KR101277868B1

KR101277868B1 - 인버터 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR101277868B1
Application number: KR1020110115606A
Authority: KR
Inventors: 김상현; 김광섭; 김윤현; 임창진; 권병기
Original assignee: 주식회사 포스코아이씨티
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-06-21
Also published as: KR20130050504A

Abstract

인버터를 구성하는 반도체 소자에 오류가 발생하더라도 인버터의 연속운전이 가능하도록 하는 본 발명의 일 측면에 따른 인버터 제어장치는, 인버터의 각 상 마다 하나의 반도체 소자를 선택하여 구성된 각 그룹 별로 해당 그룹에 포함된 반도체 소자들 중 어느 하나에 오류가 발생하면 해당 그룹에 대한 오류 신호를 생성하고 해당 그룹에 포함된 반도체 소자들의 구동을 중지시키는 복수개의 오류 감지부; 상기 복수개의 오류 감지부로부터 오류 신호가 수신되면, 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 상기 인버터의 출력값을 조정하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 조정된 인버터의 출력값에 따라 상기 각 상에 포함된 반도체 소자들의 구동신호를 생성하고, 생성된 구동신호를 상기 각 상의 반도체 소자들로 공급하는 복수개의 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인버터 제어장치 및 제어방법{Apparatus and Method for Controlling Inverter}

본 발명은 인버터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인버터의 연속운전을 위한 인버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인버터는 교류전압을 직류전압으로 변환하거나 직류전압을 교류전압으로 변환하는 장치로써 도 1에 도시된 바와 같이 교류전압을 직류전압으로 변하거나 직류전압을 교류전압으로 변환할 수 있는 반도체 소자로 구성된다.

특히, 대용량의 인버터는 그 큰 용량과 도통 전류 때문에 각 상 별로 복수개의 반도체 소자를 병렬로 연결하여 이용한다. 예컨대, 대용량의 인버터는 도 2에 도시된 바와 같이 각 상 별로 4개의 반도체 소자를 병렬로 구성하여 사용하는 것이 일반적이다.

이러한 종래의 대용량 인버터의 경우 각 상에 포함된 복수개의 반도체소자들 중 어느 하나의 반도체 소자에 오류가 발생하면 해당 상에 포함된 모든 반도체 소자의 동작이 정지되고, 따라서 각 상에 포함된 모든 반도체 소자들의 동작이 정지되어 인버터의 동작이 정지시킬 수 밖에 없다는 문제점이 있다.

특히, 이러한 인버터가 무정전원 공급장치(Uninterruptible Power Supply: UPS)나 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System: BESS)과 같이 연속운전이 요구되는 장치에 이용되는 경우, 인버터를 구성하는 하나의 반도체 소자에 발생된 오류로 인해 전체 인버터 동작의 정지되어 결과적으로 UPS나 BESS가 정지 된다면 경제적인 손실이 발생할 뿐만 아나라 계통의 안정성에도 치명적인 영향이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인버터를 구성하는 반도체 소자에 오류가 발생하더라도 인버터의 연속운전이 가능하도록 하는 인버터 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 인버터 제어장치는, 인버터의 각 상 마다 하나의 반도체 소자를 선택하여 구성된 각 그룹 별로 해당 그룹에 포함된 반도체 소자들 중 어느 하나에 오류가 발생하면 해당 그룹에 대한 오류 신호를 생성하고 해당 그룹에 포함된 반도체 소자들의 구동을 중지시키는 복수개의 오류 감지부; 상기 복수개의 오류 감지부로부터 오류 신호가 수신되면, 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 상기 인버터의 출력값을 조정하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 조정된 인버터의 출력값에 따라 상기 각 상에 포함된 반도체 소자들의 구동신호를 생성하고, 생성된 구동신호를 상기 각 상의 반도체 소자들로 공급하는 복수개의 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 인버터 제어방법은, 인버터의 U상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 상기 인버터의 V상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 상기 인버터의 W상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나를 하나의 그룹에 포함시켜 복수개의 그룹을 형성하는 단계; 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나의 오류 발생여부를 체크하여 상기 각 그룹의 오류 발생 여부를 판단하는 단계; 오류가 발생된 것으로 판단되면, 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 구동을 중지시키는 단계; 및 상기 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 상기 인버터의 출력값을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 상에 포함된 반도체 소자들을 하나의 그룹으로 구성하여 반도체 소자의 오류 발생여부를 판단하기 때문에 특정 반도체 소자에 오류가 발생하더라도 해당 반도체 소자가 포함된 그룹의 동작만 정지시키고 나머지 그룹에 포함된 반도체 소자는 동작 가능하기 때문에 인버터의 연속운전이 가능하고, 이로 인해 계통의 안정성 향상은 물론 경제적 손실을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 일반적인 인버터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 온도 계측부의 일예를 보여주는 회로도.
도 5는 도 3에 도시된 오류 감지부의 구성을 개략적으로 보여주는 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어 방법을 보여주는 플로우차트.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 온도 계측부의 일 예를 보여주는 회로도이면, 도 5는 도 3에 도시된 오류 감지부의 구성을 구체적으로 보여주는 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어장치(100)는, U상, V상, 및 W상으로 구성되는 대용량 3상 인버터(110)의 연속운전이 가능하도록 인버터(110)를 제어하는 것으로서, 이러한 인버터(110)는 큰 용량과 도통 전류 때문에 각 상 별로 복수개의 반도체 소자(120, 122, 124)들을 병렬로 연결하여 이용한다.

