KR101752532B1 - 인버터 제어방법 - Google Patents

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Abstract

인버터 제어방법이 개시된다. 본 발명의 방법은, 평활부의 직류전류가 과전류인 경우 생성되는 제1보호동작신호, 또는 인버터부의 출력전류가 과전류인 경우 생성되는 제2보호동작신호를 수신하면, 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상이고, 인버터부가 동작상태인 경우에, 인버터부의 전류출력을 차단한다.

Description

인버터 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING INVERTER}
본 발명은 인버터 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 인버터란, 입력되는 상용전원을 소정 주파수와 크기의 교류전원으로 변환하여 전동기에 인가함으로써 전동기를 구동하는 장치이다.
이러한 인버터는, 초기 충전상태 또는 외부 환경의 급격한 변화 등으로 인한 과도상태에서 노이즈가 유입되어, 특정 회로가 오동작하게 되는 문제점이 있다.
유입되는 노이즈의 특성은 사용자 환경에 따라 다르며, 유입되는 노이즈를 인버터 설계시 원천적으로 방지하는 것은 매우 어렵기 때문에, 종래의 인버터는, 동작 중 보호동작 신호가 제어부에 인가되면, 전류출력을 즉시 차단한 후 사용자에게 고장신호를 출력하는 방식으로 초기 충전상태 또는 과도상태에서 전동기를 보호하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 방법에 의하면, 인버터가 보호동작이 필요한 상태가 아닌 경우에도 보호동작을 수행하게 되므로, 인버터의 신뢰성이 하락하게 되고, 사용자의 불편을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인버터의 과도상태에서 고장검출의 오동작을 결정하여 보호동작을 회피함으로써, 인버터 신뢰성을 향상하는, 인버터 제어방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 상기 직류전원을 평활하는 평활부 및 상기 평활부로부터 직류전원을 수신하여 이를 소정 크기와 주파수의 교류전원으로 변환하는 인버터부를 포함하는 인버터를 제어하는 본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터 또는 상기 인버터를 구동하는 전동기의 이상신호를 수신하는 단계; 상기 평활부의 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상인지 확인하는 단계; 상기 인버터부가 동작상태인지 확인하는 단계; 및 상기 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상이고, 상기 인버터부가 동작상태인 경우, 상기 인버터부의 전류출력을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터에 고장이 발생하였음을 알리는 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이하인 경우, 상기 이상신호는 상기 인버터의 오동작에 의한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터부가 정지상태인 경우, 상기 이상신호는 상기 인버터의 오동작에 의한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 이상신호는, 상기 평활부의 과전류를 알리는 신호, 상기 인버터부의 출력이 과전류임을 알리는 신호, 상기 전동기의 과열을 알리는 신호, 상기 전동기의 과부하를 알리는 신호 및 상기 인버터의 과부하를 알리는 신호 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 상기 직류전원을 평활하는 평활부 및 상기 평활부로부터 직류전원을 수신하여 이를 소정 크기와 주파수의 교류전원으로 변환하는 인버터부를 포함하는 인버터를 제어하는 본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터 또는 상기 인버터를 구동하는 전동기의 이상신호를 수신하는 단계; 상기 인버터로의 전원투입시, 상기 인버터의 자동운전기능이 활성화되어있는지 확인하는 단계; 상기 인버터부가 동작상태인지 확인하는 단계; 및 상기 인버터의 자동운전기능이 활성화되어 있고, 상기 인버터부가 동작상태인 경우, 상기 인버터부의 전류출력을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터의 자동운전기능이 활성화되어 있지 않은 경우, 상기 평활부의 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상인지 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 전류출력을 차단하는 단계는, 상기 인버터의 자동운전기능이 활성화되어 있고, 상기 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상이고, 상기 인버터부가 동작상태인 경우, 상기 인버터부의 전류출력을 차단할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이하인 경우, 상기 이상신호는 상기 인버터의 오동작에 의한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 방법은, 상기 인버터부가 정지상태인 경우, 상기 이상신호는 상기 인버터의 오동작에 의한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 이상신호는, 상기 평활부의 과전류를 알리는 신호, 상기 인버터부의 출력이 과전류임을 알리는 신호, 상기 전동기의 과열을 알리는 신호, 상기 전동기의 과부하를 알리는 신호 및 상기 인버터의 과부하를 알리는 신호 중 어느 하나일 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 인버터의 인버터부가 전동기에 전류를 출력하지 않을 때에 외부 노이즈에 의해 보호동작을 수행하는 오동작을 판별하고 해당 보호동작을 수행하지 않음으로써, 인버터 보호동작의 신뢰성을 향상하고, 사용자의 편의성을 증하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 인버터를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2는 종래 제어부의 인버터 보호동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따라 출력된 고장신호를 사용자에게 알리는 것을 나타낸 일예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 인버터를 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 일실시예의 인버터(1)는, 상용전원이 입력되면 이를 소정 크기과 주파수를 가지는 교류전원으로 변환하여 전동기(2)에 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 일실시예의 인버터(1)는, 정류부(11), 평활부(12), 인버터부(13), 출력전류 검출부(14), 직류전류 검출부(15), 직류 과전류 보호동작부(16), 출력 과전류 보호동작부(17) 및 제어부(18)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 설명에서 보호동작신호를 검출하여 수신하는 구성이 개시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인버터(1)와 전동기(2)의 이상을 검출하는 다양한 구성요소가 포함될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 설명에서, 제어부(18)는, 인버터(1)에 구성되는 것으로 설명되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인버터(1)의 외부에서 제어하는 것을 제한하는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
정류부(11)는, 외부의 상용전원을 수신하여 이를 직류로 정류할 수 있고, 평활부(12)는 정류부(11)가 정류한 직류전류를 평활할 수 있다. 예를 들어 평활부(12)는, 적어도 하나 이상의 병렬로 연결된 커패시터(capacitor)로 구성될 수 있다. 인버터부(13)는 복수의 반도체 스위치로 구성되어, 제어부(18)의 제어에 따라 평활부(12)를 통해 입력되는 직류전류를 교류전류로 변환하여 전동기(2)에 제공할 수 있다.
