KR20210019494A - 무브러시 동기식 기계의 신속 탈-여기 실시 방법 - Google Patents

무브러시 동기식 기계의 신속 탈-여기 실시 방법 Download PDF

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뚜오마스 얀후넨
파시 팔로헤이모
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Abstract

고정자(2); 및 회전자(5)를 포함하고, 회전자(5)는: 필드 권선(7), 여기장치 전기자(13), 사이리스터(T1 내지 T6)를 포함하는 정류기(15)로서, 여기장치 전기자(13)에 연결된 입력 단자(15a 내지 15c) 및 필드 권선(7)에 연결된 출력 단자(15d 및 15e)를 갖는, 정류기(15), 필드 권선(7)과 직렬로 연결된 필드 방전 저항기(R), 및 필드 방전 저항기(R)와 병렬로 연결된 우회 스위치(Q1)로서, 필드 방전 저항기(R)가 우회되는 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 동작될 수 있는, 우회 스위치(Q1)를 포함하는, 무브러시 동기식 기계(1)의 탈-여기를 실시하는 방법으로서: 방법은 a) 전기자 전압 파형의 음의 절반-사이클 중에만 격발되도록 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어하는 단계, 및 b) 폐쇄 상태로부터 개방 상태를 획득하도록, 그에 의해서 필드 방전 저항기(R)를 통해서 필드 권선 전류를 방전하도록 우회 스위치(Q1)를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

무브러시 동기식 기계의 신속 탈-여기 실시 방법
본 개시내용은 일반적으로 동기식 기계 그리고 특히 무브러시 동기식 기계에 관한 것이다.
동기식 기계 여기 시스템은, 필요 필드 권선 전류를 동기식 기계의 회전자 권선 또는 필드 권선에 공급하도록 설계된다. 여기는 일반적으로 탄소 브러시를 통해서(정전식 여기), 또는 회전 다이오드 또는 사이리스터 정류기(thyristor rectifier)를 갖는 여기장치 기계를 이용하여(무브러시 여기) 이루어진다.
전기적으로 여기된 동기식 기계의 필드의 신속 방전을 위한 수단이 중요한데, 이는 그러한 수단이 신속한 회전자 플럭스 감소를 가능하게 하기 때문이다. 이러한 것은 고정자 단락 발생과 같은 전기적 오류의 경우에 필수적인데, 이는, 신속 탈-여기 시스템이 손상을 제한할 것이기 때문이다.
탈-여기 시스템의 하나의 예가 US4152636에 개시되어 있다. 동기식 다이나모일렉트릭 기계(synchronous dynamoelectric machine) 내의 회전 정류기 조립체 내에서 통상적인 다이오드가 사이리스터에 의해서 대체된, 무브러시 여기장치가 개시되어 있다. 사이리스터의 게이트는 신속 탈-여기를 위해서 다-위상 전기자 전압 파형의 음의 절반 사이클의 저전압 지점에서만 격발된다(fired).
다른 유형의 탈-여기가 [C.A. Platero, M. Redondo, F. Blazquez, P. Frias, "High-speed de-excitation system for brushless synchronous machines", IET Electric Power Applications, 2012, Vol. 6, Iss. 3, pp. 156-161]에 개시되어 있다. 이러한 논문은, 오류 중에 무브러시 여기 시스템의 필드 권선과 직렬로 도입되는 방전 저항기의 이용을 개시한다.
필드 방전 시스템의 설계에서의 중요한 인자는, 특히 회전 여기 시스템에서, 방전 저항기의 크기를 결정하는 것이다. 저항기는 필드 권선의 저장된 자기 에너지를 소산(dissipate)시켜야 하고, 결과적으로 물리적으로 클 것이다.
전술한 내용을 고려할 때, 본 개시내용의 목적은, 종래 기술의 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 무브러시 동기식 기계의 탈-여기 실시 방법을 제공하는 것이다.
