KR101417190B1 - 인버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내장형 통신 인터페이스를 포함하는 인버터 동기 운전중 비상정지 방법에 있어서, 인버터의 동기운전시 인버터간 데이터통신을 위한 P2P모드로 설정하는 단계, 인버터의 장애발생여부를 판단하는 단계 및 인버터에 장애가 발생한 경우, 비상정지 후 장애 발생 상태정보를 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애가 발생하지 않은 다른 인버터에 장애 발생 상태정보를 브로드캐스팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터 동기 운전중 비상정지 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다수의 인버터간의 동기 운전제어를 위하여 고속의 필드버스통신을 사용함에 따라 필요 없어진 내장형 통신 인터페이스를 P2P모드로 설정하여 인버터간 동기 운전시 장애 발생 상태정보만을 빠르게 브로드캐스팅함으로써 다수의 인버터를 신속하게 비상정지시킬 수 있다.

Description

인버터{INVERTER}
본 발명은 인버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 인버터가 동기운전 중 어느 하나의 인버터에 장애가 발생시 빠른 시간 내에 다른 정상 인버터를 정지시킬 수 있도록 하는 동기 운전 중 비상정지 기능을 구비한 인버터에 관한 것이다.
인버터는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 그 직류전압을 트랜지스터 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등과 같은 스위칭 소자들로 스위칭시켜 다시 교류전압으로 변환한 후 부하에 공급하여 구동시키는 것이다. 이러한 인버터는 상기 스위칭 소자의 스위칭 간격을 가변시킴에 따라 부하의 구동 주파수를 조절할 수 있다.
상기 인버터가 부하를 구동시킴에 있어서, 충분한 토크를 확보하기 위하여 주파수뿐만 아니라 전압도 주파수에 따라 가변시키고 있다. 그러므로 인버터는 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency : 가변 전압 가변 주파수)라고도 한다.
인버터는 각각의 동작에 따라 컨버터부, 인버터부 및 제어부로 구분된다. 상기 컨버터부는 3상 전파 정류회로와 평활회로로 구성되어 교류전압을 정류하고, 콘덴서 등으로 평활하여 맥동분이 적은 직류전압으로 변환한다.
상기 인버터부는 상기 컨버터부에서 변환된 직류전압을 트랜지스터 및 IGBT 등과 같은 스위칭 소자로 스위칭시켜 교류전압으로 변환하고, 변환한 교류전압을 부하로 공급하여 부하를 구동시킨다. 상기 변환한 교류전압의 주파수는 상기 스위칭 소자의 스위칭 속도에 따라 조절된다.
상기 제어부는 연산 회로, 검출회로 및 구동회로 등으로 구성되어 인버터의 스위칭 제어와, 컨버터의 전압 제어와, 각종 보호기능의 동작 등을 수행한다. 이러한 인버터가 엔코더 등의 속도센서로 부하의 구동속도를 검출하지 않고, 부하의 구동을 제어할 경우에 통상적으로 전압/주파수 제어방식을 사용하고 있다.
인버터는 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, 이하 PLC라 한다)와 단자 연결 또는 통신접속을 통해서 운전제어될 수 있다. 여기서 상기 PLC(Programmable Logic Controller)는 디지털 또는 아날로그 입출력 장치를 통하여 시퀀싱, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 전자 장치이다.
도 1은 종래 인버터 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 블록구성도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, PLC(10)와 인버터간(20a, 20b)은 Ethernet-IP, CAN Open, CAN Kingdom, InterBus 등의 통신 프로토콜에 따른 LAN 어댑터 등의 필드버스 인터페이스장치(21a, 21b)를 이용하여 고속의 데이터 통신을 할 수 있다. 즉 PLC(10)는 여러대의 유도모터(30a, 30b) 각각을 제어하기 위한 복수의 인버터(20a, 20b)와 필드버스를 이용하여 고속의 데이터 통신을 수행함으로서, 상기 PLC(10)는 복수의 인버터에 대한 전체 동기 운전을 제어할 수 있다.
PLC(10)에 의한 인버터의 동기운전 제어시 어느 하나의 인버터에 과전류 트립등에 의한 장애가 발생할 경우, PLC(10)는 장애가 발생한 인버터(20a)와 필드버스 통신을 통하여 장애를 인지하고 장애가 발생하지 않은 다른 인버터(20b)에게 장애가 발생했음을 통지하는 비상정지명령을 전송하여 전체 동기운전을 제어하여야 한다.
