KR101106792B1 - 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

인버터로부터 출력되는 출력 전류의 왜곡을 개선하기 위한 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성을 판단하고, 그 극성에 따라 소정 연산을 수행함으로써, 모터에 기계적으로 연결된 부하의 균형이 맞지 아니하거나, 모터의 실제 정수와 인버터에서 연산된 모터의 정수와의 오차가 크거나, 전류 검출 유닛의 성능으로 인하여 발생하는 인버터 출력 전류의 왜곡을 방지할 수 있고, 인버터 출력 전류가 왜곡되어 전류 파형이 심하게 찌그러지는 현상을 감소시킴으로써, 출력 전류의 왜곡에 따른 기계적인 헌팅을 줄일 수 있다.
인버터, 출력 전압, 출력 전류, 헌팅, 보상

Description

인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법{APPARATUS FOR COMPENSATING INVERTER OUTPUT VOLTAGE AND METHOD THE SAME}
본 발명은 인버터로부터 출력되는 출력 전류의 왜곡을 개선하기 위한 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터를 구동하는 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 상용 교류 전원(10)과, 상기 교류 전원의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 교류-직류 변환유닛(AC/DC Converter, 이하 '컨버터')(20)과, 상기 직류 전압을 저장 및 평활화하는 평활유닛(필터콘덴서)(30)과, 상기 평활유닛의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터(Inverter, DC/AC Converter, 이하 '인버터')(70)와, 상기 인버터의 교류 전압에 의해 구동되는 모터(80) 및 출력 주파수를 제어하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 한편, 상기 제어유닛은 모터 구동에 따른 출력 전류를 검출하고, 지령 주파수와 지령 전압을 출력하는 주제어유닛(50)과, 상기 주제어유닛의 제어에 따라 상기 인버터를 구동하는 구형파 펄스 신호(PWM 신호)를 발생하는 PWM제어유닛(60)을 포함한다.
한편, 상기 인버터는 복수의 스위칭 소자들을 구비하는데, 상기 복수의 스위 칭 소자들이 모두 온(ON) 상태가 되는 시간이 발생하여 단락 상태에 이르게 되면 상기 스위칭 소자들이 파괴되는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 방지하기 위해 복수의 스위칭 소자들 간에 오프(OFF)에서 온(ON)되는 천이시간 사이에 지연시간을 둔다. 이를 데드타임(Dead-Time)이라 한다.
상기 주제어유닛은 상기 지령 전압을 출력함에 있어서 상기 데드타임에 따른 데드타임 보상전압을 합하여 인버터 출력 전압을 결정한다.
그러나, 종래 기술에 따른 인버터를 이용하여 모터를 구동하는 장치 및 방법은, 모터에 기계적으로 연결된 부하의 균형이 맞지 아니하거나, 모터의 실제 정수와 인버터에서 연산된 모터의 정수와의 오차가 크거나, 전류 검출 유닛의 성능으로 인하여 정확한 출력 전류를 검출하지 못하고, 전류 검출 유닛에 의해 검출된 출력 전류가 왜곡되어 전류 파형이 심하게 찌그러지는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 출력 전류의 왜곡이 발생하여 인버터의 모터에 대한 제어 성능이 크게 저하되고, 모터가 전류 왜곡에 의해 기계적인 헌팅, 즉 불규칙한 떨림 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은, 모터에 기계적으로 연결된 부하의 균형이 맞지 아니하거나, 모터의 실제 정수와 인버터에서 연산된 모터의 정수와의 오차가 크거나, 전류 검출 유닛의 성능으로 인하여 발생하는 인버터 출력 전류가 왜곡되는 종래의 문제점을 해결하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 인버터 출력 전류가 왜곡되어 전류 파형이 심하게 찌그러지는 현상을 감소시키고, 출력 전류의 왜곡에 따른 기계적인 헌팅을 줄일 수 있는 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치는, 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 출력하는 보상유닛을 구비하고, 지령 주파수에 따른 지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 주제어유닛을 포함하여 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 방법은, 인버터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하는 제1 단계와, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 판단하는 제2 단계와, 상기 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 생성하는 제3 단계와, 지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 제4 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따라 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성을 판단하고, 그 극성에 따라 소정 연산을 수행함으로써, 모터에 기계적으로 연결된 부하의 균형이 맞지 아니하거나, 모터의 실제 정수와 인버터에서 연산된 모터의 