KR101554714B1 - 인버터 제어장치 및 인버터 제어방법 - Google Patents

인버터 제어장치 및 인버터 제어방법 Download PDF

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유한승
박영민
이세현
이현원
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    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치는 동작 데이터를 입력 받아서 인버터의 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호를 생성하는 마스터 중앙처리장치; 상기 동작 데이터를 입력 받아서 상기 마스터 중앙처리장치의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호를 생성하는 보조 중앙처리장치; 및 상기 제1 인버터 제어신호 및 상기 제2 인버터 제어신호를 서로 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치의 이상 유무를 점검하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다.

Description

인버터 제어장치 및 인버터 제어방법{Apparatus for controlling inverter and Method for the same}
본 출원은 인버터 제어장치 및 인버터 제어방법에 관한 것으로서, 인버터의 내부 고장을 점검할 수 있는 인버터 제어장치 및 인버터 제어방법에 관한 것이다.
인버터는 직류를 교류로 변환하는 장치를 말한다. 인버터는 교류를 필요로 하는 전동기 등의 설비에 부착되어 사용된다. 일반적으로, 인버터를 이용하여 교류전동기를 운전하는 경우에 인버터 제어를 위해서 MCU(Micro Controller Unit)을 사용한다. MCU(Micro Controller Unit)에 고장이 발생하여 연산 오류를 발생시키는 경우에는 상기 MCU(Micro Controller Unit)이 잘못된 인버터 제어신호를 출력함으로써, 인버터 및 인버터와 연결된 시스템이 정지 또는 소손되는 경우가 발생한다. 이러한 MCU(Micro Controller Unit)의 각종 오류를 검지하지 못하는 경우, 시스템이 정지 또는 소손되는 원인을 정확히 파악할 수 없고, 인버터에 대한 사용자의 신뢰도가 떨어지게 된다. 따라서, MCU(Micro Controller Unit)의 오류를 검지할 수 있는 인버터 제어장치 및 인버터 제어방법이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 특1999-0034158호 (1999.05.15.)
본 출원은 인버터 내부의 중앙처리장치의 이상유무를 검지하고, 이상 발생시 인버터를 안정적으로 정지시킬 수 있는 인버터 제어장치 및 인버터 제어방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치는, 동작 데이터를 입력 받아서 인버터의 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호를 생성하는 마스터 중앙처리장치; 상기 동작 데이터를 입력 받아서 상기 마스터 중앙처리장치의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호를 생성하는 보조 중앙처리장치; 및 상기 제1 인버터 제어신호 및 상기 제2 인버터 제어신호를 서로 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치의 이상 유무를 점검하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어장치는, 상기 동작 데이터를 지연시켜 상기 보조 중앙처리장치에 전송하는 제1 시간지연기; 및 상기 제1 인버터 제어신호를 시간 지연시켜 상기 인버터 제어부로 전송하는 제2 시간지연기를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 인버터 제어부는 상기 마스터 중앙처리장치의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 인버터 제어부는 상기 제1 인버터 제어신호 및 상기 제2 인버터 제어신호가 동일하면, 상기 제1 인버터 제어신호를 출력하여 인버터의 동작을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법은 동작 데이터를 마스터 중앙처리장치 및 보조 중앙처리장치에 입력하는 데이터 입력단계; 상기 동작 데이터를 이용하여 인버터 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호 및 상기 마스터 중앙처리장치의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호를 생성하는 제어신호 생성단계; 및 상기 제1 인버터 제어신호와 상기 제2 인버터 제어신호를 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치의 이상 유무를 점검하는 인버터 점검단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 입력단계는 상기 보조 중앙처리장치에 상기 동작 데이터를 상기 마스터 중앙처리장치에 입력하는 시간보다 지연시간만큼 시간 지연시켜서 상기 보조 중앙처리장치에 상기 동작 데이터를 입력할 수 있다.
여기서, 상기 인버터 점검단계는 상기 제1 인버터 제어신호를 상기 지연시간만큼 지연시킨 이후, 상기 제2 인버터 제어신호와 비교하고, 상기 제1 인버터 제어신호와 상기 제2인버터 제어신호가 동일하지 않은 경우 상기 마스터 중앙처리장치의 이상을 감지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법은, 상기 마스터 중앙처리장치의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호를 출력하는 인버터 동작 중단단계를 더 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치 및 제어방법에 의하면, 중앙처리장치의 잘못된 연산으로 인한 MCU(Micro Controller Unit)의 오류를 검지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치 및 제어방법에 의하면, 인버터의 오류를 검지한 경우, 인버터를 정지시김으로써, 인버터, 전동기 및 전동기에 연계된 시스템의 고장 및 소손을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치 및 제어방법에 의하면, 인버터의 오류를 즉각적으로 검지함으로써, 인버터 및 전동기 시스템의 명확한 정지 원인을 파악할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은. 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치는 마스터 중앙처리장치(10), 보조 중앙처리장치(20) 및 인버터 제어부(30)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치를 설명한다.
