KR100291730B1 - 인버터의 고장점검장치 및 방법 - Google Patents

인버터의 고장점검장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터의 고장점검장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 마이크로컴퓨터가 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호의 파형을 소정주기마다 검출하고 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 인버터의 단선고장상태를 표시함으로써, 종래의 기술에서와 같이 인버터의 단선상태를 감지하기 위하여 별도로 전류센서를 설치할 필요가 없어 내부구조가 단순해지고 제조원가가 절감되도록 한 것이다.

Description

인버터의 고장점검장치 및 방법
본 발명은 인버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터의 단선고장을 감지하여 이를 표시하도록 된 인버터의 고장점검장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정자(2)와 회전자(4)를 포함하여 구성되는 한편, 상기 고정자(2)의 +A극와 -A극, +B극과 -B극, +C극과 -C극에 각각 A상 코일(6), B상 코일(8), C상 코일(10)이 감겨진 구조로 되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 모터를 구동시키기 위한 인버터는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부로부터 인가되는 구동전압(V0)을 평활하기 위한 평활 콘덴서(C)와, 각 상 코일(6, 8, 10)에 전류를 인가하기 위한 6개의 스위칭소자(Q1 ∼ Q6), 상기 각 상의 코일(6, 8, 10)에 전류를 인가 후 상기 각 스위칭소자(Q1 ∼ Q6)가 '오프'될 때 생성되는 역기전압을 환류시키기 위한 6개의 다이오드(D1 ∼ D6)를 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 상기 인버터의 전압입력단의 일측에는 과전압 또는 과전류로부터 인버터구동부를 보호하기 위한 퓨즈(12)가 설치되어 있고, 이 퓨즈(12)의 단선되거나 인버터의 스위칭소자(Q1∼Q6)가 파손됨에 따른 인버터의 단선고장상태를 감지하기 위하여 인버터에 인가되는 구동전압(V0)의 전류치를 검출하도록 된 전류센서(14)가 설치되어 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 이루어진 인버터의 동작을 제어하여 모터의 온/오프 및 속도를 조절하도록 된 종래의 인버터제어장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로컴퓨터(20)와, PWM신호발생부(30), 데드타임보상기(40) 및, 표시부(50)로 이루어진다.
도 3에 있어서, 마이크로컴퓨터(20)는 도시생략된 위치센서로부터 인가되는 회전자(2) 각상의 위치신호에 따라 외부로부터 인가되는 속도지령신호에 상응하는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호를 PWM발생부(30)에 인가한다.
그리고, PWM신호발생부(30)는 마이크로컴퓨터(20)로부터 인가되는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호에 상응하는 각상의 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스폭변조)신호(Ya, Yb, Yc)를 데드타임보상기(30)에 인가한다.
또한, 데드타임(Dead time)보상기(30)는 회전자(2) 각 상의 코일(6, 8, 10)에 인가되는 전압(Va, Vb, Vc)을 피드백받아 피드백된 각 상의 전압(Va, Vb, Vc)과 PWM신호발생부(30)로부터 인가되는 PWM신호(Ya, Yb, Yc)를 비교하여, 각 상의 전압(Va, Vb, Vc)의 왜곡을 보정할 수 있도록 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')를 상기 인버터구동부에 설치된 스위칭소자(Q1∼Q6)의 게이트단 각각에 인가하여 인버터를 동작시키도록 되어 있다.
여기서, 상기 데드타임보상기(30)의 동작은 다음과 같은 문헌에 상세하게 기재되어 있다.
″CH2207-9 85/0000-0436＄01.00 Iⓒ 1985 IEEE; WAVEFORM DISTORTION AND CORRECTION CIRCUIT FOR PWM INVERTERS WITH SWITCHING LAG-TIMES″
그리고, 상기 마이크로컴퓨터(20)는 전류센서(14)를 통해 상기 인버터구동부에 입력되는 구동전압(V0)의 전류치를 단위시간별로 검출하여 인버터가 단선되었는 지를 반복적으로 점검한다.
이때, 퓨즈(12)가 과전류에 의해 용단되거나 인버터의 스위칭소자(Q1∼Q6)가 파손되어 인버터에 단선고장이 발생되면 상기 전류센서(14)를 통해 검출되는 전류치가 0이 되며, 마이크로컴퓨터(20)가 이를 통해 인버터의 단선고장을 감지하여 이를 표시부(50)를 통해 표시함과 동시에 PWM신호발생부(30) 및 데드타임보상기(40)의 구동을 중단시키도록 되어 있다.
