상에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행하는 범용 마이크로프로세서를 사용하여 구현될 수 있다. 대안적으로, 제어기(30)는 하드웨어(예로서, ASIC, FPGA)로 또는 하드웨어/소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다.
도 3은 대표적인 실시예에 따른 하이브리드 DC 링크 시스템(46)을 보다 상세하게 묘사한다. 도 3의 예에서, 하이브리드 DC 링크 시스템(46)은 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에서 에너지 버퍼링 브랜치(60)와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치(50)를 포함한다. 리플 전류 제어 브랜치(50)는 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에 연결된 적어도 하나의 필름 커패시터(52)를 포함한다. 에너지 버퍼링 브랜치(60)는 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에 임피던스 요소(66)를 가진 하나 이상의 전해 커패시터를 포함하며, 본 명세서에서 두 개의 전해 커패시터(62, 64)는 도 3의 예에서 임피던스 요소(66)와 직렬로 묘사된다.
하이브리드 DC 링크 시스템(46)은 또한 제1 전해 커패시터(62)와 병렬인 제1 저항기(72) 및 제1 저항기(72)와 직렬이며 제2 전해 커패시터(64)와 병렬인 제2 저항기(74)를 포함할 수 있고, 본 명세서에서 전해 커패시터(62, 64)는 직렬로 연결되기에 충분히 낮은 전압 정격을 갖는다. 에너지 버퍼링 브랜치(60)가 리플 전류 제어 브랜치(50)와 같은 전압 정격을 갖는다면, 저항기(72, 74)는 생략될 수 있다. 제1 저항기(72)의 저항은 제2 저항기(74)의 저항과 대체로 동일할 수 있으며, 제1 전해 커패시터(62)의 정전용량은 제2 전해 커패시터(64)의 정전용량과 대체로 동일할 수 있다. 전해 커패시터(62, 64)는 필름 커패시터(52)보다 높은 에너지 저장을 제공할 수 있다. 저항기(72, 74)는 정상 동작 조건하에서 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에서 DC 버스(34)의 DC 전압을 동일하게 공유하기 위해 전해 커패시터(62, 64)에 대한 전압 균형화를 제공할 수 있다. 반대로, 필름 커패시터(52)는 전해 커패시터(62, 64)보다 높은 리플 전류 정격을 갖는다.
임피던스 요소(66)는 댐핑 저항 요소(68)와 직렬인 인덕터(67)일 수 있다. 댐핑 저항 요소(68)는 외부 저항기, 인덕터(67)와 통합된 저항, 전해 커패시터(62, 64) 중 적어도 하나와 통합된 저항, 또는 그것의 조합일 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 에너지 버퍼링 브랜치(60)를 포함하는 인쇄 회로 보드에서의 트레이스 저항은 댐핑 저항 요소(68)의 모두 또는 일 부분의 저항 요건을 만족시키도록 설계될 수 있다. 유사하게, 인덕터(67)는 회로 보드 내에서의 회로 보드 장착 구성요소 및/또는 트레이스 인덕턴스일 수 있다. 인덕터(67)에서 댐핑 저항 요소(68)의 통합은 인덕터(67)의 고유 특성으로서 댐핑 저항 요소(68)를 갖고 인덕터(67)를 설계/선택하는 것을 포함할 수 있다.
실시예에서, 주 고주파수 리플 전류는 리플 전류 제어 브랜치(50)의 필름 커패시터(52)에 의해 핸들링된다. 모터(22)의 비상 제동 조건과 같은, 과도 에너지 버퍼링은 에너지 버퍼링 브랜치(60)의 전해 커패시터(62, 64)에 의해 또는 필름 커패시터(52)와 함께 핸들링된다. 전해 커패시터(62, 64)는 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에서의 DC 링크 상에서 비상 정지 및/또는 저 주파수 과도 현상의 경우에 남아있는 에너지 버퍼링 요건을 보상한다. 임피던스 요소(66)는 보다 높은 주파수 전류를 리플 전류 제어 브랜치(50)의 필름 커패시터(52)로 이끈다. 댐핑 저항 요소(68)는 에너지 버퍼링 브랜치(60)에서 과-전압 조건(예로서, 과도 공진에 의해 야기된)을 방지하며 전해 커패시터(62, 64)가 공진을 감쇠시키는 동안 과도 에너지 버퍼링을 수행할 수 있게 할 수 있다.