마스터 중앙처리장치(10)는 동작 데이터(op_dat)를 입력 받아서 인버터의 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호(con1)를 생성할 수 있다. 상기 동작 데이터(op_dat)는 인버터의 동작을 지시하기 위한 데이터일 수 있다. 상기 동작 데이터(op_dat)는 사용자로부터 입력 받은 것일 수 있다. 상기 동작 데이터(op_dat)는 인버터의 다른 구성에서 센서 등을 이용해 측정한 측정 값을 포함할 수 있다. 상기 마스터 중앙처리장치(10)는 상기 동작 데이터(op_dat)를 인버터 제어에 사용되는 전기적 신호로 변환하여 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 생성할 수 있다. 상기 마스터 중앙처리장치(10)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 인버터 제어부(30)에 전송할 수 있다. 여기서, 상기 마스터 중앙처리장치(10)는 인버터를 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 내의 CPU(Central Processing Unit)일 수 있다. 또한, 상기 마스터 중앙처리장치(10)는 신호 분석 및 연산을 위해 사용되는 CPU 장치(또는 모듈)라면 주지의 어느 것이든 사용될 수 있다.
보조 중앙처리장치(20)는 상기 동작 데이터(op_dat)를 입력 받아서 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호(con2)를 생성할 수 있다. 상기 보조 중앙처리장치(20)는 상기 마스터 중앙처리장치(10)와 동일한 것일 수 있다. 따라서, 상기 보조 중앙처리장치(20)는 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 입력되는 데이터와 같은 데이터를 입력 받은 경우에, 상기 마스터 중앙처리장치(10)와 같은 출력신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 마스터 중앙처리장치(10)와 상기 보조 중앙처리장치(20)가 동일한 동작 데이터(op_dat)를 입력 받은 경우에, 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)는 동일한 신호일 수 있다. 상기 보조 중앙처리장치(20)는 제2 인버터 제어신호(con2)를 인버터 제어부(30)로 전송할 수 있다.
인버터 제어부(30)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1) 및 상기 제2 인버터 제어신호(con2)를 서로 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상 유무를 점검할 수 있다. 상기 인버터 제어부(30)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)를 비교하기 위한 비교기회로(또는 비교기소자)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 동작 데이터(op_dat)를 동시에 상기 마스터 중앙처리장치(10) 및 상기 보조 중앙처리장치(20)에 입력한 경우에 사용자는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)가 같은 신호가 되도록 설정될 수 있다. 따라서, 상기 인버터 제어부(30)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)가 상이한 경우, 상기 마스터 중앙처리장치(10) 및 상기 보조 중앙처리장치(20) 중 어느 하나 이상에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 인버터 제어부(30)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1) 및 상기 제2 인버터 제어신호(con2)가 동일하면, 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 출력하여 인버터의 동작을 조절할 수 있다. 상기 제1 인버터 제어신호(con1)은 인버터의 출력 크기, 변환하여 출력하는 교류의 주파수(또는 주기)를 포함하여 인버터 내부 동작을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
상기 인버터 제어부(30)는 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호(int)를 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어장치는 마스터 중앙처리장치 또는 보조 중앙처리장치가 잘못된 데이터 연산 및 잘못된 제어신호를 출력하는 경우에, 이를 감지해 안정적으로 인버터를 정지시킴으로써, 인버터 및 인버터에 연결된 장비 및 시스템의 전체적인 고장 및 소손 등을 방지할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어장치는 제1 시간지연기(40) 및 제2 시간지연기(50)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어장치를 설명한다.
제1 시간지연기(40)는 상기 동작 데이터(op_dat)를 지연시켜 상기 보조 중앙처리장치(20)에 전송할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 시간지연기(40)는 상기 마스터 중앙처리장치(10)와 상기 보조 중앙처리장치(20)에서 같은 동작 데이터(op_dat)를 전송 받는 시간을 상이하게 만들 수 있다. 이 경우, 상기 제1 시간지연기(40)는 지연시간을 데이터 처리 싸이클(cycle)을 기준으로 설정할 수 있다. 예를 들면 상기 제1 시간지연기(40)는 상기 보조 중앙처리장치(20)가 상기 동작 데이터(op_dat)를 상기 마스터 중앙처리장치(10)보다 2싸이클 늦게 입력 받도록 할 수 있다.
