KR102158595B1 - Insulation monitoring system - Google Patents

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KR102158595B1
KR102158595B1 KR1020200052200A KR20200052200A KR102158595B1 KR 102158595 B1 KR102158595 B1 KR 102158595B1 KR 1020200052200 A KR1020200052200 A KR 1020200052200A KR 20200052200 A KR20200052200 A KR 20200052200A KR 102158595 B1 KR102158595 B1 KR 102158595B1
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KR1020200052200A
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강병관
김근필
전승욱
김혜천
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디아이케이(주)
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    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters

Abstract

According to an embodiment of the present specification, provided is an insulation detection system, which includes a power supply unit (10), a power conversion unit (30), and an insulation monitoring circuit (IMD, 20). The power supply unit (10) generates a main voltage (Vsource) applied between a positive electrode and a negative electrode. The power converter (30) receives the main voltage through a first line (TL1) connected to the positive electrode (+) of the power supply unit and a second line (TL2) connected to the negative electrode (-) of the power supply unit and the main voltage is converted into a predetermined shape and level. The insulation monitoring circuit (IMD, 20) is connected to the positive electrode (p) of the power supply, the negative electrode (n) of the power supply, and the ground (GND, g), and calculates the (+) insulation resistance (Rg_pos) which is between the positive electrode and the ground, and the composite insulation resistance (Rg) which is between the negative electrode and the ground. The insulation breakdown is determined based on the composite insulation resistance, and the operation of the power conversion unit is stopped in response to the insulation breakdown.

Description

절연 감시 시스템{INSULATION MONITORING SYSTEM}Insulation monitoring system {INSULATION MONITORING SYSTEM}

본 실시예는 비접지 DC 시스템과 IT(Isolated Terra) AC 시스템 등에 포함된 전원부의 절연 저항을 감지하기 위한 절연 감시 시스템에 관한 것이다.This embodiment relates to an insulation monitoring system for detecting insulation resistance of a power source included in a non-grounded DC system and an IT (Isolated Terra) AC system.

고전압의 배터리 팩(Battery Pack)을 사용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS), 전기 차량 (Electric Vehicle; EV), 태양광 발전 시스템(Photovoltaic System), 연료 전지(Fuel Cell), 수배전반 등은 비상사태 발생시 자동적으로 전원을 차단하는 시스템을 갖추고 있다. 상기 비상사태라 함은 관련부품의 노후화에 의한 과도한 누전, 절연파괴 등과 외부적인 충격에 의한 부품파괴로 생겨나는 쇼트에 의해 발생하는 과도한 누전, 절연파괴 등을 말한다.Energy Storage System (ESS), Electric Vehicle (EV), photovoltaic system, fuel cell, switchboard, etc. that use high-voltage battery packs It is equipped with a system that automatically cuts off power in case of an emergency. The emergency state refers to an excessive short circuit, insulation breakdown, etc. caused by an excessive short circuit caused by the aging of related parts, insulation breakdown, etc., caused by a short occurring due to the breakdown of the parts due to external impact.

비상사태가 발생되면 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이나 하이브리드 제어 유닛(Hybrid Control Unit; HCU) 등 고전압 부품을 제어하는 상위의 부품에서 메인 전원을 차단하도록 하는 명령을 송신하여 전원을 제어하게 된다. 상기 고전압 관련 부품은 전원을 연결해 주는 선로의 전압과 전류를 일련의 프로그램 또는 센서를 통해 모니터링하여 정상범위를 벗어난 전압, 전류가 검출되거나 허용치 이상의 누설전류가 있는 경우, 그리고 허용치 이상의 절연저항 파괴 등이 있는 경우에 CAN 통신 또는 시그날 전송을 통하여 메인 전원을 차단하게 된다.In the event of an emergency, power is controlled by sending a command to cut off the main power from the upper part that controls high voltage parts such as the Battery Management System (BMS) or Hybrid Control Unit (HCU). do. The high voltage-related parts monitor the voltage and current of the line connecting the power through a series of programs or sensors, and when voltage or current outside the normal range is detected or there is a leakage current above the allowable value, and the breakdown of insulation resistance above the allowable value, etc. If present, the main power is cut off through CAN communication or signal transmission.

이와 같이, 고전압의 배터리 팩을 전원부로 사용하는 ESS, EV, 태양광 발전 시스템(Photovoltaic System), 연료 전지(Fuel Cell), 수배전반 등에 있어서, 전원부의 절연저항을 측정하는 것은 매우 중요하다. 전원부의 누설전류를 측정하는 방법으로 절연을 파괴하고 강제로 직류전류를 흐르게 하는 방법 1이 있는데, 이러한 방법 1은 절연저항을 측정하는 동안 절연이 파괴된다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 전원부에 커패시터를 연결하고, 상기 커패시터에 교류신호를 인가하여 절연저항 성분을 측정하는 방법 2가 있다. 그러나, 상기 방법 2의 경우, 커패시터를 충전하는 전류와 방전하는 전류가 같은 회로를 통과해야 하므로 회로 설계에 많은 제약이 따르고, 회로가 복잡하여 비용이 증대되는 단점이 있다. 또한, 커패시터 성분으로 인해 전압 강하 및 상승이 지연되므로, 절연저항을 측정하기 위한 전압 측정 시간이 길어져 빠르게 절연 파괴를 검출하지 못하는 문제점이 있다.As described above, it is very important to measure the insulation resistance of the power supply in ESS, EV, photovoltaic systems, fuel cells, switchboards, etc. using a high voltage battery pack as a power supply. As a method of measuring the leakage current of the power supply, there is a method 1 in which insulation is destroyed and a direct current is forced to flow. Method 1 has a disadvantage that the insulation is destroyed while measuring the insulation resistance. To compensate for this, there is a method 2 in which a capacitor is connected to a power supply and an AC signal is applied to the capacitor to measure an insulation resistance component. However, in the case of Method 2, since the current charging the capacitor and the current discharging must pass through the same circuit, there are many limitations in circuit design, and the circuit is complicated, thereby increasing the cost. In addition, since the voltage drop and rise are delayed due to the capacitor component, the voltage measurement time for measuring the insulation resistance is long, and thus insulation breakdown cannot be detected quickly.

특히, 방법1,2의 경우에는 전원부가 비 활성 상태에서만 절연저항을 측정할 수 있고, 전원부가 활성 상태에서는 절연저항을 측정할 수 없기 때문에, 수시로 변하는 전원부의 절연 상태를 효과적으로 감시하기 어렵다.In particular, in the case of methods 1 and 2, since the insulation resistance can be measured only when the power supply is inactive and the insulation resistance cannot be measured when the power supply is active, it is difficult to effectively monitor the insulation state of the power supply that changes frequently.

따라서, 본 명세서는 전원부의 활성 상태에서도 절연저항을 측정할 수 있고, 간소한 회로 구성과 저비용으로 절연저항을 측정할 수 있도록 한 절연 감시 시스템을 제공한다.Accordingly, the present specification provides an insulation monitoring system in which insulation resistance can be measured even in an active state of a power supply unit, and insulation resistance can be measured at low cost with a simple circuit configuration.

본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시 시스템은 전원부(10)와 전력 변환부(30)와 절연 감시회로(20, IMD)를 포함한다. 전원부(10)는 양극과 음극 사이에 걸리는 메인 전압(Vsource)을 생성한다. 전력 변환부(30)는 상기 전원부의 양극(+)에 연결된 제1 선로(TL1)와 상기 전원부의 음극(-)에 연결된 제2 선로(TL2)를 통해 상기 메인 전압을 입력받고, 상기 메인 전압을 미리 정해진 형태 및 레벨로 변환한다. 절연 감시회로(20, IMD)는 상기 전원부의 양극(p), 상기 전원부의 음극(n), 및 접지(GND, g)에 연결되어, 상기 전원부의 양극과 상기 접지 사이에 있는 (+) 절연저항(Rg_pos)과, 상기 전원부의 음극과 상기 접지 사이에 있는 (-) 절연저항(Rg_neg) 간의 합성 절연저항(Rg)을 산출하고, 상기 합성 절열저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하고, 상기 절연 파괴에 대응하여 상기 전력 변환부의 동작을 중지킨다.The insulation monitoring system according to the embodiment of the present specification includes a power supply unit 10, a power conversion unit 30, and an insulation monitoring circuit 20 (IMD). The power supply unit 10 generates a main voltage Vsource applied between the anode and the cathode. The power conversion unit 30 receives the main voltage through a first line TL1 connected to the positive (+) of the power supply and a second line TL2 connected to the negative (-) of the power supply, and the main voltage Is converted to a predetermined shape and level. Insulation monitoring circuit 20 (IMD) is connected to the positive electrode (p) of the power supply, the negative electrode (n) of the power supply, and the ground (GND, g), the (+) insulation between the positive electrode of the power supply and the ground. A combined insulation resistance (Rg) between a resistance (Rg_pos) and a (-) insulation resistance (Rg_neg) between the negative electrode of the power supply and the ground is calculated, and insulation breakdown is determined based on the combined thermal resistance, and the insulation In response to destruction, the operation of the power converter is stopped.

