KR101707255B1 - 고압인버터 제어방법 - Google Patents

Abstract

고압인버터 제어방법이 개시된다. 고압인버터를 구성하는 단상인버터가 대기상태에 진입하면, 단상인버터의 정류부를 턴오프하고, 단상인버터의 직류단 전압이 저전압 트립이 발생하기 전의 소정 레벨에 도달하면, 정류부를 턴온한다. 본 발명에 의하면, 정류부의 발열을 감소하여, 에너지를 절감하고 고압인버터의 수명을 연장할 수 있다.

Description

고압인버터 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING MEDIUM VOLTAGE INVERTER}

본 발명은 인버터 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팬/펌프부하 등을 구동하는 고압모터에 전압을 인가하는 고압인버터에 적용되는 인버터 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고압인버터는 산업용 고압모터에 적용된다. 고압인버터에 주로 사용되는 전압은 3.3kV, 6.6kV 및 10kV 등인데, 보통 주파수는 60Hz에 고정되고, 상용전원을 직접 고압모터에 적용하여 구동되고 있다.

일반적으로 고압인버터의 각 셀은 정류부와 직류단 캐패시터, 인버터부로 구성되며, 고압인버터에 전원이 투입되면, 정류부가 턴온(turn-on)되고 직류단 캐패시터에 전압이 충전된다.

정류부는 반도체 제어 정류소자(Semiconductor Controlled Rectifier; SCR)와 같은 다이오드 소자로 구성되며, 전원이 투입되면 초기충전 후 항상 턴온되어 있으므로, 자체발열되어 직류단 캐패시터의 수명을 감소시키고, 동일 패널(panel)의 타 기기에도 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고압인버터 특성을 개선하여 대기상태의 발열을 감소하기 위한 고압인버터 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 고압인버터를 구성하는 복수의 단상인버터를 제어하는 본 발명의 방법은, 상기 단상인버터가 대기상태에 진입하면, 상기 단상인버터의 정류부를 턴오프하는 단계; 및 상기 단상인버터의 직류단 전압이 저전압 트립이 발생하기 전의 소정 레벨에 도달하는 경우, 상기 정류부를 턴온하는 단계를 포함한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 보수의 단상인버터를 포함하는 고압인버터를 제어하는 본 발명의 방법은, 상기 고압인버터가 대기상태에 진입하면, 상기 복수의 단상인버터의 정류부를 각각 턴오프하는 단계; 및 상기 복수의 단상인버터의 각 직류단 전압이 저전압 트립이 발생하기 전의 소정 레벨에 도달하는 경우, 상기 복수의 단상인버터의 정류부를 각각 턴온하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 단상인버터의 각 직류단 전압이 정격레벨에 도달하는 경우, 상기 단상인버터의 정류부를 각각 턴오프하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 단상인버터의 각 직류단 전압이 저전압 트립까지 감소하면, 상기 단상인버터 각각에 전원을 투입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 고압인버터의 대기상태에서, 정류부의 정류소자를 직류단 전압에 따라 온오프함으로써, 정류부의 발열을 감소하도록 하는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 정류부의 정류소자를 직류단 전압에 따라 온오프함으로써, 에너지를 절감하고 인버터의 수명을 연장하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 고압 인버터의 구성도이다.
도 2는 도 1의 셀의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고압인버터 제어방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정류부의 제어를 설명하기 위한 일실시예 타이밍도이다.

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.

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

도 1은 본 발명이 적용되는 고압 인버터의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 고압 인버터(1)는 직렬연결 H-브릿지(Cascaded H-Bridge) 방식으로서, 복수의 단상인버터(10)를 직렬로 연결하여 하나의 상전압을 구성하므로 고압출력을 얻을 수 있는 삼상인버터가 된다.

도 1에서는 6개의 단상인버터(10)가 직렬로 연결되어, 전체적으로 18개의 단상인버터를 포함하는 구조를 도시하였으나, 이에 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.

보통, 하나의 단상인버터(10)를 셀(cell)이라고 칭한다. 단상인버터(10)의 구조는 도 2와 같다.

도 2는 본 발명이 적용되는 셀의 회로도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 단상인버터(10)은 크게 정류부(11) 직류단 캐패시터(12) 및 인버터부(13)를 포함한다. 정류부(11)는, 복수의 정류소자를 포함한다. 예를 들어, 정류소자는 반도체 제어 정류소자(SCR)이다. 다만, 본 발명이 적용되는 정류부의 정류소자가 SCR에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

본 발명의 고압인버터 제어방법은, 각 단상인버터(10)의 정류부(11)의 정류소자의 온/오프를 제어하기 위한 것으로서, 각 단상인버터(10)는 정류부(11)의 정류소자를 제어하기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함한다.

