KR100993899B1 - 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법 - Google Patents

하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 부하에서 생성된 회생 에너지를 교류 전압으로 변환하고, 변환된 교류 전압을 전원부에 환원시키는 회생 에너지 피드백 유닛; 상기 회생 에너지를 상기 전원부로 환원시키지 않고, 저장하거나 소모하기 위한 회생 에너지 우회 수단; 상기 전원부의 전압 및 전류를 측정하여, 상기 전원부의 이상 유무를 점검하는 센서부; 상기 회생 에너지 피드백 유닛과 회생 에너지 우회 수단의 각 입력단과 상기 회생 에너지가 출력되는 회생 에너지 출력단 사이에 연결되는 스위칭부; 및 상기 센서부로부터 수신한 상기 전원부의 이상 유무에 따라, 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 회생 에너지 피드백 유닛과 상기 회생 에너지 우회 수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 하이브리드 회생 에너지 장치와, 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법 {Hybrid regenerative energy feedback apparatus, inverter having the same and method for controlling the same}
본 발명은 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원부에 이상이 발생하여 회생 에너지를 환원시킬 수 없는 경우 회생 에너지를 저장하거나 소모함으로써 인버터를 보호하도록 형성된 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법에 관한 것이다.
인버터는 직류 전원을 가변 전압과 가변 주파수의 교류 전원으로 변환해주는 장치이다. 도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 인버터의 구성을 살펴보면, 인버터는 상용 교류 전원부(10)에 연결된 정류 회로(20)와, 평활 회로(30)와, 인버터 회로(40) 및 다이내믹 브레이크 유닛(50)으로 구성되며, 다이내믹 브레이크 유닛(DBU; Dynamic Brake Unit)(50)은 다이내믹 브레이크 저항(미도시)을 포함한다. 정류 회로(20)는 상용 교류 전원부(10)에서 인가된 교류 전압을 정류하여 DC 링크 전압을 출력하며, 캐패시터로 이루어진 평활 회로(30)는 정류 회로(20)에서 출력되는 DC 링크 전압을 평활시켜 출력한다. 인버터 회로(40)는 평활 회로(30)에서 출력된 직류 전원을 주파수와 전압이 가변적인 교류 전원으로 변환시켜 출력한다. 한편, 구동되던 모터(60)가 감속 운전을 하게 되면, 모터(60)는 유도발전기 역할을 하게 되어 인버터 회로(40) 측으로 회생 에너지(전압)가 유입된다. 회생 에너지가 유입되면, DC 링크 전압이 증가하게 되고, 이러한 과도한 DC 링크 전압은 다이내믹 브레이크 유닛(50) 내의 다이내믹 브레이크 저항에서 열 에너지의 형태로 소비시킨다. 그 결과, 인버터 회로(40)에 과도한 DC 링크 전압이 인가되는 것을 방지하여, 인버터 회로(40)를 보호할 수 있게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 인버터와 같이 회생 에너지를 다이내믹 브레이크 유닛 내의 저항에서 소모시키는 방식을 사용하면, 별도의 다이내믹 브레이크 저항과 이러한 저항에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치 등을 설치해야 하므로 많은 공간이 요구되기 때문에 인버터를 소형화시키는데 어려움이 많았다. 그리고, 모터의 제동 토오크는 향상되지만, 회생 에너지를 전혀 활용할 수 없기 때문에 효율이 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 회생 에너지를 교류 전원으로 변환시킨 후, 변환된 교류 전원을 상용 교류 전원부로 피드백시키는 회생 에너지 피드백 장치가 개발되었다.
그러나, 이러한 회생 에너지 피드백 장치는 계통이 불안정하거나 또는 정전 발생 등 상용 교류 전원부에 문제 발생하여 회생 에너지를 상용 교류 전원부로 피드백시키지 못하는 경우가 발생하게 되면 생성된 회생 에너지가 인버터로 인가되어 인버터가 훼손되는 경우가 종종 발생하였다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전원부에 이상이 발생하여 회생 에너지를 환원시킬 수 없는 경우 회생 에너지를 저장하거나 소모함으로써 인버터를 보호하도록 형성된 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 부하에서 생성된 회생 에너지를 교류 전압으로 변환하고, 변환된 교류 전압을 전원부에 환원시키는 회생 에너지 피드백 유닛; 상기 회생 에너지를 상기 전원부로 환원시키지 않고, 저장하거나 소모하기 위한 회생 에너지 우회 수단; 상기 전원부의 전압 및 전류를 측정하여, 상기 전원부의 이상 유무를 점검하는 센서부; 상기 회생 에너지 피드백 유닛과 회생 에너지 우회 수단의 각 입력단과 상기 회생 에너지가 출력되는 회생 에너지 출력단 사이에 연결되는 스위칭부; 및 상기 센서부로부터 수신한 상기 전원부의 이상 유무에 따라, 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 회생 에너지 피드백 유닛과 상기 회생 에너지 우회 수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 하이브리드 회생 에너지 장치가 제공된다.