정수와의 오차가 크거나, 전류 검출 유닛의 성능으로 인하여 발생하는 인버터 출력 전류의 왜곡을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 인버터 출력 전류가 왜곡되어 전류 파형이 심하게 찌그러지는 현상을 감소시키고, 출력 전류의 왜곡에 따른 기계적인 헌팅을 줄일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법에 있어서, 데드타임을 보상하는 방법을 범용 인버터나 멀티레벨 인버터 등에 폭넓게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치는, 지령 주파수에 따른 지령 전압에 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 주제어유닛을 포함하고, 여기서, 상기 주제어유닛은 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 출력하는 보상유닛을 구비한다. 또한, 상기 주제어유닛은, 모터를 구동하는 상기 지령 주파수를 생성하는 주파수생성유닛과, 상기 지령 주파수를 변환하여 상기 지령 전압을 생성하는 지령전압생성유닛과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압을 출력하는 데드타임전압보상유닛을 더 포함한다. 한편, 상기 보상유닛은, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 보상전압을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 방법은, 인버터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하고, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 판단하여, 상기 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 생성한 다음, 지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성한다. 여기서, 상기 인버터 출력 전압은, 모터를 구동하는 지령 주파수를 변환하여 생성한 상기 지령 전압과, 상기 보상전압과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압으로부터 산술 연산을 통해 생성된다. 한편, 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 생성하는 단계는, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 상기 보상전압을 생성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치 및 보상 방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치는, 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 출력하는 보상유닛(51)을 구비하고, 지령 주파수에 따른 지령 전압에 상기 보상 전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 주제어유닛(50)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 주제어유닛(50)은, 모터를 구동하는 상기 지령 주파수를 생성하는 주파수생성유닛(52)과, 상기 지령 주파수를 변환하여 상기 지령 전압을 생성하는 지령전압생성유닛(53)과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압을 출력하는 데드타임전압보상유닛(54)을 더 구비한다. 여기서, 상기 산술 연산은 상기 전압값들의 합일 수 있다.
도 2에 있어서, 상기 주제어유닛(50)은 최종 주파수 지령치(f*)와 최종 전압 지령치(V*)를 결정한다. 즉, 상기 주파수생성유닛(52)은 지령 주파수를 생성하여 이를 근거로 상기 모터를 구동하게 되는데, 상기 지령 주파수는 도 2에서 최종 주파수 지령치(f*)가 된다. 한편, 상기 지령전압생성유닛(53)은 상기 지령 주파수로부터 상기 지령 전압을 생성하여 출력한다. 상기 주제어유닛(5)은 상기 지령 전압에 상기 보상유닛(51)으로부터 출력된 보상전압과, 상기 데드타임전압보상유닛(54)로부터 출력된 데드타임보상전압을 보상하여 최종 전압 지령치(V*), 즉 인버터 출력 전압을 생성하여 출력한다. 즉, 주제어유닛(50)에 의해 출력되는 인버터 출력 전압은 지령 전압, 데드타임보상전압 뿐만 아니라, 보상전압에 의해 결정된다. 여기서, 상기 보상유닛(51)은, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 보상전압을 생성한다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 동작을 설명한다. 특히, 도 3은 상기 주제어유닛(50)이 인버터 출력 전압을 만드는 과정을 보인다. 상기 인버터에 운전 지령을 출력하여 모터를 구동하고, 모터 구동에 따른 전 류를 일정 시간 마다, 예를 들어 100[us] 마다 주기적으로 읽어온다. 그런 다음, 상기 검출된 전류의 극성이 (-) 에서 (+) 로 바뀌는 순간을 먼저 판단한다. 상기 검출 전류의 극성이 (-)에서 (+)로 바뀌는 것은 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기로 제로 크로싱(Zero Crossing)됨을 의미한다. 즉, 정현파가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 바뀜을 의미한다. 이 때, 상기 인버터 출력 전압 보상을 위한 계수(이하, 간단히 "계수"라 한다)를 0으로 설정한다. 이렇게 함으로써 상기 보상유닛(51)을 통한 보상전압 생성이 시작된다.