출력전류 검출부(14)는, 예를 들어 전류센서로서, 인버터부(13)에서 출력되는 전류를 검출하고, 직류전류 검출부(15) 역시 전류센서로서, 평활부(12)의 직류전류를 검출할 수 있다.
직류 과전류 보호동작부(16)는 직류전류 검출부(15)에서 검출한 직류전류가 과전류 범위를 초과하는 경우 보호동작신호를 생성하여 제어부(18)에 제공할 수 있다. 또한, 출력 과전류 보호동작부(17)는 출력전류 검출부(14)에서 검출한 출력전류가 과전류 범위를 초과하는 경우 보호동작신호를 생성하여 제어부(18)에 제공할 수 있다. 구분을 위해, 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 입력되는 보호동작신호를 '제1보호동작신호'라 하고, 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 입력되는 보호동작신호를 '제2보호동작신호'라 하기로 한다.
제어부(18)는, 인버터부(13)의 스위칭을 제어하며, 또한, 제1 또는 제2보호동작신호를 수신하는 경우, 전동기(2)로 출력되는 전류를 차단할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조로 종래 제어부의 보호동작을 설명하고, 도 3을 참조로 본 발명의 일실시예에 따른 보호동작을 설명하기로 한다.
도 2는 종래 제어부의 인버터 보호동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 제어부(18)는, 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 제1보호동작신호가 입력되거나, 또는 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 제2보호동작신호가 입력되는 경우(S21), 인버터부(13)를 제어하여, 인버터부(13)의 출력전류를 차단할 수 있다.
이후 제어부(18)는, 고장신호를 출력할 수 있다(S25).
그러나, 이와 같은 종래의 인버터 제어에 의하면, 초기 충전이나 외부 환경의 급격한 변화로 인한 과도상태에서, 직류전류 검출부(16) 또는 출력전류 검출부(17)에 노이즈가 유입되는 경우, 보호기능이 오동작하는 것을 막을 수 없게 되는 문제점이 있다.
즉, 인버터가 보호동작이 필요한 상태가 아닌 경우 보호동작이 수행되어, 인버터의 신뢰성이 하락되고 사용자의 불편을 야기한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인버터가 상태를 확인하여 보호동작을 수행함으로써, 보호기능이 오동작하는 상황을 회피하여, 인버터 보호동작의 신뢰성을 향상하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 1의 인버터(1)의 제어부(18)에 의해 제공되는 것이며, 인버터(1)의 정상상태에서 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 제1보호동작신호가 입력되거나, 또는 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 제2보호동작신호가 입력된 경우를 나타낸 것이다. 이러한 보호동작신호는, 인버터의 과전류의 경우 발생하는 것임은 도 1을 통해 설명한 바와 같다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제어부(18)는 제1보호동작신호 또는 제2보호동작신호 뿐만 아니라, 전동기(2)의 과열로 인한 이상신호를 수신할 수도 있고, 전동기(2)의 과부하로 인한 이상신호를 수신할 수도 있다. 또는 인버터(1)의 과부하로 인한 이상신호를 수신하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인버터(1)에 전원이 투입되고, 이후 정상적으로 동작하여 전동기(2)에 소정 크기와 주파수를 가지는 교류전류를 제공하는 경우, 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 제1보호동작신호가 입력되거나, 또는 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 제2보호동작신호 등의 이상신호가 입력되면(S31), 종래에 즉시 인버터부(13)의 출력을 차단하고 고장신호를 출력하던 것과 달리, 본 발명의 일실시예의 제어부(18)는 먼저 평활부(12)의 직류단 전압을 확인할 수 있다(S33).
