KR820000337B1 - Voltage limitation and energy rehound circuit for current source inverter - Google Patents

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박송배
조규형
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한국 과학기술원
이주천
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac

Abstract

A capacitor(C4) and the first diode(D11) are comprised as a voltage limitation circuit, capacitors(C5,C6) are connected with the both ends of the capacitor(C4), a thyristor (S4), a inverter(L3), a thyristor(S5) and a inductor(L4) are connected with the both ends of capacitors (C5,C6) in series, a inductor(Lrl), a diode(C14), a inductor(Lr2) and a diode (D15) are connected with input power source, separately, and the center part of that and the both ends of the capacitor (C4) are connected together.

Description

전류원형 인버터의 전압제한 및 에너지 궤환(饋還)회로Voltage Limit and Energy Feedback Circuit of Current Source Inverter

제 1a, b 도는 기존 구형파 전류원형 인버터회로 이며,1a, b is a conventional square wave current source inverter circuit,

제 2 도는 본 발명 인버터의 실시 구성도 이고,2 is an embodiment configuration of the inverter of the present invention,

제 3 도는 본 발명을 설명하는 구체적인 회로도 이며,3 is a specific circuit diagram illustrating the present invention,

제 4a, b, c, d 도는 제 3 도에 있어서의 동작 과정을 단계별로 설명한 도면이고,4a, b, c, and d are diagrams illustrating step by step operations of FIG.

제 5 도는 본 발명을 실시한 전압제한회로의 입력전압을 기준전압에 따라 변동되도록 제어해주는 한 가지 방법을 보인 것이며,5 shows one method of controlling the input voltage of the voltage limiting circuit according to the present invention to be changed according to a reference voltage.

제 6 도는 본 발명을 실시한 전압제한 및 에너지 궤환 회로의 동작을 보이는 오실로그램(oscillo-gram)이고,6 is an oscillo-gram showing the operation of the voltage limit and energy feedback circuit in accordance with the present invention,

제 7 도는 전동기의 선간전압과 상전류의 오실로 그램이다.7 is an oscillogram of line voltage and phase current of a motor.

본 발명은 전류원형 인버터와 관련된 새로운 일괄환류형 인버터의 전압제한 및 에너지 궤환(饋還)회로에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage limiting and energy feedback circuit of a novel batch reflux inverter associated with a current source inverter.

본 발명의 일반 목적은 새로운 전류원형 일괜 환류형 인버터의 전압 스파이크를 부하변동과 무관하게 제어함으로써 인버터의 신뢰도를 증가시킴과 아울러 낮은 내압의 역저지 2단자 사이리스터(이하 사이리스터라 한다)를 사용하여 시스템을 구성할 수 있도록 하기 위하여, 인버터의 동작시 환류의 순간마다 발생하는 스파이크 에너지를 흡수하고, 동시에 재궤환 시키기 위한 전압제한 및 에너지 궤환회로에 관한 것이다.The general purpose of the present invention is to increase the reliability of the inverter by controlling the voltage spike of the new current-type single-reflux inverter independent of load fluctuations, and to use a system with a low-voltage reverse-blocking two-terminal thyristor (hereinafter referred to as thyristor). The present invention relates to a voltage limiting and energy feedback circuit for absorbing and re-feeding spike energy generated at every instant of reflux during operation of the inverter.

