KR20170115568A - 무시할 수 있는 공통 모드 전압을 갖는 6 위상 전기적 머신용 드라이브 및 제어 - Google Patents

무시할 수 있는 공통 모드 전압을 갖는 6 위상 전기적 머신용 드라이브 및 제어 Download PDF

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Abstract

무시할 수 있는 공통 모드 전압을 갖는 6 위상 머신을 위한 드라이브 및 모터 시스템 및 방법이 제공된다. 6 위상 머신은 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 생성하도록 구성된 2개 이상의 와인딩 그룹으로 분할된 6 위상 와인딩을 포함한다. 드라이브 및 모터 시스템 및 방법이 또한 적어도 하나의 직류원의 포지티브 전력과 네거티브 전력 간에 스위칭되는 6 위상 인버터 및 적어도 하나의 직류원을 포함할 수 있다.

Description

무시할 수 있는 공통 모드 전압을 갖는 6 위상 전기적 머신용 드라이브 및 제어
본원에 개시된 요지는 일반적으로 엘리베이터 분야, 더욱 구체적으로 멀티카 로프리스 엘리베이터 시스템에 관한 것이다.
또한 자가 추진식 엘리베이터 시스템으로 지칭되는 로프리스 엘리베이터 시스템은 로프 시스템에 대한 대량 로프가 금지되고 단일의 레인 내에서 다수의 엘리베이터 카가 이동하는 요구가 있는 특정 응용(예를 들어, 고층 건물)에서 유용하다. 상향 이동하는 엘리베이터 카에 대해 제1 레인이 지정되고 하향 이동하는 엘리베이터 카에 대해 제2 레인이 지정되는 로프리스 엘리베이터 시스템이 존재한다. 제1 레인과 제2 레인 사이에서 카를 수평방향으로 이동시키기 위하여 호이스트웨이의 각각의 단부에서 이송 스테이션이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 모터 및 드라이브 시스템은 하나 이상의 직류원; 하나 이상의 직류원의 포지티브 전력과 네거티브 전력 사이에 스위칭되는 6 위상 인버터; 2개 이상의 와인딩 그룹에 걸쳐 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 발생시키도록 구성된 2개 이상의 와인딩 그룹으로 분할된 6개의 위상 와인딩을 포함하는 6 위상 머신을 포함한다.
상기 실시예 또는 대안으로, 공통 모드 노이즈는 제로 공통 모드 펄스 폭 변조 동안 하나 이상의 기생 캐패시터를 통해 6 위상 머신의 6 위상 와인딩을 통해 그라운드로 전달될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 6 위상 와인딩은 60°의 공간 차이로 분포될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 각각의 와인딩 그룹은 3-위상 120° 위상 변위 머신을 형성할 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 6 위상 와인딩은 2개 이상의 개별 중립 연결을 포함하고 최대 변조 지수는 1.15에 근사한다.
상기 실시예 또는 대안으로, 와인딩과 그라운드 간의 기생 캐패시턴스는 2개의 개별 중립 연결에 대한 2개의 실질적으로 동일한 공통 모드 캐패시터 또는 공통 중립 연결에 대한 하나의 CM 캐패시터로써 모델링될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 6 위상 와인딩은 공통 중립 연결을 포함하고 최대 변조 지수는 1이다.
상기 실시예 또는 대안으로, 하나 이상의 기생 캐패시터는 공통 중립 연결로부터 공통 모드 캐패시턴스를 집중시키는 단일의 기생 공통 모드 캐패시터일 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 모터 및 드라이브 시스템은 선형 모터 시스템을 구동하도록 구성된 6-위상 전력 컨버터를 추가로 포함할 수 있고, 6-위상 전력 컨버터는 6 위상 와인딩의 하나의 위상에 연결된 2개의 스위치의 하나의 위상-레그를 포함한다.
상기 실시예 또는 대안으로, 6-위상 전력 컨버터는 12개의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 6-위상 전력 컨버터의 스위칭 패턴은 2개 이상의 와인딩 그룹에 대해 배열될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 스위칭 패턴의 스위칭 동작은 0으로 공통 모드 전압을 유지시키기 위하여 2개 이상의 와인딩 그룹에 대해 상보적일 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 스위칭 패턴은 2개 이상의 와인딩 그룹의 제2 그룹에 대해 스위칭 동작을 생성할 때 2개 이상의 와인딩 그룹의 제1 그룹에 대해 캐리어 및 듀티 사이클을 반전시킴으로써 생성될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 임의의 전술된 청구항의 모터 및 드라이브 시스템은 로프리스 엘리베이터 시스템 내에 포함될 수 있다.
