KR100332739B1

KR100332739B1 - 인버터의 초기돌입전류 억제장치

Info

Publication number: KR100332739B1
Application number: KR1019940017507A
Authority: KR
Inventors: 김학원; 유현수
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2002-11-13
Also published as: KR960006188A

Abstract

본 발명은 인버터의 초기돌입전류 억제장치에 관한 것으로, 종래에는 저항과 스위칭수단을 병렬로 연결할 경우 캐패시터전압 감지장치, 스위칭제어장치등이 추가되므로 시스템의 가격이 급격히 증가하고, 또한 NTC소자를 사용할 경우 콘덴서의 방전이 빠르거나 고르지 않으면 초기돌입전류의 억제가 되지 않는 등의 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 파워스위치를 온한 경우나 초기전원 투입시 발생하는 초기돌입전류를 NTC를 이용하여 억제함으로써 시스템에 대한 신뢰성을 확보하고, 부품수를 줄여 시스템의 가격을 저하시킬 수 있도록 한 효과가 있다.

Description

인버터의 초기돌입전류 억제장치

본 발명은 인버터 구동시 초기에 발생하는 돌입전류를 억제하기 위한 억제장치에 관한 것으로, 특히 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자의 열시정수에 의해 초기돌입전류의 억제능력저하를 보상하도록 하는 인버터의 초기돌입전류 억제 장치에 관한 것이다.

종래 인버터 시스템의 구성은, 제 1 도에 도시된 바와같이, AC전원공급시 인버터를 구동 또는 차단하기 위하여 온 또는 오프시키는 파워스위치(S1)와, 이 파워스위치 (S1)를 온할경우 초기에 흐르는 돌입전류를 억제시키기 위한 초기돌입전류 억제부 (1)와, 상기 파워스위치(S1)와 초기돌입전류 억제부(2)를 거쳐 인가되는 AC 전원에 대하여 정류 및 평활하여 직류전압을 만들어 공급하기 위한 직류평활필터(2)와, 상기 직류평활필터(2)의 직류전압을 교류전원으로 역변환시켜 모터(M)에 공급하여 구동시키는 인버터(3)와, 상기 인버터(3)에 공급되는 직류전압을 검출하는 직류전압 검출부(4)와, 상기 인버터(3)의 공급되는 전류의 양을 검출하는 전류검출부(6)와, 상기 직류전압검출부(4)에서 출력되는 신호와 전류검출부(6)에 의해 검출된 전류량에 따라 모터(M)의 구동상태를 조절하기 위하여 인버터(3)로 스위치 제어 신호를 제공하는 모터제어부(5)로 구성된다.

여기서 미설명부호 S2는 방전저항구동용 스위치이다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

AC전원이 인가되면, 브리지다이오드(BDl)를 통해 정류되고 다시평활콘덴서(C1)를 통해 평활된 직류전압이 인버터(3)로 공급된다.

그러면 상기 인버터(3)는 직류전압을 교류전원으로 역변환시켜 모터(M)로 공급하여 구동시킨다.

이때 직류전압검출부(4)는 인버터(3)로 공급되는 직류전압을 검출하여 모터제어부(5)에 전달하고, 전류검출부(6)는 상기 인버터(3)로 공급되는 전류의 양을 검출하여 모터제어부(5)에 전달한다.

따라서, 상기 모터제어부(5)는 입력된 직류전압과 전류량에 따라 인버터(3)의 스위칭소자를 온, 오프시키기 위한 스위치 제어신호를 인버터(3)로 제공한다.

이때, 초기전원 투입시나 파워스위치(S1)를 온한 초기에는 직류평활필터(2)의 평활콘덴서(C1)의 낮은 전압에 의해 초기돌입전류(INRUSH CURRENT)가 퓨즈(FUSE)와 브리지다이오드(BDl)를 통해서 평활콘덴서(C1)에 흐르게 되는데 초기돌입전류는 일반적으로 정상상태전류 보다 과도하게 커서 파워스위치의 융착이나 퓨즈의 융단이 나타날 수 있고, 브리지다이오드의 파손이 생길 수 있으며, 평활콘덴서의 수명을 저감시킨다.

