KR100421611B1 - 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법 - Google Patents

인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법에 관한 것으로서, 직류 커패시터 방전 전압의 직류 리플 전압을 감지하여 상기 직류커패시터의 노화정도를 판단하고, 상기 직류 커패시터 교체시기를 사용자에게 알려주어 직류 커패시터의 노화에 의한 인버터 고장을 미리 방지하는 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 제어부에 소프트웨어적으로 구현한 것으로서 기준값 설정 플래그를 리셋시키고 사용자의 기준값 재설정명령이 있는지 판단하여 사용자의 기준값 재설정 명령이 있을 시 기준값 설정 플래그를 셋하는 플래그 초기화 단계와, 정상운전조건을 감시하고 직류 리플 전압을 검출하는 직류 리플 전압 검출 단계와, 기준값 설정 플래그를 체크하는 플래그 체크 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 리셋이면 검출된 직류 리플 전압과 기준값을 비교하며 직류 커패시터의 노화를 감시하는 노화 감시 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 셋이면 기준값을 설정하는 기준값 설정 단계로 구성 한다.

Description

인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법{METHOD FOR MONITORING A AGING OF CAPACITY IN INVERTER}
본 발명은 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법에 관한 것으로, 특히 직류 커패시터 방전 전압의 직류 리플 전압을 감지하여 상기 직류커패시터의 노화정도를 판단하고, 상기 직류 커패시터 교체시기를 사용자에게 알려주어 직류 커패시터의 노화에 의한 인버터 고장을 미리 방지하는 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법에 관한 것이다.
도 1은 유도 전동기의 전원 공급장치 블럭도로서, 이에 도시된 바와 같이 교류전원(11)을 상기 교류전원(11)이 도통되는 것을 방해하는 전원임피던스(12)를 통하여 입력 받아 직류전원으로 만들고 유도 전동기(14)를 구동 및 제어하기 위해 다시 교류전원으로 만드는 인버터부(13)와, 상기 인버터부(13)를 감시하고 상기 인버터부(13)에 제어신호를 출력하는 제어부(15)와, 상기 제어부(15)에 연결되어 상기 인버터부(13) 및 유도전동기(14)의 이상 동작시 사용자에게 이상 동작을 알려주는 경고알람(18)으로 구성 한다.
상기 인버터부(13)는 상기 전원임피던스(12)를 통하여 입력 받은 교류전원(11)을 정류하는 정류부(16)와, 상기 정류부(16)의 출력 전류를 각각 병렬 연결된 저항(R) 또는 릴레이(MC)를 통하여 입력 받아 충전하여 상기 정류부(16)의 출력 전압을 평활시키는 커패시터(C)와, 상기 커패시터(C)의 리플이 있는 직류 전압을 입력 받아 상기 제어부(15)의 제어 신호에 의해 교류 전원으로 변환하여 유도전동기(14)를 구동하는 인버터(17)로 구성 된다.
이와 같이 구성된 유도 전동기의 전원 공급장치 블럭도에 있어서, 교류전원(11)이 전원임피던스(12)를 통하여 정류부(16)에서 정류된다. 최초 전원 인가시 상기 정류부(16)의 전류가 직류 커패시터(C)에 충전되면서 인버터(17)에 돌입 전류가 흐를수 있으므로 최초 충전은 저항(R)을 통하여 저항(R)과 커패시터(C)의 시정수로 직류 커패시터(C)를 충전 한다. 이후에 제어부(15)가 상기 직류 커패시터(C)의 방전전압을 감지하여 소정 전압 이상이 되면 상기 제어부(15)는 릴레이(MC)를 턴온 시켜 릴레이(MC)를 통하여 직류 커패시터(C)를 충전 한다. 상기 직류 커패시터(C)에 충전된 리플이 있는 직류 전원은 인버터(17)에 인가되고, 제어부(15)는 소정 제어 신호를 상기 인버터(17)로 출력하여 인버터(17)에 인가된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 유도 전동기(14)를 구동 및 제어 하게 된다.
도 2는 도1에 도시한 유도 전동기의 전원 공급장치 부분 상세 회로도로서, 다수의 다이오드중 A상의 전류가 흐르는 부분만 실선으로 도시한 회로도이며 이에 도시한 바와 같이 중성점이 접지된 3상 교류전원(VA,VB,VC)과, 상기 교류전원(VA,VB,VC)의 각상에 직렬연결된 전원 임피던스(LA,LB,LC)와, 상기 각각의 전원 임피던스 (LA,LB,LC)에 정방향 직렬 연결된 다이오드(D1,D2,D3)와, 상기 다이오드(D1,D2,D3)의 캐소드에 공통 접속된 저항(R)과, 상기 전원 임피던스(LA,LB,LC)에 각각 역방향 직렬 연결된 다이오드(D4,D5,D6)와, 상기 저항(R)에 플러스 단자를 접속하고 상기 역방향 연결된 다이오드(D4,D5,D6)의 애노드에 마이너스 단자를 접속한 직류 커패시터(C)와, 상기 직류 커패시터(C)에 병렬 연결되어 인버터(17)와유도 전동기(14)를 등가시킨 정전류(IDC)로 구성 한다. 이와 같이 구성된 도1에 도시한 유도 전동기의 전원 공급장치 부분 상세 회로에 있어서, 하나의 입력 상 전압(VA)이 피크로 향하고 있을때의 출력 전류(IA)는 다이오드 (D1)와 저항(R)을 통하여 정전류(IDC)와 소정의 충전전류(IC)로 분기하고, 상기 충전전류(IC)는 직류 커패시터(C)를 소정 전압(VDC)으로 충전시키고 다이오드(D5)를 통하여 도통 된다.
