KR840000939B1 - 정지형슬립복구 전동기 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정지형슬립복구 전동기 구동장치

제1도는 선행기술의 권선형 유도전동기 구동장치, 즉 슬립-복구 기술(slip-recovery technigue)을 적용하기 위해 정류기 브리지가 회전자의 출력단자에 연결되어 있고 하나의 인버터(inverler)브리지가 직류링크(DC link)와 교류전원 사이에 놓여있는 전동기구동장치의 도면

제2a-2f도는 점호각(firing angle) 0°,30°,60°,90°,120°,150°에서 정류및 반전영역내의 인버터브리지 전압을 도시한 도면

제3도는 30°,60°,90°,120°,150°에 대해 연속적으로 직류 링크전압을 도시한 곡선

제4도는 본 발명에 따른 권선형 유도전동기 구동장치, 즉 권선형 회전자와 관련되며 슬립복구 변압기의 2개의 별도의 2차권선에 연결된 정류기브리지의 직류링크내에 직렬로 되어있는 2개의 인버터를 포함하는 전동기 구동장치의 도면

제5도는 전속도, 3/4속도, 1/2속도 및 1/4속도에 대해 제1도와 같은 팬 전동기 구동장치의 원전을 도시한 원선도

제6도는 제4도의 전동기 구동장치와 관련된 제5도의 원선도와 같은 원선도

제7도는 선행기술의 정토르크 교류 슬립-복구 전동기 구동장치의 전류대속도특성을 도시한 도면

제8도는 선행기술의 팬 부하형설비 특유의 전류대속도특성을 도시한 도면

제9도는 본 발명에 따라 비대칭 게이팅(asymmetrical gating)의 경우 수정된 제7도의 전류 대속도 특성을 도시한 도면

제10도는 본 발명에 따라 비대칭 게이팅의 결과로 수정된 제8도의 전류 대속도특성을 도시한 도면

제11도는 본 발명에 따른 슬립-복구 전동기 구동장치에 설비하도록 설계된, 변압기의 1차 및 2차 권선을 특히 도시한 도면

제12도는 비대칭 게이팅이 “반브리지 마다(per half bridge)”방식으로 되는 2개의 인버터브리지와 그 관련된 제4도의 변압기를 도시한 도면

제13도는 “브리지마다(per bridge)” 방식으로 150°,30°비대칭 게이팅에 대해, 제5도 경우의 변압기의 제2차 및 1차전류의 파형도

제14도는 “반브리지마다” 방식으로 150°와 30°비대칭 게이팅에 대해, 제12도 경우의 변압기의 2차및 1차전류의 파형도

제15도와 16도는 시간의 함수로 여러 다이리스터들의 도통순서를 제13도의 “브리지마다” 방식으로 그리고 제14도의 “반브리지마다” 방식으로 제각기 도시한 도면

제17a-f도는 6개의 연속적인 60°시간 간격에 대해 “브리지마다” 제어방식으로 6개의 순차적으로 점호되는 다이리스터들을 위해 2개의 직렬 연결된 인버터의 작동을 도시한 도면

제18a-f도는 9개 다이리스터들의 제어가 “반브리지마다” 방식에 대해 도시된 것이외에는 제17a-f도와 같은 도면

제19도는 다이리스터들이 “브리지마다” 방식으로 제어될 때 변압기 권선들 사이의 전류분포를 도시한 도면

제20도는 다이리스터들이 “반브리지마다” 방식으로 제어될 때 발생되는 한번에 하나씩 변압기의 각 2차권선에 미치는 바이패스(by-pass)효과를 도시한 도면

본 발명은 일반적으로 교류전동기 구동제어장치, 특히 정지형 슬립-복구 구동장치에 관한 것이다.

정지형 슬립-복구 구동장치는 많은 특수한 용도에 유리하다는 것이 발견 및 공지되었다. 슬립-복구는 권선형 유도전동기에 일반적으로 사용되는 기술이다. 이같은 형태의 전동기에 있어서, 종래의 농형 유도전동기에 비해 한정된 장점이 있다. 따라서, 가변전압 가변주파수 교류전력을 얻을 수 없거나 혹은 이같은 복잡성이 필요하지 않을 때, 가변속도 구동은 회전자 전류를 제어하므로써 성취되어진다. 부하에 사용되지 않은 에너지를 회로망으로 제어 복귀시키는 것을 포함하는 이 시도는 다른 기계와 함께 세르비어스 시스템 혹은 크래머시스템으로 알려졌다. SCR전력 스위치의 출현으로, 회전과 전류의 제어와 슬립복구는 정지형으로 설시되어졌다. 그 방법은 전동기 회전자내에 부차적으로 유기된 교류전류를 정류하고 인버터를 교류전원과 회전자로부터의 직류링크 사이에 연결하므로써 정류된 직류전압에 반대되는 역기전력을 직류링크내에 만드는 것이다.

