KR0152784B1 - 인버터의 부족전압 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터의 부족전압 보호회로에 관한 것으로, 종래에는 운전중일때는 심한 맥동이 발생하는데 이를 평활부에서 용량을 키우면 줄일 수 있지만 가격, 크기 등의 요건에 의해 제약을 받고, 직류링크가 맥동이 있음에도 불구하고 일정한 하나의 기준치만에 의해 동작되었기 때문에 기준치를 잘못 설정할 경우 지나치게 민감한 보호동작이 발생하여 실제 인버터가 부하를 충분히 구동할 수 있음에도 불구하고 정지되어 버리고 마는 등의 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 직류링크값의 평균치가 최소로 되는 순간의 값으로 제1기준전압을 설정하고, 인버터의 제어회로에 필요한 전원발생 조차도 어려울 정도의 직류링크전압에 상응하는 값으로 제2기준전압을 설정하여 상기 제1기준전압과 제2기준전압보다 낮게 되고 맥동주기보다 오래 지속되면 부족전압으로 인식할 수 있도록 함으로서 사용자가 좀더 넓은 진압변동폭을 가지고 인버터를 사용할 수 있도록 한 효과가 있다.

Description

인버터의 부족전압 보호회로

제1도는 일반적인 인버터 회로도.

제2도는 제1도에서, 보호부의 상세블럭도.

제3도는 제2도에서, 부족전압 보호부의 상세회로도.

제4도는 종래 인버터 운전시와 정지시의 직류전압 파형도.

제5도는 인버터 동작시의 직류전압 파형의 분석도.

제6도는 본 발명 인버터의 부족전압 보호회로에 대한 구성도.

제7도는 제6도에 대한 상세회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정류회도부 2 : 평활부

3 : 전류검출부 4 : 인버터

5 : 제어부 6 : 구동부

7 : 보호부 8 : 조절 및 표시부

71 : 과전류 보호부 72 : 과전압 보호부

73 : 부족전압 보호부 74,500 : 앤드게이트

75 : 마이크로프로세서 100,200,732 : 비교부

300 : 클럭 발생부 731 : 필터링부

본 발명은 인버터의 입력전압이 기준 하한치 이하가 될 경우 인버터의 운전을 정지시키고 이상상태를 알려도록 하기 위한 것으로, 특히 전압검출신호로 사용하는 직류단전원이 실제 운전시 맥동을 고려하여 운전할 수 있도록 한 인버터의 부족전압 보호회로에 관한 것이다.

일반적인 인버터 회로는, 제1도에 도시된 바와 같이, 입력되는 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류회로부(1)와, 이 정류회로부(1)로 부터 정류된 전원을 평활시키는 평활부(2)와, 이 평활부(2)로 부터 입력되는 직류전원을 주파수, 전압의 교류로 만들어 모터(I.M)를 구동하는 인버터(3)와, 상기 인버터(4)로 공급되는 부하전류를 검출하는 전류검출부(3)와, 상기 인버터(4)에 공급되는 전압(V)과 전류(I)를 검출하여 어떠한 이상사태가 발생하였는지를 판단하여 보호조치를 내리는 보호부(7)와, 인버터 전체의 동작을 제어하는 제어부(5)와, 이 제어부(5)의 펄스폭변조(PWM) 신호를 전력소자에 맞는 신호로 변환하여 상기 인버터(4)로 출력하는 구동부(6)와, 사용자의 지시를 제어부(5)에서 인식할 수 있도록 변환하고 인버터의 상태를 외부로 표시하여 알려주는 조절 및 표시부(8)로 구성된다.

그리고, 상기 보호부(7)는, 제2도에 도시된 바와같이, 인버터(4)에 공급되는 전류를 검출하여 과전류 여부를 판단하고, 그에 따른 제어신호를 출력하는 과전류 보호부(71)와, 상기 인버터(4)에 공급되는 전압을 검출하여 과전압 여부를 판단하고, 그에 따른 제어신호를 출력하는 과전압 보호부(72)와, 상기 인버터(4)에 공급되는 전압을 검출하여 부족전압 여부를 판단하고, 그에 따른 신호를 출력하는 부족전압 보호부(73)와, 상기 보호부(71~73)의 출력신호를 논리곱을 행하여 과전류, 과전압 또는 부족전압으로 판단되면 인터럽트(INT)를 걸도록 하는 오아게이트(74)와, 상기 과전류 보호부(71)와 과전압 보호부(72) 및 오아게이트(74)로 부터 전달되는 신호에 따라 보호동작을 취할 수 있도록 하는 마이크로프로세서(75)로 구성된다.

또한, 상기 부족전압 보호부(73)는, 제3도에 도시한 바와같이, 입력되는 전압을 필터링하는 필터링부(731)와, 이 필터링부(731)를 통해 필터링된 전압과 기준전압(REF)을 비교하여 기준전압보다 작으면 부족전압으로 판단하고, 그에따른 신호를 출력하는 비교부(732)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

3상 교류전원이 입력되면 정류회로부(1)에서 정류하고 평활부(2)에서 다시 평활하여 만들어진 직류전원을 인버터(4)로 공급하면, 상기 인버터(4)는 주파수, 전압의 교류로 만들고 구동부(6)로 부터 전달되는 전력소자 온,오프신호에 따라 모터(I.M)를 구동한다.