도 3은 도2의 입력 전원 파형도와 직류 커패시터의 전압 및 전류 파형도로서, 이에 도시된 바와 같이 직류 커패시터(C)의 충전주기는 입력 전원주파수 한주기에 6번 충전하며, 결국 충전 주기는 입력 전원주파수 주기의 1/6배에 해당 한다. 또한, 직류 커패시터(C)의 전압과 전류는 소정의 리플이 있다.
상기와 같은 종래의 기술에 있어서, 유도 전동기에 전원을 공급하기 위한 부품의 하나인 직류 커패시터의 노화 정도를 파악 할수 없기 때문에 상기 직류 커패시터의 노화에 의한 인버터 및 다른 주변 부품의 소손을 방지하기 위해 사용자는 일정 주기로 상기 직류 커패시터의 커패시턴스를 측정해야 하는 번거로움과 커패시터를 측정하기 위한 장비를 구비해야하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 직류 커패시터의 노화 정도를 직류 커패시터 방전 전압의 리플 변화로 감시하여, 상기 직류 커패시터 교체시기를 사용자에게 알려주어 직류 커패시터의 노화에 의한 인버터 고장을 미리 차단 하는 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 유도 전동기의 전원 공급장치 블럭도.
도 2는 도1에 도시한 유도 전동기의 전원 공급장치 부분 상세 회로도.
도 3은 도2의 입력 전원 파형도와 직류 커패시터의 전압 및 전류 파형도.
도 4는 본 발명 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법 순서도.
도 5는 본 발명 직류 리플 전압 검출 방법 순서도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
11 : 교류전원 12 : 전원 임피던스
13 : 인버터부 14 : 유도전동기
15 : 제어부 16 : 정류부
17 : 인버터 18 : 경고알람
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제어부에 소프트웨어적으로 구현한 것으로서 기준값 설정 플래그를 리셋시키고 사용자의 기준값 재설정명령이 있는지 판단하여 사용자의 기준값 재설정 명령이 있을 시 기준값 설정 플래그를 셋하는 플래그 초기화 단계와, 정상운전조건을 감시하고 직류 리플 전압을 검출하는 직류 리플 전압 검출 단계와, 기준값 설정 플래그를 체크하는 플래그 체크 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 리셋이면 검출된 직류 리플 전압과 기준값을 비교하며 직류 커패시터의 노화를 감시하는 노화 감시 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 셋이면 기준값을 설정하는 기준값 설정 단계로 구성한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법을 첨부한 도 4 및 도5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 제어부(15)에 소프트웨어적으로 구현한 것으로서 기준값 설정 플래그를 리셋시키고(S1) 사용자의 기준값 재설정명령이 있는지 판단하여(S2) 사용자의 기준값 재설정 명령이 있을 시 기준값 설정 플래그를 셋하는(S3) 플래그 초기화 단계(ST1)와, 상기 제어부(15)에서 유도 전동기(14)의 정상운전조건을 체크하고 (S4) 직류 리플 전압을 검출하는(S6) 직류 리플 전압 검출 단계(ST2)와, 기준값 설정 플래그를 체크하는(S7) 플래그 체크 단계(ST3)와, 상기 플래그 체크 단계(ST3)에서 기준값 설정 플래그가 리셋이면 검출된 직류 리플 전압과 기준값을비교하며(S8) 직류 커패시터의 노화를 감시하는 노화 감시 단계(ST4)와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 셋이면 기준값을 설정하는 기준값 설정 단계(ST5)로 구성 한다.
상기 직류 리플 전압 검출단계(ST2)는 제어부(15)에서 정상운전조건을 체크하여(S4) 정상운전조건이 아니면 경고알람(18)을 동작시키고(S5) 다시 정상운전 조건을 체크하게 된다. 만약, 정상운전조건이면 리플전압 검출(S6)을 수행하게 된다.
또한, 상기 정상운전조건은 인버터의 정속운전의 경우와, 과전류 억제 운전이 아닌 경우와, 과부하 운전이 아닌 경우 이다.
