KR101206154B1 - 인버터 부하 시험장치 - Google Patents

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Abstract

인버터 부하 시험장치가 개시된다. 본 발명은 인버터를 시험하기 위한 장치로서, 상기 인버터의 관성부하를 포함하는 부하성능을 시험하기 위한 모터 제너레이터 세트와, 사용자가 설정한 상기 인버터의 관성량에 따라 상기 모터 제너레이터를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 인버터의 관성부하 성능을 효과적으로 시험할 수 있다.

Description

인버터 부하 시험장치{APPARATUS FOR TESTING INVERTER LOAD}
본 발명은 인버터 부하 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터 등에 사용되는 인버터를 테스트하는 시스템에 사용하기 위한 인버터 부하 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로, 새롭게 제작되거나 또는 성능을 향상시킨 인버터의 성능을 검증하기 위해서는, 설계기준에 명시된 토크량을 확인하고, 가/감속 제어 알고리즘의 동작을 확인하는 등의 성능시험만을 실시하고 있으므로, 인버터의 사용중 특정 부하에서의 성능이 만족하지 못하는 결과가 발생하는 문제점이 있다.
즉, 인버터의 성능 시험시, 수동조작으로 부하를 제어하므로, 선형적으로 증가하는 부하와, 이승저감의 형태로 증가하는 부하에 대한 시험은 구현하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래의 인버터 시험시에는, 시료 모터와 부하 모터로만 구성되는 모터 제너레이터(Motor Generator) 세트를 사용하기 때문에, 가/감속 성능을 검증할 수 있는 관성부하에 대한 시험 역시 구현하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인버터의 다양한 부하에 대한 성능시험을 가능하게 하는 인버터 부하 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 인버터를 시험하기 위한 장치로서, 본 발명은, 상기 인버터의 관성부하를 포함하는 부하성능을 시험하기 위한 모터 제너레이터 세트; 및 사용자가 설정한 상기 인버터의 관성량에 따라 상기 모터 제너레이터를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 모터 제너레이터 세트는, 상기 인버터가 구동하는 제1모터; 상기 제1모터의 부하로서 기능하는 제2모터; 및 상기 제1모터 및 상기 제2모터를 연결하는 회전축과 동일한 회전축에 연결되고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 제2모터의 관성량을 조절하는 조절부를 포함한다. 이때, 상기 모터 제너레이터 세트는, 상기 제1모터의 토크와 분당회전수(RPM)을 측정하는 센서부를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 조절부는, 크기와 무게가 서로 다른 소정 개수의 휠(wheel)로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 제어부는, 사용자가 설정한 관성량에 따라, 상기 소정 개수의 휠 조합을 설정하여, 상기 회전축에 연결 또는 해제함으로써, 상기 조절부의 관성량을 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 사용자가 설정하는 관성량을 상기 제어부에 전달하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 인버터의 관성부하량, 가속구간, 정속구간, 및 감속구간을 설정하고, 상기 인버터를 구동하도록 상기 조절부를 제어하여, 가속구간에서 상기 인버터의 주파수가 목표주파수까지 증가하는지를 확인하며, 상기 제어부는, 정속구간에서 상기 인버터를 정지하도록 상기 조절부를 제어하여, 감속구간에서 상기 인버터가 정지상태에 도달하는지를 확인하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은, 관성량 설정부를 통해 시험하고자 하는 인버터의 부하성능을 시험하여, 시료 인버터의 관성부하 성능을 효과적으로 시험할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 제어부에 의해 다양한 부하에 대하여 인버터의 성능을 검증할 수 있으므로, 성능시험의 효율을 높이도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 인버터 시험장치의 구성도이다.
도 2는 종래의 인버터 시험장치의 시험 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인버터 부하 시험장치의 일실시예 구성도이다.
도 4a는 본 발명에 의해 설정된 관성부하량과 주파수의 상관관계를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 4b는 도 4a를 실제 측정한 예를 설명하기 위한 일예시도이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 종래의 인버터 시험장치에 대해 설명한 후, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 인버터 시험장치의 구성도이고, 도 2는 종래의 인버터 시험장치의 시험 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 인버터 시험장치는, 인버터(100), 시료모터(210), 부하모터(220) 및 인터페이스부(300)로 구성되며, 시료모터(210)와 부하모터(220)는 모터 제너레이터 세트를 구성한다. 인터페이스부(300)는 사용자가 직접 수동으로 부하모터의 파라미터 등을 조절하고, 인버터(100)의 성능을 모니터링할 수 있는 것으로서, 개인용 컴퓨터(PC)일 수 있다.
도 2를 참조로 하면, 종래의 인버터 시험장치는, 시험하고자 하는 인버터(100)의 성능을 검증하기 위하여, 모터 제너레이터 세트(200)를 연결하여 시험을 시작한다.
사용자는, 인터페이스부(300)를 이용하여 검증하고자 하는 성능과 관련된 인버터의 파라미터를 설정한다(S21). 이때, 성능과 관련된 인버터의 파라미터는, 목표주파수, 가속시간, 감속시간, 및 토그부스트 등이 있다.
또한, 사용자는 인터페이스부(300)를 통하여 모터 제너레이터 세트에 인가하고자 하는 부하량을 설정한다(S22). 이와 같은 부하량의 설정은, 부하모터(220)를 제어하는 인버터의 영속 토크리미트를 수동을 설정하는 것을 말한다.
이와 같이 설정을 완료하면, 임의의 인가시점에 부하를 인가하기 위하여, 수동으로 부하모터(220)의 온/오프를 제어한다(S23).
진행중인 인버터(100)의 성능시험이 완료되었는지 확인하고(S24), 완료된 시험 이외에 다른 종류의 인버터 성능을 검증하기 위한 시험이 필요한지 확인하여(S25), 모터 제너레이터 세트에 연결되어 있는 인버터(100)의 성능시험을 종료한다.