상기 제어부는 상기 센서부로부터 상기 전원부가 이상 없다는 신호를 수신하면, 상기 회생 에너지가 상기 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가되도록 상기 스위칭부를 조절하며, 상기 센서부로부터 상기 전원부에 이상이 발생했다는 신호를 수신하면, 상기 회생 에너지가 상기 회생 에너지 우회 수단으로 인가되도록 상기 스위칭부를 조절한다.
상기 회생 에너지 우회 수단은 상기 회생 에너지를 저항을 이용하여 열 에너지의 형태로 소모하는 다이내믹 브레이크 유닛을 포함한다.
상기 회생 에너지 우회 수단은 상기 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압을 저장하는 DC 전원 저장부를 포함한다.
상기 DC 전원 저장부에 저장된 직류 전압을 인가받아 교류 전압으로 변환한 후, 상기 전원부로 환원시키는 서브 회생 에너지 피드백 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전원부에서 인가되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 출력하는 컨버터부; 상기 컨버터부의 출력단에 연결되어, 상기 컨버터부에서 인가된 직류 전압을 평활시켜서 출력하는 평활 회로부; 상기 평활 회로부에서 인가된 직류 전압을 교류 전압으로 변환시켜 출력하는 인버터부; 및 본 발명에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치를 포함하는 인버터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 회생 에너지 발생 여부를 검출하는 단계; 생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시켜 전원부로 환원시키는 단계; 센서부를 이용하여 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검하는 단계; 상기 전원부의 이상 유무 여부를 판단하는 단계; 및 판단 결과, 상기 전원부에 이상이 발생한 경우, 스위칭부를 제어하여 회생 에너지를 회생 에너지 우회 수단으로 인가되도록 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 회생 에너지 발생 여부를 검출하는 단계; 생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시켜 전원부로 환원시키는 단계; 센서부를 이용하여 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검하는 단계; 상기 전원부의 이상 유무 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 상기 전원부에 이상이 발생한 경우 제어부는 상기 회생 에너지를 DC 전원 저장부에 인가하도록 스위칭부를 제어하여, 상기 DC 전원 저장부에 상기 회생 에너지를 저장하는 단계; 및 상기 전원부에 이상이 발생하지 않은 경우에는 상기 DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하는지 판단하여, 상기 DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하면, 상기 DC 전원 저장부 및 서브 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 DC 전원 저장부에 저장된 직류 전압을 상기 서브 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가하여, 교류 전압으로 변환한 후 상기 전원부로 환원시키는 단계를 포함하는 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법이 제공된다.
본 발명에서와 같이, 전원부에 이상이 발생하여 회생 에너지를 환원시킬 수 없는 경우, 다이내믹 브레이크 유닛을 통하여 회생 에너지를 소모하거나 또는 DC 전원 저장부에 회생 에너지를 저장함으로써, 생성된 회생 에너지가 인버터에 인가되지 않도록 하여 인버터를 보호할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 다이내믹 브레이크 유닛을 포함한 인버터의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치를 포함한 인버터의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 회생 에너지 피드백 유닛의 개략적인 기능 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시된 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치를 포함한 인버터의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터는 컨버터부(200), 평활 회로부(300), 인버터부(400) 및 하이브리드 회생 에너지 장치(500)를 포함하며, 컨버터부(200)의 입력단에는 상용 교류 전압을 제공하는 전원부(100)가 연결되고, 인버터부(400)의 출력단에는 모터(M)가 연결된다.
전원부(100)의 출력단에 연결된 컨버터부(200)는 브리지 다이오드로 구성되며, 전원부(100)에서 인가되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 출력한다. 컨버터부(200)의 출력단에 연결된 평활 회로부(300)는 캐패시터로 구성되며, 컨버터부(200)에서 출력되는 직류 전압을 평활시켜서 출력한다.
