KR102036578B1 - 인버터 출력결상 검출장치 - Google Patents

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Abstract

인버터 출력결상 검출장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예의 장치는, 인버터부의 하부레그에 배치되는 션트저항으로부터 출력되는 신호로부터 2상의 출력전류(검출 출력전류)를 검출하고, 상기 검출 출력전류로부터 1상의 출력전류(연산 출력전류)를 연산하여, 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나, 또는 검출 출력전류 중 어느 하나와 크기가 같고 부호가 반대인 경우, 출력결상을 검출한다.

Description

인버터 출력결상 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING OUTPUT PHASE OPEN IN INVERTER}
본 발명은 인버터 출력결상 검출장치에 대한 것이다.
일반적으로 인버터는 전기적으로 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 역변환 장치로써, 산업계에서 사용되는 인버터는 상용전원으로부터 공급된 전력을 입력받아 자체적으로 전압과 주파수를 가변하여 전동기에 공급함으로써 전동기 속도를 고효율로 이용하게 제어하는 일련의 장치로 정의된다. 이러한 인버터는, 가변전압 가변주파수(variable voltage variable frequency, VVVF) 방식에 의해 제어되며, 펄스폭변조(pulse width modulation, PWM) 출력 따라 전동기에 입력되는 전압과 주파수를 가변할 수 있다.
도 1은 일반적인 인버터의 구성도이다.
일반적으로, 인버터(1)는 전원부(2)로부터 3상의 교류전원을 인가받아, 정류부(11)가 이를 정류하고, 평활부(12)는 정류부(11)가 정류한 직류전압을 평활하여 저장한다. 인버터부(13)는 평활부(12)인 직류링크 커패시터에 저장된 직류전압을 PWM 제어신호에 따라 소정 전압 및 주파수를 가지는 교류전압을 출력하여, 이를 전동기(3)에 제공한다. 인버터부(13)는 3상의 레그로 구성되며, 각 레그에는 2개의 스위칭 소자가 직렬로 연결되어 구성된다.
인버터의 출력결상은 인버터(1)의 출력의 1상 이상이 오픈(open)인 것을 의미하며, 인버터(1)의 출력단과 전동기(3)를 연결하지 않거나, 또는 인버터(1)의 출력단과 전동기(3)간 개폐장치의 오동작으로 인해 발생한다.
출력결상시 전동기(3)는 정격전류 이상의 과전류로 인해 소손이 발생할 수 있으므로, 출력결상이 발생하는 경우 인버터(1)는 사용자에게 출력결상이 발생하였음을 알리고, 인버터(1)의 운전을 정지하여 전동기(3)를 안전하게 보호할 필요가 있다.
그러나, 종래의 경우, 인버터 3상 출력전류 중 유효한 2상 전류를 검출하여 나머지 1상의 전류를 연산하는 방식을 채용함으로써, 정확한 출력결상을 검추하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인버터 출력결상을 정확하게 검출하기 위한, 인버터 출력결상 검출장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 인버터 출력결상 검출장치는, 직류링크 전압을 교류전압으로 변환하며, 3상 레그에 각각 직렬로 연결되는 2개의 스위칭 소자가 배치되는 인버터부; 상기 인버터부의 하부레그의 스위칭 소자와 각각 직렬로 연결되는 션트저항; 상기 션트저항으로부터 출력되는 신호로부터 2상의 출력전류(검출 출력전류)를 검출하는 출력전류 검출부; 상기 검출 출력전류로부터 상기 검출 출력전류와 다른 1상의 출력전류(연산 출력전류)를 연산하는 출력전류 연산부; 및 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나, 또는 검출 출력전류 중 어느 하나와 크기가 같고 부호가 반대인 경우, 출력결상을 검출하는 출력결상 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 출력결상 검출부는, 출력전류에 대응하는 섹터정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 출력결상 검출부는, 상기 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나, 또는 검출 출력전류 중 어느 하나와 크기가 같고 부호가 반대인 경우, 카운트를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 출력결상 검출부는, 상기 연산 출력전류가 출력결상 밴드보다 크거나 작고, 검출 출력전류가 검출 출력전류의 합과 같은 경우, 카운트를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 출력결상 검출부는, 카운트가 출력결상 레벨에 도달하면 인버터 보호동작을 수행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 매 섹터마다 한 상의 전류를 연산하여, 연산된 전류가 출력결상 밴드 이내인지 판단하는 것과 동시에, 연산된 출력전류가 출력결상 밴드보다 크거나 작은 경우에도 다른 검출 출력전류와 부호가 다른지 여부를 확인하여 출력결상에 해당하는지를 결정함으로써, 인버터 보호동작의 품질을 향상시키고 인버터와 부하를 보호할 수 있으므로, 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 인버터의 구성도이다.
