KR100546430B1 - 변환회로 장치용 부하측 필터 장치 - Google Patents

Abstract

n상 변환회로 장치의 부하측 필터에서, 캐패시터는 2개 이상의 n상 캐패시터군으로 배치되되, 한 캐패시터군은 하드접지되고 (hard-grounded), 다른 캐패시터군은 고임피던스를 갖는 접지 저항체를 통하여 접지된다.

필터 장치

Description

변환회로 장치용 부하측 필터 장치 {LOAD-SIDE FILTER ARRANGEMENT FOR A CONVERTER CIRCUIT ARRANGEMENT}

도 1 은 본 발명에 따른 회로 설계의 예시적인 실시예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 변환 회로 장치 2 : 직렬 인덕턴스

3 : 캐패시터 4 : 부하 접속부

5 : 제1 캐패시터군 6 : 제2 캐패시터군

Czk : 중간 회로의 캐패시터 M : 모터, 부하

+ : 양의 접속부 - : 음의 접속부

본 발명은 전력 전자 분야에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에서 청구된 바와 같은 변환회로 장치용 부하측 필터 장치에 기초하고 있다. 이러한 일반적인 형태의 필터 장치는 EP 0 682 401 A1 및 EP 0 682 402 A2 에 이미 개시되어 있다.

상기 공보에서는, 저항으로 인해 손실이 있을 수도 있는 LC 저역 필터가 부하 접속부와 부하사이에 삽입되어 있다. 캐패시터의 접속부들은 함께 접속되어 성형점 (star point) 을 형성하거나, 또는, 중간 회로의 양 및 음의 접속부에 접속될 수 있다. 이들 공보에 개시된 회로 장치는 저전압 애플리케이션용으로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, EP 0 318 790 에는 변환기에 접속된 케이블용의 필터 장치용 고역 필터가 개시되어 있다.

부하측 필터의 목적은 가능한 한 정현파형의 출력전압을 얻는 것이다. 그 하나의 방법이 필터를 가능한 한 크게 설계하는 것이다. 그러나, 이는 많은 중요한 단점들을 안고 있다. 만일, 필터의 캐패시터가 단락될 경우에는, 그 단락회로를 통해, 그 단락된 캐패시터 및 병렬로 접속된 모든 다른 캐패시터가 방전될 것이다. 또한, 이 단락회로로 인해, 접속된 모터상에는 갑자기 큰 토크 변화가 발생되고, 모터의 권선 및 필터의 캐패시터 상에는 높은 과전압이 발생될 수 있다. 이에 수반되는 고장으로서, 또 다른 단락회로가 발생될 수 있으며, 그 결과, 많은 양의 에너지가 갑자기 방출되어 파괴에까지 이를 수 있다. 필터의 캐패시턴스를 크게 하면 할수록, 에너지량도 더 커지게 되어, 필터 캔이 파괴되기 쉽다. 그 결과, 필터 캔 (can) 이 폭발할 수 있고, 절연 오일이 누출되어 환경을 오염시킬 수도 있다.

따라서, 본 발명의 일 목적은, 캐패시터의 단락으로 인한 파괴를 최소한으로 하거나, 또는, 완전히 방지할 수 있는 변환회로 장치용의 새로운 필터 장치를 제공하는 데 있다.

이 목적은, 처음에 설명한 형태의 n상 변환회로 장치 (n-phase converter circuit arrangement) 의 경우, 청구항 제 1 항의 특징에 의해 달성된다.

