KR930000225Y1 - Ripple reducing circuit - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 고안의 일실시예에 의한 LCR형 공진감쇠 장치(resonance damping)를 포함하는 레일카(railcar)용 인버터(inverter)장치를 나타내는 도면.1 is a view showing an inverter device for a railcar including an LCR type resonance damping device according to an embodiment of the present invention.
제2도는 제1도에 보인 공진감쇠장치의 공진감쇠효과를 설명하기 위한 보드선도(Bode diagram).FIG. 2 is a board diagram for explaining the resonance damping effect of the resonance damping apparatus shown in FIG.
제3도는 공진감쇠수단이 적용되지 않은 인버터용 종래의 LC필터(filter)의 공진피이크(Peak)를 나타내는 보드선도.3 is a board diagram showing a resonance peak of a conventional LC filter for an inverter to which no resonance attenuation means is applied.
제4도는 본 고안의 제2실시예에 의한 전자회로형 공진감쇠장치를 갖는 레일카용 인버터장치.4 is a rail car inverter device having an electronic circuit-type resonance damping device according to a second embodiment of the present invention.
제4a도는 제4도에 보인 회로의 일부의 개조도.FIG. 4a is a modification of part of the circuit shown in FIG.
제5a도는 제4도에 보인 DC필터의 공진으로 인한 필터출력 전압의 발진의 일예의 파형도.5A is a waveform diagram of an example of oscillation of the filter output voltage due to resonance of the DC filter shown in FIG.
제5b도는 제5a도에 나타낸 전압발진을 검출하는 제4도에 보인 전자회로의 동작을 설명하기 위한 파형도.FIG. 5B is a waveform diagram for explaining the operation of the electronic circuit shown in FIG. 4 for detecting the voltage oscillation shown in FIG. 5A.
제6도는 본 고안의 제3실시예에 의한 전자회로형 공진감쇠 장치를 포함하는 레일카용 인버터장치를 나타내는 도면.6 is a view showing an inverter device for a rail car including an electronic circuit type resonance attenuating device according to a third embodiment of the present invention.
제7a도는 제6도에 보인 DC필터의 공진으로 인한 필터 출력전압 발진의 일예의 파형도.FIG. 7A is a waveform diagram of an example of filter output voltage oscillation due to resonance of the DC filter shown in FIG.
제7b도는 제7a도에 보인 전압발진을 검출하는 제6도에 나타낸 전자회로의 동작을 설명하기 위한 파형도.FIG. 7B is a waveform diagram for explaining the operation of the electronic circuit shown in FIG. 6 for detecting the voltage oscillation shown in FIG.
제8도는 본 고안의 제4실시예에 의한 전자 회로형 공진감쇠장치를 포함하는 레일카용 인버터장치를 나타내는 도면.8 is a view showing an inverter device for a rail car including an electronic circuit type resonance attenuating device according to a fourth embodiment of the present invention.
본 고안은 파워콘버터(power converter)의 DC입력측에 구성된 저역통과 필터의 전달함수(transfer function)의 피이크 레벨을 감쇠(damping)시키는 기술에 관한것으로, 특히 전기 레일카(electric railcar)용 DC/AC인버터(또는 DC/DC콘버터)의 DC입력측과 파워라인(power line)간에 삽입되는 LC필터(filter)의 공진 Q를 효과적으로 감쇠시키기 위한 공진 감쇠장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for damping the peak level of the transfer function of a lowpass filter configured on the DC input side of a power converter, and particularly DC / AC for an electric railcar. A resonance attenuation apparatus for effectively attenuating the resonance Q of an LC filter inserted between a DC input side of an inverter (or a DC / DC converter) and a power line.
전기레일카는 레일카 구동용 전기모터, 각종 제어장치, 에어콘디쇼너 및 조명장치와 같은 부하에 전력을 공급하기위한 전원으로서 전력변환장치(power converting apparatus), 예를들어 인버터(inverter)장치를 사용한다. 전력변환장치는 판타그라프(pantagraph)를 통해 공급되는 고라인전압(high line voltage)을 각각의 부하에 적합한 저전압으로 변환시킨다.An electric rail car is a power converting apparatus, for example, an inverter apparatus, as a power source for supplying power to a load such as a rail motor driving electric motor, various controllers, air conditioners and lighting devices. use. The power converter converts the high line voltage supplied through the pantagraph into a low voltage suitable for each load.