도 2a는 변류기(CT)를 이용한 인버터의 출력전류 검출회로를 나타낸 것이다.
도 2b는 션트저항을 이용한 인버터의 출력전류 검출회로를 나타낸 것이다.
도 3은 인버터의 펄스폭 변조(PWM) 상태에 따른 출력전류 제한영역을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 4는 종래의 인버터 출력결상 검출장치의 구성도이다.
도 5는 종래의 인버터 출력전류의 출력결상 검출방법을 설명하기 위한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 CT를 이용한 출력전류 검출방식에서 출력결상을 검출하는 것을 나타낸 것이다.
도 7a 및 도 7b는 션트저항을 이용한 출력전류 검출방식의 경우를 나타낸 것이다.
도 8은 션트저항을 이용한 출력전류 검출방식에서 U상 전류가 결상된 경우에도 출력결상을 검출하지 못하는 것을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예의 인버터 출력결상 검출장치를 설명하기 위한 인버터 시스템의 구성도이다.
도 10은 PWM 섹터별 스위칭 소자의 동작을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의해 인버터 출력전류의 출력결상을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 출력결상을 검출하는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 제어장치 및 방법을 설명하기로 한다.
도 2a는 변류기(current transducer, CT)를 이용한 인버터의 출력전류 검출회로를 나타낸 것이고, 도 2b는 션트저항을 이용한 인버터의 출력전류 검출회로를 나타낸 것이다.
도 2a를 참조로 하면, CT(4)는 인버터(1)의 출력상에 배치되며, 인버터(1)의 3상 출력전류를 검출한다. CT를 이용하는 전류검출 방식은 인버터(1)의 제어부(도시되지 않음)와 인버터부(13)를 절연하여 전류검출이 가능하고, 별도의 절연회로를 요구하지 않는다. 그러나, 비선형 영역이 존재하고, 션트저항을 통한 전류검출 방식에 비해 상대적으로 고가이므로, 스탠다드(standard)급 인버터 이상에 주로 이용되고 있다.
도 2b를 참조로 하면, 션트저항(5)이 인버터부(13)의 각 레그의 하부 스위칭 소자의 이미터 단에 연결되며, 인버터부(13)의 스위칭 소자의 동작상태에 따라 하부 스위칭 소자로 전류가 흐를때 인버터(1)의 출력전류를 검출한다.
도 3은 인버터의 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 상태에 따른 출력전류 제한영역을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 3과 같이, 션트저항을 이용하여 인버터의 출력전류를 검출하는 방식은, 스위칭 소자의 동작상태 및 전류 도통시간에 따라 전류검출이 불가능한 영역이 발생하므로, 전류검출 영역의 확장을 위해 3상의 출력전류 중 유효한 2상의 전류를 검출하여 나머지 1상의 전류를 연산하는 방식을 채용한다. 아래의 표는 션트저항을 이용하여 인버터의 출력전류를 검출하는 방식에서, 섹터별 전류검출을 연산하는 방식을 나타낸 것이다.
