전력변환장치및전력변환방법 document_id 1019980701710

[청구항 1] 가변 속도로 고전압 ac 모터를 구동하기 위한 다중 3상 펄스폭 변조 사이클로컨버터 시스템의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 전력 변환 장치는 한 세트의 1차 권선과 3 ×n 세트의 2차 권선을 가진 하나의 3상 변압기, 상기 2차 권선에 개별적으로 접속된 3 ×n 개의 3상 리액터, 및 상기 3상 리액터에 개별적으로 접속된 3 ×n개의 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터를 포함하며, 상기 3상 변압기의 상기 1차 권선은 외부 ac 전원에 접속되며, 상기 3 ×n 개의 2차 권선은 각각 n세트의 2차 권선을 1 유니트로 하는 3개의 유니트로 편성되며, 동일한 유니트내의 상기 n 세트들중 n 세트의 상기 각각의 2차 권선사이의 전기각은 위상이 서로 (60°÷k) (1≤k≤n) 만큼 다르며, 동일한 위상의 전기각을 가진 상기 3개의 유니트내의 상기 2차 권선은 n 그룹을 형성하며, 상기 2차 권선, 상기 3상 리액터 및 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터는 직렬로 접속되며, 각각의 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터는 쌍방향으로 전류를 흐르게 할 수 있으며, 자기 스위칭온 및 자기 스위치 오프를 허용할 수 있는 6 개의 펄스폭 변조 제어 쌍방향 반도체 스위치, 3개의 필터 캐패시터, 상기 3상 리액터중의 대응하는 하나에 접속된 3상 ac 단자, 및 외부에 접속된 단상 ac 단자를 포함하며 상기 6 개의 쌍방향 반도체 스위치는 상기 3상 ac 단자와 상기 단상 ac 단자에 3상 브리지 회로로 접속되어 있고, 상기 필터 캐패시터는 상기 3상 ac 단자에 델타 또는 성형 결선으로 접속되며, 상기 쌍방향 반도체 스위치는 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 단상 ac 단자에 출력되는 ac 출력의 전압이 상기 유니트 각각에서 동일한 위상을 갖지만, 기본 전압 파형의 전기적 위상각이 상기 3 개의 유니트간에 서로 120도 다르도록 제어하며, 상기 유니트들중의 동일한 유니트내의 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 단상 ac 단자는 직렬로 접속되며, 직렬 접속의 반대쪽 끝에 단상 ac 단자중 대응하는 하나가 상기 3 개의 유니트들간에 성형 결선으로 접속되어 있고, 다른 3개의 단자는 구동의 대상인 외부 고전압 ac 모터의 3개의 입력 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치 [청구항 2] 가변 속도로 고전압 ac 모터를 구동시키기 위한 다중 3상 펄스폭 변조 사이클로컨버터 시스템의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 전력 변환 장치는 한 세트의 1차 권선과 3 ×j (j=n/m) 세트의 2차 권선을 각각 갖는 m (1≤m≤n) 개의 3상 변압기, 상기 2차 권선에 개별적으로 접속된 3 ×n 개의 3상 리액터, 및 상기 3상 리액터에 개별적으로 접속된 3 ×n 개의 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터를 포함하며, 상기 3상 변압기의 상기 1차 권선은 외부 ac 전원에 접속되고, 상기 3 ×n 개의 2차 권선은 각각 n 세트의 2차 권선을 1 유니트로 하는 3 개의 유니트로 편성되며, 동일한 유니트내의 상기 n 세트들중 n 세트의 상기 각각의 2차 권선사이의 전기각은 위상이 서로 (60°÷k) (1≤k≤n) 만큼 다르며, 동일한 위상의 전기각을 가진 상기 3 개의 유니트내의 상기 2차 권선은 n 그룹을 형성하며, 상기 2차 권선, 상기 3상 리액터 및 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터는 직렬로 접속되며, 각각의 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터는 반대 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있으며, 자기 스위칭온 및 자기 스위치 오프를 허용할 수 있는 6 개의 펄스폭 변조 제어 쌍방향 반도체 스위치, 3개의 필터 캐패시터, 상기 3상 리액터중의 대응하는 하나에 접속된 3상 ac 단자, 및 외부에 접속된 단상 ac 단자를 포함하며, 상기 6 개의 쌍방향 반도체 스위치는 상기 3상 ac 단자와 상기 단상 ac 단자에 3상 브리지 회로로 접속되고, 상기 필터 캐패시터는 상기 3상 ac 단자에 델타 또는 성형 결선으로 접속되며, 상기 쌍방향 반도체 스위치는 상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 단상 ac 단자에 출력되는 ac 출력의 전압이 상기 유니트 각각에서 동일한 위상을 갖지만, 기본 전압 파형의 전기적 위상각이 상기 3 개의 유니트간에 서로 120도 다르도록 제어하며, 상기 유니트들중의 동일한 유니트내의 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 단상 ac 단자는 직렬로 접속되며, 상기 직렬 접속의 반대쪽 끝에서 단상 ac 단자의 대응하는 단상 ac 단자는 상기 3 개의 유니트간에 성형 결선으로 접속되어 있고, 다른 3개의 단자는 구동의 대상인 외부 고전압 ac 모터의 3개의 입력 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치 [청구항 3] 제 1 항에 있어서,상기 전력 변환 장치는 상기 3상 ac 리액터 대신에, 상기 3상 변압기의 상기 2차 권선의 누설 인덕턴스를 사용하는수단포함하는것을특징으로 하는전력 변환 장치. [청구항 4] 제 2 항에 있어서,상기 전력 변환 장치는 상기 3상 ac 리액터 대신에, 상기 3상 변압기의 상기 2차 권선의 누설 인덕턴스를 사용하는수단포함하는것을특징으로 하는전력 변환 장치. [청구항 5] 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 각각의 상기 쌍방향 반도체 스위치는 자기 차단 능력을 가진 반도체 소자를 각각 포함하는 2개의 반도체 스위치와, 그 전도 방향이 상기 반도체 소자의 전도 방향과 반대가 되도록 상기 반도체 소자에 역병렬로 접속된 다이오드를 포함하며,상기 2 개의 반도체 스위치는 그 극성이 서로 반대가 되도록직렬접속되어있는것을특징으로 하는전력 변환 장치. [청구항 6] 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 각각의 상기 쌍방향 반도체 스위치는 자기 차단 능력을 가진 반도체 소자를 각각 포함하는 2개의 반도체 스위치와, 그 전도 방향이 상기 반도체 소자의 전도 방향과 일치하도록, 상기 반도체 소자에 직렬로 접속된 다이오드를 포함하며,상기 2 개의 반도체 스위치는 그 극성이 서로 반대가 되도록병렬접속되어있는것을특징으로 하는전력 변환 장치. [청구항 7] 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,상기 3상/단상 펄스폭 변조 사이클로컨버터의 각각의 상기 쌍방향 반도체 스위치는, 전도 방향이 같은 방향이 되고 상기 단상 브리지의 2 개의 ac 단자가 입력/출력 단자로 사용되도록 자기 차단 능력을 가진 반도체 소자는 단상 브리지로 접속된 4개의 다이오드의 2 개의 dc 단자에 접속되어구성되는것을특징으로 하는전력 변환 장치.