일 실시예에 있어서, 인버터(110)는 반도체 소자로써 IGBT 모듈을 이용할 수 있고, 각 상은 도 3에 도시된 바와 같이 4개의 IGBT 모듈을 병렬로 연결하여 이용할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 인버터(110)의 각 상은 4개의 IGBT 모듈을 포함하는 것으로 가정하여 설명한다.

즉, U상에는 4개의 제1 IGBT 모듈(120a~120d)이 포함되고, V상에는 4개의 제2 IGBT 모듈(122a~122d)이 포함되며, W상에는 4개의 제3 IGBT 모듈(124a~124d)이 포함되는 것으로 가정하여 설명한다.

이러한 인버터 제어장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 오류 감지부(130a~130d), 제어부(140), 및 복수개의 구동부(160, 162, 164)를 포함한다.

복수개의 오류 감지부(130a~130d)는, 인버터(110)의 각 상마다 하나의 IGBT 모듈을 선택하여 구성되는 각 그룹 별로 해당 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나에 오류가 발생하는지 여부를 판단한다.

또한, 복수개의 오류 감지부(130a~130d)는, 해당 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나에 오류가 발생한 것으로 판단되면 해당 그룹에 오류가 발생한 것으로 판단하여 해당 그룹에 대한 오류 신호를 생성하고 해당 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 구동을 중지시킨다.

이와 같이, 본 발명은 각 상에 포함된 IGBT 모듈을 하나의 그룹으로 구성하는 것이 아니라 각 상 별로 하나의 IGBT 모듈을 선택하여 그룹을 구성하기 때문에, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 오류 발생 여부에 따라 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 동작만 중지시킬 수 있어 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들을 이용하여 인버터(110)를 동작시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터(110)의 경우 각 상 별로 4개의 IGBT 모듈을 포함하기 때문에 4개의 그룹이 구성될 수 있고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 인버터 제어장치(100) 또한 4개의 오류 감지부(130a~130d)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 각 상에 포함되는 IGBT 모듈의 개수에 따라서 그룹의 개수 또한 변동될 수 있을 것이다. 예컨대, 각 상 별로 3개의 IGBT 모듈을 포함하는 경우 3개의 그룹이 구성될 수 있고, 각 상 별로 5개의 IGBT 모듈을 포함하는 경우 5개의 그룹이 구성될 수 있을 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 각 상 별로 4개의 IGBT 모듈을 포함하고, 따라서 4개의 그룹이 구성되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

각 오류 감지부(130a~130d)의 기능과 구성은 서로 동일하기 때문에 이하에서는 설명의 편의를 위해, U상의 제1 반도체 소자(120a), V상의 제2 반도체 소자(122a), 및 W상의 제3 반도체 소자(124a)로 구성되는 제1 그룹과 제1 그룹에 대한 제1 오류 감지부(130a)를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.

일 실시예에 있어서, 제1 오류 감지부(130a)는 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 해당 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 인버터 제어장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 IGBT 모듈의 온도를 계측하기 위한 복수개의 온도 계측부(140a, 142a, 144a)를 더 포함할 수 있다.

각 온도 계측부(140a, 142a, 144a)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 상의 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a) 별로 구성되어, 각 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 온도를 전압값으로 변환하여 출력한다.