만약 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이하인 경우에는, 인버터(1)는 운전이 불가능하므로, 인버터부(13)는 전동기(2)에 전류를 출력하지 않는 상태이다. 따라서, 인버터부(13)가 전동기(2)에 전류를 출력하지 않는 경우에는, 제어부(18)는, 전동기(2)가 운전하여야 보호동작신호 등 이상신호가 발생할 수 있는 것이므로, 해당 보호동작신호 등 이상신호는 오동작에 의한 것으로 판단하고, 이에 따른 고장신호를 출력하지 않을 수 있다.
S33에서 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상인 경우에는, 전동기(2)가 운전하고 있는 상황을 가리키는 것이다. 따라서, 제어부(18)는 현재 인버터(1)의 운전상태를 확인할 수 있다(S35). 현재 인버터(1)가 동작상태가 아닌 정지상태인 경우에는, 인버터(1)의 인버터부(13)는 전동기(2)에 전류를 출력하지 않으며, 과전류에 의한 보호동작신호 등 이상신호 또한 생성될 수 없다. 따라서 제어부(18)는 해당 보호동작신호 등 이상신호가 오동작에 의한 것으로 판단하고, 이에 따른 고장신호를 출력하지 않을 수 있다.
S35에서 인버터 상태가 동작상태인 경우에는, 인버터부(13)가 전류를 출력하고 있는 상황이므로, 제어부(18)는 입력된 보호동작신호 등 이상신호에 따라 인버터부(13)를 제어하여, 전류 출력을 차단하고(S37), 고장신호를 출력할 수 있다(S39).
도 4는 본 발명에 따라 출력된 고장신호를 사용자에게 알리는 것을 나타낸 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 인버터(1)의 외부 하우징에 디스플레이부(19)가 배치될 수 있으며, 해당 디스플레이부(19)를 통해 제어부(18)는 인버터가 고장상태이며, 이에 의해 운전을 중지한다는 메시지를 사용자가 열람가능하게 제시할 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 제어부(18)에 의해 생성되는 고장신호는, 인버터(1)의 외부에 배치되는 디스플레이부(19)가 아니라, 인버터(1)와 연결되는 인간-기계 인터페이스(human-machine interface, HMI)를 통해 사용자가 열람가능하게 출력될 수도 있을 것이며, 또는 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말(도시되지 않음)로 이를 전송하여, 사용자 단말을 통해 인버터의 고장신호를 사용자가 열람가능하게 출력할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 1의 인버터(1)의 제어부(18)에 의해 제공되는 것이며, 인버터(1)의 초기 충전상태에서 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 제1보호동작신호가 입력되거나, 또는 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 제2보호동작신호가 입력된 경우를 나타낸 것이다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제어부(18)는 제1보호동작신호 또는 제2보호동작신호 뿐만 아니라, 전동기(2)의 과열로 인한 이상신호를 수신할 수도 있고, 전동기(2)의 과부하로 인한 이상신호를 수신할 수도 있다. 또는 인버터(1)의 과부하로 인한 이상신호를 수신하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인버터(1)에 전원이 투입되어 전동기(2)에 소정 크기와 주파수를 가지는 교류전류를 제공하는 초기 충전상태에서, 직류 과전류 보호동작부(16)로부터 제1보호동작신호가 입력되거나, 또는 출력 과전류 보호동작부(17)로부터 제2보호동작신호와 같이 이상신호가 입력되면(S51), 종래에 즉시 인버터부(13)의 출력을 차단하고 고장신호를 출력하던 것과 달리, 본 발명의 일실시예의 제어부(18)는, 전원투입시 인버터(1)의 자동운전 기능이 활성화되어 있는지 여부를 확인할 수 있다(S53). 전원투입시 자동운전 하는 경우, 직류단 전압과 관계없이 전동기(2)의 운전이 가능하기 때문에, S55의 직류단 전압을 판단하지 않고 S57로 진입할 수 있다.
즉, 전원투입시 자동운전이 활성화되어 있는 경우, 제어부(18)는 인버터부(13)의 운전상태를 확인할 수 있다(S57). 현재 인버터(1)가 동작상태가 아닌 정지상태인 경우에는, 인버터(1)의 인버터부(13)는 전동기(2)에 전류를 출력하지 않으며, 과전류에 의한 보호동작신호 등 이상신호 또한 생성될 수 없다. 따라서 제어부(18)는 해당 보호동작신호 등의 이상신호가 오동작에 의한 것으로 판단하고, 이에 따른 고장신호를 출력하지 않을 수 있다.