상기 실시예 또는 대안으로, 방법은 하나 이상의 직류원의 포지티브 전력과 네거티브 전력 사이에 모터 및 드라이브 시스템의 6 위상 인버터에 의한 스위칭 단계; 및 6 위상 인버터에 의한 스위칭에 따라 6 위상 머신에 의해 2개 이상의 와인딩 그룹을 가로질러 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 수행하는 단계를 포함하고 6 위상 머신은 2개 이상의 와인딩 그룹으로 분할된 6 위상 와인딩을 포함한다.
추가 특징부와 이점은 본 발명의 기술을 통해 실현된다. 본 개시 내용의 다른 실시예들과 양태들은, 본원에서 상세히 설명된다. 장점과 특징부를 더욱 잘 이해하기 위해서는, 상세한 설명과 도면을 참조한다.
본 발명으로 간주되는 요지는 특히 명세서의 결론에서 청구 범위에서 구체적으로 지적되고 명백하게 청구된다. 본 발명의 상기 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해진다:
도 1은 예시적인 실시예에서 멀티카 엘리베이터 시스템을 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 6-위상 머신 와인딩 구성을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 6-위상 머신과 6-위상 전압원 인버터를 도시하는 도면;
도 4는 본 발명이 또 다른 실시예에 따른 6-위상 머신과 또 다른 6-위상 전압원 인버터를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 6-위상 머신 공간 내의 와인딩의 구성을 도시하는 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 위상의 그룹에 대한 전압 벡터를 도시하는 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 6-위상 모터에 대한 펄스 폭 변조 생성을 도시하는 도면;
도 8은 예시적인 실시예에서 선형 추진 시스템의 이차 부분 및 일차 부분의 섹션 및 드라이브를 도시하는 도면.
도 1은 예시적인 실시예에서 멀티카 로프리스 엘리베이터 시스템(ropeless elevator system, 10)을 도시한다. 엘리베이터 시스템(10)은 복수의 레인(13, 15, 17)을 갖는 호이스트웨이(hoistway, 11)를 포함한다. 3개의 레인이 도 1에 도시될지라도, 실시예는 임의의 개수의 레인을 갖는 멀티카 로프리스 엘리베이터 시스템과 함께 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 각각의 레인(13, 15, 17)에서, 카(14)는 일 방향, 즉 위 또는 아래로 이동한다. 예를 들어, 도 1에서 레인(13, 15) 내의 카(14)는 위로 이동하고 레인(17) 내의 카(14)는 아래로 이동한다. 하나 이상의 카(14)가 단일의 레인(13, 15, 17) 내에서 이동할 수 있다.
레인(13, 15, 17)들 사이에서 엘리베이터 카(14)를 이동시키기 위하여 엘리베이터 카(14)에 수평 모션을 부여하도록 상부 플로어 상에 상부 이송 스테이션(30)이 배열된다. 상부 이송 스테이션(30)은 상부 플로어 상부 이외에 상부 플로어에 배열될 수 있는 것으로 이해된다. 레인(13, 15, 17)들 사이에서 엘리베이터 카(14)를 이동시키기 위하여 엘리베이터 카(14)에 수평 모션을 부여하도록 제1 플로어 아래에 하부 이송 스테이션(32)이 배열된다. 하부 이송 스테이션(32)은 제1 플로어 하부 이외에 제1 플로어에 배열될 수 있는 것으로 이해된다. 도 1에 도시되지 않을지라도, 하나 이상의 중간 이송 스테이션이 제1 플로어와 상부 플로어 사이에서 사용될 수 있다. 중간 이송 스테이션은 상부 이송 스테이션(30) 및 하부 이송 스테이션(32)과 유사하다.