즉 동기운전시 인버터에 장애가 발생할 경우, PLC(10)는 장애가 발생한 인버터(20a)에 상태를 요구하고(step1), 장애가 발생한 인버터(20a)는 트립상태임을 PLC(10)에게 응답하면(step2), PLC(10)는 장애가 발생하지 않은 다른 인버터(20b)에게 정지지령을 전송하는(step3) 여러 단계의 통신과정을 통하여 전체 인버터의 동기운전을 제어하고 있다.
따라서 인버터 동기운전시 PLC가 필드버스를 통하여 특정 인버터 장애에 따른 다른 정상 인버터에 비상정지 명령을 전송함에 있어 시간 지연에 따른 동기 운전장애가 발생하여 전체 시스템에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인버터의 동기운전 중 트립상태(장애발생)가 발생한 인버터가 장애발생상태를 내장형 통신 인터페이스를 이용하여 장애가 발생하지 않는 인버터에 브로드캐스팅함으로서 시간 지연 없이 시스템을 안전하게 정지시키는 인버터를 제공할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터는 PLC(Programmable Logic Controller)로부터 동기 운전 제어명령을 수신하기 위한 필드버스 인터페이스, 복수의 다른 인버터와 데이터 통신을 수행하기 위한 내장형 통신 인터페이스, 및 인버터에 장애가 발생한 경우, 비상정지 후 장애 발생 상태정보를 상기 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애가 발생하지 않은 다른 인버터에 브로드캐스팅하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 제어부는 다른 인버터로부터 상기 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애 발생 상태정보를 수신하는 경우, 인버터를 비상정지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 내장형 통신 인터페이스는 RS435 또는 CAN 프로토콜을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는 인버터가 정상상태일 경우, 상기 내장형 통신 인터페이스를 다른 장애 발생 상태정보만을 수신하기 위한 수신모드로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 인버터 동기 운전중 비상정지 방법에 의하면, 다수의 인버터간의 동기 운전제어를 위하여 고속의 필드버스통신을 사용함에 따라 필요 없어진 내장형 통신 인터페이스를 P2P모드로 설정하여 인버터간 동기 운전시 장애 발생 상태정보만을 빠르게 브로드캐스팅함으로써 다수의 인버터를 신속하게 비상정지시킬 수 있다.
즉 내장형 통신 인터페이스의 경우 대부분 고속 필드버스 통신보다 통신속도는 낮지만, 장애발생시 장애 발생 상태정보만을 전송함으로서 상기 고속 필드버스 통신보다 통신부하문제 또는 응답성에 있어서 더 효율적인 장점이 있다.
도 1은 종래 인버터 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 블록구성도,
도 2는 본 발명에 따른 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 블록구성도,
도 3은 본 발명에 따른 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 순서도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 블록구성도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서 인버터의 동기운전 시스템은 무대장치의 배경막을 동작시키기 위하여 상기 배경막의 양 끝단에 연결되어 구동력을 전달하는 2개의 유도모터(30a, 30b), 상기 유도모터(30a, 30b)를 제어하는 2개의 인버터(22a, 22b) 및 상기 인버터의 동기운전제어를 위한 PLC(10)를 포함한다.
여기서 상기 배경막을 상하로 구동시키기 위한 유도모터를 제어하는 복수의 인버터중 어느 하나의 인버터(20a)에 과여자전류에 의한 과전류 트립 등의 장애발생 따라 정지하는 경우, 정상 인버터(20b)가 장애를 무시하고 계속적으로 운전하게 되면 배경막이 기울어지게 되고, 나아가 배경막이 소손될 수 있다. 따라서 인버터의 동기 운전시 복수의 인버터중 어느 하나의 인버터에 장애가 발생하는 경우 다른 정상상태에 있는 인버터도 즉시 비상정지해야 한다.
본 발명의 인버터(20a, 20b)는 PLC와 고속의 데이터통신을 수행하기 위한 필드버스 인터페이스(21a, 21b), RS485 또는 CAN과 같은 통신 프로토콜로 데이터 통신을 하기 위한 내장형 통신 인터페이스(22a, 22b) 및 인버터에 장애가 발생한 경우, 비상정지 후 장애 발생 상태정보를 상기 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애가 발생하지 않은 다른 인버터에 브로드캐스팅하도록 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
동기 운전시 복수의 인버터(20a, 20b)들은 PLC에 슬레이브로 설정되어 상기 PLC(10)에 의한 순차적인 제어명령에 따라 유도모터(30a, 30b)를 구동시키고, 현재 인버터의 상태를 PLC에 전송한다. 이때 상기 PLC(10)와 복수의 인버터(20a, 20b)들간에는 상기 고속의 데이터 통신이 가능한 필드버스 인터페이스(21a, 21b)를 통하여 통신을 수행하게 된다.