이러한 형의 인버터장치는 판타그라프를 통해 공급되는 라인전압에 내포된 고주파 잡음성을 제거하기위해 저역통과 특성을 갖는 LC형 DC필터를 포함한다. 그 필터는 약 50∼220rad/sec(8-35㎐)의 범위내의 약 +20dB정도로 높은 피이크를 갖는 양의 이득특성을 갖는다.The inverter device of this type includes an LC type DC filter having low pass characteristics to remove high frequency noise contained in the line voltage supplied through the fantagraph. The filter has a positive gain characteristic with a high peak of about +20 dB in the range of about 50-220 rad / sec (8-35 kHz).
인버터장치를 갖는 상술한 전력변환장치는 예를들어 일본특개소 63-174501에 개시된 바와 같이 공지되어 있다.The above-mentioned power converter having an inverter device is known, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-174501.
인버터장치의 부하 및/또는 DC입력이 급격히 변동할때 예를들어 인버터 또는 라인전압의 부하가 레일카내의 에어콘디쇼너의 시동으로 인해 변동할때 필터를 구성하는 L(리액터)와 C(캐패시터)에 의해 할당되는 전압비가 변동된다. 이러한 변동은 인버터장치의 DC입력을 변화시키게 되고, 결국에는 인버터 출력전압의 엔벨로프 (envelope)에 요동이 나타난다.L (reactor) and C (capacitor) that make up the filter when the load and / or DC input of the inverter device change suddenly, for example, when the load of inverter or line voltage changes due to the start of the air conditioner in the railcar. The voltage ratio assigned by This change causes the DC input of the inverter device to change, and eventually fluctuations occur in the envelope of the inverter output voltage.
만일, 인버터 출력전압의 엔벨로프가 요동하면, 인버터장치의 부하전류도 그에따라 변화하고, 또 인버터장치의 DC입력전압도 변동하게 된다. 그러한 전압/전류 변동의 루우프의 체인을 LC필터의 출력전압(인버터장치의 DC입력전압)에서 공진현상을 야기시킨다.If the envelope of the inverter output voltage fluctuates, the load current of the inverter device also changes accordingly, and the DC input voltage of the inverter device also changes. Such a chain of loops of voltage / current variation causes resonance at the output voltage of the LC filter (the DC input voltage of the inverter device).
상술한 바와같이 레일카, 운반차등에 사용되는 종래의 전력 변환장치에서는 라인전압의 고주파 성분을 제거하기위해 전력을 LC필터를 통해 인버터장치에 공급한다. 따라서, 만일 급작스러운 부하변동 또는 급작스러운 라인전압 변동으로 인한 입력전압에서의 주기적인 요동이 인버터장치에서 위상제어 회로에 의해 완전히 교정될 수 없을 경우, 출력전압은 주기적으로 발진하게 된다. 결과적으로 안정된 AC전압을 형광램프와 같은 조명장치에 공급할 수 없게되어 조명장치에 명멸(flicker)현상이 발생하게 된다.As described above, in a conventional power converter used for a rail car, a truck, and the like, power is supplied to an inverter device through an LC filter to remove high frequency components of line voltage. Therefore, if periodic fluctuations in the input voltage due to sudden load fluctuations or sudden line voltage fluctuations cannot be completely corrected by the phase control circuit in the inverter device, the output voltage is periodically oscillated. As a result, a stable AC voltage cannot be supplied to a lighting device such as a fluorescent lamp, and flicker occurs in the lighting device.
상술한 공진현상을 다음과 같은 방법으로 방지할 수 있다.The above-mentioned resonance phenomenon can be prevented by the following method.
1) 인버터장치의 파워용량을 증가시켜줌으로서 부하변동으로 인한 영향을 줄인다.1) Increasing the power capacity of the inverter device reduces the effects of load variations.
2) LC필터를 구성하는 캐패시터의 용량을 증가시킨다.2) Increase the capacity of the capacitors constituting the LC filter.
3) LC필터에 직렬로 비교적 고저항값을 갖는 제한저항을 연결한다.3) Connect a limiting resistor with relatively high resistance in series with the LC filter.
