KR20220033830A - Three phase variable induction motor for the air conditioner compressor drive of the diesel locomotive - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a three-phase variable induction motor for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive and, more specifically, to a three-phase variable induction motor for driving an air conditioner compressor which is configured to drive an air conditioner compressor of a diesel locomotive in a variable voltage variable frequency (V.V.V.F) form, wherein the air conditioner compressor of the diesel locomotive generates an AC voltage of 3 Φ AC 45-215 V and 30-120 Hz according to a rotation frequency of an engine.

Description

디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 가변유도전동기{Three phase variable induction motor for the air conditioner compressor drive of the diesel locomotive}Three phase variable induction motor for the air conditioner compressor drive of the diesel locomotive

본 발명은 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 가변유도전동기에 관한 것으로, 더욱 상세히는 엔진의 회전수에 따라 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz의 교류전압을 발생시키는 디젤기관차의 에어컨 압축기를 가변전압 가변주파수(V.V.V.F) 형태로 구동시킬 수 있도록 구성된 에어컨 압축기 구동영 3상 가변유도전동기에 관한 것이다. The present invention relates to a three-phase variable induction motor for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive. It relates to an air conditioner compressor driving three-phase variable induction motor configured to be driven in the form of voltage variable frequency (VVVF).

일반 철도차량의 에어컨 공급전원은 AC 110V, 220V, 380V 및 440V이므로 에어컨을 채택함에 있어 아무런 문제가 없으나, 디젤기관차의 경우 엔진의 회전수에 따라 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz 까지 폭넓은 가변범위를 가지고 있으므로 일반적인 3상 가변전압 가변주파수 형태의 발전기로는 에어컨 부품 채택에 전기적인 장애가 있다.There is no problem in adopting the air conditioner because the air conditioner supply power of general railroad vehicles is AC 110V, 220V, 380V and 440V. Since it has a range, there is an electrical obstacle to the adoption of air conditioner parts as a general 3-phase variable voltage variable frequency generator.

따라서, 종래의 디젤기관차에서는 분권발전기로써 플렉시블 커플링과 연장축에 의하여 기관에 직결되어 회전하고 계자전류는 전압조정기에 의하여 회전속도에 따라 알맞게 공급되어 항상 조정된 범위내에서 일정전압을 발전하며 회전속도는 기관회전수의 약 3.037배이나 회전속도 전반에 걸쳐 걸쳐 거의 일정한 전압을 발전하는 직류 보조발전기를 이용하여 DC 74V±2V를 발전해낸 후 이를 직류전압을 3Φ AC 55V 60Hz로 인버팅하여 에어컨의 압축기와 증발기 및 응축기용 모터를 구동시키는 구성으로 되어 있었다.Therefore, in the conventional diesel locomotive, as a shunt generator, it rotates directly connected to the engine by a flexible coupling and an extension shaft. The speed is about 3.037 times the engine speed, but DC 74V±2V is generated using a DC auxiliary generator that generates a nearly constant voltage throughout the rotational speed, and then the DC voltage is inverted to 3Φ AC 55V 60Hz. It was composed of a compressor and a motor for evaporator and condenser driving.

즉, 디젤기관차은 엔진의 회전수에 따라 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz의 가변교류전압 및 가변주파수가 발생되므로 이렇게 변화되는 교류전압을 이용하여 에어컨의 압축기와 증발기 및 응축기용 모터를 구동시킬 경우 원하는 구동력을 얻을 수 없으므로 엔진의 회전수와 무관하게 항상 일정한 직류전압을 발생시키는 직류 보조발전기를 별도로 장착하여 이 발전기에서 발전되는 직류전압을 다시 교류전압으로 변환시켜 에어컨의 압축기와 증발기 및 응축기용 모터등에 공급시켜 주는 구성으로 되어 있었다.In other words, the diesel locomotive generates a variable AC voltage and frequency of 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz depending on the engine speed, so when driving the motor for the compressor, evaporator and condenser of the air conditioner using this changed AC voltage Since the desired driving power cannot be obtained, a DC auxiliary generator that always generates a constant DC voltage regardless of the engine rotation speed is separately installed, and the DC voltage generated by this generator is converted back into AC voltage. It was composed of a supply, etc.

여기서, 인버터는 사용부하 또는 속도제어방식에 따라 선택하여 사용할 수 있는데, 즉 속도를 제어할 경우 벡터제어, 전류제어방식등을 사용하고 일정 토크 부하용인지 저감토크 부하인지 구분하여 사용목적을 달성할 수 있다.Here, the inverter can be selected and used according to the used load or speed control method. That is, when controlling the speed, vector control, current control method, etc. are used, and the purpose of use can be achieved by distinguishing whether it is for a constant torque load or a reduced torque load. can

그러나, 인버터는 모두가 전압과 주파수가 거의 동일 비율로 증감하여 전압/주파수는 일정하게 변화하여 모터의 회전수를 변화시킨다.However, in all inverters, the voltage and frequency increase or decrease at almost the same rate, and the voltage/frequency is constantly changed to change the rotation speed of the motor.

또, 유도전동기의 동기속도(N=(120 X F) χ P)는 주파수(F)를 변화시키면 모터의 속도는 당연히 변하게 되는데, 예를들어 주파수 변화의 영역이 30Hz에서 120Hz이고 모터가 4폴(Pole)인 경우 모터의 회전수 가변영역은 90RPM에서 360RPM이 된다.In addition, the synchronous speed (N = (120 XF) χ P) of an induction motor changes the frequency (F) of the motor. Pole), the variable speed range of the motor is from 90RPM to 360RPM.