SCR제어는 정전압 정주파수 전원에서 전력을 공급받는 고정자를 갖는 권선형 유도전동기의 속도와 토르크를 제어한다.

선행기술의 정지형 구동장치는 여러면에 있어서 직류 전동기 구동장치와 유사하며 또한 권선형 유도 전동기의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. 전전자의 교류전류는 정류되고 다이리스터 인버터를 통과한다. 결국, 회전자 전력이 회로망의 교류선로로 피이드 백된다. 일반적으로, 변압기는 인버터의 교류측을 회로망에 결합시키는데 사용된다. 전동기는 다이리스터의 게이팅 각도를 제어하여서 인버터에 의하여 직류링크내로 받아들여지는 역 기전력을 제어하고 최후에는 회전자내의 전류를 제어하므로써 제어된다. 따라서, 토르크가 제어된다. 이같은 슬립복구 시스템의 조절장치는 전류 내부 루우프와 속도 외부 루우프의 2개의 내포 루우프를 포함한다.

이같은 전동기 구동장치는 특히 펌프와 팬구동장치에 유용한데, 그 이유는 이들이 일반적으로 미리설정된 정속도로 운전되기 때문이다. 그러나, 전동기 운전은 연속적이 아니고 주파수가 0속도에서 전속도로 그리고 다시 0속도로 주기적으로 변화된다.

슬립복구 구동장치로는, 전속도에서 역률이 제일 나쁘다. 더구나, 변압기의 부피가 커지고 값이 비싸지게되는 더 높은 정격의 변압기로 설게되지 않는다면 변압기는 교류선로로 복귀되는 전류로 과열되어진다. 주어진 속도에 대해 역률은 성공적으로 보상되지만, 반복되는 속도의 변화는 설계속도 이외의 속도에서 이와같은 보상을 효과적으로 되게하지 못한다.

따라서, 본 발명의 목적은 거의 모든 속도에서 양호한 역률을 유지하면서 넓은범위의 속도에 걸쳐 권선형 유도전동기를 제어하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 권선형 유도 전동기 구동장치의 슬립-복구 루우프내에 들어있는 변압기의 손실을 인버터와 전원과 관련하여 최소로 줄이는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 슬립복구 유도 전동기 구동장치로써 넓은 범위의 속도에서 무효전력을 극소화하는 것이다.

그밖에 본 발명의 또 하나의 목적은 슬립-복구 유도전동기 구동장치의 직류링크내에서 필터링의 필요성을 줄이는 것이다.

본 발명에 의하면, 슬립-복구 유도 전동기 구동장치에서 슬립주파수 전력을 처리하는 2개의 인버터는 유도전동기의 고정자에 인가되는 교류전원과 제각기 연결되기 위해 직류링크 및 한쌍의 2차권선을 가진 변압기에 직렬로 연결된다. 본 명세서에서 직류링크는 슬립주파수 전력을 원하는 주파수의 직류로 그리고 또 교류로 변환한다.

변압기에 2개의 2차권선을 쓰므로써, 각 2차권선은 별개의 인버터에 연결되고, 변압기 전체의 성격은 낮아진다. 더구나, 각 인버터는 회전자 전압의 반만을 부담하게 된다. 변압기의 2차권선을 이중으로 하는 복잡성에도 불구하고, 본 발명의 실시예에 의한 인버터가 제어되는 특별한 방법으로는 권선형 유도전동기 구동장치에 있어서 중요한 가격의 감소와 효율의 개선을 얻을 수 있다.

본 발명의 기본적인 특징은 변압기를 통하여 회로망으로 되돌아가는 무효전류성분을 극소화시키면서 속도와 토르크를 조절하기 위하여 2개의 다른 인버터에 속하는 반과 한쌍의 반으로부터 다른쌍의 반까지를 제어하므로써 2개의 인버터를 제어한다. 2개의 권선은 동일하며 상호익덕턴스를 최대로 하기위해 공통철심에 밀접하게 감겨지고, 공통 1차권선은 그 철심에 두 2차권선 모두를 연결하고 영향을 미치는 방법으로 배치된다. 직류/교류 전력 변환기내의 교류회로망의 역률을 개선하기 위하여, 독립적으로 그리고 비대칭으로 제어되는 2개의 인버터 브리지를 결합하는 방법은 공지되었다.

본 발명에 따른 권선형 유도전동기 구동장치가 선행기술의 장치와 근본적으로 다르고 특별히 개선된 점은 지금부터 설명되는 양호한 실시예를 참작하면 명백히 알수 있다.