상기 절연 감시회로에 포함된 IMD 출력전압 측정부(210)는 상기 합성 절연저항(Rg)의 산출에 필요한 정보를 측정하기 위해, 상기 접지에 연결된 제1 전극 및, 제2 전극을 통해 인가 전압(Vapp)을 생성하는 DC 전압원(VX); 상기 전원부의 양극과 상기 DC 전압원의 제2 전극 사이에 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos); 상기 전원부의 음극과 상기 DC 전압원의 제2 전극 사이에 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg); 상기 제1 측정용 저항과 상기 제1 측정용 출력 저항 사이의 제1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속된 제1 스위치(SW1); 및 상기 제2 측정용 저항과 상기 제2 측정용 출력 저항 사이의 제2 노드(N2)와 상기 출력 노드(No) 사이에 접속된 제2 스위치(SW2)를 구비한다.The IMD output voltage measuring unit 210 included in the insulation monitoring circuit measures the information necessary for calculating the combined insulation resistance Rg, and the applied voltage through the first electrode and the second electrode connected to the ground ( A DC voltage source (VX) generating Vapp); At least one first measurement resistance (R1_pos to Rn_pos) and a first measurement output resistance (Ro_pos) connected in series between the anode of the power supply unit and the second electrode of the DC voltage source; At least one second measurement resistance (R1_neg to Rn_neg) and a second measurement output resistance (Ro_neg) connected in series between the cathode of the power supply and the second electrode of the DC voltage source; A first switch (SW1) connected between a first node (N1) and an output node (No) between the first measurement resistance and the first measurement output resistance; And a second switch SW2 connected between the second node N2 and the output node No between the second measurement resistance and the second measurement output resistance.

본 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.This embodiment has the following effects.

본 실시예는 전원부의 활성 상태에서도 절연저항을 측정할 수 있기 때문에 수시로 변하는 전원부의 절연 상태를 효과적으로 감시하여 예기치 못한 과도한 누전, 절연파괴 등으로부터 부하단 장치를 미리 보호할 수 있다.In the present embodiment, since the insulation resistance can be measured even in the active state of the power supply unit, it is possible to effectively monitor the insulation state of the power supply unit that changes from time to time to protect the load-end device from unexpected excessive electric leakage and insulation breakdown.

본 실시예는 전원부의 전압이 변동되더라도 간소한 회로 구성과 저비용으로 절연저항을 효과적으로 측정하여 예기치 못한 과도한 누전, 절연파괴 등으로부터 부하단 장치를 미리 보호할 수 있다.In this embodiment, even if the voltage of the power supply unit varies, the load end device can be protected in advance from unexpected excessive electric leakage and insulation breakdown by effectively measuring insulation resistance with a simple circuit configuration and low cost.

본 실시예는 간소한 회로 구성과 저비용으로 전원부의 절연 파괴 위치를 검출하여, 절연 감시의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있으며, 사고 후 처리 과정에서 절연이 파괴된 선로만 교체하여 시간과 비용을 절약 할 수 있다.This embodiment detects the location of the insulation breakdown of the power supply unit with a simple circuit configuration and low cost, thereby improving the accuracy and reliability of insulation monitoring, and saving time and cost by replacing only the line whose insulation is broken in the process after an accident. I can.

본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present specification are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1 및 도 2는 본 명세서의 절연 감시 시스템에서 전원부의 절연 임피던스에 대한 모델링 회로들이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시회로를 포함한 절연 감시 시스템을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 절연 감시회로에 대한 제1 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 IMD 출력전압 측정부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 절연 감시회로에 대한 제2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 3의 절연 감시회로에 대한 제3 실시예를 보여주는 도면이다.1 and 2 are modeling circuits for the insulation impedance of the power supply in the insulation monitoring system of the present specification.
3 is a diagram illustrating an insulation monitoring system including an insulation monitoring circuit according to an embodiment of the present specification.
4 is a diagram showing a first embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3.
5 is a diagram showing in detail the IMD output voltage measurement unit of FIG. 4.
6 is a diagram showing a second embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3.
7 is a diagram showing a third embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3.

본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present specification, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present specification is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present specification, and common knowledge in the technical field to which the present specification belongs. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and this specification is only defined by the scope of the claims.

본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present specification are exemplary, and the present specification is not limited to the illustrated matters. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. When'include','have','consists of' and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship of the two parts is described as'on the top','on the top of the ~','the bottom of the','the next to the', etc.,'right' Or, unless'direct' is used, one or more other parts may be located between the two parts.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.First, second, etc. may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, the first component mentioned below may be a second component within the technical idea of the present specification.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다.The same reference numerals refer to substantially the same components throughout the specification.

이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to the present specification may unnecessarily obscure the subject matter of the present specification, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 명세서의 절연 감시 시스템에서 전원부의 절연 임피던스에 대한 모델링 회로들이다.1 and 2 are modeling circuits for the insulation impedance of the power supply in the insulation monitoring system of the present specification.

본 명세서의 절연 감시 시스템에서, 전원부(10)는 하이브리드카 또는 전기자동차에 장착되는 고전압 배터리를 포함할 수 있다. 전원부(10)는 고전압 배터리로서, 하나의 배터리로 구현될 수도 있으나 복수의 배터리 셀이 직렬 연결되는 배터리 팩으로 구현될 수도 있다. 이는 고전압을 발생하기 위하여 전기 자동차 등에서 많이 사용되는 방식으로 단일 배터리로 직접 고전압을 생성하기보다 저전압을 생성하는 복수의 배터리를 직렬로 연결하여 고전압을 생성하는 것이 더욱 효율적이기 때문이다. 한편, 전원부(10)는 태양광, 연료 전지 등 신재생 에너지와 수배전반에도 적용될 수 있다. 전원부(10)는 절연 저항의 측정이 요구 되는 다양한 종류의 배터리 또는 태양광, 연료 전지 등 신재생 에너지와 수배전반에 적용될 수 있다.In the insulation monitoring system of the present specification, the power supply unit 10 may include a high voltage battery mounted in a hybrid car or an electric vehicle. The power supply unit 10 is a high voltage battery, and may be implemented as a single battery, but may be implemented as a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series. This is because, in order to generate a high voltage, it is more efficient to generate a high voltage by connecting a plurality of batteries that generate a low voltage in series rather than directly generating a high voltage with a single battery as a method that is widely used in electric vehicles. On the other hand, the power supply unit 10 can be applied to renewable energy such as solar light, fuel cells, and switchgear. The power supply unit 10 may be applied to various types of batteries for which insulation resistance is required to be measured, or to new and renewable energy such as solar and fuel cells, and a switchgear.

전원부(10)는 비접지 DC 시스템과 IT(Isolated Terra) AC 시스템의 전원부일 수도 있다. AC 시스템은 단상, 3상 3선식과 3상 4선식으로 구성 될 수 있다. AC 시스템에서도 DC 시스템과 마찬가지로 절연 저항이 검출될 수 있도록 2선에 하기에서 설명할 절연 감시회로가 연결될 수 있다. 하기의 절연 감시회로는 직류 뿐만 아니라 교류에서도 적용될 수 있으며, 이중 어느 한부분에 연결되어도 직류, 교류의 절연 파괴 및 지락을 동시에 확인할 수 있다.The power supply unit 10 may be a power supply unit of an ungrounded DC system and an IT (Isolated Terra) AC system. AC system can be composed of single-phase, three-phase three-wire and three-phase four-wire. In the AC system, as in the DC system, an insulation monitoring circuit, which will be described below, may be connected to two wires so that insulation resistance can be detected. The following insulation monitoring circuit can be applied not only to direct current but also to alternating current, and even if it is connected to any one of these, insulation breakdown and ground fault of direct current and alternating current can be checked simultaneously.