다시 일정 시간, 즉 100[us]가 경과한 후에 모터 구동에 따른 전류를 검출하여 정현파 교류 전류가 계속 (+)에 머물러 있으면, 계수를 하나 증가시킨다. 이렇게 주기적으로 100[us] 마다 전류를 검출하여 상기 계수를 하나씩 증가시킨다. 그런 다음, 정현파 교류 전류의 한 주기 중 (+) 반 주기가 끝나고, (-) 반 주기가 시작되면, 정현파 교류 전류의 (-) 반 주기에 머무르는 동안 일정 시간, 즉 100[us] 마다 주기적으로 계수를 하나씩 감소시킨다.
상기 보상유닛(51)은 정현파 교류 전류의 한 주기가 모두 끝나면, 즉 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 다시 바뀌는 순간, 보상전압을 결정한다. 이때, 상기 보상전압은 상기 계수에 의해서 결정되는데, 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치는, 상용 교류 전원의 교류 전압을 맥류 전압으로 변환하는 컨버터(20)와, 상기 맥류 전압을 평활화하여 직류 전압을 생성하는 평활유닛(30)과, 상기 직류 전압을 모터 구동 전 압으로 변환하는 인버터(70)와, 상기 모터 구동에 따라 상기 모터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하는 전류검출유닛(40)과, 상기 인버터 출력 전압을 위한 구형파 펄스 신호를 상기 인버터에 공급하는 펄스폭변조제어유닛(60)과, 지령 주파수에 따른 지령 전압에 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 주제어유닛(50)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 주제어유닛(50)은, 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 출력하는 보상유닛(51)과, 모터를 구동하는 상기 지령 주파수를 생성하는 주파수생성유닛(52)과, 상기 지령 주파수를 변환하여 상기 지령 전압을 생성하는 지령전압생성유닛(53)과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압을 출력하는 데드타임전압보상유닛(54)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 보상유닛(51)은, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 보상전압을 생성한다. 여기서, 상기 산술 연산은 상기 전압값들의 합일 수 있다.
상기 컨버터(20)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용 교류 전원의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는데, 이때의 직류 전압은 맥류 전압이 된다. 따라서, 상기 컨버터(20)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용 교류 전원의 교류 전압을 맥류 전압으로 변환하여 출력한다.
상기 평활유닛(30)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(20)로부터 출력된 맥류 전압을 직류 전압으로 평활화한다.
상기 인버터(40)는 상기 평활유닛(30)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유 닛(30)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터(80)에 공급한다.
상기 전류검출유닛(40)은 상기 모터(80) 구동에 따라 상기 모터로부터 출력되는 출력 전류를 검출한다. 즉, 도 2에서와 같이 3상의 각 상에 대하여 출력 전류를 검출하여 주제어유닛(50)으로 출력한다. 상기 주제어유닛(50)은 상기 전류검출유닛(40)을 통해 검출된 전류값에 따라 상기 인버터(30)를 제어하기 위하여 지령 주파수와 지령 전압을 발생시킨다. 상기 주제어유닛(50)으로부터 출력된 주파수와 전압으로 인버터를 운전하기 위하여 상기 펄스폭변조제어유닛(60)은 상기 출력된 최종 지령 주파수(f*)와 최종 지령 전압(V*)에 대응되는 구형파 펄스 신호를 발생한다.
