WO2022035241A1 - 부품 접지 시스템 - Google Patents

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WO2022035241A1
WO2022035241A1 PCT/KR2021/010696 KR2021010696W WO2022035241A1 WO 2022035241 A1 WO2022035241 A1 WO 2022035241A1 KR 2021010696 W KR2021010696 W KR 2021010696W WO 2022035241 A1 WO2022035241 A1 WO 2022035241A1
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cable
grounding system
insulator
disposed
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박용희
박홍빈
정홍주
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효성중공업 주식회사
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
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    • H05K9/0007Casings

Definitions

  • the embodiments below relate to a component grounding system.
  • each board is connected to the reference potential point (DC Capacitor (-) pole) using a cable to set the reference potential. do.
  • the sub-module case having the same potential as the reference potential point (DC Capacitor (-) pole) is connected.
  • this method has a problem that the stray capacitance of the case and the heat sink cannot be minimized, so it has a disadvantage that a noise voltage may be greatly generated at the reference potential. This is a factor that generates a large noise voltage at the reference potential.
  • Korean Patent Publication No. 10-1763298 discloses a small distribution repeater box for mounting on a pole.
  • An object of an embodiment is to provide a component grounding system capable of reducing parasitic capacitance.
  • An object of the present embodiment is to provide a component grounding system capable of effectively reducing a noise voltage that may be generated at a reference potential.
  • a component grounding system includes a case accommodating a plurality of components, a DC capacitor disposed on one side of the case and electrically connected to the case, and a case and a DC capacitor disposed between the case and the DC capacitor and a busbar that connects and represents the -electrode, wherein each of the plurality of components may be connected to the busbar.
  • each of the plurality of first cables connecting the plurality of components to the bus bar may be directly connected to the bus bar.
  • the component grounding system further includes a heat sink disposed in the case and a first insulator disposed on an inner side surface of the case, and a first cable connected to each of the plurality of components is directly connected to the first insulator,
  • the heat sink may be directly connected to the bus bar by a second cable, and the second cable and the first insulator may be connected by a third cable.
  • the component grounding system may further include a high voltage fourth cable disposed in the case and a second insulator separating the fourth cable from the case so that the fourth cable does not come into contact with the inner surface of the case.
  • the second insulator may be formed in a L-shape.
  • a plurality of grooves formed to be spaced apart from each other at regular intervals may be provided in the second insulator, and the fourth cable may extend through some of the plurality of grooves.
  • the component grounding system may further include a connection terminal disposed between the case and the DC capacitor to connect the case and the DC capacitor and representing a + electrode, and a discharge resistor disposed below the heat sink.
  • a component grounding system may reduce parasitic capacitance.
  • the component grounding system according to the exemplary embodiment may effectively reduce a noise voltage that may be generated at a reference potential.
  • FIG. 1 shows a conceptual diagram of a component grounding system according to an embodiment.
  • Figure 2 details the insulator of the component grounding system according to one embodiment.
  • 3 to 5 are experimental data for confirming the performance of the component grounding system according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows a conceptual diagram of a component grounding system according to a modified embodiment.
  • the component grounding system is a case 100 accommodating a plurality of components 10, a DC capacitor disposed on one side of the case and electrically connected to the case (DC Capacitor) , 200) and disposed between the case and the DC capacitor to connect the case and the DC capacitor, and may include a bus bar 300 representing an electrode.
  • the plurality of parts may correspond to an SCR driver, a BP driver, an SM controller, and the like. In addition, it may have a configuration such as an IGBT heat sink. Such a plurality of components may be respectively connected to the bus bar 300 .
  • the component grounding system further includes a heat sink 500 disposed in the case and a first insulator 600 disposed on the inner side of the case, and the first cable 410 connected to each of the plurality of components is It may be directly connected to the first insulator, the heat sink 500 may be directly connected to the bus bar by a second cable 420 , and the second cable and the first insulator may be connected to each other by a third cable 430 .
  • the reference of a plurality of components can be bundled at one point, and the parasitic capacitance is reduced compared to the conventional method by forming a one-point ground with the bus bar 300 representing the -electrode from the heat sink with the largest parasitic capacitance and generated from the reference potential
  • the noise voltage can be reduced by more than 50%.
  • the component grounding system may further include a second insulator for insulating the high-voltage cable 440 or the signal cable from the case in addition to the first cable 410 to the third cable 430 that are the grounding cables.
  • the component grounding system may further include a fourth cable 440 of high voltage disposed in the case and a second insulator 700 that separates the fourth cable from the case so that the fourth cable does not come into contact with the inner surface of the case.
  • the second insulator may be formed in a L-shape.
  • the second insulator 700 is provided with a plurality of grooves 710 spaced apart from each other at regular intervals, and the fourth cable 440 is formed in such a way that it extends through some of the plurality of grooves 710 . 2 It may extend in the case in contact with the insulator 700 . That is, through such a structure, the fourth cable 440 may not contact the inner surface of the case.
  • the component grounding system is disposed between the case and the DC capacitor to connect the case and the DC capacitor, and may further include a connection terminal 800 indicating a + electrode and a discharge resistor 900 disposed below the heat sink.
  • the experiment was conducted for four voltages of test junction 2260V, 2400V, 2640V, and 3000V, and the experiment was conducted by setting whether to connect the ground to the first cable, the first insulator, and the heat sink differently for each case.
  • noise voltages of 114V to 162V are generated for four voltages of 2260V, 2400V, 2640V, and 3000V. was able to confirm that
  • the noise voltage can be reduced through the structure in which the first cable, the first insulator, and the heat sink are connected to the ground as in the present invention.
  • the plurality of components of the component grounding system are not connected with the first insulator, and each of the plurality of components may be individually and directly connected to the bus bar by separate first cables.
  • the component grounding system may reduce parasitic capacitance, and thus may effectively reduce a noise voltage that may be generated at a reference potential.