상기에서 사용된 인버터가 일반적인 경우 저주파수의 영역(약 60Hz 이하)에서는 전압/주파수가 일정하지 않을 수 있으므로 180 RPM 이하시는 정밀회전수 선택이 곤란하고, 또 인버터의 출력파형이 일반 상용전원과 같이 싸이파가 아니고 구형파이므로 모터에서 열이 많이 발생되는 문제점도 있다.In the case of the inverter used above in general, the voltage/frequency may not be constant in the low-frequency region (about 60Hz or less), so it is difficult to select the precise rotation speed at 180 RPM or less, and the output waveform of the inverter is similar to that of general commercial power. Since it is a square wave, not a si wave, there is also a problem that a lot of heat is generated in the motor.

뿐만 아니라, 상기와 같은 직류 보조발전기에서 발생되는 직류전압을 이용하여 에어컨의 각부 모터를 구동하던 중 소정의 부품에서 문제가 발생되었을시 각 부품의 제조업체로 부터 특이사항(예를들어 AC 55V)에 대한 부품조달이 어렵고, 또 74V±2V의 직류전압을 3Φ 60Hz 55V의 교류전압으로 변환시켜 주는 인버터은 주문 제작해야하므로 제품의 생산원가가 높게 책정됨은 물론 그 크기 매우 커서 취부공간의 확보문제가 대두되고 있는 실정이다.In addition, when a problem occurs in a certain part while driving the motor of each part of the air conditioner using the DC voltage generated from the DC auxiliary generator as described above, the manufacturer of each part asks for specific information (for example, AC 55V). It is difficult to procure parts for Korea, and the inverter that converts DC voltage of 74V±2V to AC voltage of 3Φ 60Hz 55V must be made to order, so the production cost of the product is set high and its size is very large, so the problem of securing mounting space arises. there is a situation.

한편, 하기 선행기술문헌은 본 발명은 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 장치에 관한 내용을 개시하고 있을 뿐 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.Meanwhile, in the following prior art documents, the present invention only discloses the contents of an apparatus for controlling an air conditioner system installed in a vehicle, including a compressor and an evaporator driven by an electric motor whose rotational speed is controlled, but the technical gist of the present invention is not starting

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0129401호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0129401

본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다. A three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention has the following object in order to solve the above-described problems.

디젤기관차에 설치된 에어컨의 압축기 구동용 3상 가변유도전동기를 가변전압 가변주파수(V.V.V.F) 형태로 구동시킬 수 있도록 하여 디젤기관차의 엔진 회전수에 따라 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz의 교류전압을 동시에 수용할 수 있는 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 가변유도전동기를 제공하는데 그 목적이 있다. The 3-phase variable induction motor for driving the compressor of the air conditioner installed in the diesel locomotive can be driven in the form of a variable voltage variable frequency (VVVF), so that the AC voltage of 3Φ AC 45-215V, 30-120Hz is applied according to the engine speed of the diesel locomotive. An object of the present invention is to provide a three-phase variable induction motor for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive that can be accommodated at the same time.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템은, 부수 교류발전기에서 출력되는 3상 교류전압을 각각 직류전압으로 전파 정류시켜 주는 컨버터; 상기 컨버터의 출력전압에 포함된 리플전압을 제거하는 평활회로부; 가변전압 가변주파수(V.V.V.F)와 가변전압 일정주파수(V.V.C.F)의 특성을 가지는 전압을 공급할 수 있도록 복수 개의 스위칭 소자를 정해진 시각에 온/오프시켜 주는 방식을 통해 상기 평활회로부를 통해 출력되는 직류전압을 유도전동기의 정격 주파수의 교류전압으로 변환시켜 에어컨 압축기용 3상 유도전동기의 각 단자(U,V,W)에 인가시켜 주는 인버터; 상기 3상 유도전동기의 급제동이 필요할 경우 가역 컨버터로 전원을 회생시키거나 브레이크 회로를 통해 회생전력을 소비시켜 직류전압의 상승을 방지하는 브레이크회로부; 및 상기 인버터 및 브레이크회로부 중 적어도 하나를 제어하는 제어모듈;을 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 3상 유도전동기에 부착되는 온도센서의 검출결과에 기초하여 상기 인버터 및 브레이크회로부 중 적어도 하나를 제어한다.A three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention includes: a converter for full-wave rectification of a three-phase AC voltage output from an accompanying AC generator into a DC voltage; a smoothing circuit unit for removing the ripple voltage included in the output voltage of the converter; The DC voltage output through the smoothing circuit unit is turned on/off at a predetermined time so as to supply a voltage having the characteristics of a variable voltage variable frequency (VVVF) and a variable voltage constant frequency (VVCF). an inverter that converts an AC voltage of the rated frequency of the induction motor and applies it to each terminal (U, V, W) of a 3-phase induction motor for an air conditioner compressor; a brake circuit unit that regenerates power to a reversible converter or consumes regenerative power through a brake circuit when sudden braking of the three-phase induction motor is required to prevent an increase in DC voltage; and a control module for controlling at least one of the inverter and the brake circuit unit, wherein the control module controls at least one of the inverter and the brake circuit unit based on a detection result of a temperature sensor attached to the three-phase induction motor .