본 명세서의 절연 감시 시스템에서, 전력 변환부(30)는 전원부(10)의 양극(+)에 연결된 제1 선로(TL1)와 전원부(10)의 음극(-)에 연결된 제2 선로(TL2)를 통해 전원부(10)로부터 메인 전압을 입력받고, 메인 전압을 미리 정해진 형태 및 레벨로 변환할 수 있다. 전력 변환부(30)는 DC-DC 컨버터(conveter), AC-DC 컨버터, PCS(Power Conditioning System) 등으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 전력 변환부(30)는 수배전반이나 전력 차단부로 대신 될 수 있기 때문에, 본 발명의 기술적 사상은 구성요소의 명칭에 한정되어 해석되지 않아야 함에 유의하여야 한다. 전력 변환부(30)는 전원부(10)로부터 입력된 메인 전압을 부하단에서의 필요 규격에 맞게 변환할 수 있다. 전력 변환부(30)에서 필요 규격에 맞게 변환된 전압은 출력부(40)를 통해 부하단으로 공급될 수 있다.In the insulation monitoring system of the present specification, the power conversion unit 30 includes a first line TL1 connected to the positive electrode (+) of the power supply unit 10 and a second line TL2 connected to the negative electrode (-) of the power supply unit 10. Through the power supply unit 10 through the input of the main voltage, it is possible to convert the main voltage into a predetermined shape and level. The power conversion unit 30 may be implemented as a DC-DC converter, an AC-DC converter, or a PCS (Power Conditioning System), but is not limited thereto. It should be noted that since the power conversion unit 30 may be replaced by a switchboard or a power cut-off unit, the technical idea of the present invention is limited to the names of components and should not be interpreted. The power conversion unit 30 may convert the main voltage input from the power supply unit 10 according to a required standard at the load end. The voltage converted by the power conversion unit 30 according to a required standard may be supplied to the load terminal through the output unit 40.

전원부(10)의 절연은 양극(+)과 접지(GND) 사이, 음극(-)과 접지(GND) 사이에 직렬로 연결된 절연 임피던스(Zg_pos,Zg_neg)로 모델링 될 수 있으며, 이를 회로로 표현하면 도 1 및 도 2와 같다. 절연 임피던스(Zg_pos,Zg_neg)는 (+) 절연 임피던스(Zg_pos)와 (-) 절연 임피던스(Zg_neg)를 포함한다. (+) 절연 임피던스(Zg_pos)는 서로 병렬 연결된 (+) 절연저항(Rg_pos)과 (+) 절연용량 리액턴스(Xc_pos)으로 이루어질 수 있고, (-) 절연 임피던스(Zg_neg)는 서로 병렬 연결된 (-) 절연저항(Rg_neg)과 (-) 절연용량 리액턴스(Xc_neg)으로 이루어질 수 있다. 절연 임피던스(Zg_pos,Zg_neg)에서 전원부(10)의 절연 상태를 결정하는 인자들은 (+) 절연저항(Rg_pos)과 (-) 절연저항(Rg_neg)이다. 절연용량 리액턴스들(Xc_pos,Xc_neg)은 절연 상태보다는 대지정전용량을 결정하는 인자들이다. 물론, 절연용량 리액턴스들(Xc_pos,Xc_neg)은 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정 시간에 영향을 미칠 수 있다.The insulation of the power supply unit 10 can be modeled as an insulation impedance (Zg_pos, Zg_neg) connected in series between the anode (+) and ground (GND) and between the cathode (-) and ground (GND). As shown in FIGS. 1 and 2. The insulation impedances Zg_pos and Zg_neg include the (+) insulation impedance Zg_pos and the (-) insulation impedance Zg_neg. (+) Insulation impedance (Zg_pos) may consist of (+) insulation resistance (Rg_pos) connected in parallel with each other and (+) insulation capacity reactance (Xc_pos), and (-) insulation impedance (Zg_neg) connected in parallel (-) It may be made of an insulation resistance Rg_neg and a (-) insulation capacitance reactance Xc_neg. Factors that determine the insulation state of the power supply unit 10 in the insulation impedances Zg_pos and Zg_neg are (+) insulation resistance (Rg_pos) and (-) insulation resistance (Rg_neg). The insulation capacitance reactances (Xc_pos, Xc_neg) are factors that determine the ground capacitance rather than the insulation state. Of course, the insulation capacitance reactances Xc_pos and Xc_neg may affect the measurement time for the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg.

본 명세서의 절연 감시 시스템은 전원부(10)의 절연 상태를 판단하기 위하여 (+) 절연저항(Rg_pos)과 (-) 절연저항(Rg_neg)을 측정한다. 종래 기술의 경우에는 전원부가 비 활성 상태에서만 절연저항을 측정할 수 있고, 전원부가 활성 상태에서는 절연저항을 측정할 수 없기 때문에, 수시로 변하는 전원부의 절연 상태를 효과적으로 감시하기 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 명세서의 절연 감시 시스템은 전원부(10)의 활성 상태에서도 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)을 측정할 수 있는 방안을 제안한다. 한편, 절연 임피던스(Zg_pos,Zg_neg)의 절연용량 리액턴스들(Xc_pos,Xc_neg)로 인해 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정 시간이 길어질 경우 전원부(10)의 전압 변동이 클 수 있다. 통상적으로, 전원부(10)의 전압 변동이 크면 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정값도 부정확해지기 때문에 유효한 절연 감시 기능이 수행되기 어렵지만, 이러한 경우에도 본 명세서의 절연 감시 시스템은 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정 정확도를 유지할 수 있는 방안을 제안한다.The insulation monitoring system of the present specification measures (+) insulation resistance (Rg_pos) and (-) insulation resistance (Rg_neg) to determine the insulation state of the power supply unit 10. In the case of the prior art, since the insulation resistance can be measured only when the power supply is inactive, and the insulation resistance cannot be measured when the power supply is active, it is difficult to effectively monitor the insulation state of the power supply that changes frequently. In order to solve this problem, the insulation monitoring system of the present specification proposes a method of measuring the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg even in the active state of the power supply unit 10. On the other hand, when the measurement time for the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg increases due to the insulation capacitance reactances Xc_pos and Xc_neg of the insulation impedances Zg_pos and Zg_neg, the voltage fluctuation of the power supply 10 may be large. Typically, when the voltage fluctuation of the power supply unit 10 is large, the measured values for the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg become inaccurate, so it is difficult to perform an effective insulation monitoring function, but even in this case, the insulation monitoring system of the present specification We propose a method that can maintain the measurement accuracy of Rg_pos and Rg_neg.

도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시회로를 포함한 절연 감시 시스템을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3의 절연 감시회로에 대한 제1 실시예를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 5는 도 4의 IMD 출력전압 측정부를 구체적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an insulation monitoring system including an insulation monitoring circuit according to an embodiment of the present specification. 4 is a diagram showing a first embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3. And, FIG. 5 is a diagram specifically showing the IMD output voltage measurement unit of FIG. 4.

도 3을 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시 시스템은 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)을 측정할 수 있는 절연 감시회로(20, IMD)를 포함한다.3, the insulation monitoring system according to the embodiment of the present specification is an insulation monitoring circuit 20, IMD capable of measuring the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 even in the active state of the power supply 10 ).

절연 감시회로(20, IMD, 이하 "20"라 표기함)는 전원부(10)의 양극(+, p, 이하 "p"라 표기함), 전원부(10)의 음극(-, n, 이하 "n"이라 표기함), 및 접지(GND, g, 이하 "g"라 표기함)에 연결된다. 절연 감시회로(20, IMD)는 전원부(10)의 양극(p)과 접지(g) 사이에 있는 (+) 절연저항(Rg_pos)과, 전원부(10)의 음극(n)과 접지(g) 사이에 있는 (-) 절연저항(Rg_neg) 간의 합성 절연저항(Rg)을 산출하고, 상기 합성 절열저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하고, 상기 절연 파괴에 대응하여 전력 변환부(30)의 동작을 중지시킬 수 있다.The insulation monitoring circuit 20 (IMD, hereinafter referred to as "20") is the positive pole of the power supply unit 10 (+, p, hereinafter referred to as "p"), and the negative pole (-, n, hereinafter "p") of the power supply unit 10 n"), and ground (GND, g, hereinafter referred to as "g"). Insulation monitoring circuit (20, IMD) is the (+) insulation resistance (Rg_pos) between the positive (p) and ground (g) of the power supply unit 10, and the negative (n) and ground (g) of the power supply unit 10 Calculate the combined insulation resistance (Rg) between the (-) insulation resistance (Rg_neg) between, determine the insulation breakdown based on the combined heat insulation resistance, and perform the operation of the power conversion unit 30 in response to the insulation breakdown. You can stop it.

전원부(10)의 전압 변동이 없는 경우, 절연 감시회로(20)는 도 4와 같이 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 절연 감시회로(20)는 IMD 출력전압 측정부(210), 인가전압 측정부(220), MCU(Micro Controller Unit)(230)를 포함할 수 있다.When there is no voltage fluctuation of the power supply unit 10, the insulation monitoring circuit 20 may be configured as shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, the insulation monitoring circuit 20 may include an IMD output voltage measurement unit 210, an applied voltage measurement unit 220, and a micro controller unit (MCU) 230.