평활 회로부(300)의 출력단에 연결된 인버터부(400)는 6개의 스위칭 소자로 구성되며, 평활 회로부(300)에서 출력되는 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환시킨다. 본 실시예의 경우, 인버터부(400)의 스위칭 소자의 개수를 6개로 구성하고 있으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐, 다양하게 변형될 수 있으며, 스위칭 소자의 종류 역시 다양하게 사용될 수 있다.
하이브리드 회생 에너지 장치(500)는 평활 회로부(300)의 출력단과 전원부(100)의 출력단 사이에 연결되며, 모터(M)에서 생성되어 인버터부(400)로 인가되는 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시킨 후, 변환된 교류 전압을 전원부(100)에 환원시키거나, 또는 전원부(100)에 문제가 발생하여 회생 에너지를 환원시킬 수 없는 경우에는 회생 에너지를 소모하거나 저장하여 회생 에너지가 인버터부(400)로 유입되는 것을 차단하여 인버터부(400)를 보호하는 기능을 수행한다.
하이브리드 회생 에너지 장치(500)는 회생 에너지 피드백 유닛(510), 다이내믹 브레이크 유닛(520), 스위칭부(530), 센서부(540) 및 제어부(550)를 포함한다.
회생 에너지 피드백 유닛(510)는 평활 회로부(300)의 출력단에 연결된 스위칭부(530)와 전원부(100)의 출력단 사이에 연결되며, 모터(M)에서 생성되어 인버터부(400)로 인가되는 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시킨 후, 변환된 교류 전압을 전원부(100)에 환원시킨다.
모터(M)가 발전기 모드로 작동하는 경우, 모터에서는 회생 에너지가 생성되며, 이러한 회생 에너지로 인하여 직류 전압은 증가하게 된다. 정격 이상으로 증가된 직류 전압이 인버터부(400)에 인가되면, 인버터부(400)가 파손될 수 있으므로, 증가된 직류 전압은 회생 에너지 피드백 유닛(510)으로 인가되어 회생 에너지를 전원부(100)로 환원시켜 회생 에너지를 활용하며, 감압된 직류 전압을 인버터부(400)에 인가함으로써, 인버터부(400)가 파손되는 것을 방지한다.
다이내믹 브레이크 유닛(520)은 스위칭부(530)에 연결되며, 회생 에너지생성으로 증가된 직류 전압을 다이내믹 브레이크 저항을 이용하여 열 에너지의 형태로 소모하는 역할을 수행한다. 모터(M)가 발전기 모드로 작동하는 동안 즉, 회생 에너지가 생성되는 동안에 전원부(100)의 계통이 불안정하거나 정전 발생 등과 같이 전원부(100)에 문제가 발생하여 회생 에너지를 전원부(100)에 환원시킬 수 없는 경우가 발생되면, 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압이 다시 인버터부(400)로 인가되면 인버터부(400) 파손될 수 있으므로, 이러한 직류 전압은 소모함으로써 인버터부(400)가 파손되는 것을 방지한다.
센서부(540)는 전원부(100)의 전압 및 전류를 측정하여 전원부(100)의 계통 안정상태나 정전 발생 여부 등과 같은 전원부(100)의 이상 유무를 점검하는 기능을 수행한다. 센서부(540)는 전원부(100)의 이상 유무를 점검하며, 그 점검 결과를 제어부(550)로 전송한다.
제어부(550)는 센서부(540)로부터 수신한 전원부(100)의 상태에 따라 스위칭부(530)를 제어하여, 회생 에너지 피드백 유닛(510)과 다이내믹 브레이크 유닛(520)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)가 이상 없다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 평활 회로부(300)의 출력단과 회생 에너지 피드백 유닛(510)의 입력단이 연결되게 스위칭부(530)를 제어하여 회생 에너지 피드백 유닛(510)이 작동되도록 한다. 한편, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)에 이상이 발생했다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 평활 회로부(300)의 출력단과 다이내믹 브레이크 유닛(520)의 입력단이 연결되게 스위칭부(530)를 제어하여 다이내믹 브레이크 유닛(520)이 작동되도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 회생 에너지 피드백 유닛의 개략적인 기능 블록도이다. 도 3을 참조하면, 회생 에너지 피드백 유닛(510)은 역전압 방지부(511), 회생 컨버터(512), 리액터(513) 및 회생 유닛 제어기(514)를 포함한다.