기존방식의 전류원형 인버터로는 제 1 도에 보여주는 바와같이 WARD씨(참고문헌 1) 및 STEIGERWALD씨 (참고문헌 2)등에 의해서 제안된 구형파 인버터 방식을 보여주고 있다. WARD씨 인버터의 기본 구성은 상하 각상의 사이리스터 (T1, T3, T5및 T4, T6, T2)과 다이오드(D1, D3, D5및 D4, D6, D2)의 직렬 연결점에서 각각 캐패시터(C)의 연결로써 구성되며, 따라서 하나의 인버터에 각 6개씩의 소자를 필요로 한다. 한편 STEIGERWALD씨의 인버터는 6개의 주인버터와 연결된 모터의 중심점에서 전원 양단에 직렬로 연결된 2개의 보조 사이러스터(Tp, Tn)의 연결점에 하나의 캐패시터(C)를 연결하여 구성되는 형태로 되어있다. 이들 방식의 장점은 회로가 단순하여 제어가 간단하며 모터의 4상한 운전이 가능하다는 점이다. 그러나 이들의 단점은 부하의 허용변동 범위가 매우 작으며 가동 가능한 상한 운전 주파수가 낯다는 점이다. 또한 부하 및 운전속도에 따라 첨두 스파이크 전압치가 크게 달라지게 되어 상당히 높은 내압을 가진 사이리스터들을 사용해야 한다는 점이다.Conventional current source inverter shows the square wave inverter method proposed by Mr. WARD (Ref. 1) and STEIGERWALD (Ref. 2) as shown in FIG. The basic configuration of the WARD inverter consists of thyristors (T 1 , T 3 , T 5 and T 4 , T 6 , T 2 ) and diodes (D 1 , D 3 , D 5 and D 4 , D 6 , D 2) It consists of the connection of the capacitors C at the series connection points of), thus requiring 6 elements each in one inverter. On the other hand, the inverter of STEIGERWALD is formed by connecting one capacitor (C) to the connection point of two auxiliary thyristors (T p , T n ) connected in series at both ends of the power at the center of the motor connected to the six main butters. It is. The advantage of these methods is that the circuit is simple, the control is simple, and the quadrant operation of the motor is possible. However, their disadvantage is that the load tolerance is very small and the upper limit of the operating frequency is low. In addition, the peak spike voltage value varies greatly depending on the load and operating speed, and thyristors having a fairly high breakdown voltage should be used.

[참고문헌][references]

1. E. Ward, Inverter Suitable for Operation of a Range of Frequency, Proceedings IEEE Vol. III, No. 8, Aug., 1964.E. Ward, Inverter Suitable for Operation of a Range of Frequency, Proceedings IEEE Vol. III, No. 8, Aug., 1964.

2. R.L. Steigerwald, “Characteristics of a Current-fed Inverter with Commutation Applied Through Road Neutral Point,” IEEE Trans. Ind. Appl., IA 15, Sep. Oct., 1979.2. R.L. Steigerwald, “Characteristics of a Current-fed Inverter with Commutation Applied Through Road Neutral Point,” IEEE Trans. Ind. Appl., IA 15, Sep. Oct., 1979.

본 발명에서는 새로운 방법의 일괄 환류회로를 채용함으로써 기존회로들의 단점을 해결하여 매우 넓은 범위의 동작이 가능하도록 했을 뿐 아니라 부하의 변동에도 불구하고 스파이크 전압을 임의로 일정하게 제어할 수 있어서 신뢰도면에서 더욱 개선됨과 동시에 낯은 내압의 사이리스터를 사용할 수 있게 함으로써 경제적면에서 더욱 유리하여졌고 시스템 효율도 높일 수 있도록 한 새로운 방법의 전압제한 및 에너지 궤환회로를 제안하는 것이다.In the present invention, by employing a new reflux circuit of the new method not only solved the shortcomings of the existing circuits to enable a very wide range of operation, but also to control the spike voltage arbitrarily and constant in spite of the fluctuations in load, it is more reliable in terms of reliability. It is proposed a new method of voltage limiting and energy feedback circuit which is improved and at the same time more economically advantageous by making use of low voltage withstand pressure thyristor.