따라서 상기 직류평활필터(2)의 앞단에 초기 돌입전류 억제부(1)를 설치하여 그 초기돌입전류를 없애는데 그 억제수단은 적정한 저항값을 주어서 평활콘덴서의 전압이 작더라도 전류를 일정한 값에서 억제하고, 평활콘덴서가 적정한 값으로 충전되면 초기돌입전류 억제부(1)의 저항이 작아져 정상전류를 억제하지 않게 하는 것이다.

상기에서와 같이, 전류억제를 위한 초기돌입전류 억제부(1)는 저항과 스위치로 구성되는데, 이 저항 대신 제 2 도의 (가)에서와 같이 PTC소자를 사용하기도 하고, 제 2도의 (나)에서와 같이 NTC소자를 사용하기도 한다.

제 3 도에서와 같은 열적특성을 갖는 NTC소자는 초기에 상온 상태에서 적정한 저항을 갖고 있어서, 이 상태에서는 파워스위치(S1)를 온하면 NTC저항양단에 i²R의 파워손실이 나타나고, 이 손실에 의해 NTC의 온도는 증가하며. 이 온도증가는 저항을 낮추게 되어 NTC의 전기적 발생손실양과 발산양이 같은 상태에서 동작온도 및 저항이 결정된다.

따라서, NTC소자를 사용하는 것이 가장 좋다.

그러나, 이와같은 종래기술에 있어서, 저항과 스위치를 병렬로 연결할 경우 캐패시터전압 감지장치, 스위칭제어장치등이 추가되므로 시스템의 가격이 급격히 증가하고, 부품수가 증가하여 신뢰도가 떨어지며 만약 스위치가 어떤 고장으로 인해 오프되면 저항을 통해 계속 전류가 흘러서 저항이 소손될 수 있고, 이는 시스템에 의한 화재발생우려가 있다. 또한 NTC소자를 사용할 경우 콘덴서의 방전이 빠르거나 고르지 않으면 초기돌입전류의 억제가 되지 않는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 NTC소자 열시정수보다 방전시간을 길게하여 초기돌입전류를 적정한 값으로 유지하고자 하는 인버터의 초기돌입전류 억제장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 NTC(Negative Temperature Coefficient)소자의 열시정수에서 기인하는 초기돌입전류(lNRUSH CURRENT) 억제능력 저하를 방지하고자 하는 인버터의 초기돌입전류 억제장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 인버터의 초기돌입전류 억제장치 회로구성은, 제 4 도에 도시한 바와같이, AC전원 공급시 인버터를 구동 또는 차단하기 위하여 온,오프하여 전원을 공급 또는 차단하도록 하는 파워스위치(S1)와 상기 파워스위치(S1)를 온할 경우 또는 초기전원 공급시에 과도하게 흐르는 초기돌입전류를 억제시키기 위한 초기돌입전류 억제부(1)와, 상기 파워스위치(S1)와 초기돌입 전류 억제부(1)를 거쳐 인가되는 AC전원에 대하여 정류 및 평활하여 직류전압으로 만드는 제1직류평활필터(2)와 상기 제1직류평활필터(2)의 직류전압을 교류전원으로 역변환시켜 모터(M)로 공급하여 구동시키기 위한 인버터(3)와, 상기 인버터(3)의 공급되는 전류의 양을 검출하는 전류검출부(6)와, 상기 제1직류평활필터(2)와 병렬로 연결되어 방전시간을 길게 유지시켜 주기 위한 제2직류평활필터(7)와, 상기 전류검출부(6)를 통해 검출한 전류의 양에 따라 인버터(3)의 스위칭소자를 제어하기 위한 스위치신호를 공급하는 모터 제어부(5)와, 상기 제2직류평활필터(7)의 직류전압 공급시 상기 모터 제어부(5)에 소정의 전원을 공급하여 주기 위한 전원 공급부(8)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

교류전원이 인가되면 제1직류평활필터(2)의 브리지다이오드(BDl)와 평활콘덴서(C1)에서 정류 및 평활하여 만들어진 직류전압을 인버터(3)로 공급한다.

이렇게하여 상기 모터(M)가 구동될때, 전류검출부(6)에서는 상기 인버터(3)로 공급되는 전류량을 검출하여 모터제어부(5)로 전달하여 준다.

그러면 상기 모터제어부(5)는 검출된 전류량에 따라 모터(M)의 구동을 제어하기 위하여 인버터(3)로 스위치 제어신호를 출력한다.