상기(1) 또는 (2)의 방법을 실행하기 위해서는 장치의 크기가 켜져야만 한다. 부피가 큰 장치는 전기레일카에서 사용 적합하지 않다.In order to carry out the method (1) or (2) above, the size of the device must be turned on. Bulky devices are not suitable for use in electric rail cars.
상기(3)의 방법의 경우에는 제한저항으로부터 방출되는 열량이 크기때문에 인버터장치의 효율이 저하되어 적합하지 못하다.In the case of the method (3), since the amount of heat emitted from the limiting resistor is large, the efficiency of the inverter device is lowered and is not suitable.
본 고안의 목적은 전력변환장치의 용량을 불필요하게 증가시킴이 없이 또는 장치의 구동효율을 저하시킴이 없이 부하변동 또는 급격한 라인 전압 변동으로 인한 공진을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus capable of effectively attenuating resonance due to load fluctuations or sudden line voltage fluctuations without unnecessarily increasing the capacity of the power converter or degrading the driving efficiency of the device.
본 고안의 목적을 달성하기위해, 부하 또는 라인전압의 변동으로 인해 공진현상이 발생되는 주파수와 실제로 동일한 공진주파수를 갖는 리액터 및 캐패시터로 구성되는 직렬회로와 저항으로 형성되는 공진감쇠회로를 고주파성분을 제거하기위한 LC형 DC필터회로를 구성하는 리액터에 병렬로 연결한다.In order to achieve the object of the present invention, a resonance circuit formed of a series circuit composed of a reactor and a capacitor and a resistor having a resonance frequency substantially equal to a frequency at which a resonance phenomenon occurs due to a load or line voltage variation is used as a high frequency component. Connect in parallel to the reactor that constitutes the LC-type DC filter circuit for removal.
상술한 구성의 DC필터회로를 갖는 운반차, 레일카등에 사용되는 전력 변환장치에 의하면, 부하 또는 라인전압이 급격히 변동할때, 공진주파수에 가까운 주파수의 전류성분이 DC필터회로의 리액터에 병렬로 연결된 공진 감쇠회로 내로 일부 흐르게 된다. 따라서, DC필터회로를 전체적으로 생각해 보면, DC필터회로의 공진주파수에서와 그 주파수 부근의 이득이 감소되므로 결국 공진Q가 감쇠된다.According to the power converter used for a vehicle, a railcar, etc. having a DC filter circuit having the above-described configuration, when a load or line voltage is rapidly changed, a current component of a frequency close to the resonance frequency is parallel to the reactor of the DC filter circuit. Some flow into the connected resonant damping circuit. Therefore, considering the DC filter circuit as a whole, the gain at and near the resonant frequency of the DC filter circuit is reduced, so that the resonance Q is finally attenuated.
그밖에 본 고안에서는 상술한 목적을 달성하기 위해, 즉 전력변환장치의 구동효율을 저하시킴이 없이 DC필터의 공진Q를 감쇠시키기 위해 공진으로 인해 심한 발진이 DC필터의 DC출력에서 발생한 직후 제한된 시간 기간에만 DC필터에 직렬로 연결된 등가 DC저항성분값을 임시로 증가시키기 위한 전기회로가 구비되어 있다. DC필터의 공진Q는 증가된 등가 DC 저항성분에 의해 감쇠된다.In addition, in the present invention, a limited time period immediately after a severe oscillation due to resonance occurs at the DC output of the DC filter in order to achieve the above object, that is, to attenuate the resonance Q of the DC filter without degrading the driving efficiency of the power converter. Only an electric circuit for temporarily increasing the equivalent DC resistance component value connected in series with the DC filter is provided. The resonance Q of the DC filter is attenuated by the increased equivalent DC resistance component.
비록 증가된 등가 DC저항 성분에 따라 전력 손실이 증가하지만 공진 발생직후, 아주 단기간내에서만 저항성분이 증가하게 되고, 공진이 발생하지 않는 정상상태에서는 전력손실이 되지 않는다. 공진이 발생하는 기간은 정상 구동기간에 비하면 아주 짧으므로 DC필터의 공진Q는 전력변환장치의 구동효율을 사실상 거의 저하시킴이 없이 감쇠될 수 있다.Although the power loss increases with the increased equivalent DC resistance component, the resistance component increases only in a very short period of time immediately after the occurrence of resonance, and there is no power loss in a steady state where resonance does not occur. Since the period in which the resonance occurs is very short compared to the normal driving period, the resonance Q of the DC filter can be attenuated without substantially deteriorating the driving efficiency of the power converter.