섹터정보 Iu Iv Iw
1 Iu=(Ivs+Iws) Iv=-Ivs Iw=-Iws
2 Iu=-Ius Iv=(Ius+Iws) Iw=-Iws
3 Iu=-Ius Iv=(Ius+Iws) Iw=-Iws
4 Iu=-Ius Iv=-Ivs Iw=(Ius+Ivs)
5 Iu=-Ius Iv=-Ivs Iw=(Ius+Ivs)
6 Iu=(Ivs+Iws) Iv=-Ivs Iw=-Iws
이러한 션트저항을 이용하여 인버터 출력전류를 검출하는 방식은, CT를 이용하는 방식에 비해 비교적 저가로 구현이 가능하므로, 저가형 소형 인버터에 주로 사용되고 있다.
도 4는 종래의 인버터 출력결상 검출장치의 구성도이다.
션트저항으로부터 입력되는 전류신호는, 션트저항(4)으로부터 입력되는 출력전류가 전류검출부(110)에 의해 검출되며, 전처리부(120)가 저대역 신호를 필터링하고 스케일을 조정한다. 이후 AD 변환부(130)가 이 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하면, 표 1과 같이 출력전류를 연산하며, 연산된 출력전류를 이용하여 출력결상을 결정한다.
이와 같이, 인버터의 출력전류의 출력결상은 인버터 3상 출력전류를 각각 입력받아 각 상의 출력결상 여부를 판단한다. 이때, 인버터 각 상의 출력전류가 출력결상 밴드 이내로 일정시간 유지되는 경우 출력결상으로 판단한다. 출력결상시 결상된 상의 전류를 흐르지 않으므로, 설정된 출력결상 밴드 이내로 출력전류가 유지된다.
도 5는 종래의 인버터 출력전류의 출력결상 검출방법을 설명하기 위한 것이다.
도 4와 같은 종래의 출력결상 검출장치는, 인버터 출력전류의 검출 주기마다 출력전류가 출력결상 밴드 이내로 출력되는지 판단한다(S51, 52). 인버터 출력전류가 출력결상 밴드 이내로 출력되면, 결상변수 OPO_Cnt의 카운트를 증가시키고, 이를 출력전류 검출주기마다 반복하게 된다(S54). 만약, 인버터 출력전류가 출력결상 밴드 이상으로 출력되면, 결상변수 OPO_Cnt의 카운트를 감소시켜(S53) 정상적인 인버터 동작에서의 출력결상 검출을 방지하게 된다.
누적된 결상변수 OPO_Cnt가 출력결상 레벨 이상이 되면, 출력결상 결정부(150)는 출력결상으로 판단하고, 설정된 보호동작(예를 들어, 트립 등)을 수행한다.
도 6a 및 도 6b는 CT를 이용한 출력전류 검출방식에서, 인버터 출력전류 중 한 상이 1주기 동안 출력결상된 경우, 출력결상을 검출하는 것을 나타낸 것이다. 인버터 출력전류(6A)가 출력결상 밴드(6B) 이내가 되면 결상변수 카운트가 증가되며, 결상변수 카운트가 결상검출레벨에 도달하면(6C) 출력결상을 검출하게 된다.
그러나, 션트저항을 이용하는 전류검출 방식에서는 PWM 구간에 따라 인버터 3상 출력전류 중 유효한 2상의 출력전류를 검출하여 1상의 출력전류를 연산하는 방식을 채용한다. 이에 의해, 정확한 출력결상을 검출하지 못하는 문제점이 있다.
도 7a 및 도 7b는 션트저항을 이용한 출력전류 검출방식의 경우를 나타낸 것으로서, U상 출력전류가 1주기동안 결상되었을 때 결상을 검출하는 방식을 나타내는 것이다.