그런데, 가령 초기전원인가시 또는 파워스위치(S1)를 온하여 초기돌입전류가 흐를 경우 제1,2직류평활필터(2)(7)의 앞단에 위치한 NTC소자로 된 초기돌입전류 억제부(1)의 초기 저항에 의해 억제된다.

그리고 제2직류평활필터(7)가 동작하여 열시정수보다 방전시간을 길게하여 초기돌입전류를 적정한 값으로 유지하도록 해준다.

이와같이 상기 초기돌입전류 억제부(1)를 통해 전류가 제1,2직류평활필터(2)(7)를 통해 인버터(3)와 전원공급부(8)에 계속헤서 흐르게 되면 NTC의 전기적 발생손실양과 NTC의 발열량이 같은 상태에서 NTC의 저항이 결정되는데, 그 저항은 지극히 작다.

이때, 만약 파워스위치(S1)를 오프하게되면 상기 인버터(3)와 전원공급부(7)에 공급되는 전원이 차단됨에 따라 전류검출부(6)에는 전류가 검출되지 않고, 이 전류가 검출되지 않음을 모터제어부(5)로 알려주면 상기 모터제어부(5)는 모터(M)가 동작하도록 상기 인버터(3)의 스위칭소자를 제어하던 것을 모터(M)가 동작하지 않도록 스위칭소자를 제어한다.

상기에서와 같이 모터(M)의 구동이 중지하면 제1직류평활필터(2)의 평활콘덴서(C1)의 방전은 중지되며 누설전류에 의해서만 방전함으로 방전시간이 NTC의 시정수 이상으로 크게 증가한다.

이때 전원공급부(8)는 전원인가가 중지되더라도 제2직류평활필터(7)의 평활콘덴서(C2)에 의한 방전은 계속된다.

만약 NTC의 열시정수 이전에 파워스위치(S1)를 온하면, 상기 제2직류평활필터(7)의 평활콘덴서(C2)의 방전이 거의 되지 않았기때문에 초기돌입전류는 억제되고 그리고 NTC의 열시정수 이후에 파워스위치(S1)를 온하면 NTC의 온도가 주변온도 가까이로 환원되었으므로 문제가 없다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 파워스위치를 온한 경우나 초기전원 투입시 발생하는 초기돌입전류를 억제함으로써 시스템에 대한 신뢰성을 확보하고, 부품수를 줄여 시스템의 가격을 저하시킬 수 있도록 한 효과가 있다.

제 1 도는 종래 인버터 시스템의 구성도.

제 2 도는 제 1 도에 따른 초기돌입전류 억제부의 회로도로서.

(가)는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 사용한 회로도이고,

(나)는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자를 사용하는 경우의 회로도이다.

제 3 도는 제 2 도에 따른 NTC의 열적특성도.

제 4 도는 본 발명 인버터의 유입전류 억제장치 회로구성도.

********* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *************

1 : 초기돌입전류 억제부 2, 7 : 직류평활필터

3 : 인버터 4 : 직류전압검출부

5 : 모터제어부 6 : 전류검출부

8 : 전원공급부 S1 : 파워스위치

S2 : 방전저항구동용 스위치 R1 : 방전저항

PTC : Positive Temperature Coefficient

NTC : Negative Tcmperature Coefficient

Claims

파워스위치를 온할 경우나 초기전원 공급시 과도하게 흐르는 초기돌입전류를 NTC소자를 이용하여 억제하기 위한 초기돌입전류 억제수단과, 상기 초기돌입전류 억제수단을 거쳐 인가되는 AC전원을 직류전압으로 만드는 제1직류평활필터와 병렬로 연결되어 상기 NTC소자의 열시정수 보다 방전시간을 길게하여 초기 돌입전류를 적정한 값으로 유지하도록 하기 위한 제2직류평활필터와, 상기 제1직류평활필터의 직류전압을 교류전원으로 역변환시켜 모터로 공급하는 인버터와, 상기 인버터에 흐르는 전류의 양에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하는 모터제어수단과, 상기 제2직류평활필터의 직류전압 공급시 상기 모터제어수단에 소정의 전원을 공급하여 주는 전원공급수단을 포함한 것을 특징으로 하는 인버터의 초기돌입전류 억제장치.