제1도에는 교류전력 회로망의 버스선로 L₁, L₂, L₃로부터 교류전류를 위상선로 PH₁, PH₂, PH₃로 공급받는 고정자 ST를 가진권선형 유도전동기가 도시되어 있다. 회전자 RT는 그 3상이 제각기 정과부의 극성에 대해 6개의 정류기 소자 R₁-R₂및 R₁'-R₃'로 구성되는 정류기 브리지 RCT에 연결된다. 직류링크는 정의단자 A와 부의단자 B로 구성된다. 이 직류링크는 평활 리액터 SR과, 조절하기 위해 전류표시신호를 선로 10에 출력시키는 직류전류 감지회로의 일부인 분로 SH를 포함하고 있다. 단자 A와 B 사이에는 6개의 다이리스터 인버터 1NV가 연결된다. 이 다이리스터들(1-6)은 3개의 직렬로 연결된 다이리스터들(4,1)과 (6,3)및 (2,5) 각쌍의, 접합점과 연결된 선로 R, S, T로부터 자연적으로 정류된다. 선로 R, S, T는 제각기선로 RL₁, RL₂, RL₃를 경유하는 버스선 L₁, L₂, L₃에 의하여 전력 공급받는 1차권선 PM과 2차권선 SC를 가지고 있는 변압기의 2차측 단자들이다. 그 권선은 델타권선으로 도시되어 있다. 다이리스터들은 게이트 제어장치 GC에 의하여 제어되며, 이게이트 제어장치는 (1) 타코미터 T로부터의 실제속도에 응답하고 또 속도 기준신호에 응답하는 속도 조절장치 SRG와, (2) 제어오차 신호를 만들기 위해 속도조절장치 출력과 선로 10의 신호에 응답하는 전류조절장치 CRG를 포함하고 있는 외부 제어 루우프의 일부이다.

이같은 정지형 구동장치는 직류전동기 구동장치와 여러면에 있어서 유사하며, 인버터 1NV의 다이리스터들의 점호각을 제어하여서 권선형 유도전동기의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. SRG와 CRG로 구성된 기본조절장치가 게이트 제어장치 GC에 의해 결정된 게이팅 각도를 설정하면, 인버터의 직류링크 AB내의 역기전력은 회전자 전류를 제어하여서 전동기 토르크를 제어하고, 그리하여 전동기 속도를 제어한다.

회전자 전력을(정류한후에) 변압기 TNF를 거쳐서 교류선로 L₁, L₂, L₃로 다시 보내는 인버터는 교류선로 RL₁, RL₂, RL₃와 직류링크 AB 사이의 자연적인 정류시 정지형 제어스위치들(전부 6개)의 회로망으로 간주될 수 있다. 각 스위치를 제시간에 정확한 지점에서 닫으므로써, 단자 AB간의 직류링크의 평균 직류전압이 제어될 수 있다. 자연적인 정류하의 스위치가 턴온되는 게이팅 각도가 0°일때, 출력전압 EAB는 제2a도에 도시된 바와같이 최대로 된다. 전력은 교류선로로부터 직류링크로 흐른다. 게이팅 각도가 지체됨에 따라, 출력전압은 제2b도의 30°에 대해 그리고 제3도의 곡선(a)에 도시된 바와같이, 혹은 제2c도의 60°에 대해 그리고 제3도의 곡선(b)에 도시된 바와같이 감소한다. 90°에서, 평균출력전압 EAB는 제2d도와 제3도의 곡선(C)에 도시된 바와같이 0이다.

점호각이 90°를 초과함에 따라, 점점 더 지체되어, 출력전압은 음으로되고 음의 최대전압-EAB가 180°지연에 이를 때까지 절대치가 커진다. 이와같은 사실이 제2e도와 제3도 곡선(e)의 150°에 대해 나타난다. 음의 출력전압일 때, 정류기브리지 RCT로부터 도시된 바와같이 직류전원이 인버터 출력보다 크기만하면 전류는 흐를 것이다. 이같은 경우, 전력은 전동기 회전자측으로부터 직류를 교류로 변환시키는 인버터를 통하여 흐를 것이고, 변압기 TNF에 의하여 에너지는 교류선호 L₁, L₂, L₃로 다시 공급된다. 이것은 권선형 유도전동기의 공지된 슬립-복구 방법이다. 인버터 1NV는 전력의 방향에 따라 변환 혹은 반전시키는 것으로 나타난다.