그에 따라, 본 개시내용의 제1 양태에 따라, 무브러시 동기식 기계의 탈-여기를 실시하는 방법이 제공되고, 그러한 무브러시 동기식 기계는 고정자; 및 회전자를 포함하고, 그러한 회전자는: 필드 권선, 여기장치 전기자, 사이리스터를 포함하는 정류기로서, 여기장치 전기자에 연결된 입력 단자 및 필드 권선에 연결된 출력 단자를 갖는, 정류기, 필드 권선과 직렬로 연결된 필드 방전 저항기, 및 필드 방전 저항기와 병렬로 연결된 우회 스위치로서, 필드 방전 저항기가 우회되는 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 동작될 수 있는, 우회 스위치를 포함하고, 그러한 방법은: a) 전기자 전압 파형의 음의 절반-사이클 중에만 격발되도록 사이리스터를 제어하는 단계, 및 b) 폐쇄 상태로부터 개방 상태를 획득하도록, 그에 의해서 필드 방전 저항기를 통해서 필드 권선 전류를 방전하도록 우회 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.
필드 권선을 탈-여기하기 위해서 특정 격발 각도(α)를 이용하는 것으로 인해서, 여기장치 기계는, 필드 권선의 에너지를 소비하고 이를 양의 토크로 변환하는 모터로서 일시적으로 작용한다. 이는, 사이리스터 정류기 내의 전력 인자(PF)에 관한 수학식의 관찰로부터 이해될 수 있다:
Figure pct00001
따라서, 음의 필드 전압이 요구되는 경우로서, α > 90°인 경우에, 전력 인자가 음이고 실제 전력이 음이며, 이는 전력이 필드 권선으로부터 여기장치 전기자로 전달된다는 것을 의미한다.
탈-여기 프로세스 중에, 필드 권선 에너지의 일부가, 전술한 바와 같이, 여기장치 전기자에 의해서 소산된다. 그에 따라, 본 방법에서 필드 방전 저항기에서 소산되는 에너지는, 논문 "High-speed de-excitation system for brushless synchronous machines"에서의 해결책에 비해서, 작다. 그러한 논문에서 개시된 시스템에 따라, 모든 필드 권선 에너지는 필드 방전 저항기 내에서 완전히 소산된다. 필드 방전 저항기 내의 적은 에너지 소산은, 물리적으로 작은 필드 방전 저항기가 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
전술한 내용을 고려하면, 해결하고자 하는 문제는 필드 방전 저항기의 크기를 감소시키는 것이다. US4152636에서는 이러한 문제를 해결하고자 하는 동기나 유인책이 없다.
또한, 놀랍게도, 본 방법은, 하나의 필드 방전 저항기만을 이용하고 음의 절반-사이클 중에 사이리스터를 격발하는 것보다, 상당히 더 빠른 탈-여기를 제공한다.
일 실시예에 따라, 단계 b)는 단계 a)와 동시에 실시된다.
일 실시예에 따라, 단계 a)에서 사이리스터는 90°< α < 270°범위 내의 격발 각도(α)로 격발된다.
일 실시예는, 오류 조건이 무브러시 동기식 기계 내에 존재하는지의 여부를 결정하는 것, 그리고 오류 조건의 존재가 결정된 경우에, 단계 a) 및 b)를 실시하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따라, 오류 조건은 고정자 단락 오류이다.
일 실시예는 필드 방전 저항기를 우회하기 위해서 폐쇄 상태를 유지하도록 우회 스위치를 제어하는 것, 그리고 오류 조건이 무브러시 동기식 기계 내에 존재하지 않는 동안 전기자 전압 파형의 양의 절반-사이클 중에만 격발하도록 사이리스터를 제어하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따라, 우회 스위치는 절연 게이트 2극성 트랜지스터(IGBT)이다.
일 실시예에 따라, 정류기는 사이리스터 브리지 정류기이다.