상기 제어모듈은, 상기 인버터에 구비된 복수 개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 인버터 제어유닛 및; 상기 브레이크회로부에 구비된 스위치의 온/오프를 제어하는 브레이크회로부 제어유닛;을 포함하는 것이 바람직하다.The control module includes: an inverter control unit for controlling on/off of a plurality of switching elements provided in the inverter; It is preferable to include a; a brake circuit control unit for controlling the on/off of the switch provided in the brake circuit unit.

상기 온도센서가 검출한 상기 3상 유도전동기의 온도가 미리 설정된 A 온도에 도달할 경우, 상기 인버터 제어유닛은 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 줄이는 방향으로 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 것이 바람직하다.When the temperature of the three-phase induction motor detected by the temperature sensor reaches a preset temperature A, the inverter control unit preferably controls the plurality of switching elements in a direction to reduce the rotational speed of the three-phase induction motor Do.

상기 온도센서가 검출한 상기 3상 유도전동기의 온도가 미리 설정된 B 온도에 도달할 경우, 상기 브레이크회로부 제어유닛은 상기 브레이크회로부의 스위치를 제어하여 상기 3상 유도전동기의 구동을 중단시키고, 상기 B 온도는 상기 A 온도보다 높은 것이 바람직하다.When the temperature of the three-phase induction motor detected by the temperature sensor reaches a preset temperature B, the brake circuit unit control unit controls the brake circuit unit switch to stop driving the three-phase induction motor, and the B The temperature is preferably higher than the temperature A.

상기 온도센서는 복수 개의 온도검출소자를 포함하도록 구성되고, 상기 제어모듈은, 상기 복수 개의 온도검출소자의 고유저항값을 보정하는 고유저항값 보정부;를 더 포함하는 것이 바람직하다. Preferably, the temperature sensor is configured to include a plurality of temperature detection devices, and the control module further includes a specific resistance value correcting unit for correcting specific resistance values of the plurality of temperature detection devices.

본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템은 디젤기관차의 부수 교류발전기에서 발생되는 3Φ AC 45-215V의 가변교류전압과 30-120Hz의 가변주파수를 동시에 수용하여 에어컨 압축기의 3상 교류전동기를 구동시킬수 있어 제품의 생산원가를 절감시킬 수 있음은 물론 보수작업이 유리하고, 또 설치공간을 쉽게 확보할 수 있는 효과가 있다. A three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention simultaneously accommodates a variable AC voltage of 3Φ AC 45-215V and a variable frequency of 30-120Hz generated from an auxiliary alternator of a diesel locomotive. As it can drive the 3-phase AC motor of the air conditioner compressor, it is possible to reduce the production cost of the product, as well as advantageous for maintenance work, and has the effect of securing the installation space easily.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템의 제어모듈의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 고유저항 보정유닛의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
1 is a circuit diagram of a three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a control module of a three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the resistivity correction unit of FIG. 2 .

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. A preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 구성도를 나타낸 것으로 이에 따르면, 각각 두개의 다이오드(D1-D6)들을 각상(R,S,T)에 병렬 연결시켜 부수 교류발전기(100)에서 출력되는 3상 교류전압을 각각 직류전압으로 반파정류시켜 주는 컨버터(200)와; 코일(L)과 콘덴서(C)를 상기 컨버터(200)의 출력부에 병렬 연결시킨 구성으로 되어 상기 컨버터(200)의 출력전압에 포함된 리플전압 및 인버터(400)에서 발생되는 리플전압(전류)을 제거해주는 평활회로부(300)와; 가변전압 가변주파수(V.V.V.F)와 가변전압 일정주파수(V.V.C.F)의 특성을 가지는 전압을 공급할 수 있도록 구성되고 6개의 스위칭 소자를 정해진 시각에 온/오프시켜 주는 방식을 통해 상기 평활회로부(300)를 통해 출력되는 직류전압을 소망하는 주파수의 교류전압으로 변환시켜 에어컨 압축기용 3상 유도전동기(6)의 각 단자(U,V,W)에 인가시켜 주는 인버터(400)와; 상기 평활회로부(300)의 출력단과 인버터(400)의 입력단 사이에 설치되어 상기 3상 유도전동기(600)를 급제동시키고자할시 가역 컨버터로 전원을 회생시키거나 브레이크 회로를 통해 회생전력을 소비시켜 직류전압의 상승을 방지하는 브레이크회로부(500)로 구성된 것을 특징으로 한다.1 is a block diagram of the present invention. According to this, two diodes D1-D6 are connected in parallel to each phase R, S, T, and the three-phase AC voltage output from the auxiliary alternator 100 is a converter 200 for half-wave rectification to a DC voltage, respectively; The coil L and the capacitor C are connected in parallel to the output part of the converter 200, and the ripple voltage included in the output voltage of the converter 200 and the ripple voltage (current) generated in the inverter 400 ) to remove the smoothing circuit unit 300 and; The smoothing circuit unit 300 is configured to supply a voltage having the characteristics of a variable voltage variable frequency (VVVF) and a variable voltage constant frequency (VVCF) and turns on/off six switching elements at a predetermined time through the smoothing circuit unit 300 an inverter 400 that converts the output DC voltage into an AC voltage of a desired frequency and applies it to each terminal (U, V, W) of the three-phase induction motor 6 for an air conditioner compressor; It is installed between the output terminal of the smoothing circuit unit 300 and the input terminal of the inverter 400 to regenerate power with a reversible converter or consume regenerative power through a brake circuit when you want to suddenly brake the three-phase induction motor 600 It is characterized in that it is composed of a brake circuit unit 500 to prevent the rise of the DC voltage.