본 발명의 인버터 구성도를 제 2 도에 도시했다. 즉 본 발명은 콘버터와 전류원 리액터 및 인버터로 구성되며, 인버터위 환류는 독립적인 일괄환류회로에 의해서 이루어지고, 매번 환류시에 발생하는 전압 스파이크의 에너지를 흡수하여 다시 재궤환시키기 위한 전압제한 및 에너지 궤환회로에 부가로써 전체 시스템이 구성되어 있다. 전술한 제 1 도와 같은 회로에서는 모터의 상전류(Phase current)의 변화는 환류 동작과 함께 캐패시터(들)를 충전시키면서 일어나며, 바로 이 때문에 여러 단점을 초래한다. 그러나 본 발명과 같이 일괄 환류방법을 사용하여 빠른 속도로 환류를 일으키는 경우에는 이 구간동안에 상간전류의 변화는 거의 없게되며, 환류가 끝난 다음 순간에 주로 일어나게 된다. 이때 되도록 짧은 시간동안 상간의 전위차를 높이되, 그 최대값은 입력전압과의 관계에 따라 적절한 임의의 전위로 제한되도록 하므로써 빠른 상간의 전류변화를 가져올 수 있으며, 이와같은 방법은 후술하는 여러가지 많은 장점을 지니게 된다. 그런데 일정 전압으로 제한시키기 위한 회로에는 환류때마다 에너지가 흘러들게 되며, 따라서 이를 잠시 저장하였다가 전원쪽에 곧 바로 궤환시키는 방법을 사용함으로써 효율을 높임과 동시에 효과적인 전압제어가 가능하게 된다. 이와같은 동작을 담당하는 부분을 전압제한 및 에너지 궤환회로라 이름하였으며, 그 동작에 있어서 특히 다음과 같은 조건들이 만족될 필요가 있다. 첫째, 모터의 4상 한 동작에 무리가 없을 것이며, 둘째, 다른 회로의 동작에 어떤 영향도 주어서는 안될 뿐 아니라, 셋째 저렴한 가격으로 구성될 수 있어야 하겠다.The inverter configuration diagram of the present invention is shown in FIG. That is, the present invention is composed of a converter, a current source reactor and an inverter, and the reflux on the inverter is made by an independent batch reflux circuit, and the voltage limit and energy for absorbing and re-recharging the energy of the voltage spike generated at each reflux In addition to the feedback circuit, the entire system is constructed. In a circuit such as the first diagram described above, the change of the phase current of the motor occurs while charging the capacitor (s) with the reflux operation, which causes various disadvantages. However, when the reflux is generated at a high speed by using the batch reflux method as in the present invention, there is almost no change in the phase current between these periods, and occurs mainly at the moment after the reflux. At this time, increase the potential difference between phases for a short time as possible, but the maximum value is limited to any suitable potential according to the relationship with the input voltage, which can lead to a rapid change of current between phases. Will have. However, in the circuit for limiting to a constant voltage, energy flows at each reflux, and thus, by storing it for a while and immediately feeding it back to the power supply, it is possible to increase the efficiency and to effectively control the voltage. The part responsible for such an operation is called a voltage limiting and energy feedback circuit, and the following conditions must be particularly satisfied in the operation. First, the four-phase operation of the motor will not be unreasonable. Second, it should not have any influence on the operation of the other circuits.

본 발명에서는 이와 같은 점들을 고려하여 제 3 도와 같은 회로를 창안하였으며 에너지 궤환의 동작과정은 순서에 따라 제 4 도에 보여주는 바와같다. 일시적으로 에너지를 저장함으로써 전압을 제한시키는 방법으로는 충분한 용량을 가지는 캐패시터(C4)를 사용하고 있다. 이의 동작에 관해서는 일괄 환류회로의 동작에 연관지어 설명이 되어 있으나, 여기에서도 잠시 언급하기로 하겠다.In view of the above, the present invention creates a circuit as shown in FIG. 3 and the operation of energy feedback is shown in FIG. 4 in order. As a method of limiting the voltage by temporarily storing energy, a capacitor C 4 having a sufficient capacity is used. The operation thereof is described in relation to the operation of the collective reflux circuit, but it will be mentioned here for a while.