그러나, 상기한 바와 같이 종래의 모터구동장치는 인버터의 단선고장을 점검하기 위하여 전류센서(14)를 별도로 구비하였기 때문에 내부구조가 복잡해지고 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 별도의 전류센서를 구비하지 않고도 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호의 파형을 이용해 인버터의 단선고장상태를 감지하고 이를 표시함으로써, 내부구조가 단순화되고 제조원가가 절감되도록 된 인버터의 고장점검장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터의 고장점검장치는, 데드타임보상기가 PWM신호발생부에서 출력된 PWM신호와 모터코일의 단자전압을 비교하여 상기 모터코일 단자전압의 왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호를 인가하면 이 보정된 PWM신호에 따라 모터를 구동시키도록 되어 있는 인버터에 있어서, 상기 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호를 소정주기마다 검출하여 검출된 출력신호의 파형이 상기 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 이에 대한 고장상태를 표시하기 위한 표시신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 및, 상기 마이크로컴퓨터로부터 인가되는 표시신호에 따라 상기 인버터의 단선고장상태를 표시하도록 되어 있는 표시부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터의 고장점검방법은, 데드타임보상기가 PWM신호발생부에서 출력된 PWM신호와 모터코일의 단자전압을 비교하여 상기 모터코일 단자전압의 왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호를 인가하면 이 보정된 PWM신호에 따라 모터를 구동시키도록 되어 있는 인버터에 있어서, 상기 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호를 소정주기마다 반복적으로 검출하는 출력신호검출스텝 및, 상기 출력신호검출스텝에서 검출되는 출력신호의 파형이 상기 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 이에 대한 고장상황을 표시하는 고장표시스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 모터의 개략적인 구조도,
도 2는 종래의 인버터에 대한 개략적인 회로구성도,
도 3은 도 1에 도시된 인버터의 동작을 제어하도록 된 제어장치의 개략적인 블록구성도,
도 4는 본 발명이 적용된 모터구동장치에 대한 개략적인 블록구성도,
도 5는 도 4에 도시된 마이크로컴퓨터의 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트,
도 6의 (a) 및 (b)는 도 4에 도시된 데드타임보상기의 출력신호를 도시한 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
110: 마이크로컴퓨터 120: PWM신호발생부
130: 데드타임보상기 140: 인버터
150: 퓨즈 160: 표시부
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명이 적용된 모터구동장치에 대한 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이 본 발명이 적용된 모터구동장치는 마이크로컴퓨터(110)와, PWM신호발생부(120), 데드타임보상기(130)와, 인버터(140), 퓨즈(150) 및, 표시부(160)로 구성된다.
도 4에 있어서, 마이크로컴퓨터(110)는 도시생략된 위치센서로부터 인가되는 모터의 회전자(도 1의 2 참조)에 대한 위치신호와 외부로부터 인가되는 속도지령신호에 상응하는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호를 PWM발생부(120)에 인가한다.
또한, 마이크로컴퓨터(110)는 하기의 데드타임보상기(130)로부터 출력되는 출력신호를 소정주기로 검출하여 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')의 파형과 일치하지 않으면 인버터(140)에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 이러한 고장상황을 표시하기 위한 표시신호를 표시부(160)에 인가함과 동시에 PWM신호발생부(120)의 구동을 중지시킨다.
그리고, PWM신호발생부(120)는 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호에 상응하는 각상의 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스폭변조)신호(Ya, Yb, Yc)를 데드타임보상기(130)에 인가한다.
또한, 데드타임보상기(130)는 상기 모터이 각 상코일(도 1의 6, 8, 10 참조)에 인가되는 전압(Va, Vb, Vc)을 피드백받아 피드백된 상기 모터코일의 전압(Va, Vb, Vc)과 PWM신호발생부(120)로부터 인가되는 PWM신호(Ya, Yb, Yc)를 비교하여, 상기 모터코일의 전압왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')를 상기 인버터(140)에 인가한다.
그리고, 인버터(140)는 상기 데드타임보상기(130)로부터 인가되는 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')에 의해 내장되어 있는 복수의 스위칭소자(도 2의 Q1∼Q6 참조)를 동작시켜 상기 모터의 각 상코일에 전류를 순차적으로 인가하여 모터를 구동시킨다.
또한, 퓨즈(150)는 인버터(140)를 고전압 및 과전류로부터 보호하기 위해 설치된 것으로서, 인버터(140)에 고전압 또는 과전류이 인가되면 용단되어 인버터(140)에 대한 전원입력을 차단시키도록 되어 있다.
그리고, 표시부(160)는 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 표시신호에 따라 인버터(140)의 단선고장을 표시하도록 되어 있다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작예를 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
초기상태에서, 전원이 인가되면 도시생략된 위치센서가 모터 회전자의 위치를 감지하여 그에 상응하는 회전자위치신호를 마이크로컴퓨터(110)에 인가한다(S10).
이때, 외부(예를 들면, 키입력수단)로부터 속도지령신호가 입력되면 마이크로컴퓨터(110)가 상기 속도지령신호 및 상기 회전자위치신호에 상응하는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호를 PWM신호발생부(120)에 인가한다(S20).
그리고, PWM신호발생부(120)가 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 주파수제어신호와 펄스폭제어신호 및 듀티싸이클제어신호에 상응하는 주파수와 펄스폭 및 듀티싸이클의 PWM신호(Ya, Yb, Yc)를 데드타임보상기(130)에 인가한다.