제4도를 보면, 본 발명에 따른 권선형 유도전동기 구동장치는 하나의 인버터를 포함하는 것이 아니라 2개의 인버터 1NV₁과 1NV₂를 포함하고 있으며, 변압기 TNF는 2개의 별도의 2차권선 SC₁SC₂가 각 인버터 1NV₁과 1NV₂에 연결되는 것으로 도시된다. 제1도의 전동기 구동장치와 또 다른점은 0속도와 전속도사이에서 속도와 토르크를 제어하기 위하여 2개의 인버터 1NV₁과 1NV₂를 게이팅하는 방식이다.

제1도의 전동기 구동장치보다 제4도의 전동기 구동장치가 유리하고 우수한점은 제5도와 제6도를 참조하면서 양자의 경우에 있어서 속도제어를 비교하므로써 나타날 것이다.

제5도를 보면, 제1도의 인버터 1NV의 다이리스터 제어의 180°에 대한 원선도는 가로좌표대의 왼쪽을 향한 실효 전력축과 수직으로 상부로 향한 무효 전력축을 기준으로 하여 전동기 속도, 토르크, 슬립-링 전압 및 회전자 전류로 설명될 것이다.

제7도는 일정토르크에서 유도전동기의 전류대속도특성을 도시한다. 0속도에서, 회전자의 실효(혹은 동상) 전류는 최대이고, 반면에 100%속도에서는 실효전류가 0이다. 도시된 실효전류 대속도곡선은 토르크가 일정하다는 가정하에 선형으로 된다. 무효전류는 도시된 바와같이 2차곡선이어서 0속도에서 실효전류가 0이고 100% 속도에서 실효전류가 최대로되며 50%속도에서 이미 최대속도에 가까와지는 경향이 있다.

제8도는 제7도의 특성이 팬부하와 관련하여 어떻게 되는가를 도시한다. 이같은 경우 100%속도에서 무효전력은 대단히 커지는데 반하여 실효전력은 다시 0으로 떨어지고, 토르크와 속도간의 관계는 토르크가 속도의 제곱으로 증가하는 관계로 된다.

제5도는 제8도의 부하와 같은 부하와 일치한다고 가정된 것이다. 실제로, 인버터의 다이리스터들의 점호각은 180°와 같이 다시 제어될 수 없다. 그것은 원주상의 작동점(i)와 일치하며, 0속도를 나타낸다. 이점에서 최대 실효전력이 얻어진다. 즉, 수평축에서 얻어진다. 퍼유니트로는, 예를들어 반경전체가 1일때 COS155°=0.91이고, 이것은 수평축상에 반경의 일부로서 표시된다. 또한, 점 a,b,c는 0.91의 3/4, 1/2 및 1/4값에 해당하는 원주상의 각위치에 대한 수평축상의 투사이다(0.91은 0속도에 대한 것이다). 이와같이, 끝이 원주상의 점 A, B, C에 있는 벡터들은 1/4, 1/2 및 3/4속도에서의 운전각도를 표시한다. 60°(즉, 수직축상의 D 점), 혹은 100%속도에서, 직류링크 AB로부터 인버터를 통하여 되돌아가는 전력은 전부 무효전력이다. 제8도의 부하특성에 의하면, 벡터 OI, OA, OB, OC 및 OD와 교차하는 곡선 OA', B', D', D'는 제1도의 전동기 구동장치가 0속도로부터 전속도로 될때 전류벡터를 특징으로 하는 것으로 도시된다. 벡터 OA', OB', OC', OD'는 제8도에 의해 나타나는 속도와 토르크 사이에 관계를 따르는, 예를들어 일정토르크부하보다는 팬부하의 관계를 따르는 여러 속도에서 토르크의 절대치의 유니트와 일치한다. 퍼유니트치는 최대치에서 E_BA값에 관련된다. 즉 차단된 회전자 전압 V_R이 예를들어 제5도의 가로 좌표축을 따라 오른쪽으로 도시된 바와같이 슬립링들 사이에서 유도될 때이다. 어떠한 특별한 속도에서도 V_R은 정류기장치 RCT에 도시된 바와같이 직류단자 A와 B 사이의 전압이며, A_AB는 인버터 1NV에 의하여 공급되는 역기전력이다. 인버터 1NV의 점호각이 155°로 되는 특수한 상황에서는, 역기전력 E_AB는 V_R과 같고 또 반대로되며, 이때 이것은 전동기의 차단된 회전자 전압을 나타낸다.