카(14)는 일차 고정식 부분(16) 및 이차 이동 부분(18)을 갖는 모터 및 드라이브 시스템(예를 들어, 선형 모터 시스템)을 사용하여 추진된다. 일차 부분(16)은 레인(13, 15, 17)의 하나 또는 양 측면에 장착된 와인딩(와인딩) 또는 코일을 포함한다. 이차 부분(18)은 카(14)의 하나 또는 양 측면에 장착된 영구 자석을 포함한다. 일차 부분(16)은 이들의 각각의 레인에서 카(14)의 운동을 제어하기 위하여 구동 신호가 공급된다.
로프리스 엘리베이터 시스템의 선형 모터 시스템은 선형 모터 시스템의 성능을 개선시키기 위하여 전력 전자 인버터(power electronics inverter)(예를 들어, 가변속도 교류 구동(AC) 모터 드라이브)를 이용할 수 있다. 그러나, 모터 드라이브 내의 전력 전자 장치의 스위칭은 전자기 간섭(EMI) 문제를 포함한다. 일반적으로, EMI 노이즈가 주요 그룹: 차동 모드(differential mode, DM) 및 공통 모드(CM) 노이즈로 분할될 수 있다. DM 노이즈는 위상들 간에 전달된다. CM 노이즈는 그라운드로 기생 캐패시터를 통하여 모든 위상과 함께 전달된다. CM 노이즈는 모터 드라이브에 대한 심각한 문제이며, 이는 CM 노이즈가 모터 드라이브 내의 EMI를 증가시키고 모터 베어링 및 와인딩 절연부를 손상시키기 때문이다. 불행하게도, CM 노이즈를 감쇠시키기 위하여 CM 필터를 부가하는 것과 같은 해결방법은 각각의 CM 필터의 상당한 웨이트 패널티(weight penalty)가 상당히 증가하기 때문에 로프리스 엘리베이터 시스템(10)의 선형 모터 시스템에서 구현될 수 없다.
상기에 관하여, 본 발명의 실시 형태는 무시할 수 있는 CM 전압을 갖는 6 위상 머신에 대한 방법 및/또는 드라이브 및 모터 시스템을 기초로 한다. 6-위상 머신은 6 위상 와인딩을 포함한다. 도 2는 60°의 공간 차이로 분포된 6 위상 와인딩을 갖는 6-위상 머신 와인딩 구성(200a, 200b)을 도시한다. 양 구성에서, 6 위상 와인딩은 적어도 2개의 그룹으로 분할된다: 제1 그룹은 a1-b1-c1이고 제2 그룹은 a2-b2-c2이다. 각각의 와인딩 그룹은 3-위상 120° 위상 변위 머신을 형성한다.
게다가, 드라이브 및 모터 시스템의 실시예는 공통 중립 연결 또는 개별 중립 연결을 갖는 6-위상 머신을 이용할 수 있고 여기서 최대 변조 지수는 1.15에 근사할 수 있고(예를 들어, 정확한 값은 2/sqrt(3)임), 개별 중립 연결 및 최대 변조 지수는 공통 중립 연결로 1에 근사할 수 있다. 예를 들어, 제1 구성(200a)에서, 2개의 그룹의 와인딩에 대한 2개의 중립 지점(N1, N2)이 분리될 수 있다. 제2 구성(200b)에서, 2개의 그룹의 와인딩에 대한 중립 지점이 중립 지점(N3)에서 연결된다.
6-위상 머신은 또한 6 위상 인버터와 전기 통신한다. 일반적으로, 제로 CM 펄스 폭 변조(PWM)를 생성하기 위해, 공간 벡터 조합은 제1 그룹의 위상으로 계산될 수 있고 제2 그룹의 위상에 대한 상보적인 전압 벡터와 실질적으로 또는 직접 매칭될 수 있다. 2개의 그룹의 와인딩에 대한 제로 CM PWM을 생성하는 동안, 6 위상 와인딩이 임의의 개수의 그룹으로 분할될 수 있는 것을 주목한다. 또한, 제로 CM PWM은 드라이브 및 모터 시스템에 의해 생성된 능동 제어 신호이다(예를 들어, 적어도 2개의 와인딩 그룹에 걸쳐 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 야기함).