또한, 데드타임보상기(130)는 인버터(140)로부터 모터 각 상코일의 전압(Va, Vb, Vc)을 피드백받아 이를 PWM신호발생부(120)에서 출력된 PWM신호(Ya, Yb, Yc)와 비교한 다음, 상기 모터 각 상코일의 전압(Va, Vb, Vc)에 대한 왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc'; 도 6의 (a) 참조)를 인버터(140)에 인가한다.
그리고, 인버터(140)가 데드타임보상기(130)로부터 인가되는 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')에 따라 내장된 복수의 스위칭소자를 동작시켜 상기 모터의 각 상코일에 전류를 순차적으로 인가하여 모터를 구동시킨다.
이때, 마이크로컴퓨터(110)는 설정주기(TS)마다 데드타임보상기(130)로부터 출력되는 출력신호를 검출하고(S30), 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc'; 도 6의 (a) 참조)의 파형과 일치하는 지를 판단한다(S40).
여기서, 인버터구동부(140)에 단선고장이 발생되지 않으면 모터 각 상코일로부터 정상값의 코일전압(Va, Vb, Vc)이 피드백되기 때문에 데드타임보상기(130)에서는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 정상적인 파형의 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')가 출력된다.
반면에, 퓨즈(140)가 단선되었거나 인버터(140) 내부의 도시생략된 스위칭소자가 파손되어 인버터(140)가 단선되면 모터 각 상코일로부터 코일전압(Va, Vb, Vc)이 피드백되지 않기 때문에, 데드타임보상기(130)에서는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 일직선형태의 비정상적인 파형의 신호가 출력된다.
따라서, 상기 스텝(S40)에서의 판단결과 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc'; 도 6의 (a) 참조)의 파형과 일치하면 인버터(140)에 단선고장이 발생되지 않은 것이므로 마이크로컴퓨터(110)가 정상상태를 표시하기 위한 표시신호를 출력하고(S50), 표시부(160)는 상기 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 표시신호에 상응하게 모터의 정상동작상태를 표시한다.
그 다음, 마이크로컴퓨터(110)는 모터를 구동시키는 상기 스텝(S20)으로 진행하여 그 이후의 스텝을 반복적으로 수행한다.
만약, 상기 스텝(S30)에서의 판단결과 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc'; 도 6의 (a) 참조)의 파형과 일치하지 않으면 인버터(140)에 단선고장이 발생된 것이므로 마이크로컴퓨터(110)가 PWM신호의 출력을 중단시키기 위한 제어신호를 PWM신호발생부(120)에 인가한다(S60).
이로서, PWM신호발생부(120)가 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 제어신호에 따라 PWM신호(Ya, Yb, Yc)의 출력을 중단하고, 이로 인하여 데드타임보상기(130)가 보정된 PWM신호(Ya', Yb', Yc')의 출력을 중단한다.
그 다음, 마이크로컴퓨터(110)가 인버터(140)의 단선고장상태를 표시하기 위한 표시신호를 표시부(160)에 인가하고(S70), 표시부(70)가 마이크로컴퓨터(110)로부터 인가되는 표시신호에 상응하게 인버터(140)의 단선고장상태를 표시한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 마이크로컴퓨터가 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호의 파형을 소정주기마다 검출하고 검출된 출력신호의 파형이 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 인버터의 단선고장상태를 표시함으로써, 종래의 기술에서와 같이 인버터의 단선상태를 점검하기 위하여 별도로 전류센서를 설치할 필요가 없어 내부구조가 단순해지고 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 데드타임보상기가 PWM신호발생부에서 출력된 PWM신호와 모터코일의 단자전압을 비교하여 상기 모터코일 단자전압의 왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호를 인가하면 이 보정된 PWM신호에 따라 모터를 구동시키도록 되어 있는 인버터에 있어서,
    상기 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호를 소정주기마다 검출하여 검출된 출력신호의 파형이 상기 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 이에 대한 고장상태를 표시하기 위한 표시신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 및,
    상기 마이크로컴퓨터로부터 인가되는 표시신호에 따라 상기 인버터의 단선고장상태를 표시하도록 되어 있는 표시부로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터의 고장점검장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터는,
    상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단되면 상기 PWM신호발생부 및 상기 데드타임보상기의 구동을 중지시키는 제어동작을 더 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장점검장치.
  3. 데드타임보상기가 PWM신호발생부에서 출력된 PWM신호와 모터코일의 단자전압을 비교하여 상기 모터코일 단자전압의 왜곡을 정정할 수 있게 보정된 PWM신호를 인가하면 이 보정된 PWM신호에 따라 모터를 구동시키도록 되어 있는 인버터에 있어서,
    상기 데드타임보상기에서 출력되는 출력신호를 소정주기마다 반복적으로 검출하는 출력신호검출스텝 및,
    상기 출력신호검출스텝에서 검출되는 출력신호의 파형이 상기 보정된 PWM신호의 파형과 일치하지 않으면 상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단하여 이에 대한 고장상황을 표시하는 고장표시스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터의 고장점검방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고장표시스텝에서 상기 인버터에 단선고장이 발생된 것으로 판단되면 상기 PWM신호발생부 및 상기 데드타임보상기의 구동을 중지시키는 스텝을 더 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장점검방법.
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