도 2에 있어서, 상기 주제어유닛(50)은 최종 주파수 지령치(f*)와 최종 전압 지령치(V*)를 결정한다. 즉, 상기 주파수생성유닛(52)은 지령 주파수를 생성하여 이를 근거로 상기 모터를 구동하게 되는데, 상기 지령 주파수는 도 2에서 최종 주파수 지령치(f*)가 된다. 한편, 상기 지령전압생성유닛(53)은 상기 지령 주파수로부터 상기 지령 전압을 생성하여 출력한다. 상기 주제어유닛(5)은 상기 지령 전압에 상기 보상유닛(51)으로부터 출력된 보상전압과, 상기 데드타임전압보상유닛(54)로부터 출력된 데드타임보상전압을 보상하여 최종 전압 지령치(V*), 즉 인버터 출력 전압을 생성하여 출력한다. 즉, 주제어유닛(50)에 의해 출력되는 인버터 출력 전압은 지령 전압, 데드타임보상전압 뿐만 아니라, 보상전압에 의해 결정된다. 여기서, 상기 보상유닛(51)은, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 보상전압을 생성한다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 동작을 설명한다. 특히, 도 3은 상기 주제어유닛(50)이 인버터 출력 전압을 만드는 과정을 보인다. 상기 인버터에 운전 지령을 출력하여 모터를 구동하고, 모터 구동에 따른 전류를 일정 시간 마다, 예를 들어 100[us] 마다 주기적으로 읽어온다. 그런 다음, 상기 검출된 전류의 극성이 (-) 에서 (+) 로 바뀌는 순간을 먼저 판단한다. 상기 검출 전류의 극성이 (-)에서 (+)로 바뀌는 것은 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기로 제로 크로싱(Zero Crossing)됨을 의미한다. 즉, 정현파가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 바뀜을 의미한다. 이 때, 상기 인버터 출력 전압 보상을 위한 계수(이하, 간단히 "계수"라 한다)를 0으로 설정한다. 이렇게 함으로써 상기 보상유닛(51)을 통한 보상전압 생성이 시작된다.
다시 일정 시간, 즉 100[us]가 경과한 후에 모터 구동에 따른 전류를 검출하여 정현파 교류 전류가 계속 (+)에 머물러 있으면, 계수를 하나 증가시킨다. 이렇게 주기적으로 100[us] 마다 전류를 검출하여 상기 계수를 하나씩 증가시킨다. 그런 다음, 정현파 교류 전류의 한 주기 중 (+) 반 주기가 끝나고, (-) 반 주기가 시작되면, 정현파 교류 전류의 (-) 반 주기에 머무르는 동안 일정 시간, 즉 100[us] 마다 주기적으로 계수를 하나씩 감소시킨다.
상기 보상유닛(51)은 정현파 교류 전류의 한 주기가 모두 끝나면, 즉 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 다시 바뀌는 순간, 보상전압을 결정한다. 이때, 상기 보상전압은 상기 계수에 의해서 결정되는데, 상기 계수와 일정 상 수를 곱하여 결정될 수 있다.
상기 계수(도 3의 두번째 그래프)는 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기에 머무르는 동안 일정 시간(100[us])마다 주기적으로 하나씩 증가되며, 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기에 머무르는 동안 상기 일정 시간(100[us]) 마다 주기적으로 하나씩 감소된다. 만일 검출된 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기 또는 (-) 반 주기로 전혀 치우치지 않았다면(도 3의 a1), 누적된 계수가 0이 되어(도 3의 a2), 보상전압도 0이 된다(도 3의 a3). 반면, 검출된 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생하였다면(도 3의 b1), 누적된 계수의 값은 양의 값을 갖고(도 3의 b2), 인버터 출력 전압을 보상하기 위해 보상전압을 음의 값으로 만든다(도 3의 b3). 이 때, 상기 보상전압은 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 결정할 수 있고, 상기 일정 상수(또는 게인)를 음의 값을 갖도록 한다. 