이때 전류검출부(3)에서는 인버터(4)에 흐르는 부하전류를 검출하여 보호부(7)에 전달하여 주면, 상기 보호부(7)는 입력된 전류와 평활부(2)에서의 전압을 입력받아 과전류, 과전압 또는 부족전압을 체크하여 제어부(5)로 전달하여 준다.

따라서, 상기 제어부(5)는 과전류이거나 과전압 또는 부족전압에 따른 제어신호를 구동부(6)로 출력하여 인버터(3)를 제어하도록 함과 동시에 조절 및 표시부(8)에 인버터의 상태를 외부에 표시하여 주기위한 신호를 출력한다.

여기서, 보호부(7)의 동작에 대하여 제2도에 의거하여 살펴보면, 전류검출부(3)로부터 입력되는 전류(I)가 과전류일 경우 과전류 보호부(71)가 동작하여 로우신호를 마이크로프로세서(75)의 입력단자(PO)로 출력하고, 평활부(2)로 부터 입력되는 전압(V)이 과전압일 경우에는 과전압 보호부(72)가 동작하여 로우신호를 상기 마이크로프로세서(75)의 입력단자(P1)로 출력하며, 부족전압일 경우에는 부족전압 보호부(73)가 각각 동작하여 로우신호를 출력한다.

과전류, 과전압 또는 부족전압 중 어느 하나라도 동작하면 오아게이트(74)의 출력이 하이상태가 되고, 이는 마이크로프로세서(75)의 인터럽트로 입력되어 마이크로프로세서(75)가 인버터가 동작하지 못하도록 하는 신호를 제어부(5)로 출력하여 정지토록 한다.

동시에 상기 마이크로프로세서(75)는 그의 입력단자(PO)(P1)를 체크하여 현재의 이상사태가 어떤것인지를 파악하여 외부로 그 상태를 표시하도록 조절 및 표시부(8)로 출력한다.

예를들면 입력단자(PO)가 로우상태이면 과전류로 판단하고, 입력단자(P1)가 로우상태이면 과전압으로 판단하며, 두 입력단자(PO)(P1)가 모두 하이상태이면 부족전압으로 판단한다.

상기의 부족전압 보호부(73)의 동작에 대하여, 제 3 도에 의해 살펴보면, 평활부(2)로 부터 입력되는 전압(V)은 필터링부(731)의 저항(R1)과 콘덴서(C1)에 의해 필터링되며, 이 필터링된 전압은 저항(R2)(R3)에 의해 분압되어 비교부(732)의 비교기(OP1) 비반전단자(+)로 입력되어 반전단자(-)로 입력되는 기준전압(REF)과 비교된다.

비교결과 분압된 전압이 기준전압(REF)보다 크면 최종출력인 UNDER-VOLT는 +5V로 출력되어 정상상태임을 알리게되고, 분압된 전압이 기준전압(REF)보다 작으면 최종출력인 UNDER-VOLT는 0V로 출력되어 부족전압 상태임을 알리도록 한다.

전압(V)이 인버터(4)에 인가되는 직류링크값(DC LINK)과 인버터 운전 중에 사용되는 정현파신호(SIN)는 제4도에 도시한 바와 같으며 부족전압으로 설정한 직류링크전압은 220V에서 부족전압 동작이 일어나는 것을 알 수 있다.

그러나, 종래기술에 있어서 제4도에서 알 수 있듯이 직류링크값은 인버터가 운전중일때와 정지상태일때의 형태가 다르다

즉, 운전중일때는 심한 맥동이 발생하는데 이를 평활부에서 용량을 키우면 줄일 수 있지만 가격, 크기 등의 요건에 의해 제약을 받고, 직류링크가 맥동이 있음에도 불구하고 일정한 하나의 기준치만에 의해 동작되었기 때문에 기준치를 잘못 설정할 경우 지나치게 민감한 보호동작이 발생하여 실제 인버터가 부하를 충분히 구동할 수 있음에도 불구하고 정지되어 버리고 마는 등의 문제점이 있다.

따라서, 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 맥동을 고려함으로써 사용자가 좀더 넓은 전압변동폭을 가지고 인버터를 사용할 수 있도록 한 인버터의 부족전압 보호회로를 제공함에 있다.