본 고안의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When explaining the embodiment of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings as follows.
제1도는 본 고안의 공진 감쇠장치의 구성도로서, 이 도면에서 인버터는 전력변환장치로서 사용된다. 제1도에 나타낸 바와같이 DC/AC인버터(또는 DC/DC 콘버터)(5)의 하나의 DC입력단자는 직렬로 연결된 제한 저항(2)와 리액터(3)을 통해 판타그라프(1)에 연결된다. DC/AC인버터(5)의 다른 DC입력단자는 접지회로에 연결 된다. 캐패시터(4)는 인버터(5)의 2DC 입력단자들간에 병렬로 연결된다.1 is a configuration diagram of a resonance damping device of the present invention, in which an inverter is used as a power converter. As shown in FIG. 1, one DC input terminal of the DC / AC inverter (or DC / DC converter) 5 is connected to the fantagraph 1 through a limiting resistor 2 and a reactor 3 connected in series. do. The other DC input terminal of the DC / AC inverter 5 is connected to the ground circuit. The capacitor 4 is connected in parallel between the 2DC input terminals of the inverter 5.
캐패시터(4)와 리액터(3)은 라인(10)으로 부터 공급되는 전압으로부터 고주파 성분을 제거하는 DC저역통과 필터(low pass filter : LPE)를 구성한다. 인버터(5)의 3상 AC 출력단자는 전기 모터 또는 조명장치와 같은 부하(6)에 연결된다. 부하(6)은 3상 AC전력을 공급받는다. 이 경우에 사실상 트랜스포머 자체의 내부 임피던스, 라인의 임피던스 및 리액터(3)에 직렬로 존재하는 리액터(3)내의 내부저항성분이 있다.Capacitor 4 and reactor 3 constitute a DC low pass filter (LPE) that removes high frequency components from the voltage supplied from line 10. The three-phase AC output terminal of the inverter 5 is connected to a load 6 such as an electric motor or a lighting device. The load 6 is supplied with three phase AC power. In this case there are, in fact, the internal impedance of the transformer itself, the impedance of the line and the internal resistance component in the reactor 3 present in series with the reactor 3.
그러나, 이들 임피던스와 저항성분은 제한 저항(2)와 리액터(3)내에 내포되는 것으로 생각된다.However, it is considered that these impedance and resistance components are contained in the limiting resistor 2 and the reactor 3.
제1도에 나타낸 바와같은 리액터(7), 캐패시터(8) 및 저항(9)의 직렬회로(공진감쇠회로 : LCR회로)는 부하(6)과 라인전압의 변동으로 인한 공진현상을 발생시키는 주파수와 실질적으로 동일한 공진점을 갖고 있다. 그러한 LCR 회로는 DC 필터 LPF를 구성하는 리액터(3)과 병렬로 연결된다. LCR회로는 공진주파수를 선택적으로 통과시키기 위한 대역통과필터(band-pass filter : BPF) 즉, 공진감쇠회로로서 작용한다.As shown in FIG. 1, a series circuit (resonance attenuation circuit: LCR circuit) of the reactor 7, the capacitor 8, and the resistor 9 generates a resonance phenomenon due to a change in the load 6 and the line voltage. Has substantially the same resonance point as. Such an LCR circuit is connected in parallel with the reactor 3 constituting the DC filter LPF. The LCR circuit acts as a band-pass filter (BPF), that is, a resonance attenuation circuit, for selectively passing the resonance frequency.
상술한 구성을 갖는 인버터에서, 만일 공진 주파수를 약 20㎐로 설정하면 공진감쇠회로 BPF의 LCR의 회로 상수는 다음으로 선택된다.In the inverter having the above-described configuration, if the resonance frequency is set to about 20 Hz, the circuit constant of the LCR of the resonance attenuation circuit BPF is selected next.