다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 각 단상인버터(10) 각각이 제어부를 포함하여 정류부(11)의 온/오프를 제어하는 것 이외에, 도 1과 같은 고압인버터(1)가 하나의 제어부(도시되지 않음)를 포함하여, 각 단상인버터(10)의 정류부(11)를 각각 제어하는 것을 배제하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 고압인버터 제어방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 단상인버터(10)에 전원이 투입되면(S31), 직류단 캐패시터(12)가 충전된다(S32). 직류단 캐패시터(12)가 정격전압까지 충전된 경우에는, 단상인버터(10)가 대기상태에 진입하거나(S33), 또는 단상인버터가 작동하여 모터(도시되지 않음)를 구동한다. 단상인버터(10)가 작동하여 모터를 구동하는 것에 대해서는, 본 발명과 무관하므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

단상인버터(10)가 대기상태에 진입하면, 정류부(11)의 각 정류소자를 턴오프(turn-off)한다(S34). 정류부(11)의 턴오프에 의해, 직류단 전압이 감소하게 된다(S35).

이후, 직류단 전압이 저전압 트립(low voltage trip)까지 감소하면(S36), 다시 단상인버터(10)에 전원을 투입하게 된다(S31).

그러나, 본 발명에서는 저전압 트립이 발생하기 이전에 다시 정류부(11)의 정류소자를 턴온하는 것이 바람직하다. 즉, 구체적으로는, 직류단 전압이 저전압 트립이 발생하기 전의 소정 레벨에 도달하는 경우(S37), 다시 정류부(11)의 정류소자를 턴온한다(S38).

이후, 직류단 정격레벨에 도달한 경우(S39), 다시 정류부(11)의 정류소자를 턴오프하여(S34), S34 내지 S39를 반복하여 수행한다.

다만, 도 3을 참조로, 단상인터버(10) 단위의 제어를 수행하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 고압인버터(1) 단위에서 제어를 수행하는 것 역시 동일하다 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 정류부의 제어를 설명하기 위한 일실시예 타이밍도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 전원투입 후의 정상상태의 직류단 전압을 890~900V라 하자. 종래에는 전원투입후 정류부(11)의 정류소자가 항상 턴온되어 있어 자체발열의 문제가 발생하였으나, 본 발명에 의하면, 정류부(11)의 정류소자를 항상 턴온하지 않고, 인버터 대기상태에서 온/오프를 제어한다.

정류부(11)의 정류소자의 턴오프 시점에서는 직류단 전압이 감소한다(A). 본 발명의 제어방법은, 저전압 트립이 발생하기 전의 소정 레벨(B)에서, 정류부(11)의 정류소자를 턴온하여, 다시 직류단 정격전압(C)으로 상승시킨다.

위와 같은 제어를 고압인버터의 대기상태에서 반복적으로 수행하여, 정류부(11)에서 발생하는 발열문제를 해결하고, 에너지를 절감하는 동시에 고압인버터의 수명을 연장할 수 있다.

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 구성수단들은 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 분산배치하여 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.

1: 고압인버터 10: 단상인버터
11: 정류부 12: 직류단 캐패시터
13: 인버터부

Claims (4)

1. 교류전원을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력으로부터 직류전압을 발생하는 직류단 캐패시터 및 인버터부를 포함하는 인버터 제어방법에 있어서,
   전원이 투입된 상태에서 인버터의 대기상태를 판단하는 단계;
   인버터의 대기상태에서 정류부의 정류소자를 턴-오프 제어하는 단계;
   정류부의 정류소자가 턴-오프 된 상태에서 상기 직류단 캐패시터의 전압을 감시하고, 저전압 트립 발생 전, 기설정된 일정 레벨에 도달하는지를 감시하는 단계; 및
   상기 전압레벨이 기설정된 일정 레벨에 도달했을 때, 상기 정류부의 정류소자를 턴-온 시켜서 상기 직류단 캐패시터의 전압이 정격전압에 도달되기까지 제어하는 단계를 포함하는 인버터 제어방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인버터는, 단상 인버터인 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인버터는, 고압 인버터인 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 단계들은, 인버터 대기상태에서 반복 제어되는 것을 특징으로 하는 인버터 제어방법.
   

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