도 3 및 도 4는 기생 CM 캐패시터(Cg1, Cg2, Cg)와 함께 6-위상 머신(310, 410)에 연결된 6-위상 전압원 인버터(VSI)(305, 405)를 도시한다. 작동 시에, 각각의 6-위상 VSI(305, 405)의 인버터 단자 전압은 양 및 음의 직류 링크(Vdc/2 +, Vdc/2 -) 간에 스위칭되고 EMI 노이즈 소스를 생성한다. 또한, CM 노이즈는 CM 기생 캐패시터(Cg1, Cg2, Cg) 및 6-위상 머신(310, 410)의 모터 와인딩을 통하여 각각의 그라운드에 전달된다(예를 들어, 제로 공통 모드 펄스 폭 변조 중에).
6-위상 머신(310)은 각각의 그룹의 와인딩에 대해 2개의 개별 중립 지점(N1, N2)을 갖는 제1 구성(200a)을 도시한다. 6-위상 머신(410)은 와인딩에 대한 연결된 중립 지점(N3)을 갖는 제2 구성(200b)을 도시한다. 개별 중립 지점(N1, N2)의 경우, 기생 CM 캐패시터(Cg1, Cg2)의 CM 캐패시턴스는 동일하거나 또는 실질적으로 동일하다. 연결된 중립 지점(N3)의 경우, CM 캐패시턴스는 기생 CM 캐패시터(Cg)에 집중된다. 이 방식으로, 와인딩과 그라운드 간의 기생 캐패시턴스는 개별 중립 연결에 대한 2개의 동일한 또는 실질적으로 동일한 CM 캐패시터 또는 공통 중립 연결에 대한 하나의 CM 캐패시터로써 모델링될 수 있다. 양 경우에, 6-위상 전압(VSI)에 대한 CM 전압이 등식(1)으로 표현될 수 있다.
Figure pct00001
드라이브 및 모터 시스템은 6-위상 전력 컨버터에 의해 구동될 수 있다. 6-위상 전력 컨버터는 6 위상 와인딩의 하나의 위상에 연결된 2개의 스위치의 적어도 하나의 위상-레그(phase-leg)를 포함한다. 일부 실시예에서, 6-위상 전력 컨버터는 6 위상 와인딩의 각각의 하나의 와인딩에 연결된 한 쌍의 스위치를 갖는 12개의 스위치를 포함할 수 있다. 6-위상 전력 컨버터의 스위칭 패턴은 서로 반대 위치에 있는 적어도 두 그룹의 와인딩에 대해 배열될 수 있고, 여기서 스위칭 동작은 상보적이므로 전체 모터 드라이브에 대한 CM 전압이 0으로 유지/지속된다. 이 방식으로, 스위칭 패턴은 제1 그룹의 와인딩에 대한 듀티 사이클 및 캐리어가 제2 그룹의 와인딩에 대한 스위칭 동작을 발생시키는 것과 함께 반전될 때 달성된다.
제1 및 제2 그룹의 2개의 와인딩 공간 분포(500a, 500b)를 기초로 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치 벡터가 또한 등식(2)으로 계산되고, 등식(2a)은 와인딩 공간 분포(500a)에 대한 것이고, 등식(2b)은 와인딩 공간 분포(500b)에 대한 것이다.
Figure pct00002
등식(2)에서, x1, x2 및 x3은 1 또는 0 중 하나인 위상-레그의 스위칭 상태이다. 이들 두 등식에 따라, 2개의 그룹의 인버터 위상에 대한 전압 벡터가 도 6에 도시된다.
도 6은 인버터 위상의 그룹에 대한 전압 벡터를 도시한다. 도 6은 제 1 그룹의 위상에 대한 6개의 전압 벡터의 제1 형성부(600a) 및 제2 그룹의 위상에 대한 6개의 전압 벡터의 제2 형성부(600b)를 포함한다. 제2 형성부(600b)의 6개의 전압 벡터는 제1 형성부(600a)와 정확히 반대이다. 차례로, 제2 그룹의 위상의 상보적인 전압 벡터는 제1 그룹의 위상에서 원래의 전압 벡터와 동일한 효과를 달성할 것이다. 두 그룹의 위상에서 제로 전압 벡터(111 및 000)도 또한 상보적인 것으로 주지한다.