본 개시내용의 제2 양태에 따라, 무브러시 동기식 기계의 제어 시스템을 위한 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 때 제어 시스템이 제1 양태에 따른 방법의 단계를 실시하게 하는 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 개시내용의 제3 양태에 따라, 무브러시 동기식 기계가 제공되고, 그러한 무브러시 동기식 기계는: 고정자; 회전자로서: 필드 권선, 여기장치 전기자, 사이리스터를 포함하는 정류기로서, 여기장치 전기자에 연결된 입력 단자 및 필드 권선에 연결된 출력 단자를 갖는, 정류기, 필드 권선과 직렬로 연결된 필드 방전 저항기, 및 필드 방전 저항기와 병렬로 연결된 우회 스위치를 포함하는, 회전자; 및 제1 양태에 따른 방법을 실시하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
일 실시예는 게이트 제어 유닛을 포함하고, 제어 시스템은 게이트 제어 유닛을 제어하도록, 그에 의해서 사이리스터의 격발을 제어하도록 구성된다.
일 실시예는 여기장치 고정자를 포함하고, 여기장치 고정자는 영구자석 고정자이다. 이러한 구성은, 예를 들어, "High-speed de-excitation system for brushless synchronous machines"에서 개시된 시스템에서 가능하지 않을 것인데, 이는, 그러한 것이, 방전 저항기를 가로질러 IGBT를 개방하기 위해서 여기장치 고정자 자화의 제어에 의존하기 때문이다.
여기장치 고정자는 여기장치 전기자와 전자기적으로 상호작용하도록 구성된다.
일 실시예에 따라, 무브러시 동기식 기계는 발전기이다. 무브러시 동기식 기계는 대안적으로 모터일 수 있다.
일반적으로, 청구범위에서 사용된 모든 용어는, 본원에서 달리 명시적으로 규정되지 않는 한, 기술 분야에서의 그 일반적인 의미에 따라 해석되어야 한다. "요소, 기구, 구성요소, 수단 등"에 대한 모든 언급은, 달리 명시적으로 기술되지 않는 한, 그러한 요소 기구, 구성요소, 수단 등의 적어도 하나의 예를 언급하는 것으로 개방적으로 해석되어야 한다.
이제, 본 발명의 개념의 특정 실시예를 첨부 도면을 참조하여, 예로서, 설명할 것이다.
도 1은 무브러시 동기식 기계를 개략으로 도시한다.
도 2는 무브러시 동기식 기계의 탈-여기를 실시하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 상이한 유형의 탈-여기 프로세스들에 대한 필드 방전 저항기 내의 에너지 소산을 도시한다.
도 4는 상이한 유형의 탈-여기 프로세스들에 대한 탈-여기 곡선을 도시한다.
이제, 예시적인 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여, 발명의 개념을 이하에서 보다 완전하게 설명할 것이다. 그러나, 이러한 발명의 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고 본원에서 기술된 실시예로 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하며; 오히려, 이러한 개시내용이 전체적이고 완전한 것이 되도록 그리고 발명의 개념의 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록, 이러한 실시예가 예로서 제공된다. 설명 전체를 통해서 유사한 번호는 유사한 요소를 지칭한다.
도 1은 무브러시 동기식 기계(1)의 예의 회로소자를 도시한다. 무브러시 동기식 기계(1)는 발전기 또는 모터일 수 있다.
무브러시 동기식 기계(1)는 고정자(2), 및 고정자(2)와 전자기적으로 상호작용하도록 구성된 회전자(5)를 포함한다. 이를 위해서, 고정자(1)는 고정자 권선(3)을 구비하고, 회전자(5)는 필드 권선(7)을 구비한다.
무브러시 동기식 기계(1)는 여기장치 고정자(11)를 포함한다. 도시된 예에서, 여기장치 고정자(11)는 영구자석 고정자이다. 대안적으로, 여기장치 고정자는 예를 들어 여기장치 고정자 권선을 구비할 수 있다.