일 실시예에 있어서, 온도 계측부(140a, 142a, 144a)는 NTC 저항을 이용하여 구현될 수 있다. NTC 저항은 온도에 따라 저항값이 변화되는 성질을 갖는 저항으로써 온도가 상승하면 저항값이 감소하고 온도가 하강하면 저항값이 상승하는 특징을 갖는 소자이다.

예컨대, 설명의 편의를 위해 온도 계측부(140a, 142, 144a)의 구성을 간략화하여 도시하면 도 4와 같이 도시할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 온도 계측부(140a, 142a, 144a)는 NTC 저항(400)과 NTC 저항(410)에 직렬로 연결된 테스트 저항으로 구성될 수 있다. 이러한 경우 온도 계측부(140a, 142a, 144a)는 미리 정해진 전압을 NTC 저항(400)과 테스트 저항(410)에 인가하여 테스트 저항(410)에 분배되는 전압값을 해당 IGBT 모듈의 온도에 대한 전압값으로 출력할 수 있다.

따라서, IGBT 모듈의 온도가 상승하면 NTC 저항값의 감소로 인해 NTC 저항에 분배되는 전압값은 감소하고 테스트 저항에 분배되는 전압값은 증가하게 된다. 또한 IGBT 모듈의 온도가 감소하면 NTC 저항값의 상승으로 인해 NTC 저항에 분배되는 전압값은 증가하고 테스트 저항에 분배되는 전압값은 감소하게 된다.

즉, 온도 계측부(140a, 142a, 144a)로부터 출력되는 전압값이 높을수록 IGBT(120a, 122a, 124a) 모듈의 온도가 높고, 온도 계측부(140a, 142a, 144a)로부터 출력되는 전압값이 낮을수록 IGBT(120a, 122a, 124a) 모듈의 낮다는 것을 나타낸다.

도 3에서는 설명의 편의를 위해 각각의 온도 계측부(140a, 142a, 144a)가 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a) 내에 포함되는 것으로 설명하였지만, 온도 계측부(140a, 142a, 144a)에 포함된 NTC 저항(400) 만이 각 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a) 내에 포함되어 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 온도 계측부(140a, 142, 144a)는 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)과 물리적으로 분리되어 구성될 수도 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 제1 오류 감지부(130a)는 제1 그룹에 포함된 각 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 온도 계측부(140a, 142a, 144a)로부터 출력되는 전압값을 이용하여 각 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 오류 발생 여부를 판단하게 된다. 이하, 이러한 제1 오류 감지부(130a)의 구성을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오류 감지부의 구성을 개략적으로 보여주는 회로도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 오류 감지부(130a)는 복수개의 비교부(500~520) 및 연산부(530)를 포함한다.

먼저, 제1 비교부(500)는 제1 IGBT 모듈(120a)의 제1 온도 계측부(140a)로부터 출력된 전압값과 기준 전압값을 비교한다. 비교결과, 제1 온도 계측부(140a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 낮은 경우 제1 IGBT 모듈(120a)이 정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 +Vcc를 출력한다. 또한, 제1 온도 계측부(140a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 높은 경우 제1 IGBT 모듈(120a)이 비정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 -Vcc를 출력한다.

다음으로, 제2 비교부(510)는 제2 IGBT 모듈(122a)의 제2 온도 계측부(142a)로부터 출력된 전압값과 기준 전압값을 비교한다. 비교결과, 제2 온도 계측부(142a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 낮은 경우 제2 IGBT 모듈(122a)이 정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 +Vcc를 출력한다. 또한, 비교결과 제2 온도 계측부(142a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 높은 경우 제2 IGBT 모듈(122a)이 비정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 -Vcc를 출력한다.

다음으로, 제3 비교부(520)는 제3 IGBT 모듈(124a)의 제3 온도 계측부(144a)로부터 출력된 전압값과 기준 전압값을 비교한다. 비교결과, 제3 온도 계측부(144a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 낮은 경우 제3 IGBT 모듈(124a)이 정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 +Vcc를 출력한다. 또한, 비교결과 제3 온도 계측부(144a)의 출력 전압값이 기준 전압값보다 높은 경우 제3 IGBT 모듈(124a)이 비정상적인 온도 하에서 동작하고 있는 것으로 판단하고 -Vcc를 출력한다.

연산부(530)는 제1 내지 제3 비교부(520)에 의해 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a) 중 어느 하나가 비정상적인 온도하에서 동작하고 있는 것으로 판단되면 오류신호를 출력한다.