도 5는 본 발명 직류 리플전압 검출 방법 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 직류 리플전압 검출(S6)은 먼저 제어부(15)에서 커패시터 최대전압 및 최소전압을 영으로 초기화하여 저장하고(S61) 전원주파수의 한주기 시간이 경과 했는지를 판단하는(S62) 경과시간 판단단계(SP1)와, 상기 경과시간 판단단계(SP1)에서 전원주파수의 한주기 시간이 경과하지 않았으면 커패시터 전압을 검출하여(S63) 기 저장된 커패시터 최대전압 및 최소전압과 비교하는 최대전압 및 최소전압 검출단계(SP2)와, 상기 경과시간 판단단계(SP1)에서 전원주파수의 한주기 시간이 경과하였으면 기 저장된 커패시터 최대전압과 커패시터 최소전압의 차를 구하여 직류 리플 전압을 검출하고(S68) 종료하는 리플 전압 검출단계(SP3)로 구성 한다.
상기 전원주파수 한주기의 시간은 직류 커패시터가 다수회 방전 되어 다수회의 리플 전압이 발생하는 시간으로서 직류 커패시터 최대전압 및 최소전압을 검출하는 최소의 시간이다.
또한, 상기 최대전압 및 최소전압 검출단계(SP2)는 제어부(15)에서 검출한 커패시터 전압과 상기 제어부(15)에 기 저장된 커패시터 최대전압을 비교하여(S64), 제어부(15)에서 검출한 커패시터 전압이 커패시터 최대전압보다 크면 검출된 커패시터 전압을 커패시터 최대전압으로 선택하여 저장하고(S65) 경과시간 판단단계(SP1)로 돌아가고, 검출된 커패시터 전압과 기 저장된 커패시터 최소전압을 비교하여(S66), 검출된 커패시터 전압이 커패시터 최소전압보다 작으면 검출된 커패시터 전압을 커패시터 최소전압으로 선택하여 저장하고(S67) 경과시간 판단 단계(SP1)로 돌아 간다. 또한, 검출된 커패시터 전압이 커패시터 최대전압과 커패시터 최소전압의 사이 값이면 경과시간 판단단계(SP1)로 돌아 간다.
또한, 상기 노화 감시 단계(ST4)는 검출 직류 리플전압과 기준값을 비교하여(S8) 검출 직류 리플전압이 기준값보다 작으면 직류 리플전압 검출단계(ST2)로 돌아가고, 만약 검출 직류 리플전압이 기준값보다 크면 경고알람(18)을 동작시키고(S9) 종료 한다.
또한, 상기 기준값 설정 단계(ST5)는 기준값을 도출하기 위한 일정기간이 경과 했는지를 판단하여(S10) 일정 기간이 경과하지 않았으면 검출된 직류 리플전압과 기 저장된 직류리플 전압을 비교하여 큰 전압값을 최고값으로 기억하고(S11) 직류 리플전압 검출단계(ST2)로 돌아 간다. 만약, 일정 기간이 경과 하였으면 기 기억된 최고값을 기준값으로 설정하고(S12) 기준값 설정 플래그를 리셋하고(S13) 직류 리플전압 검출단계(ST2)로 돌아간다.
또한, 상기 일정 기간은 보다 정확한 기준값을 설정하기 위하여 여러번 직류리플 전압을 검출하기 위한 시간으로서 사용자가 설정 할수 있게 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 직류 커패시터의 노화 정도를 직류 커패시터 방전 전압의 리플 변화로 감시하여, 상기 직류 커패시터 교체시기를 사용자에게 알려주어 직류 커패시터의 노화에 의한 인버터 고장을 미리 차단하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 제어부에서 기준값 설정 플래그를 리셋시키고 사용자의 기준값 재설정명령이 있는지 판단하여 사용자의 기준값 재설정 명령이 있을 시 기준값 설정 플래그를 셋하는 플래그 초기화 단계와, 상기 제어부에서 유도 전동기의 정상운전조건을 체크하고 전원주파수의 한 주기마다 직류 커패시터의 방전전압을 검출하여 커패시터 최대전압 및 최소전압을 검출하고, 그 캐패시터 최대전압과 커패시터 최소전압차에 의해 직류 리플 전압을 검출하는 직류 리플 전압 검출 단계와, 상기 제어부의 기준값 설정 플래그를 체크하는 플래그 체크 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 기준값 설정 플래그가 리셋이면 상기 직류 커패시터에서 검출된 직류 리플 전압과 기준값을 비교하여, 상기 검출된 직류리플전압이 기준값보다 크면 경고하는 직류 커패시터의 노화 감시 단계와, 상기 플래그 체크 단계에서 제어부의 기준값 설정 플래그가 셋이면 일정기간 경과시마다 상기 검출된 직류리플전압 중 최고값을 기준값으로 설정하는 기준값 설정 단계로 구성한 것을 특징으로 하는 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 커패시터 최대전압 및 최소전압 검출은 검출된 커패시터 전압과 기 저장된 커패시터 최대전압을 비교하여, 검출된 커패시터 전압이 커패시터 최대전압보다 크면 검출된 커패시터 전압을 커패시터 최대전압으로 선택하여 저장하고, 검출된 커패시터 전압과 기 저장된 커패시터 최소전압을 비교하여, 검출된 커패시터 전압이 커패시터 최소전압보다 작으면 검출된 커패시터 전압을 커패시터 최소전압으로 선택하여 저장하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터의 직류 커패시터 노화 감시 방법.
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