만약 S53에서, 전원투입시 자동운전이 활성화되어 있지 않은 경우에는, 제어부(18)는 인버터(1)의 평활부(12)의 직류단 전압을 확인할 수 있다(S55). 만약 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이하인 경우에는, 인버터(1)는 운전이 불가능하므로, 인버터부(13)는 전동기(2)에 전류를 출력하지 않는 상태이다. 따라서, 인버터부(13)가 전동기(2)에 전류를 출력하지 않는 경우에는, 제어부(18)는, 전동기(2)가 운전하여야 보호동작신호 등 이상신호가 발생할 수 있는 것이므로, 해당 보호동작신호 등 이상신호는 오동작에 의한 것으로 판단하고, 이에 따른 고장신호를 출력하지 않을 수 있다.
S55에서 직류단 전압이 저전압 고장레벨 이상인 경우에는, 전동기(2)가 운전하고 있는 상황을 가리키는 것이다. 따라서, 제어부(18)는 인버터부(13)의 운전상태를 확인할 수 있다(S57). 현재 인버터(1)가 동작상태가 아닌 정지상태인 경우에는, 인버터(1)의 인버터부(13)는 전동기(2)에 전류를 출력하지 않으며, 과전류에 의한 보호동작신호 등 이상신호 또한 생성될 수 없다. 따라서 제어부(18)는 해당 보호동작신호 등의 이상신호가 오동작에 의한 것으로 판단하고, 이에 따른 고장신호를 출력하지 않을 수 있다.
S57에서, 인버터(1)의 상태가 동작상태인 경우에는, 인버터부(13)가 전류를 출력하고 있는 상황이므로, 제어부(18)는 입력된 보호동작신호 등 이상신호에 따라 인버터부(13)를 제어하여, 전류 출력을 차단하고(S59), 고장신호를 출력할 수 있다(S61).
제어부(18)의 고장신호에 따라, 도 4의 디스플레이부(19), HMI의 디스플레이부(도시되지 않음), 또는 사용자 단말의 디스플레이부(도시되지 않음)는, 해당 고장신호에 따라 인버터가 고장상태이며, 이에 따라 운전을 중지한다는 메시지를 출력할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 인버터의 인버터부가 전동기에 전류를 출력하지 않을 때에 외부 노이즈에 의해 보호동작을 수행하는 오동작을 판별하고 해당 보호동작을 수행하지 않음으로써, 인버터 보호동작의 신뢰성을 향상하고, 사용자의 편의성을 증대할 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: 인버터 2: 전동기
11: 정류부 12: 평활부
13: 인버터부 14: 출력전류 검출부
15: 직류전류 검출부 16: 직류 과전류 보호동작부
17: 출력 과전류 보호동작부 18: 제어부

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  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 상기 직류전원을 평활하는 평활부 및 상기 평활부로부터 직류전원을 수신하여 이를 소정 크기와 주파수의 교류전원으로 변환하는 인버터부를 포함하는 인버터를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 평활부의 과전류를 알리는 제 1 보호동작신호, 또는 상기 인버터부의 출력이 과전류임을 알리는 제 2 보호동작신호가 발생되는지를 판단하는 제 1 단계;
    상기 제 1 보호동작신호 또는 제 2 보호동작신호가 발생되었을 때, 전원투입시 인버터의 자동운전기능 활성화상태를 판단하고, 직류단 전압 레벨을 검출하는 제 2 단계;
    상기 자동운전 기능이 활성화되어 있지 않고, 상기 평활부로부터 출력되는 직류단 전압레벨이 저전압 고장레벨 이하일 때, 상기 발생된 제 1 보호동작신호와 제 2 보호동작신호를 오동작으로 판단하는 제 3 단계;
    상기 자동운전 기능이 활성화되어 있으나, 인버터부가 정지상태로 제어되고 있을 때, 상기 제 1 보호동작신호와 제 2 보호동작신호의 발생을 오동작으로 판단하는 제 4 단계; 및
    상기 평활부로부터 출력되는 직류단 전압 레벨이 저전압 고장레벨 이상이거나, 상기 자동운전 기능이 활성화되어 있는 경우, 인버터부가 동작상태로 제어되고 있을 때, 상기 인버터부를 제어하여 전류출력을 차단하고, 상기 제 1 보호동작신호 또는 제 2 보호동작신호에 기초한 고장신호를 외부로 출력하는 제 5 단계를 포함하는 인버터 제어방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    상기 제 1 보호동작신호와 제 2 보호동작신호 외에도 상기 인버터부의 동작으로 구동되는 전동기의 과열을 알리는 신호, 상기 전동기의 과부하를 알리는 신호 및 상기 인버터의 과부하를 알리는 신호들로부터 보호동작신호가 발생되는 것을 추가적으로 판단하는 인버터 제어방법.
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