여기서 상기 내장형 인터페이스(22a, 22b)들은 통신라인으로 연결되어, 제어부는 인버터가 정상상태일 경우, 장애 발생 상태정보만을 수신하기 위한 수신모드로 동작하고, 장애가 발생할 경우 장애 발생 상태정보만을 상기 내장형 인터페이스(22a, 22b)를 통하여 다른 인버터에 브로드캐스팅한다. 따라서 도 1에서 보는 바와 같이, 장애가 발생한 인버터(20a)의 제어부는 내장형 통신 인터페이스(22a)를 통하여 장애발생정보를 브로드캐스팅하고, 정상상태의 다른 인버터(20b)는 내장형 통신 인터페이스(22b)를 통하여 상기 장애발생정보를 수신받아 즉시 비상정지(step1)함으로서 동기 운전시 복수의 인버터들을 신속하게 비상정지시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 동기 운전 중 비상정지 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저 복수의 인버터의 각각의 내장형 통신 인터페이스들은 통신라인으로 연결되어 있으며, 상기 내장형 통신 인터페이스들은 슬레이브 모드외에 P2P(Peer to Peer)모드를 추가하여 동기 운전시 P2P모드로 동작하도록 설정한다(S10). 즉 동기운전이 아닌경우 일반 슬레이브 모드로 동작하게 되고, 동기 운전의 경우 P2P모드로 동작한다.
즉 복수의 인버터들의 동기 운전을 하기 위한 제어명령은 필드버스 인터페이스부를 통하여 슬레이브 모드일 경우, PLC(마스터)의 제어요구를 대기하고, PLC의 제어명령을 수신하여 그에 따른 응답을 전송한다(S11,S12,S13).
복수의 인버터들의 동기 운전시 내장형 통신 인터페이스는 P2P모드로 동작하여, 인버터에 장애가 발생하였는지 판단한다(S20). 즉 동기 운전시 복수의 인버터들은 내장형 통신 인터페이스를 통하여 통신접속되어 있으며, 각각의 인버터들은 정상상태일 경우 오직 수신모드로만 동작한다.
그러나 인버터에 장애가 발생하였을 경우, 비상정지 후 장애발생상태를 내장형 인터페이스를 통하여 장애가 발생하지 않은 다른 인버터에 장애 발생 상태정보를 브로드캐스팅한다(S21). 여기서 수신모드 상태에 있는, 장애가 발생하기 않은 인버터들은 브로드캐스팅된 장애발생정보를 수신(S30)하여 그 즉시 바로 비상정지한다(S31). 이후 각 인버터들은 고장상태 종료여부를 판단한다(S22).
따라서 다수의 인버터간의 동기 운전제어를 위하여 고속의 필드버스통신을 사용함에 따라 필요 없어진 내장형 통신 인터페이스를 P2P모드로 설정하여 인버터간 동기 운전시 장애 발생 상태정보만을 빠르게 브로드캐스팅함으로써 다수의 인버터를 신속하게 비상정지시킬 수 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : PLC 20a,20b : 인버터
21a,21b : 필드버스 인터페이스 22a,22b : 내장형 통신 인터페이스
30a,30b : 유도모터

Claims (4)

  1. PLC(Programmable Logic Controller)로부터 동기 운전 제어명령을 수신하기 위한 필드버스 인터페이스,
    복수의 다른 인버터와 데이터 통신을 수행하기 위한 내장형 통신 인터페이스, 및
    인버터가 정상상태일 경우, 상기 내장형 통신 인터페이스를 다른 장애 발생 상태정보만을 수신하기 위한 수신모드로 제어하고, 인버터에 장애가 발생한 경우, 비상정지 후 장애 발생 상태정보를 상기 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애가 발생하지 않은 다른 인버터에 브로드캐스팅하도록 제어하는 제어부를 포함하는 인버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    다른 인버터로부터 상기 내장형 통신 인터페이스를 통하여 장애 발생 상태정보를 수신하는 경우, 인버터를 비상정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내장형 통신 인터페이스는, RS435 또는 CAN 프로토콜을 이용하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  4. 삭제
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