KR101955728B1 - 모터구동용 인버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 변환하여 모터를 구동하는 모터구동용 인버터에 관한 것으로, 상기 발명은 직류단 커패시터; 3상 IGBT모듈; 게이트드라이버회로; 및 상기 직류단 커패시터의 방전을 지시하는 방전명령이 수신되고 상기 직류단 커패시터의 전압이 0V 이상인 경우, 3상의 PWM신호들이 단위 주기내에 평균 전압값이 "0"이 되고 사전에 정해진 지연시간 만큼 각각 지연되어 발생되어 상기 3상 IGBT모듈로 공급되도록 상기 게이트드라이버회로를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 지연시간이 조정된 3상의 PWM신호에 의해 발생되는 스위칭 손실 및 도통손실을 이용하여 직류단 커패시터의 전압을 방전시킴으로써 재료비의 상승 없이 종래와 동등한 방전효과를 얻을 수 있다.

Description

모터구동용 인버터{Inverter for driving motor}
본 발명은 모터구동용 인버터에 관한 것으로, 구체적으로 고전압 직류전압을 변환하기 위한 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)모듈을 구비한 모터구동용 인버터에 관한 것이다.
종래 모터구동용 인버터 중 하나는 고전압배터리로부터 직류전압이 입력되는 입력단에 배치된 직류단 커패시터에 병렬로 연결된 커패시터 방전회로를 구비한다. 이 커패시터 방전회로는 직류단 커패시터를 방전하기 위한 방전저항과 고전압배터리의 양극과 방전저항 사이에 폐회로를 구성하여 스위칭하기 위한 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)소자와 이 IGBT소자를 온/오프(ON/OFF) 제어하기 위한 게이트 드라이버회로로 구성된다.
이와 같은 종래 모터구동용 인버터는 게이트 드라이버회로에 의해 일정 주파수로 IGBT소자를 스위칭함으로써 직류단 커패시터의 전압을 방전한다. 종래 모터구동용인버터는 턴온 시간의 비율을 높임으로써 직류단 커패시터의 방전시간을 단축할 수 있다.
그러나 이와 같은 종래 모터구동용 인버터는, 커패시터 방전회로를 구현하기 위해서 IGBT소자를 구동하기 위한 게이트 드라이버회로가 필요하고 방전전류크기에 비례하여 큰 용량의 저항이 요구되기 때문에, 하드웨어적 구성이 복잡해지고 재료비가 상승하여 제조비가 증가하는 문제를 가지고 있고, 부피의 증가에 따라 제품의 경량화가 어려운 문제를 가지고 있다.
KR 10-0887843 B, 2009. 03. 09, 도면 1
본 발명의 목적은 직류단 커패시터의 방전을 위한 하드웨어적 구성을 단순화함과 동시에 IGBT변환모듈의 구동을 개선하는 소프트웨어적 수단을 새롭게 도입함으로써 종래에 비해 제조단가를 절감하면서 동시에 종래와 동일한 방전효율을 유지할 수 있는 모터구동용 인버터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 변환하여 모터를 구동하는 모터구동용 인버터에 관한 것으로, 본 모터구동용 인버터는 상기 고전압배터리의 직류 입력단에 배치되는 직류단 커패시터; 상기 고전압배터리의 직류 입력단에 연결되고, 상기 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 3상의 구동전압으로 변환하여 모터로 공급하는 3상 IGBT모듈; 외부의 제어에 의해, 상기 직류단 커패시터의 전압이 방전되도록 상기 3상 IGBT모듈을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 3상의 PWM신호들을 발생하여 상기 3상 IGBT모듈로 공급하기 위한 게이트드라이버회로; 및 상기 직류단 커패시터의 방전을 지시하는 방전명령이 수신되고 상기 직류단 커패시터의 전압이 0V 이상인 경우, 상기 3상의 PWM신호들이 단위 주기내에 단위 주기 내에 평균 전압값이 "0"이 되고 사전에 정해진 지연시간 만큼 각각 지연되어 발생되어 상기 3상 IGBT모듈로 공급되도록 상기 게이트드라이버회로를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 3상 IGBT모듈의 고장시 상기 직류단 커패시터의 전압을 방전하도록, 상기 직류단 커패시터에 병렬로 연결된 방전저항을 더 포함할 수 있다.
상기 지연시간의 조정에 의해 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 조정될 수 있다. 즉 상기 지연시간을 크게 하는 것에 대응하여 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 단축될 수 있다.
한편, 상기 3상의 PWM신호의 주기를 조정하는 것에 의해 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 될 수 있다. 즉 상기 3상의 PWM신호의 주기를 짧게 하는 것에 대응하여 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 단축될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 지연시간이 조정된 3상의 PWM신호에 의해 발생되는 스위칭 손실 및 도통손실을 이용하여 직류단 커패시터의 전압을 방전시킴으로써 재료비의 상승 없이 종래와 동등한 방전효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동용 인버터의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동용 인버터의 제어절차도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 모터구동용 인버터의 3상 PWM신호를 설명하기 위한 일 파형도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 다른 모터구동용 인버터의 3상 PWM신호를 설명하기 위한 또 다른 파형도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동용 인버터에 대하여 설명한다. 