이와 같이 구성된 본 발명 회로의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.The operation and effect of the circuit of the present invention configured as described above will be described as follows.

먼저, 디젤기관차에서 기관냉각 선풍 전동기, 관성 여과기 송풍전동기 및 견인 전동기 송풍전동기 등 보조장치를 위한 동력을 제공하는데 사용되는 부수 교류발전기(100)는 디젤기관차의 주발전기와 기계적으로는 연결되도록 설치하나, 전기적으로 독립되도록 설치한다.First, the auxiliary alternator 100 used to provide power for auxiliary devices such as an engine cooling fan motor, an inertial filter blower motor and a traction motor blower motor in a diesel locomotive is installed to be mechanically connected to the main generator of the diesel locomotive. , installed to be electrically independent.

이와 같은 부수 교류발전기(100)는 회전계자형으로 고정자는 주발전기 프레임에 볼트로 고정되고 회전자 조립체는 주발전기 회전자와 함께 디젤기관차의 크랭크축에 티스크형 플렉시블 커플링에 의해 직결되며, 엔진의 회전수에 따라 서로 다른 발전전압 및 주파수를 나타내게 되는데, 예를들어 기관차의 속도가 0인 아이들 상태에서는 32Hz의 AC 45V를 발전하고 60KM/H에서는 60Hz의 AC 100V를 발전하며, 140KM/H에서는 120Hz의 AC 215V를 발전하게 된다.Such an auxiliary alternator 100 is a rotating field type, and the stator is fixed to the main generator frame with bolts, and the rotor assembly is directly connected to the crankshaft of the diesel locomotive together with the main generator rotor by a disk-type flexible coupling, and the engine's Different power generation voltages and frequencies are indicated depending on the number of revolutions. For example, in the idle state where the speed of the locomotive is 0, AC 45V at 32Hz is generated, at 60KM/H, AC 100V at 60Hz is generated, and at 140KM/H, 120Hz is generated. of AC 215V will be generated.

상기 부수 교류발전기(100)에서 출력되는 가변주파수의 가변 교류전압은 각 상에 대응하여 각각 두개의 다이오드(D1-D6)들로 구성된 컨버터(200)를 통해 각각 직류전압으로 반파정류된 후 평활회로부(300)로 인가되는데, 이때 상기 컨버터(200)는 사이리스터 컨버터 2조를 사용하여 가역 컨버터로 구성하여 주므로써 전력의 방향이 가역되어 회생운전이 가능하게 된다.The variable frequency variable AC voltage output from the auxiliary alternator 100 is half-wave rectified into a DC voltage through the converter 200 composed of two diodes D1-D6 corresponding to each phase, respectively, and then the smoothing circuit unit 300, the converter 200 is configured as a reversible converter using two sets of thyristor converters, so that the direction of power is reversible, thereby enabling regenerative operation.

한편, 상기 컨버터(200)를 통해 반파 정류된 직류전압에는 6배 주파수의 리플전압이 포함되어 있고, 또 에어컨 압축기용 3상 유도전동기(600)에 교류전압을 인가시켜 주는 인버터(400)에서도 리플전류가 발생되어 직류전압이 변동하게 되므로, 본 발명에서는 상기 컨버터(200)와 인버터(400) 사이에 코일(L)과 콘덴서(C)를 병렬 연결시킨 구성의 평활회로부(300)를 설치하여 상기 컨버터(200)의 출력전압에 포함된 리플전압 및 인버터(400)에서 발생되는 리플전압(전류)을 제거한 후 순수 직류전압만 인버터(400) 및 브레이크회로부(500)로 인가시킬 수 있도록 하였다.On the other hand, the half-wave rectified DC voltage through the converter 200 includes a ripple voltage of 6 times frequency, and also the ripple voltage in the inverter 400 that applies the AC voltage to the three-phase induction motor 600 for the air conditioner compressor. Since a current is generated and the DC voltage fluctuates, in the present invention, a smoothing circuit unit 300 having a configuration in which a coil (L) and a capacitor (C) are connected in parallel between the converter 200 and the inverter 400 is installed. After removing the ripple voltage included in the output voltage of the converter 200 and the ripple voltage (current) generated in the inverter 400 , only a pure DC voltage can be applied to the inverter 400 and the brake circuit unit 500 .

이와 같은 평활회로부(300)는 장치의 용량이 작을 경우 전원이나 주회로 구성요소에 여유를 주면 코일을 생략하여 평활회로 자체를 간략화할 수도 있다.Such a smoothing circuit unit 300 may simplify the smoothing circuit itself by omitting the coil if the power supply or main circuit component is given a margin when the capacity of the device is small.

또한, 상기 평활회로부(300)의 출력단과 3상 유도전동기(600)의 각 전원단자(U,V,W) 사이에 설치되어 상기 컨버터(200)와 반대로 평활회로부(300)를 통해 출력되는 직류전압을 소망하는 주파수의 교류전압으로 변환시켜 주는 인버터(400)는 6개의 스위칭 소자로 구성하되 각각의 스위칭 소자를 정해진 시각에 맞추어 온/오프시켜 줌으로써, 디젤기관차의 엔진회전수와 무관하게 에어컨 압축기용 3상 유도전동기에서 원하는 주파수의 교류전압을 얻을 수 있는 것이다.In addition, it is installed between the output terminal of the smoothing circuit unit 300 and each power terminal (U, V, W) of the three-phase induction motor 600 , opposite to the converter 200 , the direct current output through the smoothing circuit unit 300 . The inverter 400, which converts the voltage into an AC voltage of a desired frequency, consists of six switching elements, but turns on/off each switching element at a predetermined time, thereby compressing the air conditioner regardless of the engine speed of the diesel locomotive. It is possible to obtain AC voltage of desired frequency from 3-phase induction motor for machine use.