제2 시간지연기(50)는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 시간 지연시켜 상기 인버터 제어부(30)로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 시간지연기(50)가 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 지연시키는 지연시간은 상기 제1 시간지연기(40)가 상기 동작 데이터(op_dat)를 지연시키는 시간과 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우에, 인버터 제어부(30)가 전송 받는 제1 인버터 제어신호(con1)와 제2 인버터 제어신호(con2)는 동일한 동작 데이터(op_dat)를 이용하여 생성한 것일 수 있다.
도 3은. 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법은 데이터 입력단계(S10), 제어신호 생성단계(S20), 인버터 점검단계(S30) 및 인버터 제어단계(S40)를 포함할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어방법을 설명한다.
데이터 입력단계(S10)에서는 동작 데이터(op_dat)를 마스터 중앙처리장치(10) 및 보조 중앙처리장치(20)에 입력할 수 있다. 상기 동작 데이터(op_dat)는 인버터의 동작을 지시하기 위해 사용자가 입력하거나, 인버터 내부 소자에서 측정 또는 전송 받은 정보일 수 있다. 상기 데이터 입력단계(S10)에서는, 상기 마스터 중앙처리장치(10) 및 상기 보조 중앙처리장치(20)에 상기 동작 데이터(op_dat)를 동시에 입력할 수 있다.
또는, 상기 데이터 입력단계(S10)에서는 상기 마스터 중앙처리장치(10) 및 상기 보조 중앙처리장치(20)에 상기 동작 데이터(op_dat)를 시간 차이를 두고 입력할 수도 있다. 구체적으로, 상기 데이터 입력단계(S10)에서는 상기 보조 중앙처리장치(20)에 상기 동작 데이터(op_dat)를 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 입력하는 시간보다 지연시간만큼 시간 지연시켜서 상기 보조 중앙처리장치(20)에 상기 동작 데이터(op_dat)를 입력할 수 있다.
제어신호 생성단계(S20)에서는 상기 동작 데이터(op_dat)를 이용하여 인버터의 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호(con1) 및 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호(con2)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어신호 생성단계(S20)에서는 상기 마스터 중앙처리장치(10)가 상기 동작 데이터(op_dat)를 분석하고, 상기 동작 데이터(op_dat)를 이용한 연산 결과로하여 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 생성할 수 있다. 상기 제어신호 생성단계(S20)에서는, 상기 보조 중앙처리장치(20)가 상기 동작 데이터(op_dat)를 분석하여 상기 제2 인버터 제어신호(con2)를 생성할 수 있다. 이 경우, 동일한 동작 데이터(op_dat)를 사용한 경우 상기 제1 인버터 제어신호(con1) 및 상기 제2 인버터 제어신호(con2)는 동일한 신호일 수 있다.
상기 제어신호 생성단계(S20)에서는 상기 제1 인버터 제어신호(con1) 및 상기 제2 인버터 제어신호(con2)를 인버터 제어부(30)로 전송할 수 있다. 상기 데이터 입력단계(S10)에서 상기 보조 중앙처리장치(20)에 상기 동작 데이터(op_dat)를 기 설정된 지연시간만큼 지연시켜 입력한 경우에, 상기 제어신호 생성단계(S20)에서는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)를 상기 지연시간만큼 지연시킨 이후 상기 인버터 제어부(30)로 전송할 수 있다. 따라서, 상기 제어신호 생성단계(S20)에서는 동일한 동작 데이터(op_dat)로 생성한 제1 인버터 제어신호(con1)와 제2 인버터 제어신호(con2)가 동시에 상기 인버터 제어부(30)로 입력되도록 조절할 수 있다.
인버터 점검단계(S30)에서는, 인버터 제어부(30)가 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)를 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상 유무를 점검할 수 있다. 구체적으로, 상기 인버터 점검단계(S30)에서는 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)가 동일한 경우에 상기 마스터 중앙처리장치(10)가 정상 동작중이라고 판단할 수 있다. 반대로, 상기 인버터 점검단계(S30)에서는, 상기 제1 인버터 제어신호(con1)와 상기 제2 인버터 제어신호(con2)가 상이한 경우에는 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우에, 상기 인버터 점검단계(S30)에서는 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 이상이 있다는 것을 디스플레이 장치 또는 음향 장치를 이용하여 사용자에게 알려줄 수 있다.
인버터 제어단계(S40)에서는 상기 마스터 중앙처리장치(10)의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호(int)를 출력할 수 있다. 구체적으로, 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 문제가 없는 경우, 인버터 제어부(30)가 출력하는 제1 인버터 제어신호(con1)에 따라서 인버터의 동작이 결정될 수 있다. 다만, 상기 마스터 중앙처리장치(10)에 문제가 발생한 경우에는, 상기 제1 인버터 제어신호(con1)가 인버터의 동작을 잘못 제어할 수 있다. 따라서, 상기 인버터 제어단계(S40)에서는 상기 인버터 제어부(30)가 상기 인터럽트 신호(int)를 출력하여 인버터의 모든 동작을 중단시킬 수 있다. 이 경우, 사용자는 상기 인터럽트 신호(int)가 인버터 제어에 사용되는 다른 모든 신호에 우선하도록 신호들의 우선순위를 설정할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 마스터 중앙처리장치
20: 보조 중앙처리장치
30: 인버터 제어부
40: 제1 시간지연기
50: 제2 시간지연기
con1: 제1 인버터 제어신호
con2: 제2 인버터 제어신호
int: 인터럽트 신호
op_dat: 동작 데이터
S10: 데이터 입력단계
S20: 제어신호 생성단계
S30: 인버터 점검단계
S40: 인버터 제어단계