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Abstract

일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은, 복수 개의 부품을 수용하는 케이스, 케이스의 일측에 배치되어 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor) 및 케이스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바를 포함하고, 복수 개의 부품 각각은 버스바에 연결될 수 있다.

Description

부품 접지 시스템
아래의 실시예들은 부품 접지 시스템에 관한 것이다.
서브 모듈 내부에는 여러가지의 전장보드(전원장치, 제어기, 드라이버, PCB 등)이 실장되어 있으며, 각각의 보드는 기준 전위 설정을 위해 케이블을 이용하여 기준전위점(DC Capacitor (-)극)에 연결된다.
이 때, 복수의 케이블 간의 간섭을 효과적으로 방지하고 결선을 형성하기 위하여 기준전위점(DC Capacitor (-)극)과 같은 전위인 서브 모듈 케이스를 연결하게 된다. 다만, 이러한 방식은 케이스 및 방열판의 Stray capacitance를 최소화할 수 없는 문제점을 지님에 따라, 기준전위에 노이즈 전압이 크게 발생할 수 있는 단점을 지니고 있다. 이는 기준 전위에 노이즈 전압을 크게 발생시키는 요소이다
대한민국 등록특허공보 제10-1763298호에는 전주 장착용 소형 분배중계기함에 관한 내용이 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있는 부품 접지 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예 따른 목적은 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있는 부품 접지 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은, 복수 개의 부품을 수용하는 케이스, 케이스의 일측에 배치되어 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor) 및 케이스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바를 포함하고, 복수 개의 부품 각각은 버스바에 연결될 수 있다.
이 때, 복수 개의 부품을 각각 버스바에 연결하는 복수 개의 제1 케이블 각각은 버스바에 직접적으로 연결될 수 있다.
또는, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 방열판 및 케이스의 내부 측면에 배치되는 제1 절연체를 더 포함하고, 복수 개의 부품 각각과 연결되는 제1 케이블은 상기 제1 절연체에 직접적으로 연결되고, 방열판은 제2 케이블에 의하여 버스바에 직접적으로 연결되며, 제2 케이블과 제1 절연체는 제3 케이블에 의하여 연결될 수 있다.
상기 부품 접지 시스템은, 상기 케이스 내에 배치되는 고압의 제4 케이블 및 상기 제4 케이블이 상기 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 상기 제4 케이블과 상기 케이스를 이격시키는 제2 절연체를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 절연체에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈이 구비되고, 상기 제4 케이블은 상기 복수 개의 홈 중 일부를 통과하여 연장될 수 있다.
아울러, 상기 부품 접지 시스템은, 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자 및 상기 방열판의 하측에 배치되는 방전저항을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있다.
일 실시예 따른 부품 접지 시스템은 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 개념도를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 절연체를 상세히 나타낸다.
도3 내지 도5는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 성능을 확인하기 위한 실험 데이터이다.
도6은 변형 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 개념도를 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도1 및 도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은, 복수 개의 부품(10)을 수용하는 케이스(100), 케이스의 일측에 배치되어 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor, 200) 및 케이 스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바(300)를 포함할 수 있다.
이 때, 복수 개의 부품에는 SCR 드라이버, BP 드라이버, SM 제어기 등이 해당될 수 있다. 또한, IGBT 방열판 같은 구성일 수 있다. 이와 같은 복수 개의 부품들은 각각 버스바(300)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 방열판(500) 및 케이스의 내부 측면에 배치되는 제1 절연체(600)를 더 포함하고, 복수 개의 부품 각각과 연결되는 제1 케이블(410)은 상기 제1 절연체에 직접적으로 연결되고, 방열판(500)은 제2 케이블(420)에 의하여 버스바에 직접적으로 연결되며, 제2 케이블과 제1 절연체는 제3 케이블(430)에 의하여 연결될 수 있다.
이와 같이, 각종 부품과 연결된 케이블들을 직접적으로 케이스(100)에 연결시키지 않고, 방열판(500)을 포함한 복수 개의 부품과 연결되는 제1 케이블(410)을 제1 절연체(600)에 연결시킨 후, 별도의 제2 케이블(420)에 의하여 방열판(500)을 버스바에 연결시키고, 제1 절연체(600)와 제2 케이블(420)를 제3 케이블(430)에 의하여 연결시킴으로써, 복수 개의 부품들의 기준 전위 케이블을 한 지점으로 묶을 수 있으며, 기생 캐패시턴스(stray capacitance)가 가장 큰 방열판에서 -전극을 나타내는 버스바(300)로 한 점 접지를 형성함으로써 종래의 방식보다 기생 캐패시턴스를 저감시키고 기준전위에서 발생하는 노이즈 전압을 50% 이상 감소시킬 수 있다.