무브러시 동기식 기계(1)는 여기장치 전기자(13)를 포함한다. 여기장치 전기자(13)는 회전자(5)의 회전자 샤프트 상에 제공된다. 여기장치 전기자(13)는 여기장치 고정자(11)와 전자기적으로 상호작용하도록 구성된다.
무브러시 동기식 기계(1)는 정류기(15)를 포함한다. 정류기(15)는 회전자(5) 상에 배열된다. 정류기(15)는 여기장치 전기자(13)에 연결된 입력 단자(15a 내지 15c)를 갖는다. 예를 들어, 여기장치 전기자(13)는, 각각의 전기적 위상마다 하나씩, 3개의 코일을 포함할 수 있고, 각각의 입력 단자(15a 내지 15c)는 각각의 전기적 위상 또는 코일에 연결될 수 있다. 정류기(15)는 또한 출력 단자(15d 및 15e)를 포함한다. 정류기(15)는 복수의 사이리스터(T1 내지 T6)를 포함한다. 사이리스터(T1 내지 T6)는 다중-위상 사이리스터 브리지 구성으로 배열된다. 그에 따라, 예시적인 정류기(15)는 사이리스터 브리지 정류기이다.
무브러시 동기식 기계(1)는 필드 방전 저항기(R) 및 우회 스위치(Q1)를 더 포함한다. 필드 방전 저항기(R) 및 우회 스위치(Q1)는 회전자(5) 상에 배열된다. 필드 방전 저항기(R)의 전기 저항은 전형적으로 1자릿수의 오옴(single-digit Ohms)이나, 이는 특정 적용예에 따라 달라질 수 있다. 필드 방전 저항기(R)는 필드 권선(7)과 직렬로 연결된다. 특히, 필드 방전 저항기(R)는 필드 권선(7)과 정류기(15)의 출력 단자(15d 및 15e) 중 하나 사이에 연결될 수 있다. 우회 스위치(Q1)는 필드 방전 저항기(R)와 병렬로 연결된다. 그에 따라, 필드 권선(7)은 필드 방전 저항기(R)/우회 스위치(Q1)를 통해서, 정류기(15)의 출력 단자(15d 및 15e)에 연결된다. 우회 스위치(Q1)는 폐쇄 상태 또는 전도 상태와 개방 상태 또는 비-전도 상태 사이에서 스위칭되도록 구성된다. 우회 스위치(Q1)는 예를 들어 IGBT와 같은 트랜지스터일 수 있다.
무브러시 동기식 기계(1)는 제어 시스템(17)을 포함한다. 제어 시스템(17)은 우회 스위치(Q1)를 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(17)은 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(17)은 컴퓨터 코드를 포함하는 저장 매체, 및 프로세싱 회로소자를 포함하고, 제어 시스템(17)은, 컴퓨터 프로그램이 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 때, 본원에서 개시된 바와 같은 무브러시 동기식 기계(1)의 탈-여기를 실시하는 방법의 단계를 실시하도록 구성된다.
제어 시스템(17)은 제어기(19)를 포함한다. 예시적인 제어기(19)가 회전자(5) 상에 배열된다. 제어기(19)는, 제어 시스템(17)의 일부를 또한 형성할 수 있는 고정형 자동 전압 조절기(AVR)(21)로부터 설정-점 값을 획득하도록 구성된다. 설정-점은 기준 필드 권선 전류를 나타낼 수 있다. 그에 따라, 제어기(19)는 무선 통신을 위해서 구성된다. 제어기(19)는 설정-점 값을 기초로 사이리스터(T1 내지 T6)에 대한 게이트 전압을 제어하도록 구성된다. 그에 의해서, 제어 시스템(17)은 사이리스터(T1 내지 T6)를 격발하여, 사이리스터(T1 내지 T6)가 선택적으로 전도적이 되게 할 수 있다. 제어기(19)는, 우회 스위치(Q1)를 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 설정하기 위해서 우회 스위치(Q1)에 대한 게이트 전압을 제어하도록 구성된다. 이제까지, 무브러시 동기식 기계(1)는, 제어기(19)에 의해서 제어되도록 구성되고 사이리스터(T1 내지 T6) 및 우회 스위치(Q1)에 대한 게이트 전압을 제어하도록 구성된, 게이트 제어 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 게이트 제어 유닛이 제어기(19)와 통합될 수 있거나, 별도의 유닛일 수 있다.