일괄 환류회로의 동작은 인버터내의 주 사이리스터들을 턴, 오프(turn-off)시키기 위함이 목적이므로 매우 빠른 시간안에 일어 나도록하는 방법을 사용하고 있다. 따라서 모터의 상간 전류변화는 환류가 끝난 다음 발생하게 되며, 이때 다이오드(D11)을 통하여 캐패시터(C4)에 전류가 흘러 들어 가도록 했다. 이로 인하여 캐패시터(C4)의 전압은 상승하게 되는데 이때 이 값이 충분히 크다면 일회 충전에 의하여 변화되는 캐패시터(C4) 양단의 전압은 작게 될 것이다. 그러나 방전이 되지 않는 상태에서 환류동작이 계속됨에 따라 충전만 계속된다면 캐패시터(C4)양단의 전압은 계속해서 상승하여 매우 높아지게 될 것이므로 이로인한 전압제한의 효과는 얻지 못하게될 것이다.The operation of the collective reflux circuit is to turn off and turn off the main thyristors in the inverter. Therefore, the current change between phases of the motor occurs after the reflux is completed, and the current flows into the capacitor C 4 through the diode D 11 . As a result, the voltage of the capacitor C 4 is increased, and if the value is large enough, the voltage across the capacitor C 4 , which is changed by one-time charging, will be small. However, if the charging is continued as the reflux operation is continued in the non-discharge state, the voltage across the capacitor C 4 will continue to rise and become very high, and thus the effect of the voltage limit will not be obtained.

따라서 캐패시터(C4)의 전하를 적당량 적당한 방법으로 밖으로 내보내야 하는데 그 방법에도 여러가지가 있을 수 있다. 예를들어 저항을 사용한 열손실로 해결할 수도 있고 전원쪽에 재궤환시킬 수도 있다. 시스템의 효율을 증가시키기 위해서는 전원에 재궤환시키는 방법에 바람직하며 본 발명은 이에 관한 것으로써 이하 본 발명의 실시예도인 제 3 도에 따라 설명한다.Therefore, the charge of the capacitor (C 4 ) must be discharged out in an appropriate amount in an appropriate way, there may be a variety of methods. For example, it can be solved by a heat loss using a resistor or it can be returned to the power supply. In order to increase the efficiency of the system, it is preferable to a method for re-feeding back to the power source, and the present invention will be described with reference to FIG. 3, which is an embodiment of the present invention.

즉 캐패시터(C4)와 다이오드(D11)로 전압제한회로가 구성되어 환류시 상간전류의 변화가 발생하는 구간동안 부하측 전류의 일부가 다이오드(D11)를 통하여 캐패시터 C4를 충전하도록 하여 부하측에서 발생되는 스파이크 전압의 최대값이 캐패시터(C4)양단의 전압으로 제한되도록 되어있다. 또 캐패시터(C4)의 양단에 각각 캐패시터(C5, C6)가 연결되고 상기한 캐패시터(C5, C6)의 양단 사이에는 사이리스터(S4)및 인덕터(L3)와 사이리스터(S5) 및 인덕터(L4)가 연결되어 있다. 또 상기한 캐패시터(C5, C6)의 일단은 인덕터(Lr1, Lr2)와 다이오드(D14, D15)가 각기 직렬 연결되어 입력전원에 연결되어 있으며 다이오드(D12, D13)는 각기 캐패시터(C4)의 양단과 인덕터(Lr1, Lr2)에 연결되어서 된 것이다.That is, the voltage limiting circuit is composed of the capacitor C 4 and the diode D 11 so that a part of the load side current charges the capacitor C 4 through the diode D 11 during the period in which the phase current change occurs during reflux. The maximum value of the spike voltage generated at is limited to the voltage across the capacitor (C 4 ). Capacitors C 5 and C 6 are connected to both ends of capacitor C 4 , respectively, and thyristor S 4 , inductor L 3 , and thyristor S between both ends of capacitors C 5 and C 6 . 5 ) and an inductor L 4 are connected. In addition, one end of the capacitor (C 5 , C 6 ) and the inductor (L r1 , L r2 ) and the diodes (D 14 , D 15 ) are connected in series to the input power, respectively, and the diodes (D 12 , D 13 ) Are respectively connected to both ends of the capacitor (C 4 ) and the inductor (L r1 , L r2 ).