IMD 출력전압 측정부(210)는 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)이 측정될 수 있도록 도 5와 같이 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, IMD 출력전압 측정부(210)는 합성 절연저항(Rg)의 산출에 필요한 정보를 측정하기 위해 DC 전압원(VX), 적어도 하나 이상의 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos), 적어도 하나 이상의 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg), 제1 스위치(SW1), 및 제2 스위치(SW2)를 포함함으로써, 전원부(10)의 활성 상태에서도 출력 노드(No)와 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 걸리는 전압을 IMD 출력전압(Vmeas)으로 출력할 수 있다.The IMD output voltage measurement unit 210 may be configured as shown in FIG. 5 so that the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 can be measured even in the active state of the power supply 10. Referring to FIG. 5, the IMD output voltage measuring unit 210 includes a DC voltage source VX, at least one or more first measurement resistors R1_pos to Rn_pos in order to measure information necessary for calculating the combined insulation resistance Rg. Including a first measurement output resistance (Ro_pos), at least one second measurement resistance (R1_neg to Rn_neg), a second measurement output resistance (Ro_neg), a first switch (SW1), and a second switch (SW2) Thus, even in the active state of the power supply unit 10, the voltage applied between the output node No and the second electrode of the DC voltage source VX can be output as the IMD output voltage Vmeas.

DC 전압원(VX)은 제1 전극과 제2 전극을 통해 인가 전압(Vapp)을 생성한다. DC 전압원(VX)의 제1 전극은 접지(g)에 연결된다. 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos)은 전원부(10)의 양극(p)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg)은 전원부(10)의 음극(n)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제1 스위치(SW1)는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos) 사이에 존재하는 제1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다. 제2 스위치(SW2)는 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg) 사이에 존재하는 제2 노드(N2)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다.The DC voltage source VX generates an applied voltage Vapp through the first electrode and the second electrode. The first electrode of the DC voltage source VX is connected to the ground g. The first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos are connected in series between the anode p of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg are connected in series between the cathode n of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The first switch SW1 is connected between the first node N1 and the output node No existing between the first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos. The second switch SW2 is connected between the second node N2 and the output node No existing between the second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg.

DC 전압원(VX)은 MCU(230)의 제어하에 크기가 동일한 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg)을 번갈아 1번씩 생성할 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)에 대응하여 제1 기간 동안 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 출력하고, (-) 인가 전압(Vapp_neg)에 대응하여 상기 제1 기간에 이은 제2 기간 동안 제1 IMD 출력전압과 다른 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 출력할 수 있다. 이때, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 상기 제1 기간과 상기 제2 기간에서 동시에 온 되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 외의 제3 기간 동안 동시에 오프되어, IMD 출력전압 측정부 교정(calibration)이 수행 될 수 있도록 하여, 측정의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 한편, 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 모두 양의 값을 가질 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)에서 측정된 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 MCU (230)로 공급된다. The DC voltage source VX may alternately generate a (+) applied voltage Vapp_pos and a (-) applied voltage voltage Vapp_neg having the same size once under the control of the MCU 230. The IMD output voltage measurement unit 210 outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos for a first period in response to the (+) applied voltage Vapp_pos, and outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos in response to the (-) applied voltage Vapp_neg. During a second period following the period, a second IMD output voltage Vmeas_neg different from the first IMD output voltage may be output. At this time, the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on at the same time in the first period and the second period, and are simultaneously turned off during a third period other than the first period and the second period, thereby outputting the IMD. By allowing the voltage measurement unit calibration to be performed, it is possible to increase the accuracy and reliability of the measurement. Meanwhile, both the first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg may have positive values. The first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg measured by the IMD output voltage measuring unit 210 are supplied to the MCU 230.

인가전압 측정부(220)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg) 중 어느 하나, 예컨대 (+) 인가 전압(Vapp_pos)을 측정할 수 있다. 인가전압 측정부(220)는 전압 센서를 포함할 수 있다. 인가전압 측정부(220)에서 측정된 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)로 공급된다. 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)에 의해 피드백 제어됨으로써, 그 크기 및 극성이 정확히 조정될 수 있다. 이러한 피드백 제어 동작은 절연저항에 대한 측정의 정확성 및 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다.The applied voltage measurement unit 220 may measure one of the (+) applied voltage Vapp_pos and the (-) applied voltage Vapp_neg, for example, the (+) applied voltage Vapp_pos. The applied voltage measurement unit 220 may include a voltage sensor. The applied voltage Vapp measured by the applied voltage measuring unit 220 is supplied to the MCU 230. Since the applied voltage Vapp is feedback-controlled by the MCU 230, its size and polarity can be accurately adjusted. This feedback control operation can contribute to increasing the accuracy and reliability of measurement for insulation resistance.

MCU (230)는 연산부(231), 판단부(232), 제어부(233)를 포함할 수 있다.The MCU 230 may include an operation unit 231, a determination unit 232, and a control unit 233.

연산부(231)는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)에 대한 합성 측정용 저항(Rn)을 하기 수학식 1에 따라 계산한다.The calculation unit 231 calculates the combined measurement resistance Rn for the first measurement resistances R1_pos to Rn_pos and the second measurement resistances R1_neg to Rn_neg according to Equation 1 below.

Figure 112020044382928-pat00001
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Figure 112020044382928-pat00002
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Figure 112020044382928-pat00003
Figure 112020044382928-pat00003

수학식 1에서, "Rpos"는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)을 모두 더한 값이고, "Rneg"는 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)을 모두 더한 값이다.In Equation 1, "Rpos" is a value obtained by adding all of the first measurement resistances R1_pos to Rn_pos, and "Rneg" is a value obtained by adding all of the second measurement resistances R1_neg to Rn_neg.

연산부(231)는 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg)에 대한 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 하기 수학식 2에 따라 계산한다.The calculation unit 231 calculates the combined measurement output resistance Ro for the first measurement output resistance Ro_pos and the second measurement output resistance Ro_neg according to Equation 2 below.

Figure 112020044382928-pat00004
Figure 112020044382928-pat00004

연산부(231)는 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)과 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 합성 측정용 저항(Rn)과 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 기반으로 합성 절연저항(Rg)을 하기 수학식 3에 따라 계산한다.The operation unit 231 is based on a first IMD output voltage (Vmeas_pos), a second IMD output voltage (Vmeas_neg), a (+) applied voltage (Vapp_pos), a combined measurement resistance (Rn), and a combined measurement output resistance (Ro). The composite insulation resistance (Rg) is calculated according to Equation 3 below.

Figure 112020044382928-pat00005
Figure 112020044382928-pat00005

판단부(232)는 연산부(231)로부터 입력받은 합성 절연저항(Rg)을 기반으로 절연 파괴를 판단한다. 판단부(232)는 합성 절연저항(Rg)을 미리 설정된 임계값과 비교하고, 합성 절연저항(Rg)이 상기 임계값보다 작은 경우에 전원부(10)의 절연 상태가 파괴되었다고 판단할 수 있다. 한편, 절연저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하는 것은 합성 절연저항(Rg)이 상기 임계값 아래로 떨어졌다는 것을 의미하거나, 또는 합성 절연저항(Rg)이 상기 임계값 이상이어도 미리 정해진 단위 시간 내에서 합성 절연저항(Rg)의 변화량이 설정 기준치를 초과하여 급격히 이루어짐을 뜻한다.The determination unit 232 determines insulation breakdown based on the combined insulation resistance Rg received from the calculation unit 231. The determination unit 232 may compare the combined insulation resistance Rg with a preset threshold value, and determine that the insulation state of the power supply unit 10 is destroyed when the combined insulation resistance Rg is less than the threshold value. On the other hand, determining the insulation breakdown based on the insulation resistance means that the combined insulation resistance (Rg) has fallen below the threshold value, or even if the combined insulation resistance (Rg) is above the threshold value, within a predetermined unit time It means that the amount of change in the composite insulation resistance (Rg) exceeds the set standard value and is made rapidly.

제어부(233)는 절연 파괴가 생긴 경우 전력 변환부(30)의 동작을 중지시켜 누전으로부터 부하단을 보호한다. 또한, 제어부(233)는 전원부(10)의 절연저항 측정에 필요한 동작, 예컨대 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 스위칭 동작, 인가 전압(Vapp)의 레벨 및 극성 등을 제어한다.When insulation breakdown occurs, the control unit 233 stops the operation of the power conversion unit 30 to protect the load end from a short circuit. In addition, the control unit 233 controls an operation required for measuring the insulation resistance of the power supply unit 10, for example, a switching operation of the first switch SW1 and the second switch SW2, the level and polarity of the applied voltage Vapp. .

도 6은 도 3의 절연 감시회로에 대한 제2 실시예를 보여주는 도면이다.6 is a diagram showing a second embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3.

본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시 시스템은 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)을 측정할 수 있는 절연 감시회로(20)를 포함한다.The insulation monitoring system according to the embodiment of the present specification includes an insulation monitoring circuit 20 capable of measuring the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 even in an active state of the power supply 10.