1/(2π LC)=20 ‥‥ (1)1 / (2π LC) = 20 ‥‥ (1)
저항성분 R은 공진의 피이크가 +10dB∼+15dB 이하로 억제되도록 20㎐의 주파수에서 리액터(3)의 임피던스보다 더 높은 값으로 설정된다.The resistance component R is set to a value higher than the impedance of the reactor 3 at a frequency of 20 Hz so that the peak of resonance is suppressed to +10 dB to +15 dB or less.
상술한 바와같이 회로상수가 선택된 공진감쇠회로(BPF)는 리액터(3)에 병렬로 연결된다. 이 경우의 DC필터(LPF)의 출력전압(V1)의 주파수-이득특성을 제2도에 나타낸다. 공진감쇠회로(BPF)의 단자들간의 임피던스는 다음식(2)에 의해 주어진다.As described above, the resonance damping circuit BPF in which the circuit constant is selected is connected in parallel to the reactor 3. 2 shows the frequency-gain characteristics of the output voltage V1 of the DC filter LPF in this case. The impedance between the terminals of the resonance damping circuit BPF is given by the following equation (2).
(j2π fL)+(1/j2π fc)+R ‥‥(2)(j2π fL) + (1 / j2π fc) + R ‥‥ (2)
f=fo 일때 임피던스는 최대값 R을 갖는다. 공진주파수 fo는 다음식(3)에 의해 주어진다.When f = fo, the impedance has a maximum value R. The resonance frequency fo is given by the following equation (3).
fo= 1/2π LC ‥‥ (3)fo = 1 / 2π LC ‥‥ (3)
공진주파수(fo)부근의 주파수를 갖는 전류 성분은 분기되어 공진감쇠회로로 흐른다음, 인버터(5)의 입력측으로 흐르게 된다.A current component having a frequency near the resonance frequency fo branches and flows into the resonance attenuation circuit, and then flows to the input side of the inverter 5.
이 경우에 제2도에서 점선으로 나타낸 이득과 비교된 바와같이 DC 필터 (LPF)의 이득은 공진주파수(fo)의 부근에서 낮아져서 공진현상에 의해 원인이 되는 인버터 출력의 엔벨로프에서의 동요가 탈생할 가능성이 없어진다.In this case, as compared to the gain indicated by the dotted line in FIG. 2, the gain of the DC filter LPF is lowered in the vicinity of the resonance frequency fo so that the fluctuations in the envelope of the inverter output caused by the resonance phenomenon may occur. There is no possibility.
상술한 바와같이, 본 실시예에서는 인버터회로(5)의 입력측에 구성되는 DC필터(LPF)의 리액터(3)과 병렬로 공진감쇠회로(BPF)가 구성되며, 이 회로(BPF)는 부하(6)의 변동 또는 라인전압의 급격한 변동으로 인해 공진현상이 발생되는 주파수와 실질적으로 동일한 공진점을 갖고 있다. 만일 부하(6)과 라인전압이 정상상태(즉, 공진이 없는 상태)에 유지될 경우, 공진 감쇠회로(BPF)는 이 상태에서 공급되는 입력 전압의 주파수성분에 대해 고임피던스를 가지며 또한 전기적으로 회로가 개방된 상태에 세트된다. 다른 한편, 부하가 변동하거나 또는 라인전압이 급격히 변동할때, 공진감쇠 회로는 입력전압에 내포된 공진 주파수 성분에 대해 저임피던스를 나타내며 또한 공진 주파수성분을 포함하는 전류를 흡수한다. 따라서, 공진 Q는 다른회로에 나쁜 영향을 줌이 없이 감쇠될 수 있다. L, C 및 R의 직렬연결 순서와 관계없이 공진 Q는 역시 감쇠될 수 있다.As described above, in this embodiment, the resonance attenuation circuit BPF is configured in parallel with the reactor 3 of the DC filter LPF configured on the input side of the inverter circuit 5, and this circuit BPF is a load ( Due to the fluctuation of 6) or the sudden fluctuation of the line voltage, the resonance point is substantially the same as the frequency at which the resonance occurs. If the load 6 and the line voltage are maintained in a steady state (i.e., no resonance), the resonance attenuation circuit BPF has a high impedance with respect to the frequency component of the input voltage supplied in this state and is electrically The circuit is set in the open state. On the other hand, when the load fluctuates or the line voltage fluctuates rapidly, the resonant damping circuit exhibits low impedance with respect to the resonant frequency component contained in the input voltage and absorbs a current including the resonant frequency component. Thus, the resonance Q can be attenuated without adversely affecting other circuits. Resonance Q can also be attenuated regardless of the sequence of L, C and R series connections.