따라서 사이리스터(S4, S5)는 캐패시터(C5, C6)양단의 전압을 각각 방전시키도록 되고, 일단 방전된 후 처음에는 캐패시터(C4)를 방전시키면서 전류가 전원측으로 흘러들다가 캐패시터(C5, C6)와 캐패시터(C4)양단의 전압이 각기 같아지면서 다이오드(D12, D13)를 통해 캐패시터(C4)를 재충전시키면서 인덕터(Lr1, Lr2)의 에너지가 모두 방전될 때까지 계속하여 에너지 궤환이 일어나도록 구성하여서 된 것이다.Therefore, the thyristors S 4 and S 5 discharge the voltages across the capacitors C 5 and C 6 , respectively, and once discharged, current flows to the power supply while discharging the capacitor C 4 . As the voltage across (C 5 , C 6 ) and capacitor (C 4 ) are the same, the energy of inductor (L r1 , L r2 ) is reduced while recharging capacitor (C 4 ) through diode (D 12 , D 13 ). It was designed to continue to produce energy feedback until discharged.

이하 본 발명을 첨부된 제 4 도에 따라 그 동작을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

구간 Ⅰ에서 캐패시터(C4, C5, C6)들의 도면에 표시되어 있는 바와같은 극성으로 충전되어 있다. 구간 Ⅱ에서 사이리스터(S4, S5)를 동시에 턴, 온(turn-on)시키면 캐패시터(C5, C6)의 전압은 인덕터(L3, L4)를 통하여 각각 매우 빠른 속도로 방전되며, 캐패시터(C4, C5, C6)양단의 전압의 합이 전원 전압보다 높아질 때 구간 Ⅲ으로 옮아가게 된다. 구간 Ⅲ에서는 다이오드(D14, D15) 및 인덕터(Lr1, Lr2)를 통하여 전원쪽으로 전류가 흘러 들어가게 되며, 따라서 캐패시터(C4)는 방전이 일어나게 되고 바로 에너지 궤환의 과정을 표시한다. 인덕턴스 Lr(=Lr1+Lr2)의 값이 인덕터 L3(L4))보다 훨씬 크면 사이리스터(S4, S5)의 턴, 오프시간은 충분히 길게 된다. 캐패시터(C5, C6)의 전압이 구간 Ⅰ에서와 같은 방향으로 다시 충전되어 그 각각의 크기가 캐패시터(C4)양단의 전압과 같게 되면 그때까지 방전이 덜 일어난 인덕터(Lr)의 에너지는 다이오드(D12, D13)을 통하여 캐패시터(C4)를 재충전시키면서 에너지 궤환이 계속되게 된다. 이때가 구간 Ⅳ의 동작 과정이며 여기에서 인덕턴스(Lr)의 전류가 0에 도달하면 구간 Ⅰ으로 되돌아 가게된다. 다시 구간에서 다이오드(D14, D15)은 off상태에 있으며, 따라서 캐패시터(C5, C6)의 방전을 막아주므로 다음 싸이클의 동작이 안정하게 지속될 수 있게 된다. 더 빠른 속도의 에너지 궤환이 필요하게 될 경우는 구간 Ⅳ에서 인덕터(Lr)의 전류가 0이 되기전에 사이리스터(S4, S5)를 턴, 온 시킬수도 있는데 이때는 사이리스터(S4, S5)들의 턴, 오프 시간이 고려되어야 한다.In section I, the capacitors C 4 , C 5 , C 6 are charged with the polarity as indicated in the figure. When the thyristors S 4 and S 5 are simultaneously turned on in the section II, the voltages of the capacitors C 5 and C 6 discharge through the inductors L 3 and L 4 at very high speeds, respectively. When the sum of the voltages across the capacitors C 4 , C 5 , and C 6 is higher than the power supply voltage, it is moved to the section III. In section III, current flows to the power supply through the diodes D 14 and D 15 and the inductors L r1 and L r2 , so that the capacitor C 4 discharges and immediately indicates the process of energy feedback. If the value of inductance L r (= L r1 + L r2 ) is much larger than inductor L 3 (L 4 ), the turn-off time of thyristors S 4 and S 5 is sufficiently long. When the voltages of the capacitors C 5 and C 6 are recharged in the same direction as in the section I, and their respective sizes are the same as the voltages across the capacitor C 4 , the energy of the inductor L r which discharged less until then is discharged. The energy feedback is continued while recharging the capacitor C 4 through the diodes D 12 and D 13 . This is the operation process of section IV, and when the current of inductance L r reaches zero, it returns to section I. Again, the diodes D 14 and D 15 are in the off state, thus preventing the discharge of the capacitors C 5 and C 6 so that the operation of the next cycle can be stably continued. If a faster energy feedback is required, the thyristors S 4 and S 5 can be turned on and on before the current of the inductor L r becomes zero in section IV. In this case, the thyristors S 4 and S 5 ) Turn-off time should be considered.