절연 감시회로(20)는 전원부(10)의 양극(p), 전원부(10)의 음극(n), 및 접지(g)에 연결된다. 절연 감시회로(20, IMD)는 전원부(10)의 양극(p)과 접지(g) 사이에 있는 (+) 절연저항(Rg_pos)과, 전원부(10)의 음극(n)과 접지(g) 사이에 있는 (-) 절연저항(Rg_neg) 간의 합성 절연저항(Rg)을 도출하고, 상기 합성 절열저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하고, 상기 절연 파괴에 대응하여 전력 변환부(30)의 동작을 중지시킬 수 있다.The insulation monitoring circuit 20 is connected to an anode (p) of the power supply unit 10, a cathode (n) of the power supply unit 10, and a ground (g). Insulation monitoring circuit (20, IMD) is the (+) insulation resistance (Rg_pos) between the positive (p) and ground (g) of the power supply unit 10, and the negative (n) and ground (g) of the power supply unit 10 The combined insulation resistance (Rg) between the (-) insulation resistance (Rg_neg) between the interposed (-) insulation resistance (Rg_neg) is derived, the insulation breakdown is determined based on the combined heat insulation resistance, and the operation of the power conversion unit 30 is performed in response to the insulation breakdown. You can stop it.

전원부(10)의 전압 변동이 있는 경우, 절연 감시회로(20)는 도 6과 같이 구성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 절연 감시회로(20)는 IMD 출력전압 측정부(210), 인가전압 측정부(220), 및 MCU (230)외에 메인 전압(Vsource)을 측정하는 전원부전압 측정부(240)를 더 포함할 수 있다.When there is a voltage fluctuation of the power supply unit 10, the insulation monitoring circuit 20 may be configured as shown in FIG. 6. Referring to FIG. 6, the insulation monitoring circuit 20 includes an IMD output voltage measurement unit 210, an applied voltage measurement unit 220, and a power supply voltage measurement unit 240 that measures a main voltage Vsource in addition to the MCU 230. ) May be further included.

IMD 출력전압 측정부(210)는 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)이 측정될 수 있도록 도 5와 같이 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, IMD 출력전압 측정부(210)는 합성 절연저항(Rg)의 산출에 필요한 정보를 측정하기 위해 DC 전압원(VX), 적어도 하나 이상의 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos), 적어도 하나 이상의 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg), 제1 스위치(SW1), 및 제2 스위치(SW2)를 포함함으로써, 전원부(10)의 활성 상태에서도 출력 노드(No)와 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 걸리는 전압을 IMD 출력전압(Vmeas)으로 출력할 수 있다.The IMD output voltage measurement unit 210 may be configured as shown in FIG. 5 so that the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 can be measured even in the active state of the power supply 10. Referring to FIG. 5, the IMD output voltage measuring unit 210 includes a DC voltage source VX, at least one or more first measurement resistors R1_pos to Rn_pos in order to measure information necessary for calculating the combined insulation resistance Rg. Including a first measurement output resistance (Ro_pos), at least one second measurement resistance (R1_neg to Rn_neg), a second measurement output resistance (Ro_neg), a first switch (SW1), and a second switch (SW2) Thus, even in the active state of the power supply unit 10, the voltage applied between the output node No and the second electrode of the DC voltage source VX can be output as the IMD output voltage Vmeas.

DC 전압원(VX)은 제1 전극과 제2 전극을 통해 인가 전압(Vapp)을 생성한다. DC 전압원(VX)의 제1 전극은 접지(g)에 연결된다. 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos)은 전원부(10)의 양극(p)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg)은 전원부(10)의 음극(n)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제1 스위치(SW1)는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos) 사이에 존재하는 제1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다. 제2 스위치(SW2)는 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg) 사이에 존재하는 제2 노드(N2)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다.The DC voltage source VX generates an applied voltage Vapp through the first electrode and the second electrode. The first electrode of the DC voltage source VX is connected to the ground g. The first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos are connected in series between the anode p of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg are connected in series between the cathode n of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The first switch SW1 is connected between the first node N1 and the output node No existing between the first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos. The second switch SW2 is connected between the second node N2 and the output node No existing between the second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg.

DC 전압원(VX)은 MCU(230)의 제어하에 크기가 동일한 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg)을 번갈아 1번씩 생성할 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)에 대응하여 제1 기간 동안 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 출력하고, (-) 인가 전압(Vapp_neg)에 대응하여 상기 제1 기간에 이은 제2 기간 동안 제1 IMD 출력전압과 다른 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 출력할 수 있다. 이때, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 상기 제1 기간과 상기 제2 기간에서 동시에 온 되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 외의 제3 기간 동안 동시에 오프되어, IMD 출력전압 측정부 교정(calibration)이 수행 될 수 있도록 하여, 측정의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 한편, 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 모두 양의 값을 가질 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)에서 측정된 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 MCU (230)로 공급된다. The DC voltage source VX may alternately generate a (+) applied voltage Vapp_pos and a (-) applied voltage voltage Vapp_neg having the same size once under the control of the MCU 230. The IMD output voltage measurement unit 210 outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos for a first period in response to the (+) applied voltage Vapp_pos, and outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos in response to the (-) applied voltage Vapp_neg. During a second period following the period, a second IMD output voltage Vmeas_neg different from the first IMD output voltage may be output. At this time, the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on at the same time in the first period and the second period, and are simultaneously turned off during a third period other than the first period and the second period, thereby outputting the IMD. By allowing the voltage measurement unit calibration to be performed, it is possible to increase the accuracy and reliability of the measurement. Meanwhile, both the first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg may have positive values. The first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg measured by the IMD output voltage measuring unit 210 are supplied to the MCU 230.

인가전압 측정부(220)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg) 중 어느 하나, 예컨대 (+) 인가 전압(Vapp_pos)을 측정할 수 있다. 인가전압 측정부(220)는 전압 센서를 포함할 수 있다. 인가전압 측정부(220)에서 측정된 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)로 공급된다. 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)에 의해 피드백 제어됨으로써, 그 크기 및 극성이 정확히 조정될 수 있다. 이러한 피드백 제어 동작은 절연저항에 대한 측정의 정확성 및 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다.The applied voltage measurement unit 220 may measure one of the (+) applied voltage Vapp_pos and the (-) applied voltage Vapp_neg, for example, the (+) applied voltage Vapp_pos. The applied voltage measurement unit 220 may include a voltage sensor. The applied voltage Vapp measured by the applied voltage measuring unit 220 is supplied to the MCU 230. Since the applied voltage Vapp is feedback-controlled by the MCU 230, its size and polarity can be accurately adjusted. This feedback control operation can contribute to increasing the accuracy and reliability of measurement for insulation resistance.

전원부전압 측정부(240)는 전원부(10)의 메인 전압(Vsource)을 측정하여 MCU(230)에 공급한다. 전원부전압 측정부(240)는 전압 센서를 포함할 수 있다.The power supply voltage measurement unit 240 measures the main voltage Vsource of the power supply unit 10 and supplies it to the MCU 230. The power supply voltage measurement unit 240 may include a voltage sensor.

MCU (230)는 연산부(231), 판단부(232), 제어부(233)를 포함할 수 있다.The MCU 230 may include an operation unit 231, a determination unit 232, and a control unit 233.

연산부(231)는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)에 대한 합성 측정용 저항(Rn)을 상기 수학식 1에 따라 계산한다.The calculation unit 231 calculates the combined measurement resistance Rn for the first measurement resistance R1_pos to Rn_pos and the second measurement resistance R1_neg to Rn_neg according to Equation 1.

연산부(231)는 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg)에 대한 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 상기 수학식 2에 따라 계산한다.The calculation unit 231 calculates the combined measurement output resistance Ro for the first measurement output resistance Ro_pos and the second measurement output resistance Ro_neg according to Equation 2 above.

연산부(231)는 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)과 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 합성 측정용 저항(Rn)과 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 기반으로 합성 절연저항(Rg)을 상기 수학식 3에 따라 계산한다.The operation unit 231 is based on a first IMD output voltage (Vmeas_pos), a second IMD output voltage (Vmeas_neg), a (+) applied voltage (Vapp_pos), a combined measurement resistance (Rn), and a combined measurement output resistance (Ro). The composite insulation resistance (Rg) is calculated according to Equation 3 above.