제6도를 보면, 제5도의 원선도는 제4도에서 직렬로 연결된 2개의 다이리스터브리지 1NV₁, 1NV₁가 제1도의 인버터 1NV를 대신한다는 사실을 고려하기 위해 변경된 것이다. 제어시 지연시키는 최대각도는 155°로 가정된 것이다. 2개의 인버터 1NV₁, 1NV₂가 모두 155°에서 게이트될 때, 두전압 V₁과 V₂는 직렬로 합해지고, 벡터 V₁과 V₂는 벡터로 합해져서 제5도의 경우 벡터 Oi와 같이 놓인다. 작동점은 원선도상에 01로 도시된다. 본 발명에 의하면, 인버터 INV₁은 155°지연으로 유지되며, 반면에 1NV₂는 제1도의 인버터 1NV의 경우와같이 감소된 지연으로 제어된다. 그 과정에서, 벡터 V₂는 원선도면에서 V₁2, V₁3, V₁4 및 V₁5를 지나는 위치를 연속적으로 차지하도록 벡터 V₁의 끝 주위를 회전하며, 그 위치는 수평축에 투사될때 제5도의 경우와 같이 3/4(점 a), 1/2(점 b), 1/4(점 C) 및 0 실효전력, 즉 1/4속도, 1/2속도, 3/4속도 및 100°속도를 제각기 나타내는 실효전력과 일치한다.

다음표는 제5에서와 같이 V_R이 155°지연에서 차단된 회전자 전압(0속도)에 대해 1이라고 가정할 때 다이리스터 점호각을 표시한다.

[표]

벡터 01, 02, 03, 04 및 05는 인버터 1NV₁와 1NV₁의 영향하에서 V₁+V₂의 벡터합이다. 무효전력을 나타내는 수직축상의 투사에서, 무효성분은 인버터 1NV₂에 의해 야기된 벡터가 90°에 있을 때 최대로 되고, 따라서 수직축에 평행하다. 이것이 벡터 V₁3로 도시된다. 위치 3위에서 무효성분은 감소한다. 이것은 1개의 인버터 대신에 2개의 인버터를 사용한 결과이다. 그결과 전속도를 향해역율이 개선된다.

제1도에서와 같이 1개의 인버, 로는 기동상태에서 인버터 전류가 대부분 실효전류이며 재생전류이지만, 그러나 전체의 대략 35%를 나타내는 허수의 혹은 무효전류 성분이 있다. 반속도에서, 각도는 대략 120°(정확하게는 117°)가 되고 무효전류를 87%가지며 그래도 재생되는 50% 성분을 갖는다. 전속도에서, 게이팅각도는 90°이며 인버터 전류는 완전히 무효전류가 되어서 재생전류가 0으로 된다. 이것이 제7도에 도시된다. 2개의 인버터의 경우, 예를들어 제4도의 경우, 이것은 제6도에서 도시된 바와같이 비대칭적으로 제어되며, 무효전력은 한 인버터의 일정 운전벡터의 끝 주위로 회전하도록 제어되는 다른 인버터의 운전벡터의 각위치에 의하여 높은 속도에서 감소된다. 그결과, 제9도에 도시된 바와같이 무효전력은 전 제어범위에 걸쳐서 한층 더 일정하게되고 무효전력성분이 0속도에서 전속도 사이에서 상당히 변화하는 팬부하의 경우에서와 같이(제8도처럼), 제7도의 경우에서처럼 높은 속도에서 큰 크기까지 확대되지 않는다. 2개의 인버터가 비대칭으로 제어되면 팬의 부하특성은 제10도의 특성으로 되어, 인버터 1NV₂의 점호각 90°이상의 경우 무효전력은 제8도의 경우에서와 같이 더 증가하지 않고 대신 어느 정도 감소한다.

전술한 바에의하여 비대칭 게이팅이 대칭 게이팅보다 우수함을 알수 있다. 회로망 선로로 복귀되는 무효전력을 넓은 범위의 속도에 걸쳐 한층 더 일정하게 유지된다. 콘덴서에 의한 역률보상이 하나의 특별한 무효전력 수준에서만 효과적이므로, 본 발명에서는 전속도 범위에서 역률을 효과적으로 개선할 수 있는 보상이 되어질 수 있다. 또한 슬립-복구장치로는 전속도에서 역률이 제일 나쁜 반면에, 지금까지 설명된 바와같은 2개의 인버터가 비대칭적으로 제어되는 경우 그와같이 되지 않는다.