결론적으로, 종래의 장치에서와 달리 부하(6)으로서 작용하는 형광램프는 인리터(5)의 출력 전압의 주기억인 변동에 의해 명멸된다.In conclusion, the fluorescent lamp serving as the load 6, unlike in the conventional apparatus, is flickered by the fluctuation which is the main memory of the output voltage of the inductor 5.
그밖에 대전류가 일정하게 흐르지 않는 LCR회로(공진감쇠회로 BPF)는 단순히 DC필터(LFF)의 리액터(3)에 연결되기 때문에, 장치의 부피가 실질적으로 커지지 않으며 또한 인버터(5)의 구동효율이 저하되지 않는다. 따라서 실용상 상당한 장점을 얻을 수 있다.In addition, since the LCR circuit (resonance damping circuit BPF) in which the large current does not flow constantly is simply connected to the reactor 3 of the DC filter LFF, the volume of the device is not substantially increased and the driving efficiency of the inverter 5 is lowered. It doesn't work. Therefore, practical advantages can be obtained.
상술한 실시예에서, 인버터는 전력변환장치로서 사용한다. 그러나, 인버터는 DC/DC콘버터로 교체해도 동일한 장점을 얻을 수 있다.In the above embodiment, the inverter is used as a power converter. However, the same advantages can be obtained by replacing the inverter with a DC / DC converter.
제4도는 본 고안의 제2실시예에 의한 전기회로형 공진감쇠 장치를 구비한 전기레일카용 인버터장치를 나타낸다. 제1도에 나타낸 구성소자들과 동일 참조번호로 나타낸다.4 shows an inverter device for an electric rail car provided with an electric circuit type resonance attenuation device according to a second embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the components shown in FIG.
DC 필터의 출력전답(인버터(5)에 대한 DC 입력)(V1)은 저항(R3와 R4)를 포함하는 전압 드라이버에 의해 약 수볼트의 신호전압(V2)로 저하된다. 전압(V2)는 필터의 출력전압(V1)의 것과 동일한 파형을 갖는다(제5a도).The output response of the DC filter (DC input to the inverter 5) V1 is lowered to a signal voltage V2 of about several volts by a voltage driver including resistors R3 and R4. The voltage V2 has the same waveform as that of the output voltage V1 of the filter (FIG. 5A).
전압(V1)이 필터의 공진으로 인한 발진에 의해 나쁜 영향을 받지않을때 전압(V2)는 기준전압 Vref 보다 작다.When the voltage V1 is not adversely affected by oscillation due to the resonance of the filter, the voltage V2 is smaller than the reference voltage Vref.
전압(V1)이 필터 공진으로 인한 발진에 의해 나쁜 영향을 받을때 전압(V2)는 발진의 발생직후 시간(11)에서 기준전압(Vref)의 값을 초과한다. 그때 비교기(11)은 기준전압(V3)을 발생시킨다. 원-쇼트(one-shot)(12)는 소정의 펄스폭(T)를 갖는 신호(V4)(제5b도)를 스위치 드라이버(13)에 공급하도록 기준전압(V3)에 의해 트리거된다. 신호(V4)를 수신하면 스위치 드라이버(13)은 신호(V5)를 기간(T)동안 스위치(SW)로 유도한다.When voltage V1 is adversely affected by oscillation due to filter resonance, voltage V2 exceeds the value of reference voltage Vref at time 11 immediately after the occurrence of oscillation. At that time, the comparator 11 generates a reference voltage V3. The one-shot 12 is triggered by the reference voltage V3 to supply the switch driver 13 with a signal V4 (FIG. 5B) having a predetermined pulse width T. As shown in FIG. Upon receiving signal V4, switch driver 13 directs signal V5 to switch SW for period T.