한편, 전원부(10)의 메인 전압(Vsource)이 변동하면 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)이 변화한다. 이를 이용하여, 연산부(231)는 합성 절연저항(Rg)의 변화가 크지 않을 때 측정한 포인트에 대해 상기 메인 전압(Vsource)과 상기 IMD 출력전압들(Vmeas_pos, Vmeas_neg)의 관계를 하기 수학식 4 및 5에 따라 n(n은 1이상의 자연수)차 다항식으로 산출함으로써, 절연용량 절연용량 리액턴스들(Xc_pos,Xc_neg)로 인해 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정 시간, 즉 (+) 인가 전압(Vapp_pos) 또는 (-) 인가 전압(Vapp_neg)에 대응하는 제1 기간 또는 제2 기간이 상대적으로 길어진 경우에 전원부 특성에 따라 발생 할 수 있는 메인 전압(Vsource)의 변동이 IMD 출력전압들(Vmeas_pos, Vmeas_neg) 변동에 반영되고, 이를 통해 유효한 합성 절연저항(Rg) 연산이 수행될 수 있도록 한다.Meanwhile, when the main voltage Vsource of the power supply unit 10 changes, the first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg change. Using this, the calculation unit 231 calculates the relationship between the main voltage Vsource and the IMD output voltages Vmeas_pos and Vmeas_neg at the point measured when the change in the combined insulation resistance Rg is not large, as shown in Equation 4 below. And the measurement time for the insulation resistances (Rg_pos, Rg_neg) due to the insulation capacitance insulation capacitance reactances (Xc_pos, Xc_neg), i.e., (+) applied voltage by calculating with a polynomial of n (n is a natural number greater than 1) according to 5 When the first period or the second period corresponding to the (Vapp_pos) or (-) applied voltage (Vapp_neg) is relatively long, the fluctuation of the main voltage Vsource that may occur according to the characteristics of the power supply unit is the IMD output voltages Vmeas_pos , Vmeas_neg) is reflected in the fluctuation, and through this, an effective synthetic insulation resistance (Rg) calculation can be performed.

다시 말해, 연산부(231)는 하기 수학식 4에 따라 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 메인 전압(Vsource)에 대한 n차 다항식으로 산출한다.In other words, the calculation unit 231 calculates the first IMD output voltage Vmeas_pos as an n-order polynomial with respect to the main voltage Vsource according to Equation 4 below.

Figure 112020044382928-pat00006
Figure 112020044382928-pat00006

그리고, 연산부(231)는 하기 수학식 5에 따라 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 메인 전압(Vsource)에 대한 n차 다항식으로 산출한다.In addition, the calculation unit 231 calculates the second IMD output voltage Vmeas_neg as an n-order polynomial with respect to the main voltage Vsource according to Equation 5 below.

Figure 112020044382928-pat00007
Figure 112020044382928-pat00007

상기 수학식 4에서 a1 내지 an, ai는 양의 계수이고, 상기 수학식 5에서 b1 내지 bn, bi는 양의 계수이다.In Equation 4, a1 to an and ai are positive coefficients, and in Equation 5, b1 to bn and bi are positive coefficients.

그리고, 연산부(231)는 하기 수학식 6에 따라 메인 전압(Vsource)의 변동이 반영되도록 합성 절연저항(Rg)을 산출한다.Then, the calculation unit 231 calculates the combined insulation resistance Rg so that the variation of the main voltage Vsource is reflected according to Equation 6 below.

Figure 112020044382928-pat00008
Figure 112020044382928-pat00008

이렇게 합성 절연저항(Rg)에 메인 전압(Vsource)의 변동이 반영되면, 절연용량 절연용량 리액턴스들(Xc_pos,Xc_neg)로 인해 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)에 대한 측정 시간, 즉 (+) 인가 전압(Vapp_pos) 또는 (-) 인가 전압(Vapp_neg)에 대응하는 제1 기간 또는 제2 기간이 상대적으로 길어진 경우에 전원부 특성에 따라 메인 전압(Vsource)이 변동이 발생할 수 있으나, 이를 합성 절연저항(Rg) 계산에 반영하여 유효한 합성 절연저항 연산이 효과적으로 수행될 수 있다.When the fluctuation of the main voltage (Vsource) is reflected in the synthesized insulation resistance (Rg), the measurement time for the insulation resistances (Rg_pos, Rg_neg) due to the insulation capacitance insulation capacitance reactances (Xc_pos, Xc_neg), that is, (+) application When the first or second period corresponding to the voltage Vapp_pos or the (-) applied voltage Vapp_neg is relatively long, the main voltage Vsource may fluctuate according to the characteristics of the power supply. By reflecting in the Rg) calculation, the effective composite insulation resistance calculation can be effectively performed.

판단부(232)와 제어부(233)에 대해서는 도 4에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략한다.Since the determination unit 232 and the control unit 233 are substantially the same as those described in FIG. 4, detailed descriptions thereof will be omitted.

도 7은 도 3의 절연 감시회로에 대한 제3 실시예를 보여주는 도면이다.7 is a diagram showing a third embodiment of the insulation monitoring circuit of FIG. 3.

본 명세서의 실시예에 따른 절연 감시 시스템은 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)을 측정할 수 있는 절연 감시회로(20)를 포함한다.The insulation monitoring system according to the embodiment of the present specification includes an insulation monitoring circuit 20 capable of measuring the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 even in an active state of the power supply 10.

절연 감시회로(20)는 전원부(10)의 양극(p), 전원부(10)의 음극(n), 및 접지(g)에 연결된다. 절연 감시회로(20, IMD)는 전원부(10)의 양극(p)과 접지(g) 사이에 있는 (+) 절연저항(Rg_pos)과, 전원부(10)의 음극(n)과 접지(g) 사이에 있는 (-) 절연저항(Rg_neg) 간의 합성 절연저항(Rg)을 산출하고, 상기 합성 절열저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하고, 상기 절연 파괴에 대응하여 전력 변환부(30)의 동작을 중지시킬 수 있다.The insulation monitoring circuit 20 is connected to an anode (p) of the power supply unit 10, a cathode (n) of the power supply unit 10, and a ground (g). Insulation monitoring circuit (20, IMD) is the (+) insulation resistance (Rg_pos) between the positive (p) and ground (g) of the power supply unit 10, and the negative (n) and ground (g) of the power supply unit 10 Calculate the combined insulation resistance (Rg) between the (-) insulation resistance (Rg_neg) between, determine the insulation breakdown based on the combined heat insulation resistance, and perform the operation of the power conversion unit 30 in response to the insulation breakdown. You can stop it.

절연 파괴 위치까지도 검출될 수 있도록 하기 위해, 절연 감시회로(20)는 도 7과 같이 구성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 절연 감시회로(20)는 IMD 출력전압 측정부(210), 인가전압 측정부(220), 및 MCU (230), 전원부전압 측정부(240)외에 양극-접지 전압 측정부(250)를 더 포함할 수 있다.In order to be able to detect even the insulation breakdown position, the insulation monitoring circuit 20 may be configured as shown in FIG. 7. Referring to FIG. 7, the insulation monitoring circuit 20 includes an IMD output voltage measurement unit 210, an applied voltage measurement unit 220, and an MCU 230, a power supply voltage measurement unit 240, and a positive-ground voltage measurement unit. It may further include (250).

IMD 출력전압 측정부(210)는 전원부(10)의 활성 상태에서도 전원부(10)의 절연저항들(Rg_pos, Rg_neg)이 측정될 수 있도록 도 5와 같이 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, IMD 출력전압 측정부(210)는 합성 절연저항(Rg)의 산출에 필요한 정보를 측정하기 위해 DC 전압원(VX), 적어도 하나 이상의 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos), 적어도 하나 이상의 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg), 제1 스위치(SW1), 및 제2 스위치(SW2)를 포함함으로써, 전원부(10)의 활성 상태에서도 출력 노드(No)와 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 걸리는 전압을 IMD 출력전압(Vmeas)으로 출력할 수 있다.The IMD output voltage measurement unit 210 may be configured as shown in FIG. 5 so that the insulation resistances Rg_pos and Rg_neg of the power supply 10 can be measured even in the active state of the power supply 10. Referring to FIG. 5, the IMD output voltage measuring unit 210 includes a DC voltage source VX, at least one or more first measurement resistors R1_pos to Rn_pos in order to measure information necessary for calculating the combined insulation resistance Rg. Including a first measurement output resistance (Ro_pos), at least one second measurement resistance (R1_neg to Rn_neg), a second measurement output resistance (Ro_neg), a first switch (SW1), and a second switch (SW2) Thus, even in the active state of the power supply unit 10, the voltage applied between the output node No and the second electrode of the DC voltage source VX can be output as the IMD output voltage Vmeas.

DC 전압원(VX)은 제1 전극과 제2 전극을 통해 인가 전압(Vapp)을 생성한다. DC 전압원(VX)의 제1 전극은 접지(g)에 연결된다. 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos)은 전원부(10)의 양극(p)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg)은 전원부(10)의 음극(n)과 DC 전압원(VX)의 제2 전극 사이에 직렬 접속된다. 제1 스위치(SW1)는 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos) 사이에 존재하는 제1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다. 제2 스위치(SW2)는 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg) 사이에 존재하는 제2 노드(N2)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다.The DC voltage source VX generates an applied voltage Vapp through the first electrode and the second electrode. The first electrode of the DC voltage source VX is connected to the ground g. The first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos are connected in series between the anode p of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg are connected in series between the cathode n of the power supply unit 10 and the second electrode of the DC voltage source VX. The first switch SW1 is connected between the first node N1 and the output node No existing between the first measurement resistors R1_pos to Rn_pos and the first measurement output resistor Ro_pos. The second switch SW2 is connected between the second node N2 and the output node No existing between the second measurement resistances R1_neg to Rn_neg and the second measurement output resistance Ro_neg.

