KR101623230B1

KR101623230B1 - 인버터 제어장치

Info

Publication number: KR101623230B1
Application number: KR1020120033535A
Authority: KR
Inventors: 홍일표
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-05-20
Also published as: KR20130111048A

Abstract

인버터 제어장치가 개시된다. 코일부를 각각 포함하는 두개의 파워릴레이를 포함하는 인버터에서, 파워릴레이의 이상을 검출하는 본 발명의 장치는, 코일부에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출하는 저항부와, 저항부가 검출한 전압으로, 상기 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 파워릴레이의 이상으로 인하여 발생할 수 있는 인버터 자체의 소손을 효율적으로 방지한다.

Description

인버터 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING INVERTER}

본 발명은 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 파워릴레이를 사용하는 인버터를 제어하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상용 인버터는 전원인가시 발생하는 돌입전류를 방지하기 위해, 교류를 직류로 변환하는 정류부와 직류링크단 사이에 초기충전 저항과 파워릴레이를 병렬로 연결하여 사용한다. 중용량 인버터의 경우, 파워릴레이 1개만으로는 인버터의 정격전류를 감당할 수 없으므로, 파워릴레이 2개를 병렬로 연결하여 사용하는 것이 일반적이다.

그러나, 중용량 인버터에서 2개의 파워릴레이 중 하나가 오동작으로 인해 동작중 개방되면, 정상동작하는 나머지 1개의 파워릴레이에 과전류가 흐르게 되어 인버터의 소손을 야기하는 문제점이 있다. 이를 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 인버터 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 충전회로부의 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 인버터 시스템은, 인버터(200)에 전원을 공급하는 3상전원(100)과 인버터(200)에 의해 변환된 전원으로 구동되는 전동기(300)로 구성된다.

인버터(200)는 3상전원(100)으로부터 인가되는 교류전원을 직류로 변환하는 정류부(210), 직류전원을 저장하는 직류링크부(230) 및 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터부(240)와, 정류부(210)와 직류링크부(230)를 연결하는 충전회로부(220)로 구성된다.

도 1 및 도 2를 참고로 하면, 충전회로부(220)는, 돌입전류를 방지하는 초기충전 저항(221)과 전원인가후 일정시간이 경과하면 단락되는 파워릴레이1(222) 및 파워릴레이2(223)로 구성되며, 각 파워릴레이(222, 223)는 코일부(224, 225)와 접촉부(226, 227)를 포함한다. 또한, 충전회로부(220)는 24V의 직류를 제공하는 전원부(228)를 포함하여 구성된다.

전원이 인가되면 돌입전류가 발생하기 때문에, 전원인가 직후에는 초기충전 저항(221)을 통해 정류부(210)와 직류링크부(230)가 연결된다. 전원인가후 직류링크부(230)의 전압이 일정치 이상 충전되면, 전원부(228)가 2개의 파워릴레이(222, 223)의 코일부(224, 225)에 24V 전원을 인가하여 코일부(224, 225)가 여자되고, 이로 인해 개방상태였던 파워릴레이(222, 223)의 접촉부(226. 227)가 동시에 단락되어, 정류부(210)와 직류링크부(230)가 연결되며, 3상전원(100)으로부터 인가되는 전원이 차단될때까지 파워릴레이(222, 223)는 계속 단락상태를 유지한다.

그러나, 위와 같은 인버터 시스템에서는, 파워릴레이(222, 223)의 오동작을 감지하는 구성이 없어서, 전기 또는 기계적인 원인으로 인버터 동작중에 2개의 파워릴레이(222, 223) 중 1개가 고장난 경우, 나머지 1개의 파워릴레이에 과전류가 흘러 파워릴레이 및 주변회로를 소손할 수 있는 문제점이 있다. 또는, 소손이 발생하지 않더라도 정상동작하는 파워릴레이의 수명을 감소시켜 인버터의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 파워릴레이의 코일부에 인가되는 전류가 소정 범위를 벗어나는 경우 이를 파워릴레이의 이상으로 판단하여, 제어부에 전달함으로써, 인버터의 소손을 방지하기 위한, 인버터 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 코일부를 각각 포함하는 두개의 파워릴레이를 포함하는 인버터에서, 상기 파워릴레이의 이상을 검출하는, 본 발명의 제어장치는, 상기 코일부에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출하는 저항부; 및 상기 저항부가 검출한 전압으로, 상기 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 상기 각 코일부의 전압을 정상상태의 전압과 비교하여 각각 출력하는 제1비교부; 및 상기 제1비교부의 출력에 의해, 상기 코일부의 이상을 판별하여 출력하는 논리회로부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 상기 저항부의 출력을 각각 증폭하는 차동증폭부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 상기 차동증폭부의 출력중 그 크기가 큰 전압을 제1출력단으로 출력하고, 그 크기가 작은 전압을 제2출력단으로 출력하는 정류부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1비교부는, 정상상태의 상기 코일부의 전류의 양의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 입력되는 전압을 비교하는 제2비교부; 및 정상상태의 상기 코일부의 전류의 음의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 입력되는 전압을 비교하는 제3비교부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 논리회로부는, 배타적 논리합 게이트인 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 복수의 파워릴레이를 포함하는 인버터에서, 상기 파워릴레이의 코일부의 이상을 검출하는 본 발명의 제어장치는, 상기 복수의 파워릴레이에 각각 제공되며, 상기 복수의 파워릴레이의 코일부에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출하는 복수의 저항부; 및 상기 복수의 저항부가 검출한 전압으로, 상기 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 인버터의 파워릴레이의 이상을 검출하여 이를 제어부에 알림으로써, 파워릴레이의 이상으로 인하여 발생할 수 있는 인버터 자체의 소손을 효율적으로 방지하도록 하는 효과가 있다.