역전압 방지부(511)는 모터(M)에서 생성되어 회생 에너지 피드백 유닛(510)으로 인가되는 회생 에너지는 회생 컨버터(512)로 바이패스 시키되, 전원부(100)로부터 인가되는 전원이 회생 에너지 피드백 유닛(510)을 통하여 인버터부(400)로 유입되는 것을 차단시키는 기능을 수행한다.
회생 컨버터(512)는 회생 에너지 즉, DC 링크 전압을 교류 전압으로 변환시켜 출력시키며, 리액터(513)는 회생 컨버터(512)의 출력단에 연결되며, 회생 컨버터(512)에서 출력되는 교류 전압의 고조파를 저감시킨다.
회생 유닛 제어기(514)는 회생 컨버터(512)의 동작을 제어한다. 회생 에너지는 모터(M)가 발전기 모드일 때 즉, 모터(M)가 감속할 때 발생되며, 인버터부(400)에서는 모터(M)가 감속한다는 신호를 회생 유닛 제어기(514)로 전달하며, 회생 유닛 제어기(514)는 수신한 신호에 따라 회생 에너지를 회생 에너지 피드백 유닛(510)의 회생 컨버터(512)로 인가되도록 한다. 회생 에너지 피드백 유닛(510)으로 인가된 회생 에너지는 회생 컨버터(512)를 통하여 교류 전원으로 변환된 후, 전원부(100)로 환원되어 재활용된다.
한편, 회생 유닛 제어기(514)가 평활 회로부(300) 출력단의 직류 전압을 감지함으로써 회생 에너지 피드백 유닛(510)을 구동할 수도 있다. 즉, 모터(M)에서 회생 에너지가 발생하면, 이러한 회생 에너지로 인하여 평활 회로부(300) 출력단의 직류 전압을 증가하게 된다. 따라서, 회생 유닛 제어기(514)는 평활 회로부(300) 출력단의 직류 전압을 감지하여, 감지된 직류 전압이 정격 전압을 초과하면, 회생 컨버터(512)를 작동시켜 회생 에너지를 교류 전원으로 변환하여 전원부(100)로 환원시킨다.
도 4는 도 2에 도시된 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법을 살펴보면, 우선 회생 유닛 제어기는 회생 에너지 발생 여부를 검출하는 과정을 수행한다(S510). 이때, 회생 유닛 제어기는 인버터부로부터 회생 에너지 발생 신호를 수신받아서 감지하거나, 또는 평활 회로부 출력단의 직류 전압을 측정함으로써 회생 에너지 발생 여부를 검출한다.
생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단한다(S520). 즉, 평활 회로부 출력단에서 측정된 직류 전압이 임계값 즉, 인버터부의 정격 전압에 도달했는지 여부를 판단한다.
판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우에는 제어부는 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시킨다(S530). 이때, 제어부는 스위칭부가 제어하여 평활 회로부 출력단과 회생 에너지 피드백 유닛을 연결시켜 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압이 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가되도록 한다.
센서부는 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검한다(S540). 전원부의 계통이 불안정하거나 정전 발생 등과 같은 이상이 발생했는지 판단한다(S550). 판단 결과, 전원부에 이상이 발생한 경우에는 제어부는 평활 회로부의 출력단과 다이내믹 브레이크 유닛의 입력단이 연결되게 스위칭부를 제어하여, 직류 전압이 다이내믹 브레이크 유닛으로 인가되도록 한다(S560). 한편, 판단 결과, 전원부에 이상이 발생하지 않은 경우에는 S510 단계로 복귀하여 위의 과정을 반복 수행한다.
그리고 나서, 다이내믹 브레이크 유닛이 작동되며, 다이내믹 브레이크 유닛으로 인가된 직류 전압은 다이내믹 브레이크 저항을 통하여 열 에너지로 소모된다(S570).
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 하이브리드 회생 에너지 장치(500)는 회생 에너지 피드백 유닛(510), 스위칭부(530), 센서부(540), 제어부(550) 및 DC 전원 저장부(560)를 포함한다.
회생 에너지 피드백 유닛(510)는 평활 회로부(300)의 출력단에 연결된 스위칭부(530)와 전원부(100)의 출력단 사이에 연결되며, 모터(M)에서 생성되어 인버터부(400)로 인가되는 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시킨 후, 변환된 교류 전압을 전원부(100)에 환원시킨다.