일 실시예에 있어서 연산부(530)는 도 5에 도시된 바와 같이, 오어 게이트(OR Gate)로 구현될 수 있다. 이와 같이 연산부(530)가 오어 게이트로 구현되는 경우 연산부(530)는 제1 내지 제3 비교부(500~520)로부터 출력되는 전압값들 중 어느 하나가 -Vcc이면 오류신호로써 -Vcc를 출력하게 된다.

또한, 연산부(530)는 이러한 오류신호를 제어부(140)로 제공함으로써 제어부(140)에 의해 인버터(110) 출력이 조정될 수 있도록 하고, 오류신호를 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)에 연결된 제1 내지 제3 스위치(150a, 152a, 154a)에 제공함으로써 오류가 발생된 그룹에 포함된 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 동작이 중지될 수 있도록 한다.

다시 도 3을 참조하면, 제어부(140)는 복수개의 오류 감지부(130a~130d)로부터 오류신호가 수신되면, 수신된 오류신호에 기초하여 오류가 발생된 그룹의 개수를 카운팅하고, 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 인버터(110)의 출력값을 조정한다.

일 실시예에 있어서 제어부(140)는 아래의 수학식 1을 이용하여 인버터의 출력값을 조정할 수 있다.

수학식 1에서 N은 전체 그룹의 개수를 나타내고, P는 오류가 발생한 그룹의 개수를 나타낸다.

만약, 제어부(140)에 의해 인버터(110)의 출력값이 조정되지 않는다면, 인버터(110)를 구성하는 복수개의 IGBT 모듈들 중 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 동작이 중지로 인해 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 출력값이 증가될 수 밖에 없다. 따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해 제어부(140)가 인버터(110)의 전체 출력을 조정함으로써, 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들은 오류 발생 여부에 관계 없이 그 출력 값이 일정하도록 할 수 있다.

한편, 제어부(140)는 오류신호가 수신되지 않으면 인버터(110)의 이전 출력값을 유지시킨다.

다음으로, 제1 내지 제3 스위치(150a, 152a, 154a)는 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)에 연결되는 것으로서, 연산부(530)로부터 오류신호가 전달되는 경우 오프되어 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)에 구동신호가 공급되는 것을 차단함으로써 제1 내지 제3 IGBT 모듈(120a, 122a, 124a)의 동작이 중지되도록 한다.

다음으로, 복수개의 구동부(160, 162, 164) 각각은 제어부(140)로부터 전달되는 인버터(110)의 출력값을 기초로 하여 각 상에 포함된 IGBT 모듈(120, 122, 124)을 구동하기 위한 구동신호를 생성하고, 생성된 구동신호를 각 상의 IGBT 모듈(120, 122, 124)로 공급한다.

이때, 오류가 발생된 그룹에 포함되어 있는 IGBT 모듈의 스위치는 오프되고 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함되어 있는 IGBT 모듈의 스위치만 온 되기 때문에, 구동부(160, 162, 164)에 의해 생성된 구동신호는 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈에만 전달되고 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈에는 전달되지 않게 되어 결과적으로 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈이 구동되지 않게 된다.

이하 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 제어방법을 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 인버터의 각 상 별로 하나의 IGBT 모듈을 선택하여 각 그룹을 형성한다(S600). 즉, U상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 V상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 W상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나를 하나의 그룹에 포함시켜 복수개의 그룹을 형성한다.

본 발명에서, 각 상 별로 하나의 IGBT 모듈을 선택하여 하나의 그룹으로 구성하는 것은, 특정 그룹에 오류가 발생하더라도 오류가 발생하지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈을 이용하여 인버터를 동작시키기 위한 것이다.

다음으로, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나의 오류 발생여부를 체크하여 각 그룹의 오류 발생 여부를 판단한다(S610). 이때, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 온도가 기준 온도보다 높은지 여부를 판단하여 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 해당 IGBT 모듈에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나에 오류가 발생하면 해당 그룹에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 기준 전압값보다 큰 경우 해당 IGBT 모듈에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이때, 온도 계측부에서 출력되는 전압값은, IGBT 모듈의 온도가 상승하면 저항값이 감소하고 IGBT 모듈의 온도가 감소하면 저항값이 증가하는 NTC 저항과 NTC저항에 직렬 연결되는 테스트 저항에 미리 정해진 전압을 인가하여 테스트 저항에 분배되는 전압값일 수 있다.