이와 같은 동작의 과정을 살펴보면 곧 캐패시터(C4)에 있는 전하의 양을 일정하게 유지시키기 위하여 작은 캐패시터(C5, C6)로 전하를 퍼내는 원리와 같은 즉 에너지 궤환은 사이리스터(S4, S5)가 On될 때마다 불연속으로 일어나며, 1회에 감소되는 캐패시터(C4)의 전압은 그 자체의 전압 및 용량과 캐패시터(C5, C6)의 용량에 관계된다. 스파이크 전압을 제한하기 위해서 캐패시터(C4)양단의 전압을 제어하기 위한 한가지 가능한 기준전압 Vref는 제 5 도에 보여주는 바와 같다.The look at the process in the same operation that is energy fed back as soon capacitor (C 4) principle that spreading the charge a small capacitor (C 5, C 6) so as to keep constant the amount of charge in the thyristor (S 4, Each time S 5 ) is turned on discontinuously, the voltage of capacitor C 4 that is decreased once is related to its own voltage and capacity and the capacity of capacitors C 5 and C 6 . One possible reference voltage Vref for controlling the voltage across capacitor C 4 to limit the spike voltage is shown in FIG. 5.

여기에서 Vref는 입력전압의 전구간에서 V1과 V2(V1VmV2; Vm=최대 입력전압)사이에서 거의 직선적으로 변화하도록 되어있다. 예로서 어떤 주어진 입력전압 Vs1에 대해서, 만일 캐패시터(C4)양단의 순간 전압이 Vr1를 초과할 때에는 사이리스터(S4, S5)를 on시키며 그렇지 않을 경우에는 off상태에 있도록 내버려 둔다. V1은 Vs=0일 때의 기준 전압이며 압력전압이 낮을 경우에도 환류동작에 의하여 부하 전류 파형의 깨끗한 계단파를 얻기 위해서 상당히 높을 필요가 있다. 여기에서는 50볼트 정도가 되도록 하였는데 그 결과 입력전압이 낮을 때는 스파이크 전압의 크기가 상대적으로 모터의 역기전력에 비해서 커지게 하지만 입력전압이 높아질 경우에는 매우 작아지게 된다. 제 7 도에 입력전압이 낮은 경우 6스텝(step)전류원형 인버터의 선간전압과 상전류에 관한 오실로그램을 보여준다.Here Vref is supposed to change almost linearly between V 1 and V 2 (V 1 V m V 2 ; V m = maximum input voltage) across the input voltage range. For example, for any given input voltage V s1 , if the instantaneous voltage across capacitor C 4 exceeds V r1 , turn on thyristors S 4 , S 5 , otherwise leave it off. V 1 is the reference voltage when V s = 0 and needs to be considerably high even when the pressure voltage is low to obtain a clean step wave of the load current waveform by the reflux operation. Here, the voltage is about 50 volts. As a result, when the input voltage is low, the spike voltage becomes relatively larger than the back EMF of the motor, but becomes very small when the input voltage is high. 7 shows an oscillogram relating to the line voltage and the phase current of the 6-step current source inverter when the input voltage is low.