모터구동용 인버터는 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 변환하여 모터를 구동한다. 모터구동용 인버터는 3상 IGBT모듈들이 병렬 연결되어 구현될 수 있으며, 병렬 연결된 IGBT모듈들 각각이 모터의 입력단자 'U', 'V' 및 'W'에 연결된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동용 인버터의 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터구동용 인버터(1)는 직류단 커패시터(10), 방전저항(20), 3상 IGBT모듈(30), 게이트드라이버회로(40) 및 제어기(50)로 이루어질 수 있다.
직류단 커패시터(10)는 고전압배터리의 직류 입력단에 병렬로 연결된다.
방전저항(20)은 본 발명의 필수적 구성은 아니지만 3상 IGBT모듈(30)의 고장시 직류단 커패시터(10)의 전압을 방전하기 위한 추가적인 안전장치로서, 직류단 커패시터(10)에 병렬로 연결될 수 있다.
3상 IGBT모듈(30), 고전압배터리의 직류 입력단에 연결되고, 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 3상의 구동전압으로 변환하여 모터로 공급한다.
3상 IGBT모듈(30)은 게이트드라이버회로(40)로부터 제공되는 U상, V상 및 W상과 같은 3상의 PWM신호에 의해 스위칭되어 직류단 커패시터(10)의 전압을 방전할 수 있다.
게이트드라이버회로(40)는 제어기(50)의 제어에 의해 직류단 커패시터(10)의 전압이 방전되도록 3상 IGBT모듈(30)을 온/오프(ON/Off)하기 위한 3상의 PWM신호들을 발생하여 3상 IGBT모듈(30)로 공급한다.
제어기(50)는 직류단 커패시터(10)의 방전을 지시하는 방전명령이 수신되고 직류단 커패시터(10)의 전압이 0V 이상인 경우, 직류단 커패시터(10)의 방전을 위한 3상의 PWM신호를 발생하여 3상 IGBT모듈(30)로 공급하도록 게이트드라이버회로(40)를 제어하한다. 3상 IGBT모듈(30)은 공급된 3상의 PWM신호에 의해 스위칭되어 직류단 커패시터(10)의 전압을 방전한다.
직류단 커패시터(10)의 방전을 위한 3상의 PWM신호들은 단위 주기내에 단위 주기 내에 평균 전압값이 "0"이 되고, 3상의 PWM신호들 별로 사전에 정해진 지연시간 만큼 각각 지연되어 발생된다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(50)에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동용 인버터의 제어절차도이다.
먼저, 제어기(50)는 외부로부터 직류단 커패시터(10)의 방전을 지시하는 방전명령이 수신되고(S22) 방전제어를 위해 방전완료플래그가 초기화(CLEARED) 된 경우(S22), 직류단 커패시터(10)의 전압이 0V 보다 큰지 판단한다(S24).
S24단계의 판단결과 직류단 커패시터(10)의 전압이 0V 보다 크다고 판단된 경우, 제어기(50)는 3상의 PWM신호들이 단위 주기 내에 평균 전압값이 "0"이 되고 사전에 정해진 지연시간(tshift) 만큼 각각 지연되어 발생되어 3상 IGBT모듈(30)로 공급되도록 게이트드라이버회로(40)를 제어한다(S26).
S24단계의 판단결과 직류단 커패시터(10)의 전압이 0V에 도달된 경우, 제어기(50)는 3상의 PWM신호들을 중지하고 방전완료플래그를 세팅한다(S28).
게이트드라이버회로(40)에 의해 발생되어 3상 IGBT모듈(30)로 공급되는 3상의 PWM신호들, U,V,W상의 PWM신호들은 도 3 및 도 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(50)는 3상의 PWM신호들의 지연시간(tshift)을 조정함으로써 직류단 커패시터(10)의 방전 시간을 조정할 수 있다. 즉 지연시간(tshift)을 크게 하는 것에 의해 직류단 커패시터(10)의 방전시간을 단축할 수 있다.
스위칭 주기내 평균 전압은 "0"이지만 지연시간(tshift) 구간에서의 전압불균형에 의해, PWM주기내 센터를 중심으로 좌측은 양의 리플전류가, 우측은 음의 리플전류가 발생된다. 직류단 커패시터(10)의 방전시간의 조정은 지연시간(tshift)의 이동폭이 변경됨에 따라 리플전류의 크기가 조정되기 때문에 가능하다.
한편, 제어기(50)는 3상의 PWM신호의 주기를 조정하는 것에 의해서도 직류단 커패시터(10)의 방전 시간을 조정할 수 있다. 즉 제어기(50)는 3상의 PWM신호의 주기를 짧게 하는 것에 의하여 직류단 커패시터(10)의 방전 시간을 단축할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 모터구동용 인버터(1)는 지연시간(tshift)이 조정된 3상의 PWM신호에 의해 발생되는 스위칭 손실 및 도통손실을 이용하여 직류단 커패시터(10)의 전압을 방전시킴으로써 재료비의 상승 없이 종래와 동등한 방전효과를 얻을 수 있다.
1: 모터구동용 인버터
10: 직류단 커패시터
20: 방전저항
30: 3상 IGBT모듈
40: 게이트드라이버회로
50: 제어기