이러한 실시예에 따르는 경우, 각 그룹에 포함된 U상 IGBT 모듈의 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 기준 전압값보다 크거나, 각 그룹에 포함된 V상 IGBT 모듈의 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 기준 전압값보다 크거나, 각 그룹에 포함된 W상 IGBT 모듈의 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 기준 전압값보다 큰 경우 해당 그룹에 오류가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

다음으로, 특정 그룹에 오류가 발생된 것으로 판단되면, 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 구동을 중지시킨다(S620).

일 실시예에 있어서, 특정 그룹에 오류가 발생하면 해당 그룹에 포함된 IGBT 모듈에 연결된 스위치를 오프시킴으로써 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈로만 구동신호가 공급되도록 하여 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 동작이 중지되도록 할 수 있다.

다음으로, 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 인버터의 출력값을 조정한다(S630). 일 실시예에 있어서, 인버터의 출력값은 상술한 수학식 1을 이용하여 조정할 수 있다.

본 발명과 같이 인버터의 출력값을 조정하지 않는다면, 인버터를 구성하는 복수개의 IGBT 모듈들 중 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 동작 중지로 인해 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 출력값이 증가될 수 밖에 없다. 따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해 인버터의 전체 출력을 조정함으로써, 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들은 오류 발생 여부에 관계 없이 그 출력 값이 일정하도록 하는 것이다.

한편, S610의 판단결과, 오류가 발생된 그룹이 존재하지 않는 경우 인버터의 이전 출력값을 유지한다(S635).

다음으로, S630 및 S635에서 결정된 인버터의 출력값에 따라 각 상에 포함된 IGBT 모듈의 구동신호를 생성하고, 생성된 구동신호를 각 상의 IGBT 모듈들로 공급한다(S640). 이때, 오류가 발생된 그룹에 포함되어 있는 IGBT 모듈에 연결된 스위치는 오프되어 있으므로 결과적으로 구동신호는 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈에만 전달된다.

이와 같이, 본 발명은 각 상에 포함된 IGBT 모듈을 하나의 그룹으로 구성하는 것이 아니라 각 상 별로 하나의 IGBT 모듈을 선택하여 그룹을 구성하기 때문에, 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 오류 발생 여부에 따라 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 동작만 중지시킬 수 있어 오류가 발생되지 않은 그룹에 포함된 IGBT 모듈들을 이용하여 인버터를 동작시킬 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 인버터 제어장치 110: 인버터
120: IGBT 모듈 130: 오류 감지부
140: 제어부 150: 스위치
160: 구동부

Claims

복수개의 제1 반도체 소자를 포함하는 U상, 복수개의 제2 반도체를 포함하는 V상, 및 복수개의 제3 반도체 소자를 포함하는 W상으로 구성된 인버터의 제어장치로서,
상기 U상에 포함된 하나의 제1 반도체 소자와 상기 V상에 포함된 하나의 제2 반도체 소자와 상기 W상에 포함된 하나의 제3 반도체 소자를 하나의 그룹으로 구성하고, 상기 그룹에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자 중 어느 하나에 오류가 발생하면 상기 그룹에 대한 오류 신호를 생성하여 상기 그룹에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자의 구동을 중지시키는 복수개의 오류 감지부;
상기 복수개의 오류 감지부로부터 오류 신호가 수신되면, 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 상기 인버터의 출력값을 조정하는 제어부; 및
상기 제어부에 의해 조정된 인버터의 출력값에 따라 상기 각 상에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자들의 구동신호를 생성하고, 생성된 구동신호를 상기 각 상에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자들로 공급하는 복수개의 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 오류 감지부는, 상기 그룹에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자들의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 상기 제1 내지 제3 반도체 소자에 오류가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 오류 감지부는,
상기 그룹에 포함된 제1 반도체 소자의 온도 계측부에서 출력되는 전압값과 기준 전압값을 비교하여 상기 제1 반도체 소자의 온도가 기준온도 보다 높은지 여부를 판단하는 제1 비교부;
상기 그룹에 포함된 제2 반도체 소자의 온도 계측부에서 출력되는 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 상기 제2 반도체 소자의 온도가 기준온도 보다 높은지 여부를 판단하는 제2 비교부;
상기 그룹에 포함된 제3 반도체 소자의 온도 계측부에서 출력되는 전압값과 기준 전압값을 비교하여 상기 제3 반도체 소자의 온도가 기준온도 보다 높은지 여부를 판단하는 제3 비교부; 및
상기 제1 내지 제3 비교부의 비교 결과, 상기 제1 내지 제3 반도체 소자 중 어느 하나의 온도가 기준온도보다 높은 것으로 판단되면 상기 그룹에 대한 상기 오류신호를 생성하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제3항에 있어서,
상기 연산부는 오어 게이트(OR Gate)인 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 비교부는, 상기 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 상기 기준 전압값 보다 큰 경우 상기 제1 내지 제3 반도체 소자의 온도가 상기 기준온도 보다 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제3항에 있어서,
상기 인버터 제어장치는,
상기 제1 반도체 소자에 연결되는 제1 스위치;
상기 제2 반도체 소자에 연결되는 제2 스위치; 및
상기 제3 반도체 소자에 연결되는 제3 스위치를 더 포함하고,
상기 연산부로부터 상기 오류신호가 출력되면 상기 제1 내지 제3 스위치를 오프시켜 상기 구동신호가 상기 그룹에 포함된 제1 내지 제3 반도체 소자들로 공급되지 않게 하여 상기 그룹의 제1 내지 제3 반도체 소자들의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 반도체 소자의 온도를 전압값으로 출력하는 복수개의 온도 계측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제7항에 있어서,
상기 복수개의 온도 계측부는,
상기 제1 내지 제3 반도체 소자의 온도가 상승하면 저항값이 감소하고 상기 제1 내지 제3 반도체 소자의 온도가 감소하면 저항값이 증가하는 NTC 저항; 및
상기 NTC저항에 직렬 연결되는 테스트 저항을 포함하고,
상기 온도 계측부는, 미리 정해진 전압을 상기 NTC 저항 및 상기 테스트 저항에 인가하여 상기 테스트 저항에 분배되는 전압값을 상기 제1 내지 제3 반도체 소자의 온도에 대한 전압값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 반도체 소자는 IGBT모듈인 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인버터의 출력값을 아래의 수학식