한편, 상기한 에어컨 압축기용 3상 유도전동기(600)를 회생제동영역(즉, 미끄럼이 마이너스인 상태)에서 사용하면 회생된 에너지가 평활회로부(300)의 콘덴서(C)에 축적되어 직류전압이 상승하게 되는데, 일반적으로 전동기를 포함한 기계의 관성에 의한 축적 에너지는 콘덴서에 축적되는 에너지에 비해 크다.On the other hand, when the three-phase induction motor 600 for the air conditioner compressor is used in the regenerative braking region (that is, the slip is negative), the regenerative energy is accumulated in the capacitor C of the smoothing circuit unit 300 and the DC voltage is In general, the energy stored by the inertia of the machine including the motor is larger than the energy stored in the capacitor.

따라서, 본 발명에서는 상기 평활회로부(300)의 출력단과 인버터(400)의 입력단 사이에 브레이크회로부(500)를 설치하여 상기 에어컨 압축기용 3상 유도전동기(600)를 급제동시키고자할 경우 가역 컨버터로 전원을 회생시키거나, 브레이크 회로(스위치와 저항기)를 통해 회생전력을 소비시켜 3상 유도전동기(600)의 제동에 영향을 주는 직류전압의 상승을 방지하였다.Therefore, in the present invention, when a brake circuit unit 500 is installed between the output terminal of the smoothing circuit unit 300 and the input terminal of the inverter 400 to rapidly brake the three-phase induction motor 600 for the air conditioner compressor, a reversible converter is used. The increase of the DC voltage affecting the braking of the three-phase induction motor 600 was prevented by regenerating the power or consuming the regenerative power through the brake circuit (switch and resistor).

한편, 에어컨 압축기용 3상 유도전동기(600)의 온도가 과도하게 높아질 경우, 시스템 전체의 파손 가능성이 높아지고, 나아가 화재의 위험성이 있다.On the other hand, when the temperature of the three-phase induction motor 600 for an air conditioner compressor is excessively high, the possibility of damage to the entire system increases, and furthermore, there is a risk of fire.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템은 3상 유도전동기(600)의 온도를 검출하기 위한 온도센서(610)를 구비하고, 제어모듈(800)은 온도센서(610)의 검출결과에 기초하여 인버터(400) 및 브레이크회로부(500) 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다.In order to prevent this problem, the three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention includes a temperature sensor 610 for detecting the temperature of the three-phase induction motor 600, and control The module 800 may be configured to control at least one of the inverter 400 and the brake circuit unit 500 based on the detection result of the temperature sensor 610 .

이를 위하여 제어모듈(800)은 도 2에 도시된 바와 같이 인버터 제어유닛(810), 브레이크회로부 제어유닛(820) 및 고유저항값 보정부(830)를 포함하도록 구성된다. To this end, the control module 800 is configured to include an inverter control unit 810 , a brake circuit control unit 820 , and a specific resistance value correcting unit 830 as shown in FIG. 2 .

인버터 제어유닛(810)은 인버터(400)에 구비된 복수 개의 스위칭 소자의 온.오프를 제어하는 기능을 수행하고, 브레이크회로부 제어유닛(820)은 브레이크회로부(500)에 구비된 스위치의 온/오프를 제어하는 기능을 수행한다. The inverter control unit 810 performs a function of controlling the on/off of a plurality of switching elements provided in the inverter 400 , and the brake circuit unit control unit 820 turns on/off the switches provided in the brake circuit unit 500 . It performs the function to control off.

구체적으로, 상기 온도센서(610)가 검출한 상기 3상 유도전동기(600)의 온도가 미리 설정된 A 온도에 도달할 경우, 상기 인버터 제어유닛(810)은 상기 3상 유도전동기(600)의 회전속도를 줄이는 방향으로 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하도록 구성됨으로써 3상 유도전동기(600)의 온도 상승을 억제할 수 있다.Specifically, when the temperature of the three-phase induction motor 600 detected by the temperature sensor 610 reaches a preset temperature A, the inverter control unit 810 rotates the three-phase induction motor 600 . The temperature rise of the three-phase induction motor 600 can be suppressed by being configured to control the plurality of switching elements in a direction to reduce the speed.

상기 온도센서(610)가 검출한 상기 3상 유도전동기(600)의 온도가 미리 설정된 B 온도에 도달할 경우, 상기 브레이크회로부 제어유닛(820)은 상기 브레이크회로부(500)의 스위치를 제어하여 상기 3상 유도전동기(600)의 구동을 중단시키도록 구성될 수 있는데, 여기에서 B 온도는 A 온도보다 높은 온도이다.When the temperature of the three-phase induction motor 600 detected by the temperature sensor 610 reaches a preset temperature B, the brake circuit unit control unit 820 controls the switch of the brake circuit unit 500 to It may be configured to stop driving the three-phase induction motor 600, where temperature B is a temperature higher than temperature A.