무시할 수 있는 CM을 생성하기 위해, 제1 그룹의 위상에 대한 듀티 사이클(예를 들어, -1~1 범위)의 계산이 수행되는 반면, 듀티 사이클은 제2 그룹의 위상에 대해 직접 반전된다. 제2 그룹의 위상에 대한 삼각형 캐리어는 또한 제1 그룹의 위상에 대한 삼각형 캐리어에 대해 반전된다. 그 다음, 제1그룹의 위상에 대한 제1 스위칭 함수가 제1 비교기에서 생성되고, 제2 그룹의 위상에 대한 제2 스위칭 함수가 비교기에서 생성된다. 차례로, 제1 및 제2 스위칭 기능이 조합되면 제로 CM 전압이 달성된다.
예를 들어, 도 7은 제로 CM 전압을 달성하기 위한 6-위상 모터 드라이브에 대한 펄스 폭 변조 생성을 도시한다. 제1 그룹의 위상에 대해 da1, db1 및 dc1의 듀티 사이클 계산(705) 이후에(-1~1 범위) 듀티 사이클은 da2, db2 및 dc2에 대해 직접 반전된다. da2, db2 및 dc2의 삼각형 캐리어도 또한 da1, db1 및 dc1의 삼각형 캐리어에 대해 반전된다. 그 뒤에 제1 그룹의 위상의 스위칭 함수가 비교기 1에서 생성되고 제2 그룹의 위상에 대한 스위칭 함수가 비교기 2에서 생성된다.
도 3에서 개별적인 중립 지점(N1, N2)에 따라, 일반적인 공간 벡터(PWM)가 도 7의 듀티 사이클 계산에 사용될 수 있다. 이 방식으로, 제1 그룹 와인딩의 듀티 사이클(-1~1)이 계산되어 비교기(1)로 전송되는 반면, 역 듀티 사이클은 비교기(2)로 전송된다. 그 뒤에, N1 및 N2에서 CM 전압은 서로 상보적일 것이다. 이러한 방식으로 CM 전압은 전체 기간 동안 전체 모터 드라이브에 대해 0이 될 것이다. 제로 CM 전압을 사용하면 위상 전류는 다른 드라이브 및 모터 시스템의 심지어 더 적은 리플 및 유사 고조파를 포함할 수 있다.
도 8은 전술된 모터 및 드라이브 시스템의 실시예에 따른 선형 추진 시스템(800)의 개략도이다. 선형 추진 시스템(800)은 드라이브(842)(예를 들어, 6-위상 VSI(305, 405)의 실시예), 일차 부분(816)의 섹션, 및 선형 추진 시스템의 이차 부분(818)을 포함한다. 드라이브(842)는 A, B, C, D, E, 및 F로 라벨링된 6 위상 레그를 갖는 2 레벨, 6 위상 드라이브이다. 드라이브(842)는 3 레벨 또는 N-레벨일 수 있고, 실시예는 2 레벨 드라이브로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 도시된 실시예에서, 선형 추진 시스템(800)의 일차 부분(816)은 A*, E, B, F*, C*, D, A, E*, B*, F, C 및 D*로 지정된 12개의 코일(854)을 포함한다. 문자는 코일이 속한 위상을 지정하고 * 기호의 유무는 전류 방향을 나타낸다. 한 쌍의 코일 (854)은 각각의 위상(예를 들어, A 및 A*)과 연계된다. 코일(A)의 전류 흐름은 코일(A*)의 전류 흐름과 반대 방향이다. 선형 추진 시스템의 일차 부분(816)는 코어리스(core-less)일 수 있다. 대안적으로, 일차 부분(816)의 코일(854)은 일차 톱니 주위에 감겨진 동심 코일을 갖는 강자성 코어 둘레에 형성될 수 있다. 코일(854)은 또한 톱니가 없는 일차 부분(816)을 형성하는 강자성 평평한 지지부(850) 상에 배치될 수 있다.
일차 부분(816)의 코일(854)은 별 형상으로 배열되고, 각 위상에 대한 코일(예를 들어, A 및 A*)은 드라이브(842)의 각각의 위상 레그로부터 중립 지점(858)까지 전기적으로 직렬이다. 별 형상 이외의 다른 코일 형상이 이용될 수 있는 것으로 이해된다.
