KR100724488B1 - 인버터 출력 주파수 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 출력 주파수 제어 방법에 관한 것으로, 종래에는 인버터를 스위칭하여 전동기를 운전하거나 전동기가 프리런하는 상태에서 인버터를 동작시키는 경우에도 인버터가 미리 결정된 출력 주파수를 출력하도록 하여 인버터에 과전류가 흘러서 전동기 제어 회로가 과전류 트립되거나, 심지어 인버터가 손상되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 인버터 출력 전류를 검출하여 미리 설정된 인버터 기준 출력 전류와 비교하고, 전동기 여자 전류를 검출하는 단계와; 상기 인버터 출력 전류가 상기 인버터 기준 출력 전류보다 큰 경우, 상기 검출된 인버터 출력 전류로부터 인버터 최소 출력 주파수를 연산하며, 상기 검출된 전동기 여자 전류로부터 인버터 출력 주파수를 연산하는 단계와; 상기 인버터 출력 주파수와 상기 인버터 최소 출력 주파수 중에서 큰 주파수를 인버터 최종 출력 주파수로 결정하는 단계로 구성되어 인버터 과전류를 방지하는 효과가 있다.

Description

인버터 출력 주파수 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE OUTPUT FREQUENCY OF A INVERTER}

도 1은 본 발명의 동작을 설명하는 흐름도.

도 2는 종래 기술에 따른 인버터 출력 전류 파형도.

도 3은 본 발명에 따른 인버터 출력 전류 파형도.

본 발명은 인버터 출력 주파수 제어 방법에 관한 것으로, 특히 전동기가 프리-런(free-run)하는 도중에 인버터를 동작시킬 때와 같이 인버터에 과도 전류가 흐를 수 있는 경우에, 속도 센서없이(sensorless mode) 인버터 출력 전류와 전동기 여자 전류를 검출하여 부하 상태를 감지하고, 이들로부터 인버터 출력 주파수를 결정하도록 함으로써, 과전류 트립이나 인버터 손상과 같은 상황을 미리 방지할 수 있도록 한 인버터 출력 주파수 제어 방법에 관한 것이다.

교류 전동기를 구동하는 가변속 전동기 구동장치(이하, 인버터)는 상용전원(예를 들어, AC 220/440V)의 전력을 입력받아 전력 변환을 통하여 출력전압과 주파수를 변환시켜 전동기(모터)에 공급함으로써 전동기 속도 및 토크를 고효율로 쉽게 제어하는 가변속 전동기 구동장치이다.

이러한 인버터를 이용하여 전동기를 구동할 때, 인버터 출력과 전동기 입력 사이에 스위치를 연결하여 온/오프하여 운전하는 경우가 있고, 또는 순간 정전과 같이 상용 전원이 차단되어 전동기가 프리-런하는 도중에 상용 전원이 다시 입력되어 인버터가 재동작될 수도 있다.

이와 같은 경우, 인버터에는 과도한 전류가 발생되고 이로 인해 소음을 포함한 억제 상황이 야기되며, 심한 경우 인버터의 파워 소자가 소손되는 원인이 되기도 한다. 그러므로 이와 같은 상황을 방지할 수 있는 알고리즘이 필요하다.

종래에는 사용자가 설정한 주파수와 입력된 전압의 비율(v/f)을 외부 상황 판단없이 항상 출력하는 방식을 이용한다.

즉, 각종 입력신호가 입력되고 실행(run)신호가 떨어지면 주파수에 따라 V/f패턴에 의한 전압량이 결정되고 주파수를 출력하기 위한 타이머 인터럽트량이 결정되며 이것에 의해 3상 V/f기준신호가 출력되어 유도전동기를 제어한다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 인버터를 스위칭 켜어 전동기를 운전하거나 순간 정전 후 전압 회복과 같은 경우에도 인버터가 미리 결정된 출력 주파수를 출력하도록 함으로써, 인버터에 전류가 상당히 과도하게 흘러서 하드웨어 억제 상황까지 발생할 수도 있으며 최악의 경우 인버터가 소손될 수도 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 인버터 출력 전류와 전동기 여자 전류를 검출하여 부하 상황을 감지하고, 이들 전류로부터 최종 인버터 출력 주파수를 결정할 수 있도록 한 인버터 출력 주파수 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인버터 출력 전류를 검출하여 미리 설정된 인버터 기준 출력 전류와 비교하고, 전동기 여자 전류를 검출하는 단계와; 상기 인버터 출력 전류가 상기 인버터 기준 출력 전류보다 큰 경우, 상기 검출된 인버터 출력 전류로부터 인버터 최소 출력 주파수를 연산하며, 상기 검출된 전동기 여자 전류로부터 인버터 출력 주파수를 연산하는 단계와; 상기 인버터 출력 주파수와 상기 인버터 최소 출력 주파수 중에서 큰 주파수를 인버터 최종 출력 주파수로 결정하는 단계로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 동작을 설명하는 흐름도인데, 이에 도시된 바와 같이, 전동기 여자 전류와 인버터 출력 전류를 검출하여 인버터 출력 전류가 과전류인지를 판단한다.