즉, 3상 유도전동기(600)의 온도가 상승하는 경우, 제어모듈(800)은 3상 유도전동기(600)의 구동을 2단계에 걸쳐 순차적으로 제어함으로써 갑작스러운 3상 유도전동기(600)의 구동중단을 방지할 수 있게 된다. That is, when the temperature of the three-phase induction motor 600 rises, the control module 800 sequentially controls the driving of the three-phase induction motor 600 over two steps, so that the sudden It is possible to prevent a stoppage of operation.

한편, 3상 유도전동기(600)에 부착된 온도센서(610)는 복수 개의 온도검출소자를 포함하도록 구성되는데, 이러한 온도검출소자는 소자의 고유특성인 고유저항값을 갖으며, 온도센서(610)에 의하여 검출되는 온도는 온도검출소자의 상수인 고유저항값이 반영되어 산출되며, 이러한 고유저항값은 온도센서(610)의 장기간 사용 및 외부 충격에 의하여 변화할 수 있으며, 이로 인하여 측정된 온도의 신뢰도가 떨어지게 된다. On the other hand, the temperature sensor 610 attached to the three-phase induction motor 600 is configured to include a plurality of temperature detection elements, these temperature detection elements have a specific resistance value, which is a unique characteristic of the element, and the temperature sensor 610 ) is calculated by reflecting the specific resistance value, which is a constant of the temperature detection element, and this specific resistance value may change due to long-term use of the temperature sensor 610 and external impact, and thereby the measured temperature will decrease the reliability of

이러한 문제점을 방지하기 위하여 제어모듈(800)은 고유저항값 보정유닛(830)을 구비할 수 있으며, 이러한 고유저항값 보정유닛(830)은 온도센서(610)가 구비한 복수 개의 온도검출소자의 고유저항값 중 적어도 하나의 고유저항값을 보정함으로써 3상 유도전동기(600)의 정확한 온도를 산출하는 기능을 수행한다. In order to prevent this problem, the control module 800 may include a specific resistance value correcting unit 830 , and the resistive resistance value correcting unit 830 is a function of a plurality of temperature detection elements provided by the temperature sensor 610 . It performs a function of calculating the correct temperature of the three-phase induction motor 600 by correcting at least one specific resistance value among the specific resistance values.

구체적으로 고유저항값 보정유닛(830)은 도 3에 도시된 바와 같이 온도입력부(831), 온도비교부(832), 오류검출부(833), 고유저항값 보정부(834) 및 온도출력부(835)를 포함하도록 구성되며, 이하에서는 온도센서(610)가 3개의 온도검출소자, 즉 제1 온도검출소자, 제2 온도검출소자 및 제3 온도검출소자를 구비함을 전제로 각 세부구성들에 대하여 설명하도록 한다. Specifically, the specific resistance value correction unit 830 includes a temperature input unit 831, a temperature comparison unit 832, an error detection unit 833, a specific resistance value correcting unit 834, and a temperature output unit (830), as shown in FIG. 835), and below, each detailed configuration is provided on the assumption that the temperature sensor 610 includes three temperature detection elements, that is, a first temperature detection element, a second temperature detection element, and a third temperature detection element. to be explained.

온도입력부(831)는 제1 온도검출소자, 제2 온도검출소자 및 제3 온도검출소자로부터 각각 제1 온도, 제2 온도 및 제3 온도를 입력받는 기능을 수행하고, 온도비교부(832)는 상기 3개의 온도검출소자가 검출한 복수 개의 온도, 즉 제1 온도, 제2 온도 및 제3 온도들 간의 차이를 비교하는 구성이다.The temperature input unit 831 performs a function of receiving the first temperature, the second temperature, and the third temperature from the first temperature detection element, the second temperature detection element, and the third temperature detection element, respectively, and the temperature comparison unit 832 is a configuration for comparing differences between a plurality of temperatures detected by the three temperature detection devices, that is, a first temperature, a second temperature, and a third temperature.

오류검출부(833)는 상술한 온도비교부(832)에서의 제1 온도, 제2 온도 및 제3 온도의 비교 결과에 기초하여 복수 개의 온도검출소자 중 고유저항값에 오류가 있는 온도검출소자를 검출하는 기능을 수행한다.The error detection unit 833 detects a temperature detection element having an error in specific resistance among a plurality of temperature detection elements based on the comparison result of the first temperature, the second temperature, and the third temperature in the temperature comparison unit 832 described above. It performs the detection function.

예를 들어, 3개의 온도검출소자 중 제1 온도검출소자에서 검출된 제1 온도가 제2 온도 및 제3 온도와의 차이가 미리 설정된 범위보다 더 큰 경우, 오류검출부(833)는 제1 온도검출소자의 고유저항값에 오류가 있다고 판단한다. For example, when the difference between the first temperature detected by the first temperature detection element among the three temperature detection elements and the second temperature and the third temperature is greater than a preset range, the error detection unit 833 may set the first temperature It is judged that there is an error in the specific resistance value of the detection element.

고유저항값 보정부(834)는 오류검출부(833)에서 검출한 온도검출소자의 고유저항값을 보정하는 기능을 수행한다. The specific resistance value correction unit 834 performs a function of correcting the specific resistance value of the temperature detection device detected by the error detection unit 833 .

예를 들어, 오류검출부(833)가 제1 온도검출소자의 고유저항값에 오류가 있다고 판단하는 경우, 고유저항값 보정부(834)는 제1 온도검출소자에서 검출된 제1 온도를 제2 온도검출소자 및 제3 온도검출소자에서 검출된 제2 온도 및 제3 온도에 기초하여 보정한다.For example, when the error detection unit 833 determines that there is an error in the specific resistance value of the first temperature detection device, the specific resistance value correcting unit 834 adjusts the first temperature detected by the first temperature detection device to the second temperature detection device. Correction is made based on the second temperature and the third temperature detected by the temperature detecting element and the third temperature detecting element.