또한, 부품 접지 시스템은, 접지 케이블인 제1 케이블(410) 내지 제3 케이블(430) 외에 고압 케이블(440) 또는 신호 케이블을 케이스로부터 절연시키기 위한 제2 절연체를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 고압의 제4 케이블(440) 및 제4 케이블이 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 제4 케이블과 케이스를 이격시키는 제2 절연체(700)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 절연체(700)에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈(710)이 구비되고, 제4 케이블(440)은 복수 개의 홈(710) 중 일부를 통과하여 연장되는 방식으로 제2 절연체(700)에 접하여 케이스 내에서 연장될 수 있다. 즉, 이와 같은 구조를 통하여, 제4 케이블(440)은 케이스의 내면에 접촉되지 않을 수 있다. 또한, 이와 같은 구조를 통하여 접지 케이블 외에 고압 케이블 및 신호 케이블도 절연체를 이용하여 케이스로부터 이격시킴으로써 기생 캐패시턴스를 저감시키는 효과를 도출할 수 있다.
아울러, 부품 접지 시스템은, 케이스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자(800) 및 방열판의 하측에 배치되는 방전저항(900)을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 도3 내지 도5를 참조하며, 본 발명에 따른 부품 접지 시스템의 구조에 따른 노이즈 전압의 저감 효과가 현저하게 향상될 수 있음을 설명하도록 하겠다.
도3을 참조하면, 실험은 시헙전합 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 실시되었으며, Case 마다 제1 케이블, 제1 절연체, 방열판에 대한 접지 연결 여부를 달리 설정하여 실험하였다.
결과적으로, 제1 케이블, 제1 절연체 및 방열판 모두에 대하여 접지 연결을 설정한 경우 실험 결과가 가장 좋은 것을 나타났다.
구체적으로, 제1 케이블, 제1 절연체 및 방열판 모두에 대하여 접지 연결을 하지 않은 Case 1의 경우, 도4와 같이 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 114V 내지 162V의 노이즈 전압이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
이와 달리, 제1 케이블, 제1 절연체 및 방열판 모두에 대해서 접지 연결을 설정한 Case 2의 경우, 도5와 같이 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 40V 내지 62V의 노이즈 전압이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이 경우가 가장 낮은 노이즈 전압을 발생시키는 Case로 가장 좋은 결과를 나타내는 것이며, 해당 Case가 본 발명의 부품 접지 시스템의 구조가 반영된 것이다.
즉, 본 발명과 같이 제1 케이블, 제1 절연체 및 방열판을 접지 연결시키는 구조를 통하여, 노이즈 전압을 저감 시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도6과 같이 변형 실시예로써 부품 접지 시스템의 복수 개의 부품은 제1 절연체로 연결되지 않고, 복수 개의 부품 각각이 별도의 제1 케이블들에 의하여 버스바에 개별적으로 직접 연결될 수도 있다.
상기에서 설명한 구성을 포함하는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있으며, 그에 따라, 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 복수 개의 부품을 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 일측에 배치되어 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor); 및
    상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바;
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 부품 각각은 상기 버스바에 연결되는,
    부품 접지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 부품을 각각 상기 버스바에 연결하는 복수 개의 제1 케이블 각각은 상기 버스바에 직접적으로 연결되는,
    부품 접지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 내에 배치되는 방열판; 및
    상기 케이스의 내부 측면에 배치되는 제1 절연체;
    를 더 포함하고,
    복수 개의 부품 각각과 연결되는 제1 케이블은 상기 제1 절연체에 직접적으로 연결되고,
    상기 방열판은 제2 케이블에 의하여 상기 버스바에 직접적으로 연결되며,
    상기 제2 케이블과 상기 제1 절연체는 제3 케이블에 의하여 연결되는,
    부품 접지 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 케이스 내에 배치되는 고압의 제4 케이블; 및
    상기 제4 케이블이 상기 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 상기 제4 케이블과 상기 케이스를 이격시키는 제2 절연체;
    를 더 포함하는,
    부품 접지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성되는,
    부품 접지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 절연체에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈이 구비되고,
    상기 제4 케이블은 상기 복수 개의 홈 중 일부를 통과하여 연장되는,
    부품 접지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자; 및
    상기 방열판의 하측에 배치되는 방전저항;
    을 더 포함하는,
    부품 접지 시스템.
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