DC 전원 저장부(560)는 스위칭부(530)에 연결되며, 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압을 저장하는 기능을 수행한다. 모터(M)가 발전기 모드로 작동하는 동안에 전원부(100)의 계통이 불안정하거나 정전 발생 등과 같이 전원부(100)에 문제가 발생하여 회생 에너지를 전원부(100)에 환원시킬 수 없는 경우가 발생되면, 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압이 다시 인버터부(400)로 인가되면 인버터부(400) 파손될 수 있으므로, 이러한 직류 전압을 저장함을써 인버터부(400)가 파손되는 것을 방지한다.
센서부(540)는 전원부(100)의 전압 및 전류를 측정하여 전원부(100)의 계통 안정상태나 정전 발생 여부 등과 같은 전원부(100)의 이상 유무를 점검하는 기능을 수행한다. 센서부(540)는 전원부(100)의 이상 유무를 점검하며, 그 점검 결과를 제어부(550)로 전송한다. 제어부(550)는 센서부(540)로부터 수신한 전원부(100)의 상태에 따라 스위칭부(530)를 제어하여, 회생 에너지 피드백 유닛(510)과 DC 전원 저장부(560)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)가 이상 없다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 평활 회로부(300)의 출력단과 회생 에너지 피드백 유닛(510)의 입력단이 연결되게 스위칭부(530)를 제어하여 회생 에너지 피드백 유닛(510)이 작동되도록 한다. 한편, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)에 이상이 발생했다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 평활 회로부(300)의 출력단과 DC 전원 저장부(560)의 입력단이 연결되게 스위칭부(530)를 제어하여 DC 전원 저장부(560)가 작동되도록 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치의 개략적인 구성도이다. 도 6을 참조하면, 하이브리드 회생 에너지 장치(500)는 제1회생 에너지 피드백 유닛(510), 제2 회생 에너지 피드백 유닛(570), 스위칭부(530), 센서부(540), 제어부(550) 및 DC 전원 저장부(560)를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)에 이상이 발생했다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 평활 회로부(300)의 출력단과 DC 전원 저장부(560)의 입력단이 연결되게 스위칭부(530)를 제어하여 DC 전원 저장부(560)가 작동되도록 한다. 그 결과, DC 전원 저장부(560)에는 회생 에너지가 저장된다. 그리고 나서, 제어부(550)가 센서부(540)로부터 현재 전원부(100)가 이상 없다는 신호를 수신하면, 제어부(550)는 DC 전원 저장부(560) 및 제2 회생 에너지 피드백 유닛(570)을 작동시킨다. DC 전원 저장부(560)에 저장된 직류 전압을 제2 회생 에너지 피드백 유닛(570)으로 인가하고, 인가된 직류 전압은 제2 회생 에너지 피드백 유닛(570)을 통하여 교류 전압으로 변환되어 전원부(100)로 환원된다.
도 7은 도 6에 도시된 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 우선 회생 유닛 제어기는 회생 에너지 발생 여부를 검출하는 과정을 수행한다(S810). 이때, 회생 유닛 제어기는 인버터부로부터 회생 에너지 발생 신호를 수신받아서 감지하거나, 또는 평활 회로부 출력단의 직류 전압을 측정함으로써 회생 에너지 발생 여부를 검출한다.
생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단한다(S820). 즉, 평활 회로부 출력단에서 측정된 직류 전압이 임계값 즉, 인버터부의 정격 전압에 도달했는지 여부를 판단한다.
판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우에는 제어부는 제1 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시킨다(S830). 이때, 제어부는 스위칭부가 제어하여 평활 회로부 출력단과 회생 에너지 피드백 유닛을 연결시켜 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압이 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가되도록 한다.
센서부는 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검한다(S840). 전원부의 계통이 불안정하거나 정전 발생 등과 같은 이상이 발생했는지 판단한다(S850). 판단 결과, 전원부에 이상이 발생한 경우 제어부는 평활 회로부의 출력단과 DC 전원 저장부의 입력단이 연결되게 스위칭부를 제어하여, 직류 전압이 DC 전원 저장부로 인가되도록 한다(S860).
한편, 판단 결과, 전원부에 이상이 발생하지 않은 경우에는 DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하는지 판단하는 과정을 수행한다(S870).