하이브리드 DC 링크 시스템(46)의 다양한 구성요소는 잠재적인 이슈에 대해 모니터링될 수 있다. 일 예로서, 아날로그-디지털(A/D) 변환기(80)는 제어기(30)(도 2) 또는 다른 모니터링 회로가 전압(예로서, 하프 DC 링크 전압)을 관찰할 수 있게 하기 위해 제2 저항기(74)에 걸쳐 연결될 수 있다. A/D 변환기(80)는 제어기(30)에 연결되거나 또는 그것과 통합될 수 있다. A/D 변환기(80) 및 다른 이러한 모니터(묘사되지 않음)는 전압/전류 모니터링이 DC 링크 고장을 검출하고 이를 포함하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, DC 링크 전압 리플 및 주파수는 제어기(30)에 의해 결정되며 또한 인덕터(67)에서 전류를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 인덕터(67)에서의 전류가 인덕터(67)의 전류 정격을 초과하면, 제어기(30)는 AC 전원(12)(도 1 및 도 2)으로부터 전력을 연결 해제할 수 있다. 제어기(30)는 또한 불균형 한계 이상(예로서, 10% 이상)의 AC 라인 불균형에 대해 모니터링한다. 하이브리드 DC 링크 시스템(46)에서의 불균형 한계가 초과되면, 제어기(30)는 고장 안전 상태로서 AC 전원(12)으로부터 전력을 연결 해제하며 및/또는 다른 완화 동작을 취할 수 있다.
도 4는 대표적인 실시예에 따른 승강기 시스템(100)의 개략도이다. 도 4에 도시된 승강기 시스템(100)의 버전은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 다양한 실시예를 개시하도록 돕기 위한 것임이 이해될 것이다. 이 기술분야의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이, 도 4는 대표적인 승강기 시스템의 구성요소 모두를 묘사하지 않으며 묘사된 특징이 반드시 모든 승강기 시스템에 포함되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 승강기 시스템(100)은 빌딩 내에 수직으로 배치되는 승강구(25)에서 전체적으로 또는 부분적으로 존재할 수 있다. 승강구(25)는 승강기 카(24)가 빌딩의 플로어 또는 랜딩(26) 사이에서 이동할 수 있는 수직 경로를 제공할 수 있다. 모터(22), 또는 다른 원동기는 승강구(25) 내에서 승강기 카(24)를 이동시키기 위해 추진력을 발생시키도록 승강기 카(24)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 모터(22)는 또한 기계로서 지칭될 수 있거나, 또는 대안적인 구성에서, 모터(22)는 승강기 카(24)를 이동시키기 위해 사용되는 기계의 부분일 수 있다.
AC 전원(12)(도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이)은 모터(22)에 전력을 공급하기 위해 모터(22)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. AC 전원(12)은 전력 급전망으로부터와 같은, 외부에서 발생된 전력일 수 있다. 모터(22) 및 AC 전원(12)은 각각 3-상일 수 있다. 또한, 재생 드라이브 시스템(20)은 원하는 승강기 카 움직임을 달성하도록 모터(22)를 동작시키기 위해 모터(22) 및 AC 전원(12)에 결합될 수 있으며, 본 명세서에서 승강기 카(24)는 도 1의 로드(23)의 예이다.
도 5는 실시예에 따른 방법(200)의 흐름도를 묘사한다. 방법(200)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명되며 도 5에 묘사되고 설명된 것 외에 부가적인 요소를 포함할 수 있다. 방법(200)의 순서는 도 5의 시퀀스에 의해 제한되지 않으며, 이것은 설명의 목적을 위한 예를 제공한다.
블록(205)에서, 변환기(32)는 AC 전원(12) 및 DC 버스(34)에 작동 가능하게 연결된다. 변환기(32)는 AC 전원(12) 및 DC 버스(34)의 각각의 상(R, S, T)과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스(31)를 포함한다.
블록(210)에서, 인버터(33)는 모터(22) 및 DC 버스(34)에 작동 가능하게 연결된다. 인버터(33)는 모터(22) 및 DC 버스(34)의 각각의 상(W, V, U)과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스(31)를 포함한다.
블록(215)에서, 하이브리드 DC 링크 시스템(46)은 DC 버스(34)의 하이 사이드(36)와 로우 사이드(38) 사이에서 작동 가능하게 연결된다. 하이브리드 DC 링크 시스템(46)은 에너지 버퍼링 브랜치(60)와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치(50)를 포함한다. 제1 저항기(72)는 에너지 버퍼링 브랜치(60)의 제1 전해 커패시터(62)와 병렬로 작동 가능하게 연결된다. 제2 저항기(74)는 제1 저항기(72)와 직렬이며 에너지 버퍼링 브랜치(60)의 제2 전해 커패시터(64)와 병렬로 작동 가능하게 연결된다.
