KR20020034689A - 차량용 인버터를 제어하기 위한 전압검출장치 - Google Patents

차량용 인버터를 제어하기 위한 전압검출장치 Download PDF

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KR20020034689A
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한영재
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안우희
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Abstract

본 발명은 차량용 인버터 제어를 위한 전압검출장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 인버터 주회로로부터 입력되는 가선전압을 전압검출부, 제1/제2아이솔레이션 앰프부, 차동입력 회로부, 전압 쉬프트부로 구성되는 전압검출장치에 통과시켜, 출력전압의 노이즈를 최소화한다. 그리고 나서, 상기 노이즈가 최소화된 전압을 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기에 인가함으로써 제어기의 성능이 향상된다.

Description

차량용 인버터를 제어하기 위한 전압검출장치{VOLTAGE DETECTION APPARATUS FOR CONTROLING INVERTER FOR USE IN VEHICLES}
본 발명은 전압검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기로 전압을 공급하는 전압검출장치에 관한 것이다.
통상적으로, 도시철도 차량의 전기장치는 예상치 못하게 발생되는 과전압이나 이상전압으로부터 전기회로를 보호해주고 제어장치를 안정적으로 동작시켜 시스템을 보호하는 기능을 수행한다. 특히, 차량용 인버터를 제어하기 위해서는 가선으로 공급되는 전압의 크기를 검출하여 전원의 상태를 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하다. 검출된 전압은 아날로그 값으로 변환된 후 제어기에 공급되어 제어기의 성능을 좌우하는 주요 제어변수로서 작용하게 되는데, 이러한 제어변수로 사용되는 전압은 그 정확도에 따라 제어기의 성능이 크게 좌우된다.
종래에는 제어기로 입력되는 전압의 노이즈를 줄이기 위해 수많은 회로를 적용함으로 인하여 검출회로가 복잡하고, 고가의 부속을 사용함으로 인하여 경제적인 어려움이 뒤따르는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기 내부로 노이즈를 최소화한 전압을 공급해줄 수 있는 전압검출장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기의 성능을 향상시킬 수 있는 전압검출장치를 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기로 전압을 공급하는 전압검출장치에 있어서: 인버터 주회로로부터 가선전압이 입력되는 전압검출부; 상기 전압검출부의 출력전압이 입력되며, 고압에 노출되는 제어기를 보호하고 전압의 노이즈를 감소시키는 절연회로로서 기능하는 제1아이솔레이션 앰프부; 상기 제1아이솔레이션 앰프부의 출력전압을 안정적으로 유지시키기 위한 차동입력 회로부; 상기 차동입력 회로부의 출력전압을 상기 제어기에 장착된 아날로그/디지털 변환기의 전압레벨과 동일조건하에서 신호처리 하기 위해, 상기 차동입력 회로부의 출력전압을 제어기에 장착된 아날로그/디지털 변환기의 전압레벨과 동일하게 조절하는 전압 쉬프트부; 및 상기 전압 쉬프트부의 출력전압이 입력되며, 입력된 상기 전압 쉬프트부의 출력전압의 노이즈 감소를 위한 절연회로로서 기능하는 제2아이솔레이션 앰프부를 구비함을 특징으로 하는 전압검출장치를 제공한다.
이때, 상기 전압검출부는 인버터 주회로로부터 입력되는 직류전압 1500V가 직류전압 10V로 출력되도록 하는 분압저항부를 구비한다.
또한, 상기 차동입력 회로부는 리미트 회로와 필터를 통해 상기 제1아이솔레이션 앰프부로부터 입력된 전압을 안정화시키며, 상기 전압 쉬프트부의 입력전압과 출력전압의 차는 항상 절대값 5를 유지하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어용 전압검출장치의 블록구성도를 나타낸다.