구체적으로 제1 온도가 제2 온도 및 제3 온도의 평균값이 되도록 제1 온도 검출소자의 고유저항값을 보정할 수도 있으며, 그 밖에 다양한 알고리즘을 통하여 제1 온도검출수단의 고유 계수를 보정할 수 있을 것이다.Specifically, the specific resistance value of the first temperature detecting element may be corrected so that the first temperature becomes an average value of the second temperature and the third temperature, and the intrinsic coefficient of the first temperature detecting unit may be corrected through various other algorithms. There will be.

온도출력부(835)는 고유저항값 보정부의 보정 결과에 기초하여 3상 유도전동기(600)의 온도를 산출하는 기능을 수행하며, 결론적으로 인버터 제어유닛(810) 및 브레이크회로부 제어유닛(820)은 온도출력부(835)에서 출력된 최종 보정된 온도에 기초하여 인버터(400) 및 브레이크회로부(500)를 제어한다. The temperature output unit 835 performs a function of calculating the temperature of the three-phase induction motor 600 based on the correction result of the specific resistance value correcting unit, and as a result, the inverter control unit 810 and the brake circuit control unit 820 ) controls the inverter 400 and the brake circuit unit 500 based on the final corrected temperature output from the temperature output unit 835 .

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 3상 유도전동기(600) 주변에 소화부재(700)를 배치시킬 수도 있다.In addition, in the three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive according to an embodiment of the present invention, the fire extinguishing member 700 may be disposed around the three-phase induction motor 600 as shown in FIG. 1 .

이는 3상 유도전동기(600)의 발열에 의하여 화재가 발생할 경우, 화재의 확산을 방지하기 위함으로, 이러한 소화부재는 난연 및 방염고무 등의 탄성재질의 외피로 이루어지고 외피 내부에는 소화물질 및 에어가 충전되도록 구성된다.This is to prevent the spread of fire when a fire occurs due to the heat of the three-phase induction motor 600, and such a fire extinguishing member is made of an elastic material such as flame retardant and flame retardant rubber, and the fire extinguishing material and air inside the outer shell is configured to be charged.

즉 화재 발생으로 인하여 소화부재 주변의 온도가 상승하게 되면 소화부재는 내부의 에어에 의하여 팽창하다가 소화부재의 외피가 파열하게 되면 내부에 수용된 소화물질이 3상 유도전동기(600) 주변에 뿌려짐으로써 화재의 확산을 방지하거나 또는 지연시킬 수 있다.That is, when the temperature around the fire extinguishing element rises due to the occurrence of a fire, the fire extinguishing element expands by the air inside, and when the outer shell of the fire extinguishing element ruptures, the extinguishing material contained therein is sprayed around the three-phase induction motor 600. It can prevent or delay the spread of fire.

특히 소화부재가 화재가 아닌 3상 유도전동기(600) 주변의 열기 때문에 내부의 공기에 의하여 외피가 어느정도 팽창만 했을 뿐 파열되지 않은 상황에서 온도가 저하되어 외피가 다시 수축하는 상황이 발생할 수 있으며, 특히 외피가 탄성력이 저하될 수 있는 임계치를 넘어서 팽창한 후 수축하게 될 경우 외피는 흐물흐물하게 되거나 또는 열변형이 이루어져 실제 화재발생시 외피가 팽창하더라도 파열되지 않는 상황이 일어날 수 있다. In particular, because the fire extinguishing member is not a fire, but the heat around the three-phase induction motor 600, the outer shell only expands to some extent due to the air inside, but does not burst, and the temperature is lowered and the outer shell contracts again. In particular, if the shell expands beyond the threshold at which the elasticity can be lowered and then contracts, the shell becomes brittle or undergoes thermal deformation so that it does not rupture even if the shell expands in case of an actual fire.

이러한 문제점을 방지하기 위해서는 복수 회 팽창 및 수축을 반복한 소화부재를 교체하여야 하는데, 실질적으로 육안으로 소화부재의 교체여부의 판단이 어렵다.In order to prevent such a problem, it is necessary to replace the fire extinguishing member that has repeatedly expanded and contracted several times.

따라서, 소화부재의 교체여부의 용이한 판단을 위하여 소화부재의 외피는 열의 정도에 따라 표면의 색상이 변하도록 형성될 수 있으며, 이러한 색상의 변화는 비가역적으로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.Therefore, in order to easily determine whether to replace the fire extinguishing member, the outer skin of the fire extinguishing member may be formed to change the color of the surface according to the degree of heat, and it is preferable that the color change is irreversible.

구체적으로 화재는 발생하지 않을 정도로 소화부재(700) 주변 온도가 상승하여 외피의 온도가 미리 설정된 온도에 도달할 경우 외피가 팽창함과 동시에 외피의 색상이 변경된다. Specifically, when the temperature around the fire extinguishing member 700 rises to such an extent that a fire does not occur and the temperature of the outer shell reaches a preset temperature, the outer shell expands and the color of the outer shell changes.