이렇게 생성된 음의 값을 나타내는 보상전압을 상기 주제어유닛(50) 내의 지령전압생성유닛(53)으로부터 출력된 지령 전압에 산술 연산(또는 합, 보상)함으로써 인버터 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)가 (-)로 보상되어, (+) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생했던 정현파 교류 전류도 역시 (-) 로 보상되어서 왜곡이 상쇄된다. 또한, 검출된 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생하였다면(도 3의 c1), 누적된 계수의 값이 음의 값을 갖고(도 3의 c2), 상기 일정 상수(게인)을 음의 값으로 설정하면, 보상전압은 양의 값이 된다(도 3의 c3). 이렇게 생성된 양의 값을 갖는 보상전압을 지령전압생성유닛(53)으로부터 출력된 지령 전압에 산술 연산하여 인터버 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)을 보상한다. 이에 따라 인버터 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)이 (+)로 보상되고, (-) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생했던 정현파 교류 전류도 역시 (+) 로 보상되게 됨으로써, 왜곡이 상쇄된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 보상 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 방법은, 인버터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하는 제1 단계(S30)와, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 판단하는 제2 단계(S40)와, 상기 출력 전류의 극성이 계속되는 시간을 근거로 보상전압을 생성하는 제3 단계(S50)와, 지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 제4 단계(S60)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 인버터 출력 전압은, 모터를 구동하는 지령 주파수를 변환하여 생성한 상기 지령 전압과, 상기 보상전압과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압으로부터 산술 연산을 통해 생성된다. 여기서, 상기 산술 연산은 상기 전압값들의 합일 수 있다.
여기서, 상기 제3 단계는, 일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 그 극성에 따라 각각 계수하고, 상기 계수된 값들을 비교하여 상기 보상전압을 생성할 수 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하여 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 방법을 설명한다. 상기 인버터에 운전 지령을 출력하여 모터를 구동하고(S10), 모터 구동에 따른 전류를 일정 시간 마다, 예를 들어 100[us] 마다 주기적으로 읽어온 다(S20). 그런 다음, 상기 검출된 전류의 극성이 (-) 에서 (+) 로 바뀌는 순간을 먼저 판단한다. 상기 검출 전류의 극성이 (-)에서 (+)로 바뀌는 것은 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기로 제로 크로싱(Zero Crossing)됨을 의미한다. 즉, 정현파가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 바뀜을 의미한다. 이 때, 상기 인버터 출력 전압 보상을 위한 계수(이하, 간단히 "계수"라 한다)를 0으로 설정한다. 이렇게 함으로써 상기 보상유닛(51)을 통한 보상전압 생성이 시작된다(S21, S22).
다시 일정 시간, 즉 100[us]가 경과한 후에 모터 구동에 따른 전류를 검출하여(S30) 정현파 교류 전류가 계속 (+)에 머물러 있으면(S40), 계수를 하나 증가시킨다(S41). 이렇게 주기적으로 100[us] 마다 전류를 검출하여 상기 계수를 하나씩 증가시킨다(S41). 그런 다음, 정현파 교류 전류의 한 주기 중 (+) 반 주기가 끝나고, (-) 반 주기가 시작되면(S40), 정현파 교류 전류의 (-) 반 주기에 머무르는 동안 일정 시간, 즉 100[us] 마다 주기적으로 계수를 하나씩 감소시킨다(S42).