선형 추진 시스템(800)의 이차 부분(818)은 22개의 자극(856)을 포함한다. 자극(856)은 일차 부분(716)을 대향하는 교번 극성으로 배열된 22개의 영구 자석을 사용하여 도 8에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 22개의 자극(856)은 할바흐(Halbach) 어레이의 일부로서 배열될 수 있다. 영구 자석 또는 극(856)의 간격(예를 들어, 중심 대 중심)은 극 피치로 언급된다. 코일(854)의 간격(예를 들어, 중심 대 중심)은 코일 피치로 언급된다. 코일 피치에 대한 자극 피치의 비는 6/11이다. 이차 부분(818)의 영구 자석은 강자성 평평한 지지부(852) 상에 장착될 수 있다. 이차 부분(818)은 일차 부분(816)의 일 측면 상에 또는 일차 부분(816)의 양 측면 상에 배치될 수 있다.
도 8이 12개의 코일 및 22개의 자극을 도시할지라도, 선형 추진 시스템은 12N 코일 및 22N 자극을 갖는 것으로 일반화될 수 있고 여기서 N은 양의 정수이다.
위의 관점에서, 드라이브 및 모터 시스템의 실시예의 기술적 효과 및 이점에는 인버터 출력에 대한 공통 모드 전압 제거, CM EMI 노이즈 및 CM 전류의 현저한 감소, 별도의 커플링 인덕터 필요성 제거, 모터 절연부 및 베어링에 대한 CM 전류의 손상 감소가 포함된다. 또한, 실시예의 기술적 효과 및 이점에는 커플링 인덕터에 대한 필요성 없이 전력 밀도를 현저히 증가시키는 CM 필터의 제거와 같이 정상 6-위상 VSI를 기반으로 하는 드라이브로 인해 추가 하드웨어 변조의 필요성이 제거되는 6-위상 전압원 인버터가 포함될 수 있다. 또한, 실시예의 기술적 효과 및 이점은 별도의 중립 연결을 갖는 6-위상 머신 또는 공통 중립 연결을 갖는 6-위상 머신을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어는, 구체적인 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것이 아니다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태인 "하나", "한", "그"는, 문맥상 명백하게 달리 언급하지 않는 한, 복수 형태도 포함하려는 것이다. 또한, "포함하다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어들은, 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징부, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹을 배제하지 않음을 이해할 것이다.
아래의 청구 범위에서 모든 수단 또는 단계와 기능 요소의 대응하는 구조, 재료, 작용 및 균등물은 구체적으로 청구된 바와 같은 청구된 다른 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 작용을 포함한다. 본 발명의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 형태로 본 발명을 포괄적으로 또는 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에게 많은 개조 및 변화가 자명할 것이다. 실시예는 본 발명의 원리와 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 고려된 특정 사용에 적합한 바와 같이 다양한 개조의 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해할 수 있도록 선택되고 기재되었다.

Claims (15)

  1. 모터 및 드라이브 시스템으로,
    하나 이상의 직류원;
    하나 이상의 직류원의 포지티브 전력과 네거티브 전력 사이에 스위칭되는 6 위상 인버터;
    2개 이상의 와인딩 그룹에 걸쳐 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 발생시키도록 구성된 2개 이상의 와인딩 그룹으로 분할된 6개의 위상 와인딩을 포함하는 6 위상 머신을 포함하는 모터 및 드라이브 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 공통 모드 노이즈는 제로 공통 모드 펄스 폭 변조 동안 하나 이상의 기생 캐패시터를 통해 6 위상 머신의 6 위상 와인딩을 통해 그라운드로 전달되는 모터 및 드라이브 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 6 위상 와인딩은 60°의 공간 차이로 분포되는 모터 및 드라이브 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 와인딩 그룹은 3-위상 120° 위상 변위 머신을 형성하는 모터 및 드라이브 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 6 위상 와인딩은 2개 이상의 개별 중립 연결을 포함하고 최대 변조 지수는 1.15에 근사하는 모터 및 드라이브 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 와인딩과 그라운드 간의 기생 캐패시턴스는 2개의 개별 중립 연결에 대한 2개의 실질적으로 동일한 공통 모드 캐패시터 또는 공통 중립 연결에 대한 하나의 CM 캐패시터로써 모델링되는 모터 및 드라이브 시스템.
  7. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항에 있어서, 6 위상 와인딩은 공통 중립 연결을 포함하고 최대 변조 지수는 1인 모터 및 드라이브 시스템.