DC 전압원(VX)은 MCU(230)의 제어하에 크기가 동일한 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg)을 번갈아 1번씩 생성할 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)에 대응하여 제1 기간 동안 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 출력하고, (-) 인가 전압(Vapp_neg)에 대응하여 상기 제1 기간에 이은 제2 기간 동안 제1 IMD 출력전압과 다른 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 출력할 수 있다. 이때, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 상기 제1 기간과 상기 제2 기간에서 동시에 온 되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간외의 제3 기간 동안 동시에 오프되어, IMD 출력전압 측정부 교정(calibration)이 수행 될 수 있도록 하여, 측정의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 한편, 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 모두 양의 값을 가질 수 있다. IMD 출력전압 측정부(210)에서 측정된 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)과 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)은 MCU (230)로 공급된다.The DC voltage source VX may alternately generate a (+) applied voltage Vapp_pos and a (-) applied voltage voltage Vapp_neg having the same size once under the control of the MCU 230. The IMD output voltage measurement unit 210 outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos for a first period in response to the (+) applied voltage Vapp_pos, and outputs the first IMD output voltage Vmeas_pos in response to the (-) applied voltage Vapp_neg. During a second period following the period, a second IMD output voltage Vmeas_neg different from the first IMD output voltage may be output. At this time, the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on at the same time in the first period and the second period, and are simultaneously turned off during a third period other than the first period and the second period, thereby outputting the IMD. By allowing the voltage measurement unit calibration to be performed, it is possible to increase the accuracy and reliability of the measurement. Meanwhile, both the first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg may have positive values. The first IMD output voltage Vmeas_pos and the second IMD output voltage Vmeas_neg measured by the IMD output voltage measuring unit 210 are supplied to the MCU 230.

인가전압 측정부(220)는 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압 전압(Vapp_neg) 중 어느 하나, 예컨대 (+) 인가 전압(Vapp_pos)을 측정할 수 있다. 인가전압 측정부(220)는 전압 센서를 포함할 수 있다. 인가전압 측정부(220)에서 측정된 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)로 공급된다. 인가 전압(Vapp)은 MCU (230)에 의해 피드백 제어됨으로써, 그 크기 및 극성이 정확히 조정될 수 있다. 이러한 피드백 제어 동작은 절연저항에 대한 측정의 정확성 및 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다.The applied voltage measurement unit 220 may measure one of the (+) applied voltage Vapp_pos and the (-) applied voltage Vapp_neg, for example, the (+) applied voltage Vapp_pos. The applied voltage measurement unit 220 may include a voltage sensor. The applied voltage Vapp measured by the applied voltage measuring unit 220 is supplied to the MCU 230. Since the applied voltage Vapp is feedback-controlled by the MCU 230, its size and polarity can be accurately adjusted. This feedback control operation can contribute to increasing the accuracy and reliability of measurement for insulation resistance.

전원부전압 측정부(240)는 전원부(10)의 메인 전압(Vsource)을 측정하여 MCU(230)에 공급한다. 전원부전압 측정부(240)는 전압 센서를 포함할 수 있다.The power supply voltage measurement unit 240 measures the main voltage Vsource of the power supply unit 10 and supplies it to the MCU 230. The power supply voltage measurement unit 240 may include a voltage sensor.

양극-접지 전압 측정부(250)는 전원부(10)의 양극(p)과 접지(g) 사이의 전압(Vp-g)을 측정하여 MCU(230)에 공급한다. 양극-접지 전압 측정부(250)는 전압 센서를 포함할 수 있다.The anode-ground voltage measurement unit 250 measures a voltage Vp-g between the anode p and the ground g of the power supply unit 10 and supplies the measured voltage to the MCU 230. The anode-ground voltage measurement unit 250 may include a voltage sensor.

MCU (230)는 연산부(231), 판단부(232), 제어부(233)를 포함할 수 있다.The MCU 230 may include an operation unit 231, a determination unit 232, and a control unit 233.

연산부(231)는 메인 전압(Vsource), 전압(Vp-g), 상기 수학식 3에서 얻어진 합성 절연저항(Rg)을 기반으로 하기 수학식 7 및 8에 따라 (-) 절연저항(Rg_neg)과 (+) 절연저항(Rg_pos)을 산출할 수 있다.The operation unit 231 is based on the main voltage (Vsource), the voltage (Vp-g), and the synthesized insulation resistance (Rg) obtained in Equation 3, (-) insulation resistance (Rg_neg) and (+) Insulation resistance (Rg_pos) can be calculated.

Figure 112020044382928-pat00009
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Figure 112020044382928-pat00010
Figure 112020044382928-pat00010

판단부(232)는 상기 산출된 (-) 절연저항(Rg_neg)과 (+) 절연저항(Rg_pos) 각각을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 전원부(10)의 양극(p)과 음극(n) 중에서 어느 부분의 절연 저항이 파괴되었는지를 판단할 수 있다.The determination unit 232 compares each of the calculated (-) insulation resistance (Rg_neg) and (+) insulation resistance (Rg_pos) with a predetermined threshold value, and the anode (p) and cathode (n) of the power supply unit 10 It is possible to determine which part of the insulation resistance is destroyed.

이렇게 절연 저항의 파괴위치를 알 수 있으면 사고 후 처리 과정에서 절연이 파괴된 선로만 교체하여 시간과 비용을 절약 할 수 있으며, (+) 절연저항(Rg_pos)과 (-) 절연저항(Rg_neg)을 구분하여 절연을 감시하여 사고 예방과 절연 감시의 정확성 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다.If the breakdown location of the insulation resistance can be known in this way, you can save time and money by replacing only the line with the insulation breakdown in the post-accident processing process, and the (+) insulation resistance (Rg_pos) and (-) insulation resistance (Rg_neg) It is effective to prevent accidents and increase the accuracy and reliability of insulation monitoring by separately monitoring the insulation.

제어부(233)는 도 4에서 설명된 것과 실질적으로 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략한다.Since the control unit 233 is substantially the same as that described in FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted.

전술한 바와 같이, 본 명세서는 전원부의 활성 상태에서도 절연저항을 측정할 수 있고, 간소한 회로 구성과 저비용으로 절연저항을 측정할 수 있다.As described above, in the present specification, the insulation resistance can be measured even in an active state of the power supply unit, and insulation resistance can be measured with a simple circuit configuration and low cost.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 명세서의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art through the above description that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present specification. Therefore, the technical scope of the present specification is not limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be determined by the scope of the claims.

10 : 전원부 20 : 절연 감시회로
30 : 전력 변환부 40 : 출력부
210 : IMD 출력전압 측정부 220 : 인가전압 측정부
230 : MCU 231 : 연산부
232 : 판단부10: power supply unit 20: insulation monitoring circuit
30: power conversion unit 40: output unit
210: IMD output voltage measurement unit 220: applied voltage measurement unit
230: MCU 231: operation unit
232: judgment unit

Claims (10)