정현파 교류 전류의 한 주기가 모두 끝나면(S43), 즉 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기에서 (+) 반 주기로 다시 바뀌는 순간, 주제어유닛(50)은 보상전압을 결정한다(S50). 이때, 상기 보상전압은 상기 계수에 의해서 결정되는데, 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 결정될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 계수(도 3의 두번째 그래프)는 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기에 머무르는 동안 일정 시간(100[us])마다 주기적으로 하나씩 증가되며, 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기에 머무르는 동안 상기 일정 시간(100[us]) 마다 주기적으로 하나씩 감소된다. 만일 검출된 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기 또 는 (-) 반 주기로 전혀 치우치지 않았다면(도 3의 a1), 누적된 계수가 0이 되어(도 3의 a2), 보상전압도 0이 된다(도 3의 a3). 반면, 검출된 정현파 교류 전류가 (+) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생하였다면(도 3의 b1), 누적된 계수의 값은 양의 값을 갖고(도 3의 b2), 인버터 출력 전압을 보상하기 위해 보상전압을 음의 값으로 만든다(도 3의 b3). 이 때, 상기 보상전압은 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 결정할 수 있고, 상기 일정 상수(또는 게인)를 음의 값을 갖도록 한다. 이렇게 생성된 음의 값을 나타내는 보상전압을 상기 주제어유닛(50) 내의 지령전압생성유닛(53)으로부터 출력된 지령 전압에 산술 연산(또는 합, 보상)함으로써 인버터 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)가 (-)로 보상되어, (+) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생했던 정현파 교류 전류도 역시 (-) 로 보상되어서 왜곡이 상쇄된다. 또한, 검출된 정현파 교류 전류가 (-) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생하였다면(도 3의 c1), 누적된 계수의 값이 음의 값을 갖고(도 3의 c2), 상기 일정 상수(게인)을 음의 값으로 설정하면, 보상전압은 양의 값이 된다(도 3의 c3). 이렇게 생성된 양의 값을 갖는 보상전압을 지령전압생성유닛(53)으로부터 출력된 지령 전압에 산술 연산하여 인터버 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)을 보상한다. 이에 따라 인버터 출력 전압(최종 전압 지령치 V*)이 (+)로 보상되고, (-) 반 주기로 치우치는 왜곡이 발생했던 정현파 교류 전류도 역시 (+) 로 보상되게 됨으로써, 왜곡이 상쇄된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치 및 보상 방법은 일정 주기 마다 검출된 출력 전류의 극성을 판단하고, 그 극성에 따라 소정 연산을 수행함으로써, 모터에 기계적으로 연결된 부하의 균형이 맞지 아니하 거나, 모터의 실제 정수와 인버터에서 연산된 모터의 정수와의 오차가 크거나, 전류 검출 유닛의 성능으로 인하여 발생하는 인버터 출력 전류의 왜곡을 방지할 수 있고, 인버터 출력 전류가 왜곡되어 전류 파형이 심하게 찌그러지는 현상을 감소시킴으로써, 출력 전류의 왜곡에 따른 기계적인 헌팅을 줄일 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치 및 방법에 있어서, 데드타임을 보상하는 방법을 범용 인버터나 멀티레벨 인버터 등에 폭넓게 적용할 수 있다.
도 1은 일반적인 인버터를 이용한 모터 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 3은 본 발명에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 동작 및 보상 방법을 설명하기 위한 그래프;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 출력 전압 보상 장치의 보상 방법을 도시한 흐름도이다.

Claims (7)

  1. 일정 주기 내에서 일정 시간마다 출력 전류를 검출하고, 상기 출력 전류의 극성이 바뀌면 계수를 0으로 설정한 다음, 상기 출력 전류의 검출 시점에 바뀐 극성을 유지하면 상기 계수를 하나씩 증가시키고, 상기 출력 전류의 검출 시점에 한번 바뀐 극성이 다시 다른 극성으로 바뀌면 상기 계수를 하나씩 감소시켜 상기 계수를 산출하고, 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 보상전압을 출력하는 보상유닛을 구비하고, 지령 주파수에 따른 지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 주제어유닛;을 포함하는 인버터 출력 전압 보상 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 주제어유닛은,
    모터를 구동하는 상기 지령 주파수를 생성하는 주파수생성유닛;
    상기 지령 주파수를 변환하여 상기 지령 전압을 생성하는 지령전압생성유닛; 및
    데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압을 출력하는 데드타임전압보상유닛;을 더 포함하는 인버터 출력 전압 보상 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상용 교류 전원의 교류 전압을 맥류 전압으로 변환하는 컨버터;
    상기 맥류 전압을 평활화하여 직류 전압을 생성하는 평활유닛;
    상기 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하는 인버터;
    상기 모터 구동에 따라 상기 모터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하는 전류검출유닛; 및
    상기 인버터 출력 전압을 위한 구형파 펄스 신호를 상기 인버터에 공급하는 펄스폭변조제어유닛;을 더 포함하는 인버터 출력 전압 보상 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 보상유닛은,
    상기 주기 내에서 일정 시간마다 상기 출력 전류를 검출하여, 상기 극성이 (-)에서 (+)로 바뀌면 상기 계수를 0으로 설정한 다음, 상기 출력 전류의 검출 시점에 상기 극성이 (+)에 머물러 있으면 상기 계수를 하나씩 증가시키고, 상기 출력 전류의 검출 시점에 상기 극성이 (-)가 시작되어 (-)에 머무르면 상기 계수를 하나씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 인버터 출력 전압 보상 장치.