인버터 출력 전류가 과전류라면, 다음 수식에 따라 인버터 출력 전류로부터 인버터 출력 전압을 연산한다.

인버터 출력 전압(n) = 인버터 출력 전압(n-1) + K*(전동기 정격 전류-인버터 출력 전류), 여기에서 k는 상수.

상기 출력 전압으로부터 v/f 비율을 이용하여 인버터 최소 출력 주파수를 연산한다.

또한, 다음 수식에 따라 전동기 여자 전류로부터 인버터 출력 주파수를 연산한다.

인버터 출력 주파수 = 목표 주파수 - 비례·적분(PI) 제어량, 여기에서 PI 제어량은 검출된 전동기 여자 전류에서 전동기 여자 전류 기준치를 공제한 값.

상기 인버터 최소 출력 주파수와 인버터 출력 주파수를 비교하여, 큰 값을 인버터 최종 출력 주파수로 결정한다.

정리하면, 실제 전동기에 흐르는 인버터 출력 전류와 전동기 여자 전류를 검출하여, 인버터에 과도 전류가 흐를 수 있는 상황을 판단하고, 검출된 인버터 출력 전류로부터 연산된 인버터 출력 주파수와 전동기 여자 전류로부터 연산된 인버터 출력 주파수 중에서 큰 주파수를 인버터 출력 주파수를 결정한다.

이와 같이, 실제 검출된 인버터 출력 전류와 전동기 여자 전류로부터 인버터 출력 주파수를 결정하여 전동기를 운전함으로써, 인버터를 스위칭하여 전동기를 운전하거나 전동기가 프리런하는 상태에서 인버터를 동작시키는 경우의 인버터 과전류를 억제할 수 있다.

도 2는 인버터에 과전류가 흐를 수 있는 상황에서 종래 기술에 따라 인버터 출력 주파수를 제어한 경우의 인버터 출력 전류 파형도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인버터 출력 주파수 제어 방법을 적용하여 인버터 출력 주파수를 제어한 경우의 인버터 출력 전류 파형도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법을 적용함으로써, 인버터 출력 전류의 왜곡(또는 과도 전류)이 방지된다는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되고, 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해지는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 가능하다는 것은 당업자에 자명할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 인버터 출력 전류와 전동기 여자 전류를 검출하여 부하 상황을 감지하고, 이들 전류로부터 최종 인버터 출력 주파수를 결정하여 전동기를 운전함으로써, 인버터 과전류를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 인버터 출력 전류를 검출하여 미리 설정된 인버터 기준 출력 전류와 비교하고, 전동기 여자 전류를 검출하는 단계와;

   상기 인버터 출력 전류가 상기 인버터 기준 출력 전류보다 큰 경우, 설정된 전동기 정격전류와 상기 검출된 인버터 출력 전류 간의 차이 값에 설정된 비례상수를 곱하여 전압을 얻고, 얻은 전압에 이전의 인버터 출력 전압을 가산하여 인버터 출력 전압을 얻으며, 얻은 인버터 출력 전압을 설정된 전압 대 주파수 비율에 의해 주파수로 변환함으로써 상기 검출된 인버터 출력 전류로부터 인버터 최소 출력 주파수를 연산하며, 상기 검출된 전동기 여자 전류와 설정된 전동기 여자 전류 기준치 간의 차이를 비례 적분하여 주파수로 변환한 값을 설정된 목표 주파수로부터 감산하여 인터버 출력 주파수를 구함으로써 상기 검출된 전동기 여자 전류로부터 인버터 출력 주파수를 연산하는 단계와;

   상기 인버터 출력 주파수와 상기 인버터 최소 출력 주파수 중에서 큰 주파수를 인버터 최종 출력 주파수로 결정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터 출력 주파수 제어 방법.
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