  8. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항 및 제7항에 있어서, 하나 이상의 기생 캐패시터는 공통 중립 연결로부터 공통 모드 캐패시턴스를 집중시키는 단일의 기생 공통 모드 캐패시터인 모터 및 드라이브 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 선형 모터 시스템을 구동하도록 구성된 6-위상 전력 컨버터를 추가로 포함하고, 6-위상 전력 컨버터는 6 위상 와인딩의 하나의 위상에 연결된 2개의 스위치의 하나의 위상-레그를 포함하는 모터 및 드라이브 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 6 위상 전력 컨버터는 12개의 스위치를 포함하는 모터 및 드라이브 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 6 위상 전력 컨버터의 스위칭 패턴은 2개 이상의 와인딩 그룹에 대해 배열되는 모터 및 드라이브 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 스위칭 패턴의 스위칭 동작은 0으로 공통 모드 전압을 유지시키기 위하여 2개 이상의 와인딩 그룹에 대해 상보적인 모터 및 드라이브 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 스위칭 패턴은 2개 이상의 와인딩 그룹의 제2 그룹에 대해 스위칭 동작을 생성할 때 2개 이상의 와인딩 그룹의 제1 그룹에 대해 캐리어 및 듀티 사이클을 반전시킴으로써 생성되는 모터 및 드라이브 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 로프리스 엘리베이터 시스템 내에 포함되는 모터 및 드라이브 시스템.
  15. 하나 이상의 직류원의 포지티브 전력과 네거티브 전력 사이에 모터 및 드라이브 시스템의 6 위상 인버터에 의한 스위칭 단계; 및
    6 위상 인버터에 의한 스위칭에 따라 6 위상 머신에 의해 2개 이상의 와인딩 그룹을 가로질러 제로 공통 모드 펄스 폭 변조를 수행하는 단계 - 6 위상 머신은 2개 이상의 와인딩 그룹으로 분할된 6 위상 와인딩을 포함함 - , 를 포함하는 방법.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105960370A (zh) * 2013-12-05 2016-09-21 奥的斯电梯公司 用于具有分布式绕组的线性机的电机驱动器
EP3254372B1 (en) * 2015-02-05 2022-12-28 Otis Elevator Company Drive and control for six-phase electrical machines with negligible common-mode voltage
US9985566B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-29 Otis Elevator Company Dual three-phase electrical machine and drive with negligible common-mode noise
CN108349703B (zh) * 2015-08-07 2020-12-01 奥的斯电梯公司 具有冷却装置的电梯线性推进系统
WO2018140744A1 (en) 2017-01-30 2018-08-02 Carrier Corporation Paralleled passive front-end rectifiers with and without interleaving
CN110463028B (zh) 2017-01-30 2023-04-28 开利公司 对采用和不采用交织并联无源前端整流器进行控制的方法
US9906183B1 (en) * 2017-01-30 2018-02-27 Otis Elevator Company Parallel interleaved 2-level or 3-level regenerative drives
CN110011581B (zh) * 2019-01-28 2020-11-24 华中科技大学 一种非对称六相交流电机共模噪声的抑制方法和系统
US11527942B2 (en) * 2019-03-27 2022-12-13 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Excitation control of dual-wound machines for coupling mitigation
DE102019110269A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen elektrischen Maschine mittels Raumzeigermodulation, Steuereinrichtung sowie Antriebsanordnung
WO2021016183A1 (en) * 2019-07-25 2021-01-28 Cummins Inc. Fault tolerant operations of a six-phase machine
JP7608897B2 (ja) * 2021-03-16 2025-01-07 株式会社デンソー 回転電機の制御装置及び回転電機の制御方法
GB2615762A (en) * 2022-02-16 2023-08-23 Mercedes Benz Group Ag A method for controlling a six-phase electric motor by a control system
DE102022134593A1 (de) * 2022-12-22 2024-06-27 Seg Automotive Germany Gmbh Elektrische Maschineneinheit, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschineneinheit
US12537468B2 (en) 2023-12-01 2026-01-27 Honeywell International Inc. Remote actuation systems and methods
US12473077B2 (en) * 2024-04-22 2025-11-18 Honeywell International Inc. Remote actuation systems and related six-phase motor control methods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050097945A (ko) * 2003-01-15 2005-10-10 지멘스 악티엔게젤샤프트 전기 추진 시스템의 공통 모드 간섭전류를 감소시키기 위한방법 및 이에 상응하는 전기 추진 시스템

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819992A (en) * 1972-01-21 1974-06-25 Power Control Corp Method and apparatus for providing efficient and stable power inversion with voltage and frequency control