또 하나의 장점은 변압기 TNF가 다른 경우에 필요한 KVA정격의 약 70%로 줄어든다. 회전자 전압이 하나의 인버터(1NV₁)가 전 회전자 전압을 견디는동안 높을 때, 다른 인버터(1NV₂)는 제어각도에 따라 단지 회전자 전압의 일부만을 견딘다. 여하간에, 변압기 2차측으로부터 본부하는 권선(W₁,W₂,W₃)와 (W₁',W₂',W₃')를 제각기 갖는 2개의 2차권선 SC₁, SC₂사이에 분할된다. 이러한 효과를 얻기위해, 2개의 2차권선은 동일하게 만들어지며 공통철심에 조밀하게 결합된다. 이같은 변압기가 제11도에 도시되며, 그 도면에는 명백히 동일하게 만들어지며 공통철심에 조밀하게 결합된다. 이같은 변압기가 제11도에 도시되며, 그 도면에는 명백히 도시하기 위해 2차권선들은 Y로 권선되고 1차권선은 델타로 권선된 것으로 가정된다. 각 상의 그 2개의 2차권선의 전류는 자속영향에 의하여 1차권선 PM으로 되돌아간다. 따라서, 선행기술의 경우보다 더 작은 변압기 및 값이 더 저렴한 변압기가 사용될 수 있다. 이것은 제5도의 벡터 OD를 제6도의 벡터 05에 비교하여서 가장 잘 알수 있다. 개선된 점은 V₁+V₂반경의 더큰 원주상의 관련된 점들 1'-5'에 반대로 벡터 V₂의 끝이 낮은 점들 1-5에 의해 증명된다. 이것은 제5도에서보다 거의 더 작은 제6도의 곡선 A', B', C', D'에 의해 구체적으로 된다. 그밖에도, V₁과 V₂의 벡터 관계에 의해 증명되듯이, 2개의 2차권선의 전류는 서로 동상에서 변위된다. 1차권선으로 되돌아감에 따라 부분적인 상쇄가 되어진다. 변압기의 정격이 더 낮아지는 다른 이유는 지금부터의 설명으로부터 나타난다.

제4도는 2개의 인버터 1NV₁과 1NV₂가 서로 비대칭적으로 제어되는 하나의 실시예를 도시한다. 1개의 인버터(1NV₁)는 완전히 지연되고, (실제로 155°에서), 반면에 나머지 인버터(1NV₂)는 155°와 0°사이의 어느곳에서도 제어된다.

제12도는 2개의 인버터가 다른 브리지 INV₁INV₂에 속하는 2셋트의 다이리스터를 150°에서 제어하므로써 제어되고, 나머지 2셋트의 다이리스터는 150°와 0°사이에서 변하는 어느각도에서도 제어되는 또 하나의 실시예를 도시한다. 이 후자의 제어방식은 앞서 제4도를 참조로하여 설명된 “브리지마다방식”과는 대조적으로, 지금부터 “반브리지마다방식”이라고 한다.

제12도를 보면, 제4도의 전동기구동 장치는 인버터 1NV₁의 다이리스터 4, 6, 2가 인버터 INV₂의 다이리스터 1', 3', 5'(그룹 #1)와 함께 150°에서 제어되는 반면에, 인버터 1NV₁의 다이리스터 1,3,5는 1NV₂의 다이리스터 4',6',2'와 함께 가변각도(그룹 #2)에서 제어되는 것으로 도시된다.

제13도를 보면, 전동기 구동장치가 제4도를 참조하여 이전에 설명된 바와같이 “브도지마다방식”으로 제어될 때, 변압기의 2차권선 SC₁, SC₂의 2차전류가 곡선(a)와 (b)로 도시되며, 한편 곡선(c)는 1차권선 PM의 전류를 나타낸다.

제14도를 보면, 인버터 1NV₁과 1NV₂가 제12도의 구성에 따라 “반브리지마다방식”으로 제어될 때 SC₁과 SC₂의 2차 전류가 곡선(a)와 (b)로 도시된다. 같은 곡선(c)는 제13도에서와 같이 얻어진다.

역률 보상을 위한 다이리스터의 다른 정지형 제어컨버터 사이에서의 비대칭 점호가 알려졌음을 알수 있다. 본 발명에 따른 “브리지마다” 및 “반브리지마다” 방식의 제어의 특성은 앞서 설명으로부터 명백하며 또한 다음 설명으로부터 명백해진다.

제15도를 보면, 인버터 1NV₁의 다이리스터(1-6)과 인버터 1NV₂의 다이리스터(1'-6')의 “브리지마다” 방식에서 통전기간은 150°(1NV₁)과 30°(1NV₂)의 게이팅 각도로 제각기 도시되어서, 제13도의 곡선(a)와 그에 대응하는 제13도의 곡선(b)사이에 120°의 변이가 있다. 제17a-f도 또는 한 인버터에 속하는 2개의 다이리스터와 나머지 인버터에 속하는 2개의 다이리스터의 4개의 다이리스터의 60°동안 통전을 나타내는 6개의 연속적인 시간간격 A-F를 도시한다.

