KR100841651B1 - 인버터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비상 사태 발생 시 인버터의 출력을 신속하고 정확하게 차단하는 인버터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 입력 신호에 따라 전동기를 구동하는 인버터와, 인버터에 PWM 신호를 출력하는 PWM 발생 유닛과, PWM 발생 유닛을 제어하고, 비상 발생 시 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 차단하는 제어 유닛을 포함하는 인버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 마그네틱 컨택터와 소프트웨어 기술에 의해 구현되는 인버터 정지 기능을 포함한 인버터 제어 장치보다 상대적으로 부피가 작은 안전 릴레이 등의 소형 스위치를 사용하여 구현함으로써 인버터 시스템의 크기를 줄일 수 있고, 하드웨어 소자들을 이용하여 구성함으로써, 소프트웨어 신호 처리에 의한 시간 지연을 감소하고, 소프트웨어 오류에 의한 오동작을 방지하는 효과가 있다.

인버터, 정지, 릴레이

Description

인버터 제어 장치 및 방법{A device for controlling an inverter and a method thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 마그네틱 컨택터를 포함하는 인버터 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 인버터 제어 장치의 신호 흐름을 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 인버터 제어 장치의 신호 흐름을 보인 도면이다.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

20:제어 유닛 21:인버터

22:PWM 발생 유닛 23:PWM 입력 전원

24:상용 전원 201:제1 스위치

202:제2 스위치

본 발명은 인버터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비상 사태 발생 시 인버터의 출력을 신속하고 정확하게 차단하는 인버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

전력 전자, 모터 드라이브 응용 및 기타 전기기기 등의 기술 부문에 사용되는 인버터에 의해 구동되는 전동기에 이물질이나 신체 등이 투입되는 경우에는 큰 사고가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 인버터의 출력을 차단해야 하는데, 인버터의 출력을 빠르고 안정적으로 차단하지 않게 되면 2차 사고의 원인이 된다.

종래 기술에 따른 마그네틱 컨택터(Magnetic Contactor; M/C, 이하 'M/C'라 한다.)를 이용한 인버터 정지 기능을 가진 인버터 제어 장치는 다기능 입력 단자 중 하나를 외부 트립 신호를 위해 미리 설정해 두고, 설정된 단자를 통해 외부 트립 신호가 입력되면 인버터 내부에 소프트웨어로 정지 신호를 발생시켜, 이를 통해 인버터를 정지한다.

이하, 종래 기술에 따른 M/C를 이용한 인버터 정지 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 M/C를 포함하는 인버터 제어 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 전동기를 구동하는 인버터(11)와, 상기 인버터에 펄스진폭변조(Pulse Width Modulation; PWM, 이하 'PWM'이라 한다.) 신호를 출력하는 PWM 발생 유닛(12)과, 다기능 입력 단자(13)와, M/C(10)로 구성된다.

M/C(10)는 인버터와 전동기 사이에 연결되고, 인버터로부터 전동기로의 출력을 개폐하는 장치이고, PWM 발생 유닛(12)은 인버터를 제어하는 PWM 신호 즉, 제어 신호를 출력하는 장치이다.

다기능 입력 단자(13)는 외부 신호선과 연결되어 신호를 입력받는다. 먼저, 다기능 입력 단자(13) 중 P1에 정방향 운전 지령 신호선(FX)을 연결하고, P7에 외부 트립 신호선(BX)을 연결한다. 상기 P1을 통해 정방향 운전 지령이 입력되면 인버터는 운전 지령 주파수 등의 제어 값에 근거하여 운전을 시작한다.

정상 운전 중, 비상 사태 발생 시 P7을 통해 외부 트립 신호가 인가되면, 입력된 외부 트립 신호에 대응하여 소프트웨어적으로 정지 신호를 발생한다. 발생된 정지 신호가 M/C(10)로 입력되면, M/C(10)는 인버터의 출력을 차단한다.

도 2는 종래 기술에 따른 인버터 제어 장치의 신호 흐름을 보인 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 운전 지령에 따라 운전 주파수에 근거하여 인버터는 전동기를 구동하게 되고, 외부 트립 신호의 입력에 의해 운전 주파수가 차단된다. 즉, 다기능 입력 단자(13)의 P1에 연결된 정방향 운전 지령 신호선(FX)을 통해 운전 지령 신호를 입력받아 인버터는 운전 주파수를 근거로 전동기를 운전한다. 이 경우에 다기능 입력 단자(13)의 P7에 연결된 외부 트립 신호선(BX)을 통해 외부 트립 신호가 인가되면, 인가된 외부 트립 신호에 의해 M/C(10)가 개방되어 인버터 출력을 차단하고 주파수가 HIGH에서 LOW로 된다. 운전 지령이 ON되어 있어도 인버터는 전동기를 구동할 수 없다. 비상 사태가 해결되면 외부 트립 신호를 OFF로 하고, 정방향 운전 지령을 ON으로 하여 인버터를 재기동한다.