상기에서와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 인버터의 부족전압 보호회로는, 제6도에 도시한 바와같이, 직류링크전압에 상응하는 전압검출신호(V)와 1차부족전압 비교치인 기준전압(REF1)과 비교하고, 그 비교결과에 따른 비교신호를 출력하는 제1비교부(100)와, 상기 전압검출신호(V)와 2차부족전압 비교치인 기준전압(REF2)과 비교하고, 그에따른 비교신호를 출력하는 제2비교부(200)와, 클럭을 발생시키도록 발진하는 클럭 발생부(300)와, 상기 제1비교부(100)를 통한 비교결과를 리셋단자로 받고 클럭 발생부(300)의 출력을 클럭단자(CLOCK)로 받아 전압(V)이 기준전압(REF1)보다 작아지는 시간을 체크하여 직류링크주기(T)보다 오래 유지되면 부족전압신호를 출력하는 카운터(400)와, 상기 제2비교부(200)와 카운터(400)의 출력신호를 논리곱하여 부족전압인지 아닌지를 판단하는 앤드게이트(500)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제5도를 이용하여 실제 직류링크전압으로 부족전압을 파악하고 있는 보호회로가 어떻게 동작해야 적절한지 설명하고자 하는데, 전압(V)은 제4도에서 직류링크라는 값에 상응하는 전압검출신호로서 인버터 운전시 맥동이 발생한다.

우선, 맥동의 주기가 얼마인지 알아보면 입력전원인 3상 교류전원을 전파정류하기 때문에

즉, 정전시가 아니라면 직류링크는 2.77[msec]마다 한번씩 맥동이 발생하게 되고, 직류링크가 순간적으로 종래에 설정된 부족전압 기준치보다 내려가더라도 2.77[msec] 이내에 정상으로 복귀할 수 있는 것이다.

상기에서와 같은 원리를 이용하여 부족전압 검출방식을 결정하는데, 1차부족전압 비교치인 제1기준전압(REF1)은 실제 입력전압이 최소치로 설정한 값을 유지할 때 직류링크값의 평균치가 최소로 되는 순간의 값으로 설정하고, 2차부족전압 비교치인 제2기준전압(REF2)은 인버터의 제어회로에 필요한 전원 발생조차도 어려을 정도의 직류링크전압에 상응하는 값으로 설정한다.

따라서, 전압검출신호(V)가 제1기준전압(REF1)보다 낮아지는 순간을 체크하여 그 순간부터 체크한 시간이 맥동주기인 T=2.77[msec]보다 오래 유지될 경우 부족전압임을 알려야 하며, 상기 전압검출신호(V)가 제2기준전압(REF2)보다 낮게되면 인버터의 제어부도 동작이 어렵기 때문에 부족전압임을 알려야 한다.

즉, 제5도에서와 같이 전압검출신호(V)가 제1기준전압(REF1)보다 낮아진 후 다시 제1기준전압(REF1)보다 높아지는 순간까지의 시간인 T1이 직류링크 맥동주기(T1)보다 길어지는 경우와, 제어회로 전원 유지를 위한 최저치인 제2기준 전압(REF2)보다 낮아지는 경우에만 부족전압 보호동작이 일어나도록 하자는 것이다.

이상에서와 같이 주어진 제1기준전압과 제2기준전압에 의거하여 본 발명인 제6도 및 제7도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

제1비교부(100)에서는 제1기준전압(REF1)과 입력되는 전압검출신호(V)를 비교하고 그 비교된 결과를 카운터(400)의 리셋단자(RESET)로 출력하여 상기 전압검출신호(V)가 제1기준전압(REF1)보다 낮아져야만 카운트가 카운팅동작을 할 수 있도록 한다.

클럭발생부(300)는 상기 카운터(400)가 시간을 체크할 수 있도록 클록주기를 조정해야 한다.

상기 카운터(400)는 전압검출신호(V)가 제1기준전압(REF1)보다 작아지는 순간부터 클럭발생부(300)의 클럭을 카운트하여 직류링크 주기(T)보다 오래 유지되면 그의 출력(Q)을 통해 제어신호를 출력한다.

그리고, 제2비교부(200)는 전압검출신호(V)와 제2기준전압(REF2)을 비교하여 그 비교된 신호를 앤드게이트(500)로 출력하여 카운터(400)의 출력(Q) 신호와 논리곱하여 부족전압신호(UNDER-VOLT)를 만들어낸다.

이사에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 맥동을 충분히 고려하여 사용자가 좀더 넓은 전압 변동폭을 가지고 인버터를 사용할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 직류링크전압에 상응하는 전압검출신호(V)와 직류링크전압의 평균치가 최소로 되는 순간의 값으로 설정한 제1기준전압(REF1)을 비교하고, 그 비교신호를 출력하는 제1비교부와, 상기 전압검출신호(V)와 인버터의 제어회로에 필요한 전원발생 조차도 어려울 정도의 직류링크전압에 상응하는 값으로 설정한 제2기준전압(REF2)을 비교하고, 그 비교신호를 출력하는 제2비교부와, 클럭을 발생시키도록 발진하는 클럭 발생부와, 상기 제1비교부에서 출력되는 신호를 리셋단자로 입력받아 전압검출신호가 제1기준전압보다 작아지는 시간을 클럭 발생부에서 발생하는 클럭을 이용하여 체크하여 직류링크주기 보다 오래 유지되면 부족전압신호를 출력하는 카운터와, 상기 제2비교부의 출력신호와 상기 카운터의 출력신호를 논리곱하여 부족전압인지 아닌지를 판단하는 앤드게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터의 부족전압 보호회로.