를 이용하여 조정하고,
상기 수학식에서 N은 전체 그룹의 개수를 나타내고, 상기 P는 상기 오류가 발생한 그룹의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
인버터의 U상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 상기 인버터의 V상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나와 상기 인버터의 W상에 포함된 복수개의 IGBT 모듈들 중 하나를 하나의 그룹에 포함시켜 복수개의 그룹을 형성하는 단계;
각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나의 오류 발생여부를 체크하여 상기 각 그룹 별로 오류 발생 여부를 판단하는 단계;
오류가 발생된 것으로 판단되면, 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 구동을 중지시키는 단계; 및
상기 오류가 발생된 그룹의 개수에 기초하여 상기 인버터의 출력값을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 오류 발생 여부를 판단하는 단계에서,
상기 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 해당 IGBT 모듈에 오류가 발생한 것으로 판단하고,
상기 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나에 오류가 발생하면 해당 그룹에 오류가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 오류 발생 여부를 판단하는 단계에서,
상기 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈의 온도 계측부에서 출력되는 전압값이 기준 전압값보다 큰 경우 해당 IGBT 모듈의 온도가 기준온도보다 높은 것으로 판단하여 해당 IGBT 모듈에 오류가 발생된 것으로 판단하고,
상기 각 그룹에 포함된 IGBT 모듈들 중 적어도 하나에 오류가 발생하면 해당 그룹에 오류가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 온도 계측부에서 출력되는 전압값은, 상기 IGBT 모듈들의 온도가 상승하면 저항값이 감소하고 상기 IGBT 모듈들의 온도가 감소하면 저항값이 증가하는 NTC 저항과 상기 NTC저항에 직렬 연결되는 테스트 저항에 미리 정해진 전압을 인가하여 상기 테스트 저항에 분배되는 전압값인 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 인버터의 출력값을 조정하는 단계에서,
상기 인버터의 출력값을 아래의 수학식

를 이용하여 조정하고,
상기 수학식에서 N은 전체 그룹의 개수를 나타내고, 상기 P는 상기 오류가 발생한 그룹의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 인버터의 출력값에 따라 상기 각 상에 포함된 IGBT 모듈의 구동신호를 생성하여 상기 각 상의 IGBT 모듈들로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 구동을 중지시키는 단계에서,
오류가 발생된 그룹에 포함된 U상 IGBT 모듈에 연결된 스위치와 V상 IGBT모듈에 연결된 스위치와 W상 IGBT 모듈에 연결된 스위치를 오프시켜 구동신호가 상기 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들로 공급되지 않게 하여 상기 오류가 발생된 그룹에 포함된 IGBT 모듈들의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.