다기능 입력 단자를 통한 비상 정지의 경우는 인버터와 전동기 사이에 M/C를 연결하여 외부로부터 트립 신호가 인가되면 M/C가 인버터의 출력선을 개방시키는 구조를 가지므로, 인버터 제어 시스템의 부피가 큰 문제점이 있다.

또한, 외부 트립 신호가 입력되면 인버터 내의 소프트웨어가 정지 신호를 발 생하는데, 즉 외부 트립 신호를 입력받아 신호를 처리한 후, 정지 신호를 발생시켜 인버터 출력을 차단하게 됨으로써 정지까지의 시간이 지연되고, 만약 소프트웨어에 오류가 있으면 인버터 출력이 차단되지 않는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명의 목적은, 인버터 운전 중 비상 사태 발생 시 외부로부터 입력되는 상용 전원과 안전 릴레이를 이용하여 인버터의 출력을 빠르고 안정적으로 차단하여 효과적으로 인버터를 정지하는 인버터 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 제어 장치는, 입력 신호에 따라 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터에 PWM 신호를 출력하는 PWM 발생 유닛과, 상기 PWM 발생 유닛을 제어하고, 비상 발생 시 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 차단하는 제어 유닛을 포함하는 인버터 제어 장치이다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 제어 장치는, 입력 신호에 따라 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터에 PWM 신호를 출력하는 PWM 발생 유닛과, 상용 전원과 연결되고, 비상 발생 시 상기 상용 전원으로부터 상기 PWM 발생 유닛으로 입력되는 전원을 개폐하는 스위치를 포함하고, 상기 PWM 발생 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 인버터 제어 장치이다.

스위치는 비상 발생 시에 상기 상용 전원의 입력을 개폐하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치의 개폐에 근거하여 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 개폐하는 제2 스 위치로 구성된다. 여기서 제2 스위치는 안전 릴레이인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 인버터 제어 장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터 제어 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 인버터(21)와, PWM 발생 유닛(22)과, PWM 입력 전원(23)과, 상용 전원(24)과, 제어 유닛(20)으로 구성된다.

인버터(21)는 평활 커패시터로부터 직류 전원을 입력받아 전동기를 구동하기위한 교류전원을 생성하고, PWM 발생 유닛(22)으로부터 PWM 신호를 입력받아 전동기를 구동한다. PWM 발생 유닛(22)은 제어 유닛(20)과 연결되고, 상기 제어 유닛(20)의 지령에 의해 PWM 신호를 인버터(21)로 출력한다. 또한, PWM 발생 유닛(22)은 PWM 입력 전원(23)으로부터 전원을 공급받는데, PWM 입력 전원(23)은 상용 전원(24)으로부터 입력된 교류 전원을 변환하여 PWM 발생 유닛(22)에 구동 전원을 공급한다. 제어 유닛(20)은 상용 전원(24)과 PWM 발생 유닛(22) 사이, 및 PWM 입력 전원(23)과 PWM 발생 유닛(22) 사이에 연결되고, 상기 PWM 발생 유닛(22)을 제어함과 동시에 비상 발생 시 상기 PWM 발생 유닛(22)의 출력을 차단한다.

제어 유닛(20)은 상용 전원과 연결되고, 비상 발생 시 상기 상용 전원(24)으로부터 상기 PWM 발생 유닛(22)으로 입력되는 전원을 개폐하는 스위치를 포함한다. 상기 스위치는 두 개의 스위치로 구성되는 것이 바람직하다. 제1 스위치는 비상 발생 시에 상기 상용 전원의 입력을 개폐한다. 제2 스위치는 상기 제1 스위치의 개폐에 근거하여 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 개폐한다. 여기서 제2 스위치는 안전 릴 레이인 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 인버터 제어 장치의 신호 흐름을 보인 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 운전 지령에 따라 운전 주파수에 근거하여 인버터는 전동기를 구동하는 중, 비상 사태가 발생하여 제1 스위치 신호가 OFF되면 이에 연동하여 제2 스위치 신호가 OFF되고, PWM 신호가 OFF된다. 도 4의 신호 흐름도는 구성 소자의 사양에 따라 동작 시간, 지연시간, 트리거 신호 등이 달라지는 것이 바람직하다.