제16도를 보면, “반브리지마다” 방식의 제어가 유사한 연속적인 60°의 시간간격 A-F으로 도시되며, 각각은 6개 다이리스터의 2개의 다른 그룹에 쌍으로 속하는 4개의 다이리스터의 병발하는 통전을 나타내며, 각 그룹은 한 인버터의 다이리스터의 반을 다른 다이리스터의 또 다른 반과 관련된다. 이와같이 되어 제,도에 도시된 바와같이, 1NV₁의 다이리스터 4, 6, 2와 1NV₂의 다이리스터 1', 3', 5'는 150°의 고정된 점호각에서 제어되는 그룹 #1을 형성하며, 반면에 1NV₁의 다이리스터 1, 3, 5와 1NV₂의 4', 6', 2'는 180°(실제로는 150°)와 0°사이에서 전동기속도의 함수로서 제어되는 그룹 #2를 형성한다. 제18a-f도는 2개는 그룹 #2에 그리고 2개는 그룹 #1에 있는 4개의 다이리스터의 병발되는 통전을 각각 60°의 시간간격 A-F에 대해 나타낸다.

제17a도를, 특히 제13도와 연관시켜보면, 2차권선 SC₁의 권선 W₁은 선로 T로부터 선로 R로 10암페에의 전류를 통과시키는 한편, 2차권선 SC₂의 권선 W₂'는 다이리스터 1, 2, 3'와 4'가 시간간격 A동안 통전될 때 선로 R'로부터 선로 S'로 10암페아를 통과시킨다. 동시에, 제19도에 도시된 바와같이, 델라 결선된 2차권선 SC₁은 선로 T와 R 사이에서 직렬로 연결되며 권선 W₁에 병렬로 배치되는 2개의 권선 W₂, W₃를 통하여 5암페어를 나타낸다. 유사하게, 2차권선 SC₂에서는, 5암페어의 전류가 선로 R'에서 선로 S'로 권선 W₁'와 W₃'를 통하여 바이패스되는 반면에 권선 W₂'는 10암페어의 전류를 가진다.

1NV₁에 대해 다이리스터 1-6의 점호와 1NV₂에 대해 다이리스터 1'-6'의 점호 순서를 바꾸므로써, 제13도의 곡선(a)와 (b)에 의해 도시된 바와같이 계속되는 시간간격 B-F에 대해서 권선 W₁-W₃와 W₁'-W₃'의 전류는 10암페어, 혹은 5암페어로 되는 것을 쉽게 결정할 수 있다.

제19a, 19b 및 19c도는 시간간격 A, B와 C에 대한 2차권선 SC₁과 SC₂와 1차권선 PM의 권선 P₁,P₂,P₃내의 전류분포를 도시한다. 제19a, 19b 및 19c도 1는차권선이 정확히 각 2차권선 SC₁, SC₂의 전류분포를 반영하고 있음을 나타내고 있다. 이와같은 것은 2차권선 SC₁, SC₂에 연결된 2개의 인버터 1NV₁, 1NV₂가 제각기 비대칭으로 게이팅되므로써 낮은 정격을 갖는다는 것을 나타내고 있다. 사실상, 제13, 15, 17a-f 및 19도는 예를들어 비대칭 게이팅에 의한 120°의 위상변이 같은 150°및 30°와 관련된 것이다. 제13도의 곡선(a)와 (b) 사이의 120°에서 0°도의 위상변이 각도의 감소는 합해진 1차전류를 증가시키려고 하는데(제13도의 곡선(c)), 반면에 최대로 비대칭으로 게이팅되는 것은 합해진 1차전류를 최소로 만든다. 그럼에도 불구하고, 낮은속도에서 토르크가 최소로 되는 것은 제8도에 도시되었듯이 팬이나 펌프부하의 특성이어서, 변압기 TNF로 반영되는 전류는 무시할 수 있다. 따라서, 예를들어 위상변이가 전혀없는(즉 두 인버터 모두가 150°에 있는) 것으로부터 최대위상 변이(즉 15°-30°)까지와 같은 이미 제6도를 참조하여 설명된 바와같이 다이리스터 1NV₁과 1NV₂가 0속도로부터 전속도로 제어되는 동안 1차권선의 전류는 대부분 최소로 하고 전속도에 가까와질때 최대로 될 것이다. 그러므로, 비대칭게이팅의 유리한 효과는 예를들어 150°-30°의 각기 게이팅 각도에 대해 가장 필요할 때, 즉 제13도를 참조로하여 설명된 바로 그예의 경우에 얻어진다.