스위치(SW)는 상시 온타입으로서 직렬 연결되는 저항(R1과 R2)의 하나인 저항(R2)에 병렬로 연결된다. 저항(R1)은 과전류(overcurrent)를 제한하는 역할을 한다. 저항(R2)는 저항(R1)만에 의해 완전히 감쇠될 수 없는 DC필터의 공진 Q을 충분히 감쇠시키는 역할을 한다.The switch SW is always connected in parallel to a resistor R2 which is one of the resistors R1 and R2 connected in series. Resistor R1 serves to limit overcurrent. The resistor R2 serves to sufficiently attenuate the resonance Q of the DC filter, which cannot be completely attenuated by the resistor R1 alone.
전압(V5)가 스위치(SW)에 공급될 때 스위치(SW)는 시간기간(T)에서 턴오프된다. 기간(T)동안 DC 필터의 리액터(3)의 직렬 저항성분은 R1으로 부터 R1+R2로 증가되므로, DC 필터의 공진이 충분히 감쇠된다.When the voltage V5 is supplied to the switch SW, the switch SW is turned off in the time period T. During the period T, the series resistance component of the reactor 3 of the DC filter increases from R1 to R1 + R2, so that the resonance of the DC filter is sufficiently attenuated.
과전류 제한저항(R1)의 용량은 DC필터 또는 인버터(5)의 사양(최대 전류허용치)에 의해 결정된다. 저항(R1)의 용량이 결정된후, 저항(R2)의 용량은 각각의 실제 장치에서 수행된 실험을 기초로 하여 결정된다.The capacity of the overcurrent limiting resistor R1 is determined by the specification (maximum current allowable value) of the DC filter or inverter 5. After the capacity of the resistor R1 is determined, the capacity of the resistor R2 is determined based on the experiments performed on each actual device.
제2도에 보인 피이크값은 +10dB∼+15dB 이하가 된다. 기간(T)도 또한 실제 잔치들에 대한 예비실험이나 실용상의 실험들을 기초로 결정된다. 따라서 기간(T)는 공진을 감쇠시키는데 충분하다.The peak value shown in FIG. 2 is less than +10 dB to +15 dB. The period T is also determined based on preliminary or practical experiments on actual feasts. Thus, the period T is sufficient to damp the resonance.
제4a도에 나타낸 바와같이, 스위치(SW)는 파워 MOS트랜지스터와 같은 반도체 스위칭소자로 교체될 수 있다. 이 경우에 "ON"상태의 트랜지스터의 내부 저항성분("ON"저항성분)은 Q감쇠저항(R2)로서 사용될 수 있다.As shown in FIG. 4A, the switch SW can be replaced with a semiconductor switching element such as a power MOS transistor. In this case, the internal resistance component ("ON" resistance component) of the transistor in the "ON" state can be used as the Q attenuation resistor R2.
MOS 트랜지스터의 내부 저항성분은 게이트전압(V5)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 과전류 제한저항(R1)은 생략될 수 있으며, 그대신 이트랜지스터의 "ON"저항성분은 전압(V5)를 사용함으로서 "R1"과 "R1+R2"간에서 변화되도록 조절될 수 있다. 그밖에 제1도에 나타낸 BPF는 제4, 6또는 8도에 보인 리액터(3)과 병렬로 연결될 수 있다. 저항(2), (R1, R2)는 리액터(3)과 캐패시터(4)간에 삽입될 수 있다.The internal resistance component of the MOS transistor can be controlled by the gate voltage V5. Therefore, the overcurrent limiting resistor R1 can be omitted, and instead the " ON " resistance component of the transistor can be adjusted to change between " R1 " and " R1 + R2 " by using the voltage V5. In addition, the BPF shown in FIG. 1 may be connected in parallel with the reactor 3 shown in FIGS. 4, 6 or 8. Resistors 2 and R1 and R2 may be inserted between reactor 3 and capacitor 4.
사고로 DC전압(V1)이 크게 변화할때 기준 전압(Vref)는 전압(V1)의 변화에 비례하여 변동될 수 있다.When the DC voltage V1 changes greatly in an accident, the reference voltage Vref may change in proportion to the change of the voltage V1.
제6도는 본 고안의 제3실시예에 의한 전기 회로형 공진 감쇠장치를 구비한 전기 레일카에서 사용되는 인버터 장치를 나타낸다.6 shows an inverter device used in an electric rail car having an electric circuit type resonance damping device according to a third embodiment of the present invention.