따라서, 이를 통해 인버터의 신뢰성과 안정성을 향상하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 인버터 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 충전회로부의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어장치의 일실시예 구성도이다.
도 4는 도 3의 검출부의 상세 회로도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

본 발명은 종래의 인버터의 파워릴레이에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다. 파워릴레이의 코일부가 고장나면, 코일부에 흐르는 전류가 정상인 경우보다 많거나 적어지며, 이로 인해 인버터 동작중에 파워릴레이의 접촉부가 오동작할 수 있다. 따라서, 파워릴레이의 코일부에 흐르는 전류를 측정하여 파워릴레이의 이상여부를 확인함으로써 인버터의 소손를 방지한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 제어장치의 일실시예 구성도로서, 도 2의 충전회로부를 대체하는 것이다. 따라서, 본 발명의 제어장치는 도 1에서 정류부(210)와 직류링크부(230) 사이에 적용되는 것임은, 자명하다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어장치는, 초기충전 저항(10), 파워릴레이(20, 30), 전원부(40), 전류검출 저항(50, 60), 검출부(70) 및 제어부(80)를 포함한다. 또한, 파워릴레이(20, 30)는 각각 코일부(21, 31) 및 접촉부(22, 32)를 포함한다.

본 발명의 설명에서는 2개의 파워릴레이를 포함하는 구조에 대해서 설명하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인버터에 인가되는 전원이나 인버터의 용량에 따라 파워릴레이의 개수가 변경될 수도 있음은 자명하다.

도 4는 도 3의 검출부의 상세 회로도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어장치의 검출부(70)는, 차동증폭부(71), 정류부(72), 비교부(73) 및 논리회로부(74)를 포함한다.

전원이 인가되면 돌입전류가 발생하므로, 초기충전 저항(10)은 전원인가 직후에 정류부(210)와 직류링크부(230)를 연결한다.

전원이 인가되어, 직류링크부(230)의 전압이 일정치 이상 충전되면, 전원부(40)는 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)에 24V 전원을 인가한다. 전원부(40)의 전원인가에 의해 코일부(21, 31)가 여자되면, 이로 인해 개방상태였던 접촉부(22, 32)가 동시에 단락된다. 따라서, 정류부(210)와 직류링크부(230)가 연결된다.

전류검출 저항(50, 60)은 파워릴레이의 코일부(21, 31)에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출한다.

차동증폭부(71)는 전류검출 저항(50, 60)이 검출한 전류를 각각 증폭하여 출력한다.

정류부(72)는 차동증폭부(71)의 출력중, 크기가 큰 전압을 A로, 크기가 작은 전압을 B로 출력한다. 정류부(72)는 도시된 바와 같이, 복수의 다이오드를 포함한다.

비교부(73)는 A단 및 B단의 전압을 정상상태의 전압과 비교한다.

논리회로부(74)는 비교부(73)의 출력에 따라 이상상태를 검출하는 출력을 출력한다. 예를 들어, 논리회로부(74)는 배타적 논리합(XOR) 게이트이다. 즉, 입력이 동일하면 0을 출력하고, 입력이 서로 다르면 1을 출력한다. 다만, XOR 게이트는 이는 파워릴레이가 두개 사용되는 경우에 출력비교를 위한 것으로서, 파워릴레이의 개수가 두개를 넘어서는 복수로 구성되는 경우에는, 논리회로부(74)가 배타적 논리합 게이트에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

제어부(80)는 논리회로부(74)의 출력을 수신하여, 파워릴레이(20, 30)가 이상동작상태인 경우, 이를 인버터(200)의 제어부(도시되지 않음)에 알려, 인버터(200)의 동작을 중지하도록 제어한다.

이하, 본 발명의 제어장치의 동작을 설명하기로 한다.

본 발명의 제어장치에서는, 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)에 흐르는 전류를 전류검출 저항(50, 60)이 각각 전압형태로 검출하고, 검출된 전압으로 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부(70)가 파워릴레이(20, 30)의 이상여부를 판정하여 그 결과를 제어부(80)에 전달한다.

구체적으로는, 전류검출 저항(50, 60)에서 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)에 흐르는 전류를 전압형태로 측정한다. 이 전압의 크기는 매우 작기 때문에 노이즈에 의해 왜곡될 수 있으므로, 차동증폭부(71)가 측정된 전압을 각각 증폭한다.