블록(220)에서, 리플 전류는 하이브리드 DC 링크 시스템(46)의 리플 전류 제어 브랜치(50)를 통해 DC 버스(34) 상에서 제한된다. 블록(225)에서, DC 버스(34)의 에너지에서의 변화는 하이브리드 DC 링크 시스템(46)의 에너지 버퍼링 브랜치(60)를 통해 버퍼링된다. 제어기(30)는 하이브리드 DC 링크 시스템(46)을 통해 다양한 범위 외 또는 고장 조건에 대해 모니터링하며 그에 따라 반응할 수 있다. 예를 들면, 전압 및/또는 전류 모니터링은 A/D 변환기(80) 및 다른 이러한 회로(묘사되지 않음)를 통해 수행될 수 있다. 제어기(30)는: 제어기(30)에 의해 하이브리드 DC 링크 시스템(46)에서 최대 전류 정격의 초과를 검출하는 것 및 제어기(30)에 의해, 하이브리드 DC 링크 시스템(46)에서 불균형 한계의 초과를 검출하는 것 중 하나 이상에 기초하여 재생 드라이브 시스템(20)을 고장 안전 상태로 전이시킬 수 있다. 고장 안전 상태는 AC 전원(12)과의 전기적 연결을 연결 해제하거나 또는 그 외 중단시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 변환기(32)의 스위칭 디바이스(31)는 AC 전원(12)과 DC 버스(34) 사이에서의 전기적 전류 흐름을 방지하는 개방 상태로 설정될 수 있다. 대안적으로, 변환기(32)와 AC 전원(12) 사이에서의 하나 이상의 스위치 또는 접촉기가 개방될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 몇몇 실시예에서 다양한 기능 또는 동작이 주어진 위치에서 및/또는 하나 이상의 장치, 시스템, 또는 디바이스의 동작과 관련되어 발생할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 주어진 기능 또는 동작의 일 부분은 제1 디바이스 또는 위치에서 수행될 수 있으며, 기능 또는 동작의 나머지는 하나 이상의 부가적인 디바이스 또는 위치에서 수행될 수 있다.
실시예는 하나 이상의 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장치 또는 시스템은 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 장치 또는 시스템이 본 명세서에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 방법 동작을 수행하게 하는 지시를 저장한 메모리를 포함할 수 있다. 이 기술분야의 숙련자에게 알려져 있는 다양한 기계적 구성요소가 몇몇 실시예에서 사용될 수 있다.
실시예는 하나 이상의 장치, 시스템, 및/또는 방법으로서 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지시는 일시적 및/또는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능한 매체와 같은, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터-판독 가능한 미디어 상에 저장될 수 있다. 지시는, 실행될 때, 엔티티(예로서, 장치 또는 시스템)가 본 명세서에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 방법 동작을 수행하게 할 수 있다.
용어 "대략"은 출원 시 이용 가능한 장비에 기초하여 특정한 양의 측정과 연관된 오류의 정도를 포함하도록 의도된다. 예를 들면, "대략"은 주어진 값의 ±8% 또는 5%, 또는 2%의 범위를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 전문 용어는 단지 특정한 실시예를 설명할 목적을 위한 것이며 본 개시내용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수형 형태는 문맥이 달리 명확하게 표시하지 않는 한, 복수형 형태를 또한 포함하도록 의도된다. 용어 "포함하다" 그리고/또는 "포함하는"은, 본 명세서에서 사용될 때, 서술된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 구성요소, 및/또는 그것의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
부가적으로, 용어 "대표적인"은 본 명세서에서 "예, 경우 또는 예시로서 작용하는"을 의미하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 "대표적인" 것으로 설명된 임의의 실시예 또는 설계는 반드시 다른 실시예 또는 설계에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 용어 "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 1보다 크거나 같은 임의의 정수, 즉 1, 2, 3, 4 등을 포함하는 것으로 이해된다. 용어 "복수"는 2보다 크거나 같은 임의의 정수, 즉 2, 3, 4, 5 등을 포함하는 것으로 이해된다. 용어 "연결"은 간접 "연결" 및 직접 "연결"을 포함할 수 있다.
