New six-step and twelve-step current source inverters (CSI) with novel features of DC-side commutation and energy rebound are proposed with detailed analysis and explanation of the circuit operation. The proposed inverters operate over very wide range of frequency and load variation due to the DC-side commutation. Optimum design of the commutating circuit has been achieved through computer simulation and four different types of energy rebound circuits are proposed. The energy rebound scheme has made the use of low voltage SCR's possible and contributed to an increase in inverter efficiency and reliability. Also, a method to determine the amount of rebounding energy and the rating of the rebound circuit is presented for the specified operating condition of the inverter drive system.
An auxiliary inverter with a power requirement of about one-half of that of the main inverter is added to the six-step CSI to obtain a twelve-step CSI. This is to be contrasted with the twelve-step dual current source converter which is composed of two six-step CSI's.
Full four quadrant motor operation has been possible with both the new sixand twelve-step inverters. Experimental results tested with a laboratory prototype have shown good agreement with theoretical expectations.
DC모터에 비해서 농형 유도 전동기는 많은 장점을 지니고 있다. 즉 견고하고, 간단하며, rotor 의 관성이 작고, 값이 싸며, size 가 작을 뿐 아니라, 보수가 필요없고, 고속운전이 가능하다는 점 등이다. 그러나 한가지 단점은 회전속도가 주파수의 함수라는점 이다. 따라서 농형 유도 전동기의 회전속도 제어를 위해서 static power converter (인버터)가 사용되고 있다.
인버터는 전원 임피단스의 대소에 따라 전류원 (CSI) 혹은 전압원(VSI) 인버터로 구분된다. 일반적으로 CSI 가 VSI 방식 보다 많은 장점(예를 들어 회생제동을 포함하는 4상한 운전이 가능하며, 과 부하및 출력단락 보호능력, 그리고 제어의 용이성, 견고성 및 고신뢰도등)을 지니고 있으며, 따라서 널리 사용되고 있다. 그러나 기존CSI 방식들의 단점은 VSI 에 비해서 구동 주파수의 상한이 낮게 제한되며, 고 내압 SCR 및 많은 수의 고압 고용량 콘덴서(ASCI 방식)를 필요로 한다는 점 이다.
본 논문에서는 새로운 방식의 일괄 임펄스 전류형 CSI(DCSCSI) 를 제안하였다. DCSCSI 방식은 기존 CSI 방식의 장점을 취하고, 단점을 개선하여, 고속운전이 가능하며, 고효율 고신뢰도를 가지면서, 부하 변동 및 구동주파수의 광역운전이 가능할 뿐 아니라, 저 내압 SCR 을 사용하여 저렴한 가격으로 실현 가능한 새로운 인버터 방식이다. 또한 DCSCSI 방식은 각 불록들간 기능의 독립적인 설계 방법으로 인하여, 각부분의 설계가 용이하게 이루어짐과 동시에, 소 용량의 보조 인버터(주 인버터의 $\frac{1}{2}$ - $\frac{1}{3}$ 정도)를 6-step 인버터에 부가 함으로써 간단히 12-step 인버터로 변형 될 수 있게 되었다. 아울러 본 논문에서는 일괄 전류회로의 구성및 최적설계 방법과 더불어 인버터의 동작 조건에 따라 전압제한및 에너지 귀환회로의 최대정격을 산출하는 방법을 포함하여 새로운 DCSCSI 의 설계 방법을 제시하였고, 실험을 통하여 이론의 타당성을 입증 하였다.
앞으로 본 DCSCSI 방식은 기존방식들에 비한 여러 우수한 장점들로 인하여, 많은 AC 전동기의 광역 가변 속도 제어 분야에 널리 이용되리라고 생각 된다.