여기 시스템(9)은, 정류기(15)의 입력 단자들(15a 내지 15c) 사이의 위상-대-위상 전압(phase-to-phase voltage)을 측정하도록 구성된 전압 센서(23)를 포함할 수 있다. 여기 시스템(9)은, 필드 권선 전류, 즉 필드 권선(7)을 통해서 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서(25)를 포함할 수 있다. 전압 센서(23)는 전압 측정을 제어기(19)에 공급하도록 구성될 수 있다. 전류 센서(25)는 전류 측정을 제어기에 공급하도록 구성될 수 있다. 사이리스터(T1 내지 T6)에 대한 및/또는 우회 스위치(Q1)에 대한 게이트 전압의 제어는, 추가적으로, 전압 측정 및/또는 전류 측정을 기초로, 예를 들어 기준 필드 권선 전류와 측정된 필드 권선 전류 사이의 차이를 기초로 할 수 있다.
이제, 도 2에 도시된 흐름도를 참조하여, 제어 시스템(17)에 의해서 무브러시 무여기장치 동기식 기계(1)의 탈-여기를 실시하는 방법을 설명할 것이다.
오류 조건이 무브러시 동기식 기계(1) 내에 존재하는지의 여부를 결정할 수 있도록, 무브러시 동기식 기계(1)의 조건이 예를 들어 전압 센서(23), 전류 센서(25) 및/또는 다른 센서에 의해서 지속적으로 모니터링된다.
무브러시 동기식 기계(1) 내에 오류 조건이 존재하지 않는 것으로 결정된 경우에, 제어기(19)는 우회 스위치(Q1)를 제어하여 이를 폐쇄 상태에서 유지하도록 구성된다. 그에 따라, 필드 방전 저항기(R)가 우회되거나 단락되고, 필드 권선 전류는 우회 스위치(Q1)를 통해서 흐른다. 또한, 제어기(19)는, 각각의 전기적 위상에 대해서 입력 단자(15a 내지 15c)에 존재하는 전기자 전압 파형의 양의 절반-사이클 중에만 격발되도록 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어한다. 그에 따라, 제어 시스템(17)은 90°미만이 되도록 격발 각도(α)를 제어할 수 있다. 이는, 출력 단자(15d 및 15e)에 걸쳐 양의 평균 전압을 초래한다.
오류 조건이 존재하는지의 여부에 관한 결정은 제어기(19)에 의해서, AVR(21)에 의해서, 또는 제어 시스템(17)에 포함될 수 있는 다른 유닛에 의해서 실시될 수 있다.
무브러시 동기식 기계(1)의 오류 조건은, 손상을 최소화하기 위해서 무브러시 동기식 기계(1)의 신속한 탈-여기를 필요로 하는 특징 중 하나이다. 그러한 오류 조건은 예를 들어, 알려진 방법에 따라 결정될 수 있는, 고정자(2) 내의 고정자 단락 오류, 필드 권선 오류, 또는 외부 오류일 수 있다.
오류 조건이 존재하는 것으로 결정되는 경우에, 단계 a)에서 사이리스터(T1 내지 T6)는 각각의 전기적 위상에 대해서 전기자 전압 파형의 음의 절반-사이클 중에만 격발하도록 제어된다. 특히, 제어기는 일반적으로 코사인 파형을 기초로 실시되기 때문에, 이는 전형적으로, 사이리스터가 90°< α < 270°범위 내의 격발 각도(α)로 격발된다는 것을 의미한다.