본 발명의 특징은, 부하측 필터의 캐패시터가 2개 이상의 n상 캐패시터군으로 결합되되, 한 캐패시터군은 하드접지되고 (hard-grounded), 다른 캐패시터군은 높은 임피던스를 가진 접지 저항체를 통해 접지된다. 따라서, 필터의 캐패시터가 단락될 경우, 그 단락된 캐패시터군의 캐패시턴스만이 소실된다. 1/(ωㆍC_f) << R_e (C_f = 필터의 캐패시턴스, R_e = 접지 저항) 가 유지되는 한, 다른 캐패시터는 정상적인 상전압을 계속 유지함으로써, 방전되지 않는다. 또한, 캐패시터의 단락 후에, 어떠한 과전압도 발생되지 않으므로, 모터 또는 부하에 어떠한 과전압도 인가되지 않게 된다. 원칙적으로는, 단락후에도 시스템이 계속 동작할 수 있다. 이는 단상 모터의 접지 고장 (ground fault) 에 대해서도 동일하다. 모터측의 접지 고장 또는 단자 단락의 경우에는, 단락 전류가 제한되며, 모터상에는 어떠한 동상 전압 (common-mode voltages) 도 발생되지 않는다. 접지 저항체로는 표준 저항체가 사용될 수도 있다. 다수의 병렬접속된 캐패시터군의 경우에서도, 그 캐패시터군의 에너지량에 따라, 단지 하나의 접지 저항체만이 필요하다. 캐패시터군들은 필터 캔에 의해 각각 밀봉되는 것이 바람직하다.

첨부 도면 및 하기의 상세한 설명을 참조하면, 본 발명 및 본 발명의 이점들을 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

이하, 도면을 참조하면, 전체 도면에서 동일 참조번호는 동일한 또는 대응하는 요소를 나타내며, 도 1 은 본 발명의 예시적인 실시예를 나타낸 것이다.

1 은 전력전자 (power-electronic) 회로 장치, 특히, 중간 회로의 캐패시터 (Czk) 및 양극 및 음극 (+/-) 으로 표시된 DC 중간 회로로부터 급전되는 인버터를 나타낸다. 이 인버터 (1) 는 DC 전압을 다양한 진폭 및 주파수의 AC 전압으로 변환한다. 이 AC 전압은 부하, 예를 들면, 모터 (M) 에 공급된다. 가능한 한 정현파형의 출력 파라미터를 얻기 위하여, 부하측 필터가 제공되며, 인버터 (1) 의 부하 접속부 (4) 와 부하 (M) 사이에 접속된다. 이 필터는 각 위상에 대해 1개의 직렬 인덕턴스 (2) 및 1개의 캐패시터 (3) 를 갖는 LC 소자로 형성된다.

본 발명에 따르면, 각 위상에 대해 2개의 캐패시터 (3) 가 제공되며, 각 캐패시터는 2개의 캐패시터군 (5 및 6) 중 하나에 할당된다. 이와 같이, 통상, n상 회로에 대해서는 2개 이상의 n상 캐패시터군이 형성된다. 따라서, 2개의 캐패시터군 (5 및 6) 은, 예를 들면, 오일에 담겨 있고 바람직하게는 캔으로 밀봉된 3개의 캐패시터를 각각 포함한다. 한 캐패시터군의 캐패시터들 (3) 은 성형 (星型) 으로 결선된다. 본 발명의 특징은, 한 캐패시터군의 캐패시터들은 하드접지, 즉, 접지 저항체의 개입없이 접지되고, 다른 캐패시터군의 캐패시터들은 높은 임피던스를 가진 접지 저항체 (7) 를 통하여 접지된다.

상기 교시를 고려하여 본 발명의 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범주내에서, 여기서 설명한 것과는 다른 방법으로도 본 발명을 실시할 수 있다고 이해하여야 한다.

본 발명에 따르면, 한 캐패시터군의 캐패시터들은 하드접지시키고, 다른 캐패시터군의 캐패시터들은 접지 저항체를 통하여 접지시킴으로써, 캐패시터의 단락으로 인한 파괴를 최소한으로 감소시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. n개의 위상을 가지며 필터 장치가 접속된 n개의 부하 접속부 (4) 를 포함하는 변환회로 장치 (1) 의 부하측에 접속되고, 각 부하 접속부에 대해 하나 이상의 직렬 인덕턴스 (2) 를 포함하는 필터 장치에 있어서,

   상기 필터 장치는 각 경우에 각 부하 접속부 (4) 에 대해 하나 이상의 캐패시터 (3) 가 배치된 2개 이상의 n상 캐패시터군 (5 및 6) 을 포함하며, 한 캐패시터군 (5 또는 6) 의 캐패시터들 (3) 은 성형으로 접속되고, 한 캐패시터군의 성형점은 접지 저항체 (7) 를 통해 접지되며, 다른 캐패시터군의 성형점은 하드접지되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 한 캐패시터군의 캐패시터들은 각각 캔으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.

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