차동증폭부(71)에 의해 증폭된 전압은 정류부(72)에 입력된다. 2개의 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)가 모두 정상인 경우, A와 B에서의 전압은 그 크기가 동일하지만, 이 중 하나가 정상이 아닌 경우, A에는 차동증폭부(71)의 출력 중 큰 전압이 인가되고, B에는 차동증폭부(72)의 출력 중 작은 전압이 인가된다.

따라서, 둘 중 하나의 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)가 파손되어 정상상태보다 큰 전류가 검출되면, A에는 파손이 발생한 파워릴레이에서 검출된 큰 전압이, B에는 정상적으로 동작하는 파워릴레이의 전압이 검출된다.

반대로, 둘 중 하나의 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31)에 접촉불량이 발생하여 정상상태보다 작은 전류가 검출되면, A에는 정상적으로 동작하는 파워릴레이의 전압이, B에는 접촉불량이 발생한 파워릴레이의 전압이 검출된다.

정류부(72)의 출력은 비교부(73)에 입력된다. 비교부(73) 중, 상단 비교부(73a)는 정상상태의 파워릴레이의 코일부의 전류의 양(+)의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 비교하며, 하단 비교부(73b)는 정상상태의 파워릴레이의 코일부의 전류의 음(-)의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 비교한다.

파워릴레이(20, 30)가 모두 정상이라면 상단 비교부(73a)의 출력은 0, 하단 비교부(73b)의 출력은 1이 되지만, 2개의 파워릴레이(20, 30)의 코일부(21, 31) 중 어느 하나라도 정상상태보다 크거나 또는 작은 전류가 흐르는 경우에는 상단 또는 하단 비교부(73a, 73b)의 출력은 모두 1 또는 0이 된다.

따라서, 배타적 논리합으로 구성되는 논리회로부(74)는, 파워릴레이(20, 30)가 모두 정상인 경우에는 1, 어느 하나의 파워릴레이(20, 30)에 이상이 발생된 경우에는 0을 출력하여, 제어부(80)에 전달된다.

제어부(80)는 논리회로부(74)로부터 0을 수신한 경우에, 이를 인버터(200)의 제어부(도시되지 않음) 또는 사용자 인터페이스(UI)를 통해 사용자 모니터링부(도시되지 않음)에 알려, 파워릴레이에 이상이 발생하였음을 알릴 수 있다.

따라서, 종래의 인버터 시스템에서 파워릴레이의 이상으로 인하여 발생할 수 있는 인버터 자체의 소손을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이를 통해 인버터의 신뢰성과 안정성을 향상할 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: 초기충전 저항 20, 30: 파워릴레이
21, 31: 코일부 22, 32: 접촉부
40: 전원부 50, 60: 전류검출 저항
70: 검출부 80: 제어부

Claims

코일부를 각각 포함하는 두개의 파워릴레이를 포함하는 인버터에서, 상기 파워릴레이의 이상을 검출하는 제어장치에 있어서,
상기 코일부에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출하는 저항부; 및
상기 저항부가 검출한 전압으로, 상기 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부를 포함하고,
상기 검출부는 상기 저항부의 출력을 각각 증폭하는 차동증폭부;
상기 차동증폭부의 출력중 그 크기가 큰 전압을 제1출력단으로 출력하고, 그 크기가 작은 전압을 제2출력단으로 출력하는 정류부;
상기 각 코일부의 전압을 정상상태의 전압과 비교하여 각각 출력하는 제1비교부; 및
상기 제1비교부의 출력에 의해, 상기 코일부의 이상을 판별하여 출력하는 논리회로부를 포함하는 제어장치
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제1항에 있어서, 상기 제1비교부는,
정상상태의 상기 코일부의 전류의 양의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 입력되는 전압을 비교하는 제2비교부; 및
정상상태의 상기 코일부의 전류의 음의 최대허용치를 전압으로 변환한 값과 입력되는 전압을 비교하는 제3비교부를 포함하는 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 논리회로부는,
배타적 논리합 게이트인 제어장치.
복수의 파워릴레이를 포함하는 인버터에서, 상기 파워릴레이의 코일부의 이상을 검출하는 제어장치에 있어서,
상기 복수의 파워릴레이에 각각 제공되며, 상기 복수의 파워릴레이의 코일부에 흐르는 전류를 전압형태로 각각 검출하는 복수의 저항부; 및
상기 복수의 저항부가 검출한 전압으로, 상기 파워릴레이의 이상상태를 검출하는 검출부를 포함하고,
상기 검출부는 상기 저항부의 출력을 각각 증폭하는 차동증폭부;
상기 차동증폭부의 출력중 그 크기가 큰 전압을 제1출력단으로 출력하고, 그 크기가 작은 전압을 제2출력단으로 출력하는 정류부;
상기 각 코일부의 전압을 정상상태의 전압과 비교하여 각각 출력하는 제1비교부; 및
상기 제1비교부의 출력에 의해, 상기 코일부의 이상을 판별하여 출력하는 논리회로부를 포함 하는 제어장치.