이와같이 제어방법은 매우 간단하여 전동기의 동작조건을 고려할 필요가 없이 독립적인 제어가 가능하게 된다. 제 6 도는 에너지 궤환회로의 실험결과에 관한 오시로그램이다. (a)도는 캐패시터(C4) 양단의 전압을 표시하며 (b)도는 캐패시터 (C6)양단의 전압을 표시한다. 여기에서 보는 바와 같이 매환류 때마다 전류가 흘러들어 캐패시터(C4) 양단의 전압이 상승하여 어떤 기준전압보다 상승하게 되면 사이리스터S4(S5)가 on되므로 캐패시터(C6,C5)의 전압이 빠른 속도로 반전되며 동시에 에너지 궤환이 시작됨을 알수 있다. 또한 궤환되는 기간은 방전되는 구간에 비해서 무척 길므로 캐패시터(C4)의 방전은 커다란 스파이크 전류를 동반하지 않고 일어나게 됨을 알수 있다.As such, the control method is so simple that independent control is possible without having to consider the operating conditions of the motor. 6 is an oscillogram of the experimental results of the energy feedback circuit. (a) shows the voltage across the capacitor (C 4 ) and (b) shows the voltage across the capacitor (C 6 ). As shown here, when the current flows with each reflux, when the voltage across the capacitor C 4 increases and rises above a certain reference voltage, the thyristor S 4 (S 5 ) is turned on so that the capacitors C 6 and C 5 It can be seen that the voltage reverses at a rapid rate and at the same time the energy feedback begins. In addition, since the feedback period is very long compared to the discharge period, it can be seen that the discharge of the capacitor C 4 occurs without a large spike current.