정류기(15)는, 90°< α < 270°범위가 되도록 격발 각도(α)를 제어하는 것에 의해서, 그 출력 단자(15d 및 15e)에서 음의 전압을 생성할 수 있다. 이는, 이하에 기재된 바와 같은, 정류기(15)의 출력 단자들(15d 및 15e) 사이의 평균 DC 전압(VDC)에 대한 수학식의 관찰에 의해서 이해될 수 있다.
Figure pct00002
여기에서 VL은 라인 전압이고, 이는 AC 전압이다.
단계 b)에서, 우회 스위치(Q1)는 폐쇄 상태로부터 개방 상태를 획득하도록 제어된다. 결과적으로, 필드 권선 전류는 필드 방전 저항기를 통해서 방전된다. 단계 b)는 바람직하게 단계 a)와 동시에 실시된다.
도 3은 2개의 상이한 유형의 탈-여기 기술들에 대한 필드 방전 저항기 내의 에너지 소산을 도시한다. 곡선(C1)은, 앞서 언급한 논문 "High-speed de-excitation system for brushless synchronous machines"에서 개시된 경우에 상응하는, 필드 방전 저항기만을 이용할 때의 탈-여기 중에 필드 방전 저항기에서 소산되는 에너지의 양을 보여준다. 곡선(C2)은, 곡선(C1)에 도시된 경우에서와 동일한 매개변수를 이용하여, 본 개념에 따른 필드 방전 저항기(R)와 조합된 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어할 때, 음의 격발 각도(α)를 이용할 때의 필드 방전 저항기(R)에서 소산된 에너지의 양을 나타낸다. 곡선(C2)에서 필드 방전 저항기(R) 내에서 상당히 작은 에너지의 소산이 있다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 적은 열이 필드 방전 저항기(R) 내에서 생성되고, 이는, 이전에 가능하였던 것보다 작은 풋프린트(footprint)를 갖는 필드 방전 저항기(R)의 설계를 가능하게 한다.
도 4는 3개의 상이한 유형의 탈-여기 기술들에 대한 탈-여기 곡선을 도시한다. 곡선(C3)은, 격발 각도를 제외하고 US4152636에 개시된 경우에 상응하는, 방전 저항기를 이용하지 않고, 음의 사이클 사이리스터 제어만이 180°의 격발 각도(α)를 가지는 탈-여기를 도시한다. 곡선(C4)은, "High-speed de-excitation system for brushless synchronous machines"에서 개시된 경우에 상응하는, 방전 저항기만이 탈-여기를 위해서 이용되는 경우를 도시한다. 곡선(C5)은, 곡선(C3 및 C4)에 도시된 경우와 동일한 매개변수를 이용하는 본 개념에 따른 탈-여기를 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 이러한 경우에 필드 권선 전류(If)의 방전은 상당히 더 빠르다.
몇몇 예를 참조하여 발명의 개념을 앞서서 주로 설명하였다. 그러나, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 앞서서 개시된 실시예와 다른 실시예가, 첨부된 청구항에 의해서 규정된 바와 같은 발명의 개념의 범위 내에서 마찬가지로 가능하다.