도 7a에서, U상의 자기 상 전류를 검출하는 섹터2 내지 섹터5 구간에서는, 출력전류가 출력결상 밴드에 있는 경우 결상변수의 카운트를 증가시키게 되지만, 다른 상 전류로 U상 전류를 연산하는 섹터1 및 섹터6 구간에서는 결상변수가 감소하게 되므로, 결상구간 내에서 출력결상을 검출하지 못하게 되는 문제가 발생한다. 도 8은 션트저항을 이용한 출력전류 검출방식에서 U상 전류가 결상된 경우에도 출력결상을 검출하지 못하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명은, 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 션트저항을 이용한 인버터 출력전류 검출방식에서, 인버터 출력결상을 정확하게 검출하기 위한 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예의 인버터 출력결상 검출장치를 설명하기 위한 인버터 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 인버터 시스템은, 전원부(2)로부터 상용전원을 입력받아, 전동기(3)에 적합한 크기와 주파수의 전압으로 변환하여 인버터(1)가 출력할 수 있다.
인버터(1)는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부(11), 직류전압을 평활하고 저장하는 직류링크 커패시터(12) 및 직류링크 전압을 소정 크기 및 주파수의 교류전압으로 출력하는 인버터부(13)를 포함할 수 있다.
인버터부(13)는 3상의 레그로 구성되며, 각 레그에는 두개의 스위칭 소자가 연결되어 구성될 수 있다. 각 레그에서 하부의 스위칭 소자에는 션트저항(4)이 연결될 수 있으며, 본 발명의 일실시예의 출력결상 검출장치(5)는, 션트저항(4)으로부터 각 섹터별 출력전류와 관련한 정보(출력전류 정보)를 수신하고, PWM 제어부(6)로부터 섹터정보를 수신하여, 이로부터 2상의 전류를 검출한 후 나머지 1상의 출력전류를 연산하여, 이로부터 출력결상을 검출할 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예의 출력결상 검출장치(5)는, 출력전류 검출부(51), 출력전류 연산부(52) 및 출력결상 검출부(53)를 포함할 수 있다.
출력전류 검출부(51)는, 션트저항(4)으로부터 출력전류 정보를 수신하고, PWM 제어부(6)로부터 해당 출력전류에 대응하는 섹터정보를 수신하여, 2상의 출력전류를 검출할 수 있다. 출력전류 연산부(52)는 2상의 출력전류로부터 1상의 출력전류를 연산할 수 있다. 출력결상 검출부(53)는, 출력전류 검출부(51)와 출력전류 연산부(52)로부터 각각 검출 출력전류 및 연산 출력전류를 수신하여, 이로부터 출력결상을 검출할 수 있다. 출력결상 검출부(53)의 동작을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
PWM 제어부(6)는 인버터부(13)의 복수의 스위칭 소자에 PWM 신호를 제공하는 것으로서, PWM 섹터별 스위칭 소자의 동작을 나타내면 도 10과 같다. 즉, PWM 제어에서 스위칭 소자의 동작은 T0 구간으로 구성된 영벡터(zero vector) 구간과, T1 및 T2로 구성된 액티브 벡터(active vector) 구간으로 구분되며, 이와 같은 제어에 의해 인버터부(13)의 스위칭 소자가 동작하게 된다. 즉, PWM 제어부(6)는, 각 섹터별로 인버터부(13)의 스위칭 소자에 PWM 신호를 제공하며, 이에 의해 인버터부(13)는 전동기(3)에 제공할 소정 크기 및 주파수의 교류전압을 출력할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, PWM 제어부(6)는 본 발명의 출력결상 검출장치(5)에 PWM 섹터정보를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의해 인버터 출력전류의 출력결상을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 출력결상 검출장치(5)는, 션트저항(4)으로부터 인버터(1)의 출력전류 정보를 수신하고, PWM 제어부(6)로부터 출력전류에 대응하는 섹터정보를 수신할 수 있다(S10). 다만, 본 발명의 일실시예에서는, PWM 제어부(6)로부터 섹터정보를 수신하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인버터부(13)의 상태로부터 출력결상 검출장치(5)가 섹터정보를 검출할 수도 있을 것이다.
이후, 출력전류 검출부(51)는, 출력전류 정보로부터 2상의 출력전류를 검출하고(S11), 출력전류 연산부(52)는 2상의 출력전류로부터 나머지 1상의 출력전류를 연산할 수 있다(S12).