본 개시내용은 대표적인 실시예 또는 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화가 이루어질 수 있으며 등가물이 그것의 요소를 위해 대체될 수 있다는 것이 이 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다. 또한, 많은 수정이 그것의 본질적인 범위로부터 벗어나지 않고 본 개시내용의 교시에 특정한 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 개시내용은 이러한 본 개시내용을 실행하기 위해 고려되는 최상의 모드로서 개시된 특정한 실시예에 제한되지 않으며, 본 개시내용은 청구항의 범위 내에 있는 모든 실시예를 포함할 것이라는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    교류(AC) 전원 및 직류(DC) 버스에 작동 가능하게 연결된 변환기로서, 상기 AC 전원 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스를 포함하는, 상기 변환기;
    모터 및 상기 DC 버스에 작동 가능하게 연결된 인버터로서, 상기 모터 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스를 포함하는, 상기 인버터; 및
    상기 DC 버스의 하이 사이드(high side)와 로우 사이드(low side) 사이에 작동 가능하게 연결된 하이브리드 DC 링크 시스템으로서, 에너지 버퍼링 브랜치와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치(ripple current control branch)를 포함하는, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리플 전류 제어 브랜치는 상기 DC 버스의 상기 하이 사이드와 상기 로우 사이드 사이에 연결된 적어도 하나의 필름 커패시터를 포함하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에너지 버퍼링 브랜치는 상기 DC 버스의 상기 하이 사이드와 상기 로우 사이드 사이에 임피던스 요소를 갖는 하나 이상의 전해 커패시터를 포함하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제1 전해 커패시터와 병렬인 제1 저항기 및 상기 제1 저항기와 직렬이며 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제2 전해 커패시터와 병렬인 제2 저항기를 더 포함하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 저항기의 저항은 상기 제2 저항기의 저항과 대체로 동일하며, 상기 제1 전해 커패시터의 정전용량은 상기 제2 전해 커패시터의 정전용량과 대체로 동일한, 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 임피던스 요소는 댐핑 저항 요소와 직렬인 인덕터를 포함하는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소는 외부 저항기를 포함하는, 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소는 상기 인덕터와 통합된 저항을 포함하는, 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소는 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 적어도 하나와 통합된 저항을 포함하는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템에서 최대 전류 정격을 초과하는 것 및 상기 하이브리드 DC 링크 시스템에서 불균형 한계를 초과하는 것 중 하나 이상에 기초하여 상기 시스템을 고장 안전(fail-safe) 상태로 전이시키도록 동작 가능한 제어기를 더 포함하는, 시스템.
  11. 방법으로서,
    교류(AC) 전원 및 직류(DC) 버스에 변환기를 작동 가능하게 연결하는 단계로서, 상기 변환기는 상기 AC 전원 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제1 복수의 스위칭 디바이스를 포함하는, 상기 변환기를 작동 가능하게 연결하는 단계;
    모터 및 상기 DC 버스에 인버터를 작동 가능하게 연결하는 단계로서, 상기 인버터는 상기 모터 및 상기 DC 버스의 각각의 상과 선택적으로 통신하는 제2 복수의 스위칭 디바이스를 포함하는, 상기 인버터를 작동 가능하게 연결하는 단계;
    상기 DC 버스의 하이 사이드와 로우 사이드 사이에 하이브리드 DC 링크 시스템을 작동 가능하게 연결하는 단계로서, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템은 에너지 버퍼링 브랜치와 병렬로 리플 전류 제어 브랜치를 포함하는, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템을 작동 가능하게 연결하는 단계;
    상기 하이브리드 DC 링크 시스템의 상기 리플 전류 제어 브랜치를 통해 상기 DC 버스 상에서 리플 전류를 제한하는 단계; 및
    상기 하이브리드 DC 링크 시스템의 상기 에너지 버퍼링 브랜치를 통해 상기 DC 버스의 에너지에서의 변화를 버퍼링하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 리플 전류 제어 브랜치는 상기 DC 버스의 상기 하이 사이드와 상기 로우 사이드 사이에 연결된 적어도 하나의 필름 커패시터를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 에너지 버퍼링 브랜치는 상기 DC 버스의 상기 하이 사이드와 상기 로우 사이드 사이에 임피던스 요소를 갖는 하나 이상의 전해 커패시터를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제1 전해 커패시터와 병렬로 제1 저항기를 작동 가능하게 연결하는 단계; 및
    상기 제1 저항기와 직렬이며 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 제2 전해 커패시터와 병렬로 제2 저항기를 작동 가능하게 연결하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 저항기의 저항은 상기 제2 저항기의 저항과 대체로 동일하며, 상기 제1 전해 커패시터의 정전용량은 상기 제2 전해 커패시터의 정전용량과 대체로 동일한, 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 임피던스 요소는 댐핑 저항 요소와 직렬인 인덕터를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소를 외부 저항기를 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소는 상기 인덕터와 통합된 저항을 포함하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 댐핑 저항 요소는 상기 하나 이상의 전해 커패시터 중 적어도 하나와 통합된 저항을 포함하는, 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    제어기에 의해, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템에서 최대 전류 정격의 초과를 검출하는 것 및 상기 제어기에 의해, 상기 하이브리드 DC 링크 시스템에서 불균형 한계의 초과를 검출하는 것 중 하나 이상에 기초하여, 상기 제어기에 의해 상기 변환기 및 상기 인버터를 포함한 재생 드라이브 시스템을 고장 안전 상태로 전이시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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