이후 소화부재(700) 주변 온도가 낮아져서 외피가 수축하게 될 경우, 변경된 색상은 원래 색상으로 복귀하지 않도록 함으로써 관리자는 소화부재(700)의 외피가 손상될 정도로 팽창한 이력이 있음을 육안으로 용이하게 확인할 수 있으며, 이를 통하여 용이한 소화부재(700)의 교체가 가능하게 된다. Afterwards, when the surrounding temperature of the fire extinguishing member 700 is lowered and the outer shell is contracted, the changed color does not return to the original color, so that the administrator can easily visually see that the outer skin of the fire extinguishing member 700 has a history of expansion to the extent that it is damaged. can be confirmed, and through this, it is possible to easily replace the fire extinguishing member 700 .

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100: 부수 교류발전기
200: 컨버터
300; 평활회로부
400: 인버터
500: 브레이크회로부
600: 에어컨 압축기용 3상 유도전동기
700: 소화부재
800: 제어모듈
100: auxiliary alternator
200: converter
300; smooth circuit
400: inverter
500: brake circuit unit
600: 3-phase induction motor for air conditioner compressor
700: fire extinguishing member
800: control module

Claims (5)

부수 교류발전기에서 출력되는 3상 교류전압을 각각 직류전압으로 전파 정류시켜 주는 컨버터;
상기 컨버터의 출력전압에 포함된 리플전압을 제거하는 평활회로부;
가변전압 가변주파수(V.V.V.F)와 가변전압 일정주파수(V.V.C.F)의 특성을 가지는 전압을 공급할 수 있도록 복수 개의 스위칭 소자를 정해진 시각에 온/오프시켜 주는 방식을 통해 상기 평활회로부를 통해 출력되는 직류전압을 유도전동기의 정격 주파수의 교류전압으로 변환시켜 에어컨 압축기용 3상 유도전동기의 각 단자(U,V,W)에 인가시켜 주는 인버터;
상기 3상 유도전동기의 급제동이 필요할 경우 가역 컨버터로 전원을 회생시키거나 브레이크 회로를 통해 회생전력을 소비시켜 직류전압의 상승을 방지하는 브레이크회로부; 및
상기 인버터 및 브레이크회로부 중 적어도 하나를 제어하는 제어모듈;
을 포함하고,
상기 제어모듈은 상기 3상 유도전동기에 부착되는 온도센서의 검출결과에 기초하여 상기 인버터 및 브레이크회로부 중 적어도 하나를 제어하는 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템.
a converter for full-wave rectification of each of the three-phase AC voltages output from the auxiliary AC generator into DC voltages;
a smoothing circuit unit for removing the ripple voltage included in the output voltage of the converter;
The DC voltage output through the smoothing circuit unit is turned on/off at a predetermined time so as to supply a voltage having the characteristics of a variable voltage variable frequency (VVVF) and a variable voltage constant frequency (VVCF). an inverter that converts the AC voltage of the rated frequency of the induction motor and applies it to each terminal (U, V, W) of the 3-phase induction motor for air conditioner compressor;
a brake circuit unit that regenerates power to a reversible converter or consumes regenerative power through a brake circuit when sudden braking of the three-phase induction motor is required to prevent an increase in DC voltage; and
a control module for controlling at least one of the inverter and the brake circuit unit;
including,
The control module controls at least one of the inverter and the brake circuit unit based on a detection result of a temperature sensor attached to the three-phase induction motor.
청구항 1에 있어서, 상기 제어모듈은,
상기 인버터에 구비된 복수 개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 인버터 제어유닛 및;
상기 브레이크회로부에 구비된 스위치의 온/오프를 제어하는 브레이크회로부 제어유닛;
을 포함하는 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템.
The method according to claim 1, wherein the control module,
an inverter control unit for controlling on/off of a plurality of switching elements provided in the inverter;
a brake circuit unit control unit for controlling on/off of a switch provided in the brake circuit unit;
A three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive comprising a.
청구항 2에 있어서,
상기 온도센서가 검출한 상기 3상 유도전동기의 온도가 미리 설정된 A 온도에 도달할 경우,
상기 인버터 제어유닛은 상기 3상 유도전동기의 회전속도를 줄이는 방향으로 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템.
3. The method according to claim 2,
When the temperature of the three-phase induction motor detected by the temperature sensor reaches a preset temperature A,
The inverter control unit is a three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive to control the plurality of switching elements in a direction to reduce the rotational speed of the three-phase induction motor.
청구항 3에 있어서,
상기 온도센서가 검출한 상기 3상 유도전동기의 온도가 미리 설정된 B 온도에 도달할 경우,
상기 브레이크회로부 제어유닛은 상기 브레이크회로부의 스위치를 제어하여 상기 3상 유도전동기의 구동을 중단시키고,
상기 B 온도는 상기 A 온도보다 높은 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템.
4. The method according to claim 3,
When the temperature of the three-phase induction motor detected by the temperature sensor reaches a preset temperature B,
The brake circuit unit control unit controls the switch of the brake circuit unit to stop driving of the three-phase induction motor,
The temperature B is a three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive higher than the temperature A.
청구항 3에 있어서,
상기 온도센서는 복수 개의 온도검출소자를 포함하도록 구성되고,
상기 제어모듈은, 상기 복수 개의 온도검출소자의 고유저항값을 보정하는 고유저항값 보정부;
를 더 포함하는 디젤기관차의 에어컨 압축기 구동용 3상 유도전동기 시스템.
4. The method according to claim 3,
The temperature sensor is configured to include a plurality of temperature detection elements,
The control module may include: a specific resistance value correcting unit for correcting specific resistance values of the plurality of temperature detection devices;
A three-phase induction motor system for driving an air conditioner compressor of a diesel locomotive further comprising a.
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