제6도에서, 제4도에 나타낸 원-쇼트(12)는 제거되고, 스위치 드라이버(13)은 비교기(11)로 부터의 출력(V3)에 의해 직접 구동된다.In FIG. 6, the one-shot 12 shown in FIG. 4 is removed, and the switch driver 13 is driven directly by the output V3 from the comparator 11.
제6도에 보인 구성에서, 전압(V2)(제7A도)가 기준전압(Vref)를 초과할때마다 비교출력(V3)이 발생된다. 비교출력(V3)이 발생되는 동안(T1, T2)만 "상시 온" 스위치(SW)는 턴 오프되어 공진이 감쇠된다.In the configuration shown in FIG. 6, the comparison output V3 is generated whenever the voltage V2 (FIG. 7A) exceeds the reference voltage Vref. Only while the comparison output V3 is generated (T1, T2), the " always on " switch SW is turned off so that resonance is attenuated.
제8도는 본 고안의 제4실시예에 의한 전기 회로형 공진감쇠장치를 구비한 전기 레일카에 사용되는 인버터장치를 나타낸다. 제4도 및 제6도에 나타낸 실시예에서, 스위치(SW)의 ON/OFF 타이밍은 전압(V1)의 DC성분을 포함하는 전압(V2)에 준하여 검출된다. 이와 대조적으로, 제8도의 실시예에서는 스위치(SW)의 ON/OFP타이밍이 전압(V1)의 DC성분을 포함하지않는 전압(V2a)이 준하여 검출된다.8 shows an inverter device used in an electric rail car having an electric circuit type resonance damping device according to a fourth embodiment of the present invention. In the embodiments shown in FIGS. 4 and 6, the ON / OFF timing of the switch SW is detected in accordance with the voltage V2 including the DC component of the voltage V1. In contrast, in the embodiment of FIG. 8, the ON / OFP timing of the switch SW is detected according to the voltage V2a which does not include the DC component of the voltage V1.
다시말해 전압(V1)의 DC성분은 캐패시터(C1)에 의해 차단되고 변동성분(AC성분)만이 저항(R3와 R4)를 포함하는 전압드라이버를 통해 전압(V2a)으로 변환된다. 전압(V2a)는 AC증폭기(14)에 의해 증폭되고, 그 증폭된 신호(V2b)는 정류기(15)를 통해 DC신호(V2c)로 변환된다.In other words, the DC component of the voltage V1 is cut off by the capacitor C1, and only the variable component AC component is converted into the voltage V2a through a voltage driver including the resistors R3 and R4. The voltage V2a is amplified by the AC amplifier 14, and the amplified signal V2b is converted into the DC signal V2c through the rectifier 15.
그후 제6도의 경우에서와 같이, 신호(V2c)는 기준전압(Vref)와 비교된 다음, 비교결과(V3)이 스위치 드라이버(13)으로 보내진다. 스위치 드라이버(13)은 비교결과(V3)을 수신한 다음, 비교 결과(V3)의 펄스폭에 상당하는 기간동안만 스위치(SW)를 턴오프시킨다.Then, as in the case of FIG. 6, the signal V2c is compared with the reference voltage Vref, and then the comparison result V3 is sent to the switch driver 13. The switch driver 13 receives the comparison result V3, and then turns off the switch SW only for a period corresponding to the pulse width of the comparison result V3.
그결과로서 DC필터의 공진이 감쇠된다.As a result, the resonance of the DC filter is attenuated.
상술한 바와같이, 본 고안에 의한 장치는 전력 변환장치의 부피를 증대시키지 않고 또한 장치의 구동 효율을 저하시키지 않고 부하변동 또는 라인전압의 급격한 변동으로 인해 발생하는 공징현상을 효율적으로 감소시킬 수 있다.As described above, the device according to the present invention can efficiently reduce the cavitation phenomenon caused by the load fluctuation or the sudden fluctuation of the line voltage without increasing the volume of the power converter and lowering the driving efficiency of the device. .
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KR100600643B1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-07-18 | 주식회사 로템 | Input source stabilizing device for an electric railcar |
-
1992
- 1992-11-09 KR KR9221901U patent/KR930000225Y1/en not_active IP Right Cessation
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