US4511834A (en) * 1982-12-23 1985-04-16 Borg-Warner Corporation Control and stabilizing system for damperless synchronous motor
JP3399134B2 (ja) * 1994-12-12 2003-04-21 株式会社明電舎 極数切替電動機の運転制御装置
US5852558A (en) * 1997-06-20 1998-12-22 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for reducing common mode voltage in multi-phase power converters
US5905644A (en) * 1998-07-31 1999-05-18 Allen-Bradley Company, Llc DC bus voltage controller
JP3711956B2 (ja) * 2002-04-01 2005-11-02 日産自動車株式会社 回転電機の駆動方法
JP4339757B2 (ja) * 2004-07-12 2009-10-07 株式会社日立製作所 車両用駆動発電システム
GB0422201D0 (en) * 2004-10-07 2004-11-03 Trw Ltd Motor drive control
US7663268B2 (en) * 2006-08-30 2010-02-16 The Regents of the University of Cailfornia Converters for high power applications
US7990098B2 (en) * 2007-07-30 2011-08-02 GM Global Technology Operations LLC Series-coupled two-motor drive using double-ended inverter system
US7884562B2 (en) * 2007-10-26 2011-02-08 Frederick William Klatt Brushless multiphase self-commutation controller
JP4450082B2 (ja) * 2008-03-10 2010-04-14 トヨタ自動車株式会社 電動機駆動装置およびその制御方法
US8415904B2 (en) * 2010-06-29 2013-04-09 Ac Propulsion, Inc. Open delta motor drive with integrated recharge
JP2014087141A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Hitachi Ltd 回転機およびそのドライブシステム
FR3004299B1 (fr) * 2013-04-05 2016-10-28 Valeo Equip Electr Moteur Procede et dispositif de commande d'un onduleur polyphase
EP2994408A4 (en) * 2013-05-06 2017-01-25 Otis Elevator Company Linear motor stator core for self-propelled elevator
DE102013208544A1 (de) * 2013-05-08 2014-11-13 Lenze Drives Gmbh Antriebssystem
US9533638B2 (en) * 2013-07-18 2017-01-03 The Boeing Company Aircraft universal power converter
FR3015145B1 (fr) * 2013-12-18 2017-07-07 Thales Sa Dispositif de conversion de puissance electrique modulaire et reconfigurable
US20150349598A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Hamilton Sundstrand Corporation Multiplex winding synchronous generator
JP6501507B2 (ja) * 2014-06-02 2019-04-17 株式会社小松製作所 回転電機及び回転電機の制御装置
EP3254372B1 (en) * 2015-02-05 2022-12-28 Otis Elevator Company Drive and control for six-phase electrical machines with negligible common-mode voltage
US9985566B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-29 Otis Elevator Company Dual three-phase electrical machine and drive with negligible common-mode noise
US9893604B2 (en) * 2015-07-21 2018-02-13 Robert W. Horst Circuit with low DC bias storage capacitors for high density power conversion
US10727774B2 (en) * 2016-03-11 2020-07-28 General Atomics Multi-level high-speed adjustable speed drive
US10396694B2 (en) * 2016-03-17 2019-08-27 General Electric Company System and method for minimizing reactive current to limit rotor modulation index on a power converter
CN109417340B (zh) * 2016-07-04 2020-08-11 三菱电机株式会社 极数切换型旋转电机以及极数切换型旋转电机的驱动方法
US10063161B2 (en) * 2016-10-18 2018-08-28 Abb Schweiz Ag Active neutral point clamped converter control system and method
CN108233755B (zh) * 2018-02-12 2020-01-31 武汉大学 一种抑制多相电机共模电压的空间矢量脉宽调制方法
US11239717B2 (en) * 2018-06-11 2022-02-01 North Carolina State University AC machine windings
US10525843B1 (en) * 2018-06-19 2020-01-07 Ford Global Technologies, Llc Common mode current reduction hybrid drive system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050097945A (ko) * 2003-01-15 2005-10-10 지멘스 악티엔게젤샤프트 전기 추진 시스템의 공통 모드 간섭전류를 감소시키기 위한방법 및 이에 상응하는 전기 추진 시스템

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