양극과 음극 사이에 걸리는 메인 전압(Vsource)을 생성하는 전원부(10);
상기 전원부의 양극(+)에 연결된 제1 선로(TL1)와 상기 전원부의 음극(-)에 연결된 제2 선로(TL2)를 통해 상기 메인 전압을 입력받고, 상기 메인 전압을 미리 정해진 형태 및 레벨로 변환하는 전력 변환부(30); 및
상기 전원부의 양극(p), 상기 전원부의 음극(n), 및 접지(GND, g)에 연결되어, 상기 전원부의 양극과 상기 접지 사이에 있는 (+) 절연저항(Rg_pos)과, 상기 전원부의 음극과 상기 접지 사이에 있는 (-) 절연저항(Rg_neg) 간의 합성 절연저항(Rg)을 산출하고, 상기 합성 절연저항을 기반으로 절연 파괴를 판단하고, 상기 절연 파괴에 대응하여 상기 전력 변환부의 동작을 중지시키는 절연 감시회로(20, IMD)를 포함하고,
상기 절연 감시회로에 포함된 IMD 출력전압 측정부(210)는 상기 합성 절연저항(Rg)의 산출에 필요한 정보를 측정하기 위해,
상기 접지에 연결된 제1 전극 및, 제2 전극을 통해 인가 전압(Vapp)을 생성하되, 크기가 동일한 (+) 인가 전압(Vapp_pos)과 (-) 인가 전압(Vapp_neg)을 번갈아 생성하는 DC 전압원(VX);
상기 전원부의 양극과 상기 DC 전압원의 제2 전극 사이에 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 제1 측정용 저항(R1_pos 내지 Rn_pos)과 제1 측정용 출력 저항(Ro_pos);
상기 전원부의 음극과 상기 DC 전압원의 제2 전극 사이에 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 제2 측정용 저항(R1_neg 내지 Rn_neg)과 제2 측정용 출력 저항(Ro_neg);
상기 제1 측정용 저항과 상기 제1 측정용 출력 저항 사이의 제1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속된 제1 스위치(SW1); 및
상기 제2 측정용 저항과 상기 제2 측정용 출력 저항 사이의 제2 노드(N2)와 상기 출력 노드(No) 사이에 접속된 제2 스위치(SW2)를 구비하고,
상기 IMD 출력전압 측정부(210)는 상기 출력 노드와 상기 DC 전압원의 제2 전극 사이에 걸리는 전압을 IMD 출력전압(Vmeas)으로 출력하되, 상기 (+) 인가 전압에 대응하여 제1 기간 동안 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 출력하고, 상기 (-) 인가 전압에 대응하여 상기 제1 기간에 이은 제2 기간 동안 상기 제1 IMD 출력전압과 다른 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 출력하며, 상기 제1 스위치(SW1)와 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제1 기간과 상기 제2 기간에서 동시에 온 되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 외의 제3 기간 동안 동시에 오프되고,
상기 절연 감시회로는,
상기 (+) 인가 전압을 측정하는 인가전압 측정부(220);
상기 메인 전압(Vsource)을 측정하는 전원부 전압 측정부(240); 및
상기 제1 측정용 저항과 상기 제2 측정용 저항에 대한 합성 측정용 저항(Rn)을 계산하고, 상기 제1 측정용 출력 저항과 상기 제2 측정용 출력 저항에 대한 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 계산한 후에, 상기 제1 IMD 출력전압과 상기 제2 IMD 출력전압과 상기 (+) 인가 전압과 상기 합성 측정용 저항(Rn)과 상기 합성 측정용 출력 저항(Ro)을 기반으로 상기 합성 절연저항(Rg)을 산출하는 연산부(231)를 더 포함하고,
상기 메인 전압(Vsource)의 변동에 대응하여 상기 IMD 출력전압(Vmeas)이 변할 때,
상기 연산부(231)는, 하기 수학식 2에 따라
[수학식 2]
Figure 112020502413865-pat00024

(상기 수학식 2에서, a1 내지 an, ai는 양의 계수)
상기 제1 IMD 출력전압(Vmeas_pos)을 상기 메인 전압(Vsource)에 대한 n(n은 1이상의 양의 정수)차 다항식으로 산출하고
상기 연산부(231)는, 하기 수학식 3에 따라
[수학식 3]
Figure 112020502413865-pat00025

(상기 수학식 3에서, b1 내지 bn, bi는 양의 계수)
상기 제2 IMD 출력전압(Vmeas_neg)을 상기 메인 전압(Vsource)에 대한 n차 다항식으로 산출하는 절연 감시 시스템.A power supply unit 10 for generating a main voltage Vsource applied between the anode and the cathode;
The main voltage is received through a first line TL1 connected to the positive pole (+) of the power supply and a second line TL2 connected to the negative pole (-) of the power supply, and the main voltage is set to a predetermined shape and level. A power converter 30 that converts; And
The positive electrode (p) of the power supply, the negative electrode (n) of the power supply, and connected to the ground (GND, g), a (+) insulation resistance (Rg_pos) between the positive electrode of the power supply and the ground, and the power supply Calculate a combined insulation resistance (Rg) between the negative (-) insulation resistance (Rg_neg) between the cathode and the ground, determine insulation breakdown based on the combined insulation resistance, and operate the power conversion unit in response to the insulation breakdown Insulation monitoring circuit (20, IMD) to stop the,
The IMD output voltage measurement unit 210 included in the insulation monitoring circuit measures information necessary for calculating the combined insulation resistance Rg,
A DC voltage source that generates an applied voltage Vapp through the first electrode and the second electrode connected to the ground, but alternately generates (+) applied voltage (Vapp_pos) and (-) applied voltage (Vapp_neg) having the same size ( VX);
At least one first measurement resistance (R1_pos to Rn_pos) and a first measurement output resistance (Ro_pos) connected in series between the anode of the power supply unit and the second electrode of the DC voltage source;
At least one second measurement resistance (R1_neg to Rn_neg) and a second measurement output resistance (Ro_neg) connected in series between the cathode of the power supply and the second electrode of the DC voltage source;
A first switch (SW1) connected between a first node (N1) and an output node (No) between the first measurement resistance and the first measurement output resistance; And
And a second switch (SW2) connected between the second node (N2) and the output node (No) between the second measurement resistance and the second measurement output resistance,
The IMD output voltage measurement unit 210 outputs a voltage applied between the output node and the second electrode of the DC voltage source as an IMD output voltage Vmeas, and is determined during a first period in response to the (+) applied voltage. 1 outputs the IMD output voltage Vmeas_pos, and outputs a second IMD output voltage Vmeas_neg different from the first IMD output voltage during a second period following the first period in response to the (-) applied voltage, The first switch SW1 and the second switch SW2 are simultaneously turned on in the first period and the second period, and are simultaneously turned off during a third period other than the first period and the second period,
The insulation monitoring circuit,
An applied voltage measuring unit 220 that measures the (+) applied voltage;
A power supply voltage measuring unit 240 measuring the main voltage Vsource; And
Calculate a combined measurement resistance (Rn) for the first measurement resistance and the second measurement resistance, and a combined measurement output resistance for the first measurement output resistance and the second measurement output resistance (Ro ), the synthesis based on the first IMD output voltage, the second IMD output voltage, the (+) applied voltage, the combined measurement resistance (Rn) and the combined measurement output resistance (Ro) Further comprising an operation unit 231 for calculating the insulation resistance (Rg),
When the IMD output voltage Vmeas changes in response to the fluctuation of the main voltage Vsource,
The operation unit 231, according to Equation 2 below
[Equation 2]
Figure 112020502413865-pat00024

(In Equation 2, a1 to an, ai are positive coefficients)
The first IMD output voltage (Vmeas_pos) is calculated as a polynomial of n (n is a positive integer greater than 1) with respect to the main voltage (Vsource), and
The operation unit 231, according to Equation 3 below
[Equation 3]
Figure 112020502413865-pat00025

(In Equation 3, b1 to bn, bi is a positive coefficient)
An insulation monitoring system for calculating the second IMD output voltage Vmeas_neg as an n-th order polynomial with respect to the main voltage Vsource. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연산부(231)는, 하기 수학식 1에 따라
[수학식 1]
Figure 112020083686760-pat00011

상기 합성 절연저항(Rg)을 산출하는 절연 감시 시스템.The method of claim 1,
The operation unit 231, according to Equation 1 below
[Equation 1]
Figure 112020083686760-pat00011

Insulation monitoring system for calculating the composite insulation resistance (Rg). 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연산부(231)는, 하기 수학식 4에 따라
[수학식 4]
Figure 112020083686760-pat00014

상기 메인 전압(Vsource)의 변동이 반영되도록 상기 합성 절연저항(Rg)을 산출하는 절연 감시 시스템.The method of claim 1,
The operation unit 231, according to Equation 4 below
[Equation 4]
Figure 112020083686760-pat00014

An insulation monitoring system that calculates the combined insulation resistance Rg so that the variation of the main voltage Vsource is reflected. 제 8 항에 있어서,
상기 절연 감시회로는,
상기 전원부의 양극과 상기 접지 사이의 전압(Vp-g)을 측정하는 양극-접지 전압 측정부(250)를 더 포함한 절연 감시 시스템.The method of claim 8,
The insulation monitoring circuit,
Insulation monitoring system further comprising a positive-ground voltage measuring unit 250 for measuring the voltage (Vp-g) between the positive electrode of the power supply and the ground. 제 9 항에 있어서,
상기 연산부는, 하기 수학식 5 및 6에 따라
[수학식 5]
Figure 112020044382928-pat00015

[수학식 6]
Figure 112020044382928-pat00016

상기 (+) 절연저항(Rg_pos)과 상기 (-) 절연저항(Rg_neg)을 산출하며,
상기 산출된 (+) 절연저항(Rg_pos)과 (-) 절연저항(Rg_neg)은 절연 파괴의 위치를 검출하는 데 이용되는 절연 감시 시스템.The method of claim 9,
The operation unit, according to the following equations 5 and 6
[Equation 5]
Figure 112020044382928-pat00015

[Equation 6]
Figure 112020044382928-pat00016

The (+) insulation resistance (Rg_pos) and the (-) insulation resistance (Rg_neg) are calculated,
The calculated (+) insulation resistance (Rg_pos) and (-) insulation resistance (Rg_neg) are used to detect the position of insulation breakdown.
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