도 2는 상기 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 전압검출장치의 구체회로도를 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 인버터 주회로 20: 전압검출장치
21: 전압검출부 22: 제1아이솔레이션 앰프부
23: 차동입력 회로부 24: 쉬프트 회로부
25: 제2아이솔레이션 앰프부 30: 제어기
이하, 첨부한 도면에 기초하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어용 전압검출장치(20)의 블록구성도를 나타낸다.
도면을 참조하면, 상기 전압검출장치(20)는 전압검출부(21), 제1아이솔레이션 앰프부(22), 차동입력 회로부(23), +5V 쉬프트 회로부(24), 제2아이솔레이션 앰프부(25)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 전압검출장치(20)의 입력단에는 가선으로부터 전압이 공급되는 인버터 주회로(10)가 형성되어 있으며, 출력단에는 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기(30)가 형성되어 있다.
상기 인버터 주회로(10)로부터 입력된 DC 1500V는 전압검출장치(20)의 전압검출부(21), 제1아이솔레이션 앰프부(22), 차동입력 회로부(23), +5V 쉬프트 회로부(24), 제2아이솔레이션 앰프부(25)로 이루어진 전압검출장치(20)를 거치면서 최종 DC 5V를 출력한다. 그리고, 상기 전압검출장치(20)의 출력전압 DC 5V는 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기(30)로 입력된다.
본 발명에 따르면, 인버터 주회로(10)로부터 입력된 DC 1500V가 절연회로로서 기능하는 제1아이솔레이션 앰프부(22) 및 제2아이솔레이션 앰프부(25), 그리고 차동입력 회로부(23)를 거치면서 전압의 노이즈가 크게 감소된다. 그리고, 이처럼 노이즈가 감소된 DC 5V의 전압이 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기(30)로 입력되므로 제어기의 성능이 한층 향상된다.
도 2는 상기 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어용전압검출장치(20)의 구체회로도를 나타낸다.
도 2를 참조하여 상기 전압검출장치(20)의 노이즈 감소 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인버터 주회로로부터 DC 1500V가 입력되면 전압검출부(21)에 의해 DC 10V가 검출된다. 이어서, 상기 DC 10V는 제1아이솔레이션 앰프부(22)인 AD 210에 의해 1차 절연된 후, 차동입력회로부(22)로 인가되어 인버터가 스위칭될 경우 전기적인 노이즈 성분이 제거된다.
계속해서, 상기 노이즈가 제거된 DC 10V는 차동입력회로부(22) 다음에 연결된 +5V 쉬프트부(24)를 거치면서 제어기의 입력신호 레벨인 ±5V 조건을 만족시키기 위해 DC 5V로 출력된다. 이어서, 다음단의 제2아이솔레이션 앰프부(25)의 HCPL 7840에 의해 2차 절연되어 전기적인 노이즈 성분이 제거된 후, 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기로 입력되어진다. 이처럼 본 발명에서는 고압에 노출되어 있는 제어기를 보호하기 위해서 상기 제1아이솔레이션 앰프부(22) 및 제2아이솔레이션 앰프부(25)를 통해 이중 절연을 실시한다. 그리고, 상기 전압검출장치(20)의 케이스 접지는 상기 제1아이솔레이션 앰프부(22)인 AD 210측과 제2아이솔레이션 앰프부(25)인 HCPL7840측 사이의 전위로 잡을 수 있다.
여기서, 상기 전압검출부(21), 제1아이솔레이션 앰프부(22), 차동입력 회로부(23) 및 +5V 쉬프트부(24)는 직류전압 입력회로부로서 구분된다. 인버터 주회로로부터 DC 1500V 가선전압이 입력되면 상기 전압검출부(21)의 R15에는 100V의 전압이 흐르게 된다. 그리고, 상기 전압검출부(21)의 저항 RA와 RB가 10:1의 저항비를가지도록 하여 차동입력 회로부(23)에 10V의 전압이 입력되도록 구성한다. 그리고, 상기 차동입력 회로부(23)의 출력에 대하여 +5V 쉬프트부(24)를 통해 출력되는 전압이 5V 더 낮은 값을 가지도록 설계하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 차동입력 회로부(23)를 통해 10V가 출력되면 이는 +5V 쉬프트부(24)를 거쳐 5V가 출력되도록 설계한다. 이러한 +5V 쉬프트부(24)의 입력전압대 출력전압의 비를 하기 [표 1]에 나타나 있다.