Claims (13)

  1. 고정자(2); 및 회전자(5)를 포함하고, 회전자(5)는: 필드 권선(7), 여기장치 전기자(13), 사이리스터(T1 내지 T6)를 포함하는 정류기(15)로서, 여기장치 전기자(13)에 연결된 입력 단자(15a 내지 15c) 및 필드 권선(7)에 연결된 출력 단자(15d 및 15e)를 갖는, 정류기(15), 필드 권선(7)과 직렬로 연결된 필드 방전 저항기(R), 및 필드 방전 저항기(R)와 병렬로 연결된 우회 스위치(Q1)로서, 필드 방전 저항기(R)가 우회되는 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 동작될 수 있는, 우회 스위치(Q1)를 포함하는, 무브러시 동기식 기계(1)의 탈-여기를 실시하는 방법이며:
    a) 각각의 전기적 위상에 대해서 전기자 전압 파형의 음의 절반-사이클 중에만 격발되도록 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어하는 단계, 및
    b) 폐쇄 상태로부터 개방 상태를 획득하도록, 그에 의해서 필드 방전 저항기(R)를 통해서 필드 권선 전류를 방전하도록, 우회 스위치(Q1)를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 b)는 단계 a)와 동시에 실시되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 a)에서 사이리스터(T1 내지 T6)가 90°< α < 270°범위 내의 격발 각도(α)로 격발되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    오류 조건이 무브러시 동기식 기계(1) 내에 존재하는지의 여부를 결정하는 단계, 그리고 오류 조건의 존재가 결정된 경우에, 단계 a) 및 b)를 실시하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    오류 조건이 고정자 단락 오류인, 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    필드 방전 저항기(R)를 우회하기 위해서 폐쇄 상태를 유지하도록 우회 스위치(Q1)를 제어하는 단계, 그리고 오류 조건이 무브러시 동기식 기계(1) 내에 존재하지 않는 동안 전기자 전압 파형의 양의 절반-사이클 중에만 격발하도록 사이리스터(T1 내지 T6)를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    우회 스위치(Q1)는 IGBT인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    정류기(15)는 사이리스터 브리지 정류기인, 방법.
  9. 무브러시 동기식 기계(1)를 위한 제어 시스템(17)의 프로세싱 회로소자에 의해서 실행될 때 제어 시스템이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서 청구된 방법의 단계를 실시하게 하는 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  10. 무브러시 동기식 기계(1)이며:
    고정자(2);
    회전자(5)로서:
    필드 권선(7),
    여기장치 전기자(13),
    사이리스터(T1 내지 T6)를 포함하는 정류기(15)로서, 여기장치 전기자(13)에 연결된 입력 단자(15a 내지 15c) 및 필드 권선(7)에 연결된 출력 단자(15d 및 15e)를 갖는, 정류기(15),
    필드 권선(7)과 직렬로 연결된 필드 방전 저항기(R), 및
    필드 방전 저항기(R)와 병렬로 연결된 우회 스위치(Q1)를 포함하는, 회전자(5); 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 실시하도록 구성된 제어 시스템(17)을 포함하는, 무브러시 동기식 기계(1).
  11. 제10항에 있어서,
    게이트 제어 유닛을 포함하고, 제어 시스템(17)은 게이트 제어 유닛을 제어하도록, 그에 의해서 사이리스터(T1 내지 T6)의 격발을 제어하도록 구성되는, 무브러시 동기식 기계(1).
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    여기장치 고정자(11)를 포함하고, 여기장치 고정자(11)는 영구자석 고정자인, 무브러시 동기식 기계(1).
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    무브러시 동기식 기계(1)는 발전기인, 무브러시 동기식 기계(1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1097738A (en) 1976-08-20 1981-03-17 Westinghouse Electric Corporation Fast de-excitation brushless exciter
GB1595650A (en) * 1978-05-26 1981-08-12 English Electric Co Ltd Converter control arrangements
JP2007202286A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Toshiba Corp 同期機の励磁装置
ES2325729B2 (es) * 2009-02-19 2010-09-27 Universidad Politecnica De Madrid Sistema de desexcitacion rapida para maquinas sincronas con excitacionindirecta.
GB2494715B (en) * 2011-09-19 2017-02-15 Cummins Generator Tech Ltd Power control circuit
EP2587661A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-01 ABB Technology AG System and method for controlling a synchronous motor
CN104821764B (zh) * 2015-04-23 2018-04-27 王金全 一种依据系统动态特性的脉冲负载的功率等效方法
CN105137275B (zh) * 2015-08-06 2017-11-24 华北电力大学（保定） 基于定子电流注入的同步电机转子绕组短路故障诊断方法

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