  5. 인버터로부터 출력되는 출력 전류를 검출하는 제1 단계;
    일정 주기 마다 검출된 상기 출력 전류의 극성을 판단하는 제2 단계;
    상기 출력 전류의 극성이 바뀌면 계수를 0으로 설정한 다음, 상기 출력 전류의 검출 시점에 바뀐 극성을 유지하면 상기 계수를 하나씩 증가시키고, 상기 출력 전류의 검출 시점에 한번 바뀐 극성이 다시 다른 극성으로 바뀌면 상기 계수를 하나씩 감소시켜 상기 계수를 산출하고, 상기 계수와 일정 상수를 곱하여 보상전압을 생성하는 제3 단계; 및
    지령 전압에 상기 보상전압을 산술 연산하여 인버터 출력 전압을 생성하는 제4 단계;를 포함하는 인버터 출력 전압 보상 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 인버터 출력 전압은,
    모터를 구동하는 지령 주파수를 변환하여 생성한 상기 지령 전압과, 상기 보상전압과, 데드타임에 따른 전압 왜곡을 보상하는 데드타임보상전압으로부터 산술 연산을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 인버터 출력 전압 보상 방법.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 제3 단계는,
    상기 주기 내에서 일정 시간마다 상기 출력 전류를 검출하여, 상기 극성이 (-)에서 (+)로 바뀌면 상기 계수를 0으로 설정한 다음, 상기 출력 전류의 검출 시점에 상기 극성이 (+)에 머물러 있으면 상기 계수를 하나씩 증가시키고, 상기 출력 전류의 검출 시점에 상기 극성이 (-)가 시작되어 (-)에 머무르면 상기 계수를 하나씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 인버터 출력 전압 보상 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009691A (zh) * 2013-02-27 2014-08-27 日立空调·家用电器株式会社 马达控制装置及采用它的空调机

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103001577B (zh) * 2011-09-09 2015-03-25 台达电子工业股份有限公司 具有死区开路补偿功能的驱动器
TWI462458B (zh) 2011-09-09 2014-11-21 Delta Electronics Inc 具死區開路補償功能之驅動器
WO2021048999A1 (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 三菱電機株式会社 電力変換装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930004806Y1 (ko) * 1991-03-12 1993-07-23 금성계전 주식회사 전압형 인버터의 데드타임 보상회로
JPH0698557A (ja) * 1992-09-14 1994-04-08 Fuji Electric Co Ltd パルス幅変調制御インバータの制御回路
KR950003874A (ko) * 1993-07-13 1995-02-17 쯔지 하루오 평면형 표시패널 검사장치
KR0179872B1 (ko) * 1996-03-26 1999-05-15 이종수 모터구동 인버터의 데드타임 보상방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930004806Y1 (ko) * 1991-03-12 1993-07-23 금성계전 주식회사 전압형 인버터의 데드타임 보상회로
JPH0698557A (ja) * 1992-09-14 1994-04-08 Fuji Electric Co Ltd パルス幅変調制御インバータの制御回路
KR950003874A (ko) * 1993-07-13 1995-02-17 쯔지 하루오 평면형 표시패널 검사장치
KR0179872B1 (ko) * 1996-03-26 1999-05-15 이종수 모터구동 인버터의 데드타임 보상방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009691A (zh) * 2013-02-27 2014-08-27 日立空调·家用电器株式会社 马达控制装置及采用它的空调机
KR101474263B1 (ko) * 2013-02-27 2014-12-18 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 모터 제어 장치, 및 그것을 사용한 공기 조화기

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