[표 1]
입력 출력
0V -5V
5V 0V
10V 5V
상기 [표 1]에 나타낸 것과 같이, +5V 쉬프트부(24)의 입력전압대 출력전압의 비를 항상 일정하게 유지하도록 하는 이유는, 제어기에 장착된 아날로그/디지털 변환기의 전압 레벨이 ±5V이므로 동일조건하에서의 신호처리를 위해서이다. 이는 결국, 인버터에 인가되는 전압이 1500V일 경우, 제어기는 5V를 받아들이게 되고, 인버터에 인가되는 전압이 5V일 경우, 제어기로는 1500V가 인가된 것으로 판정하도록 설계한 것이다.
한편, 전압검출장치(20)의 제2아이솔레이션 앰프부(25)의 입력전압대 출력전압의 비는 항상 1:1을 유지하도록 설계한다. 그리고, HCPL7840의 좌측회로측에 형성되어 있는 1㏀의 저항과 47㎊의 캐패시터, 우측회로측의 2㏀의 저항과 캐패시터는 필터로서 기능한다. 여기서, 상기 HCPL7840의 입력전압의 레벨은 ±5V이며, 출력전압의 레벨은 오피앰프에 의해 ±5V를 가진다. 그리고, 상기 HCPL7840는 아날로그 시그널을 절연하여 신호처리하도록 되어있으며, 본 발명에서는 전압검출(voltage feed-back), 전류검출 1(phase R current), 전류검출 2(phase S current), 전류검출 2(phase T current) 부분에 대하여 인버터의 스위칭 상태를 점검할 수 있다.
상기한 본 발명은 도면에 따라 설명되고 예를들어 한정되었지만 사안에 따라 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 분야에 통상의 지식을 가진자들에게 있어서는 여러 가지 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 전압검출부, 두 개의 아이솔레이션 앰프부, 차동입력 회로부, 전압 쉬프트부로 구성되는 전압검출장치에 가선전압을 통과시켜 노이즈를 최소화한 뒤, 이처럼 노이즈가 최소화된 전압을 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기에 인가함으로써 제어기의 성능을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 차량용 인버터를 제어하기 위한 제어기로 전압을 공급하는 전압검출장치에 있어서:
    인버터 주회로로부터 가선전압이 입력되는 전압검출부;
    상기 전압검출부의 출력전압이 입력되며, 고압에 노출되는 제어기를 보호하고 전압의 노이즈를 감소시키는 절연회로로서 기능하는 제1아이솔레이션 앰프부;
    상기 제1아이솔레이션 앰프부의 출력전압을 안정적으로 유지시키기 위한 차동입력 회로부;
    상기 차동입력 회로부의 출력전압을 상기 제어기에 장착된 아날로그/디지털 변환기의 전압레벨과 동일조건하에서 신호처리 하기 위해, 상기 차동입력 회로부의 출력전압을 제어기에 장착된 아날로그/디지털 변환기의 전압레벨과 동일하게 조절하는 전압 쉬프트부; 및
    상기 전압 쉬프트부의 출력전압이 입력되며, 입력된 상기 전압 쉬프트부의 출력전압의 노이즈 감소를 위한 절연회로로서 기능하는 제2아이솔레이션 앰프부를 구비함을 특징으로 하는 전압검출장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전압검출부는 인버터 주회로로부터 입력되는 직류전압 1500V가 직류전압 10V로 출력되도록 하는 분압저항부를 구비함을 특징으로 하는전압검출장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전압 쉬프트부의 입력전압과 출력전압의 차는 항상 절대값 5임을 특징으로 하는 전압검출장치.
KR1020000065154A 2000-11-03 2000-11-03 차량용 인버터를 제어하기 위한 전압검출장치 KR20020034689A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2646670A1 (es) * 2016-06-09 2017-12-14 Bsh Electrodomésticos España, S.A. Dispositivo de aparato doméstico y procedimiento con un dispositivo de aparato doméstico

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