Claims (7)

  1. 동작 데이터를 입력 받아서 인버터의 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호를 생성하는 마스터 중앙처리장치;
    상기 동작 데이터를 입력 받아서 상기 마스터 중앙처리장치의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호를 생성하는 보조 중앙처리장치;
    상기 제1 인버터 제어신호 및 상기 제2 인버터 제어신호를 서로 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치의 이상 유무를 점검하는 인버터 제어부;
    상기 동작 데이터를 지연시켜 상기 보조 중앙처리장치에 전송하는 제1 시간지연기; 및
    상기 제1 인버터 제어신호를 시간 지연시켜 상기 인버터 제어부로 전송하는 제2 시간지연기를 포함하는 인버터 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 인버터 제어부는
    상기 마스터 중앙처리장치의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호를 출력하는 인버터 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인버터 제어부는
    상기 제1 인버터 제어신호 및 상기 제2 인버터 제어신호가 동일하면, 상기 제1 인버터 제어신호를 출력하여 인버터의 동작을 조절하는 인버터 제어장치.
  5. 동작 데이터를 마스터 중앙처리장치 및 보조 중앙처리장치에 입력하는 데이터 입력단계;
    상기 동작 데이터를 이용하여 인버터 동작을 제어하는 제1 인버터 제어신호 및 상기 마스터 중앙처리장치의 이상유무를 점검하기 위한 제2 인버터 제어신호를 생성하는 제어신호 생성단계; 및
    상기 제1 인버터 제어신호와 상기 제2 인버터 제어신호를 비교하여 상기 마스터 중앙처리장치의 이상 유무를 점검하는 인버터 점검단계를 포함하고,
    상기 데이터 입력단계는 상기 보조 중앙처리장치에 상기 동작 데이터를 상기 마스터 중앙처리장치에 입력하는 시간보다 지연시간만큼 시간 지연시켜서 상기 보조 중앙처리장치에 상기 동작 데이터를 입력하고,
    상기 인버터 점검단계는 상기 제1 인버터 제어신호를 상기 지연시간만큼 지연시킨 이후, 상기 제2 인버터 제어신호와 비교하고, 상기 제1 인버터 제어신호와 상기 제2인버터 제어신호가 동일하지 않은 경우 상기 마스터 중앙처리장치의 이상을 감지하는 인버터 제어방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 마스터 중앙처리장치의 이상이 감지되면, 상기 인버터를 정지시키는 인터럽트 신호를 출력하는 인버터 제어단계를 더 포함하는 인버터 제어방법.

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