지금까지 전압제한 및 에너지 궤환회로의 동작에 관하여 설명하였다. 이와같은 방식을 사용함으로써 다음과 같은 여러가지 장점이 있게된다. 첫째로 주 인버터의 사이리스터에 걸리는 최대전압을 부하상태에 관계없이 어느 경우에나 항상 확실하게 임의의 전위로 제한시킬 수 있게 됨에 따라 낮은 내압을 가진 사이리스터의 사용이 가능하다는 점이다. 내압이 낮은 사이리스터는 가격면에서도 유리할 뿐만 아니라 속도도 빠르므로 환류 에너지도 적어지게 되며 고속운전에 유리하게 된다. 둘째로 에너지 궤환회로에서 취급되는 전력의 양은 전체 시스템 전력의 10%이하에 해당하므로 이 부분의 구성은 매우 저렴한 가격으로 가능하게 된다는 점이다. 즉 흐르는 전류의 크기가 작으므로 인덕턴스(Lr)은 매우 작아질 수 있으며, 사이리스터(S4, S5) 및 다이오드들도 주 사이리스터에 비해서 훨씬 작은 용량을 지니게 될 뿐 아니라 높은 내압을 요구하지도 않는다. 단지 캐패시터(C4)의 용량이 좀 커지는데 여기에는 큰 전류 펄스가 흐르지 않으며 항상 일정방향으로만 충전되므로 전해 콘덴서의 사용이 가능하여 전체적으로 볼 때 저렴한 가격조건을 만족시킬 수가 있게된다. 셋째로는 제어방법이 간단할 뿐 아니라 모터의 리제너러티드(regenerative)모―드의 동작은 단지 사이리스터(S4, S5)에 게이팅 펄스(gating pulse)를 보내지 않으므로써 아무런 지장을 받지 않게되며 이때 캐패시터(C5, C6)는 이번엔 훌륭한 스너버(snubber)역할을 하게되므로 사이리스터들의 매우 안전한 off상태가 보장 된다는 점이다. 따라서 모―터 및 제너레이터간의 동작 교환이 매우 신속하고 무리없이 이루어질 수 있게되며 따라서 본 발명의 전압제한 및 에너지 궤환회로의 부가로 말미암아 다른 방식에서는 얻기 어려웠던 많은 이득을 얻을 수 있게 되었다.The operation of the voltage limiting and energy feedback circuits has been described so far. There are several advantages to using this approach: First, it is possible to use the thyristors with low breakdown voltage as the maximum voltage applied to the thyristor of the main inverter can always be reliably limited to any potential regardless of the load state. The low pressure-resistant thyristors are advantageous not only in terms of price but also in speed, and thus have less reflux energy and are advantageous for high speed operation. Second, since the amount of power handled in the energy feedback circuit is less than 10% of the total system power, the configuration of this part is possible at a very low price. That is, the inductance (L r ) can be very small due to the small amount of current flowing, and the thyristors (S 4 , S 5 ) and diodes also have much smaller capacities than the main thyristors and do not require high breakdown voltage. . The capacity of the capacitor (C 4 ) is only a little larger, there is no large current pulse flows and always charge only in a certain direction, it is possible to use an electrolytic capacitor can meet the low price condition as a whole. Third, the control method is not only simple, but the operation of the regenerative mode of the motor is prevented by only sending a gating pulse to the thyristors (S 4 , S 5 ). At this time, the capacitors (C 5 , C 6 ) this time acts as a good snubber (snubber) is a very safe off state of the thyristors is guaranteed. Therefore, the operation exchange between the motor and the generator can be made very quickly and effortlessly, and thus, the addition of the voltage limiting and energy feedback circuit of the present invention can obtain many benefits that are difficult to obtain in other ways.

Claims (1)

본문에 상술하고 도면에 예시한 바와같이 전류원형 인버터의 전압제한 및 에너지 궤환회로를 구성함에 있어서 캐패시터(C4) 및 제 1 다이오드(D11)로 전압 제한회로가 구성되고 캐패시터(C4)의 양단에 캐패시터(C5, C6)가 열결되고 상기한 캐패시터(C5, C6)의 양단에는 각기 사이리스터(S4)와 인덕터(L3) 및 사이리스터(S5)와 인덕터(L4)가 직렬로 연결되어 인덕터(Lr1)와 다이오드(D14) 및 인덕터(Lr2)와 다이오드(D15)가 각기 직렬로 입력전원에 연결하여 그 중간점과 캐패시터(C4)의 양단사이를 연결하여서 되는 것을 특징으로 하는 전류원형 인버터의 전압제한 및 에너지 궤환회로.As described above and illustrated in the drawings, in the voltage limiting and energy feedback circuit of the current source inverter, the capacitor C 4 and the first diode D 11 form a voltage limiting circuit and the capacitor C 4 capacitor across the (C 5, C 6) is a yeolgyeol and the capacitor, the respective thyristor both ends of the (C 5, C 6) ( S 4) and the inductor (L 3) and a thyristor (S 5) and an inductor (L 4) Are connected in series so that the inductor (L r1 ), diode (D 14 ) and inductor (L r2 ) and diode (D 15 ) are connected in series respectively to the input power source, and between the midpoint of the capacitor (C 4 ) Voltage limiting and energy feedback circuit of the current source inverter, characterized in that the connection.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679984B1 (en) * 2005-06-13 2007-02-08 한국전기연구원 Current Source Radio Frequency Source Circuit
KR100750362B1 (en) * 2006-09-18 2007-08-17 주식회사 우영 Apparatus of driving inverter for lcd backlight being capable of controlling current accurately

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