“반브리지마다”방식의 제18a도를 보면, 다이리스터 4가 그룹 #1내에서 다이리스터 3' 다음에 150°에서 점호되는 반면에 다이리스터 2'가 그룹 #2내에서 다이리스터 1 다음에 30°에서 점호될 때, 인버터 1NV₁의 다이리스터 4와 1사이에서, 그리고 인버터 1NV₂의 다이리스터 2'와 3'사이에서 간격 A안에 병발되는 통전이 있다. 그결과, 직류링크 단자, 와 B 사이에서, 전류는 2차권선 SC₁의 모든 권선 W₁, W₂, W₃을 완전히 바이패스하고 직접인버터 1NV₁으로 흐르는 반면에 전류(예를들어 10암페어)는 선로 T', S'에 의해 2차권선 SC₂의 권선 W₃'에 흘러서 제2인버터 1NV₁로 흘러들어간다.

제17a도의 경우처럼, 전류는 또한 병렬로 권선 W₂', W₁'를 통해 흐른다(통로의 2배의 저항때문에 반값인 5암페어가 된다). 한2차 권선 혹은 다른 2차권선, 즉 SC₁혹은 SC₂의 유사한 바이패스가 교대로 되는 시간간격 B에서 F까지동안 행해진다. 2차권선과 1차권선의 전류의 전체분포는 제14도에 따라 하나의 권선을 통과하는 전류가 10암페어로 도시되는 반면 2개의 다른권선을 통과하는 전류가 5암페아로 되는 제20도에 도시된 것과 같다. 이같은 것은 2차권선중의 하나에 대해 그리고 1차권선에 대해 “브리지마다”방식에서와 같다. 그러나, “반브리지마다” 방식의 게이팅으로는, 교대로, 하나의 2차권선(SC₁, 혹은 SC₂)은 다른 2차권선(SC₂혹은 SC₁)이 전류를 가질때 완전히 바이패스되어진다. 증동적인 2차권선의 경우는 제20도에 도시되었듯이 1차권선 PM의 전류분포에 정확히 반영된다. 따라서, 변압기 TNF의 정격은 “반브리지마다”방식으로 비대칭 게이팅을 하므로 한층 더 감소된다. SC₁안에있는 각권선(W₁, W₂혹은 W₃)나 SC₂안에 있는(W₁', W₂' 혹은 W₃')은 연속적으로 0, 5암페아, 0, 5암페아, 0 및 10암페아가 연속되는 시간간격 A-F에서 통과된다. 즉 그시간의 반동안은 전류가 없고, 그시간의 1/3동안은 정격의 반, 그리고 그시간의 1/6동안은 전 정격을 가진다. 이것은 팬이나 펌프부하에서 전속도에 접근할때 “브리지마다” 방식의 경우에 대해 이미 설명된 바와같이 120° 비대칭 게이팅으로 인해 정격의 감소가 더 개선되는 것이다. 전동기 구동장치가 예를들어 최소 토르크로 혹은 회전자에 최소전류로 0속도를 향해 제어될때 “반브리지마다”방식에 대해서도 이전과 같이 될수 있다. 결론은, 비대칭 게이팅은 이런형태의 부하에서는 전속도에서 가장 유리하다. 즉 비대칭이 최대로 될때 가장 유리하다.

본 발명은 정류기 RCT를 포함하는 직류링크에 행해지는 슬립복구와 관련하여 설명되었다. 그러나, 정류기 소자로 다이오드 대신 다이리스터가 사용될 수 있으며, 따라서 본 발명은 이같은 정류기를 제4도와 12도의 유도전동기의 회전자에 적용할 수 있다.

Claims (1)

1. 고정자와 권선형 회전자를 가진 유도전동기와, 상기 고정자에 전력을 공급하기 위한 교류전원과, 직류링크를 제공하도록 상기 회전자와 결합된 교류/직류 컨버터와, 제1및 제2의차권선과 1차권선을 가진 변압기를 통하여 상기 전원으로 교류 변경된 전류를 복귀시키기 위해 상기 직류링크에 연결된 직류/교류 인버터 장치로 구성되는 교류전동기 구동장치로부터 슬립-주파수 전력을 복구시키는 장치에 있어서, 상기 교류/직류 인버터 장치를 형성하는 제1및제인버터, 상기 제1및 제2인버터를 제어하여 그 인버터의 출력간에 미리 설정된 위상변이를 일으키는 장치를 포함하고, 상기 제1및 제2인버터는 상기 직류링크 양단에 직렬로 연결되고, 그 인버터 각각은 상기 2차 권선의 대응하는 하나에 결합되는 출력단을 가지는 다이리스터 브리지로 구성되며, 상기 변압기의 1차권선은 상기 제1및 제2인버터의 위상변이의 효과를 결합하는 슬립복구 장치.

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