정상 운전 시, 제1 스위치는 ON상태(또는 CLOSE상태)로 입력받은 상용 전원을 근거로 제2 스위치의 여자 코일을 작동시켜 제2 스위치 내부의 접점을 ON하여 PWM 발생 유닛(22)을 활성화한다. 반면, 비상 사태 발생 시, 제1 스위치는 OFF상태(또는 OPEN상태)가 되고, 이에 따라 제2 스위치의 여자 코일이 작동을 멈추게 되어 제2 스위치 내부의 접점을 OFF하여 PWM 발생 유닛(22)의 출력을 차단한다. 여기서 제1 스위치는 사용자에 의해 수동으로 동작하거나, 또는 별도의 외부 장치에 의해 자동으로 동작하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 제어 방법은, 인버터 운전 중 비상 발생 시, 상용 전원의 입력을 차단하는 단계와, 상기 차단된 상용 전원에 근거하여 PWM 발생 유닛에 입력되는 전원을 차단하는 단계와, 상기 차단된 PWM 발생 유닛에 입력되는 전원에 근거하여 인버터로 출력되는 PWM 신호를 차단하는 단계를 포함하는 인버터 제어 방법이다.

먼저, 제1 스위치가 ON상태로 되어 입력된 상용 전원에 의해 제2 스위치가 ON상태로 되고, PWM 발생 유닛(22)을 통해 인버터로 PWM 신호를 출력한다. 인버터는 운전 지령에 따라 운전 주파수를 근거로 전동기를 구동한다.

상용 전원의 입력을 차단하는 단계는, 상기 인버터 운전 중 비상 사태가 발생한 경우에 상기 제1 스위치(201)를 OFF상태로 하여 입력 상용 전원을 차단하는 단계이다.

PWM 발생 유닛에 입력되는 전원을 차단하는 단계는, 상용 전원과 연결되어 입력받은 전원을 변환하여 PWM 발생 유닛(22)에 전원을 공급하는 PWM 입력 전원(23)의 출력을 제2 스위치(202)를 통해 차단하는 단계이다.

PWM 신호를 차단하는 단계는, PWM 발생 유닛(22)의 입력 전원이 차단되어 인버터 운전을 정지하는 단계이다. 즉, PWM 발생 유닛(22)로부터 출력되는 PWM 신호가 없으므로, 운전 지령이 있더라도 실제로 인버터는 전동기를 구동하지 못한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 제어 장치 및 방법은 상대적으로 부피가 작은 안전 릴레이 등의 소형 스위치를 사용하여 구현함으로써 인버터 시스템의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 인버터 제어 장치 및 방법은 하드웨어 소자들을 이용하여 구성함으로써, 소프트웨어 신호 처리에 의한 시간 지연을 감소하고, 소프트웨어 오류에 의한 오동작을 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 입력 신호에 따라 전동기를 구동하는 인버터와;

   상기 인버터에 PWM 신호를 출력하는 PWM 발생 유닛과;

   상기 PWM 발생 유닛을 제어하고, 비상 발생 시 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 차단하는 제어 유닛을 포함하는 인버터 제어 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상용 전원과 연결되고, 비상 발생 시 상기 상용 전원으로부터 상기 PWM 발생 유닛으로 입력되는 전원을 개폐하는 스위치를 포함하는 인버터 제어 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 스위치는,

   비상 발생 시, 상기 상용 전원의 입력을 개폐하는 제1 스위치와;

   상기 제1 스위치의 개폐에 근거하여 상기 PWM 발생 유닛의 출력을 개폐하는 제2 스위치를 포함하는 인버터 제어 장치
4. 제3 항에 있어서, 상기 제2 스위치는,

   안전 릴레이인 것을 특징으로 하는 인버터 제어 장치.
5. 인버터 운전 중 비상 발생 시, 상용 전원의 입력을 차단하는 단계와;

   상기 차단된 상용 전원에 근거하여 PWM 발생 유닛에 입력되는 전원을 차단하는 단계와;

   상기 차단된 PWM 발생 유닛에 입력되는 전원에 근거하여 인버터로 출력되는 PWM 신호를 차단하는 단계를 포함하는 인버터 제어 방법.

Images