이후, 출력결상 검출부(53)는, 검출한 2상 출력전류(검출 출력전류)와 연산한 1상 출력전류(연산 출력전류)를 이용하여 출력결상을 판단할 수 있다(S13).
출력결상이 발생한 경우, 연산 출력전류는 0 근처이거나 또는 다른 2상의 검출 출력전류와 부호가 반대이고 같은 크기를 가지게 된다. 이를 구체적으로 나타내면 다음과 같다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는, 출력결상이 발생하면, 연산 출력전류가 표 1과 같이 연산되지 않고, 다른 두상의 검출 출력전류 중 하나와 동일해지는 특성을 이용하는 것이다.
섹터정보 연산 출력전류 U상 결상인 경우 V상 결상인 경우 W상 결상인 경우
1 Iu 0 -Iw -Iv
2 Iv -Iw 0 -Iu
3 Iv -Iw 0 -Iu
4 Iw -Iv -Iu 0
5 Iw -Iv -Iu 0
6 Iu 0 -Iw -Iv
즉, 출력결상 검출부(53)는 해당 섹터에서의 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나 또는 연산 출력전류가 검출 출력전류 중 하나와 부호는 반대이고 같은 크기를 갖는 경우 출력결상으로 판단하고, 카운트를 증가시킬 수 있다(S15). 그러나, 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이상(또는 이하)이고 연산 출력전류가 표 1과 같이 두 검출 출력전류의 합으로 결정되는 경우에는, 카운트를 감소시킬 수 있다(S14).
예를 들어, 섹터3에서 임의의 한상이 출력결상된 경우를 가정한다. 섹터3에서는 연산 출력전류는 Iv이므로, 출력결상 검출부(53)는 Iv를 확인할 수 있다. 이때, 연산 출력전류가 -Iw와 동일한 경우 U상 결상으로 결정하고 카운트를 누적할 수 있다. 섹터가 변경될 때까지 연산 출력전류가 -Iw와 동일한 경우 카운트는 누적된다.
섹터가 4로 변경된 경우, 연산 출력전류는 Iw이고, 출력결상 검출부(53)는 Iw를 모니터링하게 된다. 섹터 4에서 Iw가 -Iv와 동일한 경우 U상 결상인 것을 확인할 수 있고, 카운트는 계속 누적된다.
이와 같이 누적된 카운트가 출력결상 레벨에 도달하면(S16), 출력결상 검출부(53)는 출력결상인 것으로 결정하고, 인버터(1)의 보호동작을 수행할 수 있다(S17). 인버터(1)의 보호동작은 출력결상 트립일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에서는, 매 섹터마다 한 상의 전류를 연산하여, 연산된 전류가 출력결상 밴드 이내인지 판단하는 것과 동시에, 연산된 출력전류가 출력결상 밴드보다 크거나 작은 경우에도 다른 검출 출력전류와 부호가 다른지 여부를 확인하여 출력결상에 해당하는지를 결정함으로써, 인버터 보호동작의 품질을 향상시키고 인버터와 부하를 보호할 수 있으므로, 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 출력결상을 검출하는 것을 설명하기 위한 일예시도로서, U상이 결상된 예를 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 12A 지점에서 결상이 발생하면, 도 8과 달리 결상을 검출하여 트립(12B)을 발생하게 되므로, 인버터 시스템의 신뢰성을 향상시킬 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 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 인버터 11: 정류부
12: 직류링크 커패시터 13: 인버터부
4: 션트저항 5: 출력결상 검출장치
6: PWM 제어부 51: 출력전류 검출부
52: 출력전류 연산부 53: 출력결상 검출부

Claims (5)

  1. 직류링크 전압을 교류전압으로 변환하며, 3상 레그에 각각 직렬로 연결되는 2개의 스위칭 소자가 배치되는 인버터부;
    상기 인버터부의 하부레그의 스위칭 소자와 각각 직렬로 연결되는 션트저항;
    상기 션트저항으로부터 출력되는 신호로부터 2상의 출력전류(검출 출력전류)를 검출하는 출력전류 검출부;
    상기 검출 출력전류로부터 상기 검출 출력전류와 다른 1상의 출력전류(연산 출력전류)를 연산하는 출력전류 연산부; 및
    연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나, 또는 검출 출력전류 중 어느 하나와 크기가 같고 부호가 반대인 경우, 출력결상을 검출하는 출력결상 검출부를 포함하고,
    출력결상이 발생한 경우, 연산 출력전류는 0 근처이거나 또는 다른 2상의 검출 출력전류와 부호가 반대이고 같은 크기를 가지게 되므로, 상기 연산 출력전류가 출력결상 밴드 이내이거나, 또는 검출 출력전류 중 어느 하나와 크기가 같고 부호가 반대인 경우, 출력결상으로 판단하여 카운트를 증가시키고,