판단 결과, DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하면, 제어부는 DC 전원 저장부 및 제2 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, DC 전원 저장부에 저장된 직류 전압을 제2 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가하고, 인가된 직류 전압은 제2 회생 에너지 피드백 유닛을 통하여 교류 전압으로 변환되어 전원부로 환원된다(S880). 한편, DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하지 않으면, S810 단계로 복귀하여 위의 과정을 반복 수행한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치와 이를 포함한 인버터 및 그 제어방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 전원부
200 : 컨버터부
300 : 평활 회로부
400 : 인버터부
500 : 하이브리드 회생 에너지 장치
510 : 회생 에너지 피드백 유닛
520 : 다이내믹 브레이크 유닛
530 : 스위칭부
540 : 센서부
550 : 제어부

Claims (8)

  1. 부하에서 생성된 회생 에너지를 교류 전압으로 변환하고, 변환된 교류 전압을 전원부에 환원시키는 회생 에너지 피드백 유닛;
    상기 회생 에너지를 상기 전원부로 환원시키지 않고, 저장하거나 소모하기 위한 회생 에너지 우회 수단;
    상기 전원부의 전압 및 전류를 측정하여, 상기 전원부의 이상 유무를 점검하는 센서부;
    상기 회생 에너지 피드백 유닛과 회생 에너지 우회 수단의 각 입력단과 상기 회생 에너지가 출력되는 회생 에너지 출력단 사이에 연결되는 스위칭부; 및
    상기 센서부로부터 수신한 상기 전원부의 이상 유무에 따라, 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 회생 에너지 피드백 유닛과 상기 회생 에너지 우회 수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센서부로부터 상기 전원부가 이상 없다는 신호를 수신하면, 상기 회생 에너지가 상기 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가되도록 상기 스위칭부를 조절하며, 상기 센서부로부터 상기 전원부에 이상이 발생했다는 신호를 수신하면, 상기 회생 에너지가 상기 회생 에너지 우회 수단으로 인가되도록 상기 스위칭부를 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회생 에너지 우회 수단은 상기 회생 에너지를 저항을 이용하여 열 에너지의 형태로 소모하는 다이내믹 브레이크 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회생 에너지 우회 수단은 상기 회생 에너지 생성으로 증가된 직류 전압을 저장하는 DC 전원 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 DC 전원 저장부에 저장된 직류 전압을 인가받아 교류 전압으로 변환한 후, 상기 전원부로 환원시키는 서브 회생 에너지 피드백 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치.
  6. 전원부에서 인가되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 출력하는 컨버터부;
    상기 컨버터부의 출력단에 연결되어, 상기 컨버터부에서 인가된 직류 전압을 평활시켜서 출력하는 평활 회로부;
    상기 평활 회로부에서 인가된 직류 전압을 교류 전압으로 변환시켜 출력하는 인버터부; 및
    제1항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 회생 에너지 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  7. 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법에 있어서,
    회생 에너지 발생 여부를 검출하는 단계;
    생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계;
    판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시켜 전원부로 환원시키는 단계;
    센서부를 이용하여 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검하는 단계;
    상기 전원부의 이상 유무 여부를 판단하는 단계; 및
    판단 결과, 상기 전원부에 이상이 발생한 경우, 스위칭부를 제어하여 회생 에너지를 회생 에너지 우회 수단으로 인가되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법.
  8. 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법에 있어서,
    회생 에너지 발생 여부를 검출하는 단계;
    생성된 회생 에너지가 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계;
    판단 결과, 회생 에너지가 임계값에 도달된 경우 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 회생 에너지를 교류 전압으로 변환시켜 전원부로 환원시키는 단계;
    센서부를 이용하여 상용 전원을 제공하는 전원부의 상태를 점검하는 단계;
    상기 전원부의 이상 유무 여부를 판단하는 단계;
    판단 결과, 상기 전원부에 이상이 발생한 경우 제어부는 상기 회생 에너지를 DC 전원 저장부에 인가하도록 스위칭부를 제어하여, 상기 DC 전원 저장부에 상기 회생 에너지를 저장하는 단계; 및
    상기 전원부에 이상이 발생하지 않은 경우에는 상기 DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하는지 판단하여, 상기 DC 전원 저장부에 저장된 전원이 존재하면, 상기 DC 전원 저장부 및 서브 회생 에너지 피드백 유닛을 작동시켜, 상기 DC 전원 저장부에 저장된 직류 전압을 상기 서브 회생 에너지 피드백 유닛으로 인가하여, 교류 전압으로 변환한 후 상기 전원부로 환원시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생 에너지 장치의 제어 방법.
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