이와 같이, 종래의 시험 장치는, 수동조작으로 부하를 제어하기 때문에, 선형성을 가지고 증가하는 부하, 이승저감의 형태로 증가하는 부하 등에 대한 시험은 구현하기 어려우며, 시료모터(210)와 부하모터(220)만으로 구성되는 모터 제너레이터 세트를 사용하므로, 가/감속 성능을 검증할 수 있는 관성부하에 대한 시험을 구현하기 어려운 문제점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 인버터 부하 시험장치의 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시험장치는, 부하성능의 검증을 요하는 인버터(10), 부하성능을 시험하기 위한 모터 제너레이션 세트(20), 제어부(30) 및 인터페이스부(40)를 포함하여 구성된다. 구체적으로, 모터 제너레이션 세트(20)는 시료모터(21), 센서부(22), 관성량 조절부(23) 및 부하모터(24)를 포함하여 구성된다. 각 구성요소의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
인터페이스부(40)는, 예를 들어 PC 또는 인간 기계 인터페이스(Human-Machine Interface; 이하, 'HMI'라 함)로서, 사용자는 인터페이스부(40)를 통하여 부하모터(24)의 부하량과 관성량 조절부(23)의 관성량을 설정할 수 있다. 또한, 인터페이스부(40)는, 시험과정에서 센서부(22)가 측정하는 데이터(토크, 속도, 전류 및 전압 등)을 사용자가 모니터링할 수 있도록 디스플레이하는 기능을 담당한다. 이를 통해, 성능관찰의 효율성을 높일 수 있다.
인버터(10)는, 부하성능의 검증을 필요로 하는 시료 인버터이다.
모터 제너레이션 세트(20)는 인버터(10)의 부하성능을 시험하기 위한 장치로서, 시료모터(21)는 인버터(10)가 구동하는 모터이고, 부하모터(24)는 시료모터(21)의 부하역할을 하는 모터이다. 센서부(22)는 시료모터(21)의 토크와 분당회전수(Revolution Per Minute; 이하 'RPM'이라 함)를 측정하는 기능을 담당하는 것이다. 또한, 관성량 조절부(23)는, 바람직하게는 크기와 무게가 다른 소정 개수의 휠(wheel)로 구성되는 것으로서, 각각의 휠을 시료모터(21)와 부하모터(24)를 연결하는 회전축에 연결하여 인터페이스부(40)를 통해 설정한 관성량에 따라 부하모터(24)의 관성량을 조절하는 기능을 담당한다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 휠의 개수는, 바람직하게는 4개이다. 시료모터(21), 관성량 조절부(23) 및 부하모터(24)는 모두 하나의 회전축에 연결되어 있다.
제어부(30)는, 사용자가 인터페이스부(40)를 통해 설정한 관성량에 따라 관성량 조절부(23)를 제어하는 기능을 담당한다. 제어부(30)는 바람직하게는, 프로그램가능 로직 제어기(Programmable Logic Controller; PLC)이다.
본 발명의 일실시예에서, 제어부(30)는 사용자가 인터페이스부(40)를 통해 설정한 관성량에 따라, 여러개의 휠 조합을 설정하여 회전축에 연결 또는 해제하여, 관성량 조절부(23)의 관성량을 설정할 수 있다.
위와 같은 본 발명의 시험장치의 제어부의 제어방법을 상세하게 설명하기로 하자. 본 발명의 시험장치의 제어는, 도 3의 제어부(30)에서 수행되는 것임은 자명하다.
본 발명의 시험과정은, 관성부하를 구현하기 위하여 관성량 조절부(23)가 포함되는 모터 제너레이터 세트를 제어부(30)를 통하여 제어하고 인버터(10)의 부하성능 시험을 하기 위한 것으로서, 사용자는 인터페이스부(40)를 통해 부하량 및 관성량을 설정하고 제어할 수 있다.
사용자는, 우선 부하성능을 시험하기 위하여, 인터페이스부(40)가 제공하는 인터페이스에서 테스트 케이스 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 테스트 케이스는, 응용부하의 종류를 나타내는 것으로써, 정토크 부하, 이승저감 토크 부하, 정출력 부하, 관성 부하, 순시 정토크 부하, 토크성능 측정 부하를 포함하며, 사용자가 선택한 테스트 케이스에 따라 관성량 조절부(23)에 부하가 공급되도록 한다. 인터페이스부(40)는 사용자에게 설정을 위한 인터페이스를 제공하여, 사용자가 새로운 응용부하 형태를 추가하도록 할 수 있을 것이다.
이후, 제어부(30)는, 인버터(10)의 시험을 시작하기 위하여, 사용자가 선택한 테스트 케이스에서 요구하는 인버터 파라미터와 부하조건 파라미터를 설정한다. 또한, 시험하고자 하는 인버터(10)에 걸리는 부하와 관성을 설정한다. 부하설정은, 부하모터(24)를 제어하는 것으로써, 관성설정은 시료모터(21)와 부하모터(24)를 연결하는 회전축에 연결된 관성량 조절부(23)를 제어하는 것에 의해 수행할 수 있다. 이때, 부하모터(24)의 제어는, 영속(zero speed)에서 정지 토크량을 가하여 시료 모터의 회전력을 감소하는 방식으로 수행한다.
이와 같은 설정에 의해, 제어부(30)는 시료 인버터(10)의 시험을 수행한다. 구체적으로는, 본 발명의 제어부(30)는, 시험하고자 하는 관성부하량과 가속구간, 정속구간 및 감속구간을 설정하고, 인버터(10)를 구동하도록 관성량 조절부(23)를 제어하여, 설정한 가속구간에 목표주파수까지 증가하는지 확인하는 것이다. 이후, 정속구간에서 인버터(10)를 정지키도록 관성량 조절부(23)를 제어하여, 설정한 감속시간에 트립이 발생하지 않고 정상적으로 정지상태에 도달하는지 확인하는 것이다.
도 4a는 본 발명에 의해 설정된 관성부하량과 주파수의 상관관계를 설명하기 위한 일예시도이고, 도 4b는 도 4a를 실제 측정한 예를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 4a에서, A는 관성부하량을, B는 주파수를 나타내며, b는 목표주파수를 나타낸다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시험장치 및 그 제어방법은, 관성량 조절부(23)를 도입하여 시험함으로써, 가속, 정속 및 감속 상태에서의 토크 특성을 파악할 수 있고, 인버터(10)의 가감속 성능을 시험할 수 있다.
본 발명의 시험장치 및 그 제어방법에 의해 시험한 시료 인버터는, 세탁기, 교반기, 횡편기 및 원심분리기 등에 사용되는 모터에 이용될 수 있을 것이다.
위와 같은 시험은, 관성량 설정부(23)의 관성량을 변경하여 다른 모터에도 적용할 수 있을 것이며, 따라서, 시료 인버터(10)마다 부하모터 등의 모터 제너레이스 세트를 변경해야 하는 불편함을 해소할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산 배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 인버터 20: 모터 제너레이터 세트
21: 시료모터 22: 센서부
23: 관성량 조절부 24: 부하모터
30: 제어부 40: 인터페이스부