Claims (6)

  1. 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 변환하여 모터를 구동하는 모터구동용 인버터에 있어서,
    상기 고전압배터리의 직류 입력단에 배치되는 직류단 커패시터;
    상기 고전압배터리의 직류 입력단에 연결되고, 상기 고전압배터리로부터 공급되는 직류를 3상의 구동전압으로 변환하여 모터로 공급하는 3상 IGBT모듈;
    외부의 제어에 의해, 상기 직류단 커패시터의 전압이 방전되도록 상기 3상 IGBT모듈을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 3상의 PWM신호들을 발생하여 상기 3상 IGBT모듈로 공급하기 위한 게이트드라이버회로; 및
    상기 직류단 커패시터의 방전을 지시하는 방전명령이 수신되고 상기 직류단 커패시터의 전압이 0V보다 큰 경우, 상기 3상의 PWM신호들이 단위 주기내에 평균 전압값이 "0"이 되고 사전에 정해진 지연시간 만큼 각각 지연되어 발생되어 상기 3상 IGBT모듈로 공급되도록 상기 게이트드라이버회로를 제어하고, 상기 직류단 커패시터의 전압이 0V이면 상기 3상의 PWM신호들의 발생을 중지하는 제어기를 포함하며,
    상기 지연시간의 조정에 의해 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 조정되며, 상기 지연시간의 이동폭이 변경됨에 따라 리플전류의 크기가 조정되어 상기 방전 시간이 조정되는 것을 특징으로 하는 모터구동용 인버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3상 IGBT모듈의 고장시 상기 직류단 커패시터의 전압을 방전하도록, 상기 직류단 커패시터에 병렬로 연결된 방전저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동용 인버터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지연시간을 크게 하는 것에 대응하여 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 단축되는 것을 특징으로 하는 모터구동용 인버터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3상의 PWM신호의 주기를 조정하는 것에 의해 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 조정되는 것을 특징으로 하는 모터구동용 인버터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 3상의 PWM신호의 주기를 짧게 하는 것에 대응하여 상기 직류단 커패시터의 방전 시간이 단축되는 것을 특징으로 하는 모터구동용 인버터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245497A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Toshiba Corp 車両用電源装置
JP2010130841A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd インバータの放電装置

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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245497A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Toshiba Corp 車両用電源装置
JP2010130841A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd インバータの放電装置

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