    상기 연산 출력전류가 출력결상 밴드보다 크거나 작고, 상기 연산 출력전류가 두 검출 출력전류의 합과 같은 경우, 카운트를 감소시키는 인버터 출력결상 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력결상 검출부는,
    상기 검출 출력전류 및 상기 연산 출력전류에 대응하는 섹터정보를 수신하는 인버터 출력결상 검출장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 출력결상 검출부는,
    카운트가 출력결상 레벨에 도달하면 인버터부 보호동작을 수행하는 인버터 출력결상 검출장치.
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ES19162679T ES2908399T3 (es) 2018-05-09 2019-03-13 Dispositivo para detectar pérdida de fase de salida en inversor
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112067911B (zh) * 2020-08-25 2023-03-10 宁波拓邦智能控制有限公司 一种无刷直流电机的缺相检测方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06209583A (ja) * 1992-11-20 1994-07-26 Toyo Electric Mfg Co Ltd 電圧形インバータ
KR20110014438A (ko) * 2009-08-05 2011-02-11 엘지전자 주식회사 인버터 출력 전류 감지 회로
KR101516497B1 (ko) * 2013-11-18 2015-05-04 엘에스산전 주식회사 인버터의 출력결상 검출방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08223936A (ja) * 1995-02-20 1996-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd パワーデバイス制御装置
US6489742B2 (en) * 2000-12-26 2002-12-03 John Lumsden Efficiency maximizing motor controller and method
JP2004040921A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Meidensha Corp 電動車輌の制御方法
JP4429338B2 (ja) * 2006-09-11 2010-03-10 三洋電機株式会社 モータ制御装置、電流検出ユニット
JP2013106424A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Hitachi Ltd モータ制御装置
JP5958477B2 (ja) * 2014-01-22 2016-08-02 株式会社豊田自動織機 インバータ装置
JP5892394B2 (ja) * 2014-01-28 2016-03-23 株式会社デンソー 電力変換装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6709014B2 (ja) * 2014-04-18 2020-06-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置
CN106226607A (zh) * 2016-08-30 2016-12-14 广东威灵电机制造有限公司 无刷直流电机的故障检测方法及装置
KR101858696B1 (ko) * 2016-08-31 2018-05-16 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
CN107144743A (zh) * 2017-05-08 2017-09-08 深圳市新益昌自动化设备有限公司 半导体封装设备直线电机驱动器缺相检测方法
CN109541337B (zh) * 2018-10-16 2021-02-19 苏州汇川技术有限公司 变频器故障检测方法、系统、设备及计算机可读存储介质
CN109490646B (zh) * 2018-11-30 2021-02-02 上海大郡动力控制技术有限公司 新能源汽车驱动电机缺相检测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06209583A (ja) * 1992-11-20 1994-07-26 Toyo Electric Mfg Co Ltd 電圧形インバータ
KR20110014438A (ko) * 2009-08-05 2011-02-11 엘지전자 주식회사 인버터 출력 전류 감지 회로
KR101516497B1 (ko) * 2013-11-18 2015-05-04 엘에스산전 주식회사 인버터의 출력결상 검출방법

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