Claims (8)

  1. 인버터를 시험하기 위한 장치로서,
    상기 인버터의 관성부하를 포함하는 부하성능을 시험하기 위한 모터 제너레이터 세트; 및
    사용자가 설정한 상기 인버터의 관성량에 따라 상기 모터 제너레이터 세트를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 모터 제너레이터 세트는,
    상기 인버터가 구동하는 제1모터;
    상기 제1모터의 부하로서 기능하는 제2모터; 및
    상기 제1모터 및 상기 제2모터를 연결하는 회전축과 동일한 회전축에 연결되고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 제2모터의 관성량을 조절하는 조절부를 포함하는 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 모터 제너레이터 세트는,
    상기 제1모터의 토크와 분당회전수(RPM)을 측정하는 센서부를 더 포함하는 시험장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조절부는,
    크기와 무게가 서로 다른 소정 개수의 휠(wheel)로 구성되는 시험장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    사용자가 설정한 관성량에 따라, 상기 소정 개수의 휠 조합을 설정하여, 상기 회전축에 연결 또는 해제함으로써, 상기 조절부의 관성량을 조절하는 시험장치.
  6. 제1항에 있어서, 사용자가 설정하는 관성량을 상기 제어부에 전달하는 인터페이스부를 더 포함하는 시험장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인버터의 관성부하량, 가속구간, 정속구간, 및 감속구간을 설정하고, 상기 인버터를 구동하도록 상기 조절부를 제어하여, 가속구간에서 상기 인버터의 주파수가 목표주파수까지 증가하는지를 확인하는 시험장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    정속구간에서 상기 인버터를 정지하도록 상기 조절부를 제어하여, 감속구간에서 상기 인버터가 정지상태에 도달하는지를 확인하는 시험장치.
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