KR20100060227A - Compensator of current unbalance, compensating method, driving apparatus, and driving method for 3-phase inverter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 삼상 인버터의 전원 보상 및 구동에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 4-스위치 삼상 인버터에 연결된 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소할 수 있는 삼상 인버터의 전원 보상기, 보상 방법, 구동 장치, 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to power compensation and driving of a three-phase inverter, and more particularly, a power compensator and a compensation method of a three-phase inverter capable of solving current unbalance of each phase centered on the neutral point of a three-phase load connected to a four-switch three-phase inverter. , A driving device, and a driving method.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 6-스위치 삼상 인버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a six-switch three-phase inverter according to a first embodiment of the prior art.
이에 나타낸 바와 같이 종래의 6-스위치 삼상 인버터는, 직류(DC) 입력전원(11), 2개의 캐패시터(Ca, Cb)가 직렬 연결된 직류 링크(13), 6개의 능동 전력 스위치(SW)가 PWM(Pulse Width Modulation) 구동신호에 의해 스위칭하는 6-스위치 인버터 회로(15)를 포함한다. 이러한 6-스위치 삼상 인버터에 의해 구동되는 삼상 부하(17)는 각 상의 터미널이 6-스위치 인버터 회로(15)의 세 스위치 래그(leg)에 연 결된다.As shown in the drawing, the conventional six-switch three-phase inverter includes a direct current (DC) input power supply 11, a direct
이러한 6-스위치 삼상 인버터는 6-스위치 인버터 회로(15)를 구성하는 6개의 능동 전력 스위치(SW)에 대한 온(on)-오프(off) 시간을 조절하여 구형파로 변조된 정현파의 전압을 삼상 부하(17)(예컨대, 삼상 모터)에 인가함으로써 삼상 부하(17)에는 정현파 전류가 공급된다.The six-switch three-phase inverter adjusts the on-off time for the six active power switches (SW) constituting the six-
도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 4-스위치 삼상 인버터의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a four-switch three-phase inverter according to a second conventional embodiment.
이에 나타낸 바와 같이 종래의 4-스위치 삼상 인버터는, 직류 입력전원(21), 2개의 캐패시터(Ca, Cb)가 직렬 연결된 직류 링크(23), 4개의 능동 전력 스위치(SW)가 PWM 구동신호에 의해 스위칭하는 4-스위치 인버터 회로(25)를 포함한다. 이러한 4-스위치 삼상 인버터에 의해 구동되는 삼상 부하(27)는 각 상의 터미널이 직류 링크(23)의 중성점(n)과 4-스위치 인버터 회로(25)의 두 스위치 래그에 연결된다.Conventional four-switch as shown The three-phase inverter, the direct current
이러한 4-스위치 삼상 인버터는 4-스위치 인버터 회로(25)를 구성하는 4개의 능동 전력 스위치(SW)에 대한 온(on)-오프(off) 시간을 조절하여 앞서 설명한 6-스위치 삼상 인버터와 마찬가지로 구형파로 변조된 정현파의 전압을 삼상 부하(27)에 인가함으로써 삼상 부하(27)에는 정현파 전류가 공급된다.This four-switch three-phase inverter is similar to the six-switch three-phase inverter described above by adjusting the on-off time for the four active power switches (SW) constituting the four-switch inverter circuit (25). The sine wave current is supplied to the three-
종래의 제 2 실시예에 따른 4-스위치 삼상 인버터는 6-스위치 삼상 인버터를 이용했을 때보다 IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)나 FET(Field Effect Transistor)와 같은 능동 전력 스위치 및 그에 따르는 게이트 드라이브 회로(gate-drive circuit)를 줄일 수 있으므로 저 전력 인버터 시스템의 개발 및 생산 시에 비용 면에서 효과적이다.The four-switch three-phase inverter according to the second embodiment of the present invention has an active power switch such as an Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT) or a Field Effect Transistor (FET) and a corresponding gate drive circuit than the six-switch three-phase inverter. The gate-drive circuit can be reduced, which is cost effective in the development and production of low power inverter systems.
그러나, 4-스위치 삼상 인버터는 한 개의 부하 터미널이 직류 링크의 중성점(n)에 접속하므로 이로 인한 부하 전류의 심각한 왜곡 및 불평형, 모터 구동 시에 발생되는 토크(torque) 진동, 직류 링크 전압 이용률의 저하, 저속·고토크 운전이 어려운 단점 등으로 인하여 산업계에서는 높은 경제성에도 불구하고 실제로 널리 활용되지 못하였다.However, a four-switch three-phase inverter has one load terminal connected to the neutral point (n) of the DC link, which causes severe distortion and unbalance of the load current, torque vibration generated when the motor is driven, and utilization of the DC link voltage. Due to deterioration, difficult low speed and high torque operation, it has not been widely used in the industry despite high economic efficiency.
이러한 4-스위치 삼상 인버터의 단점들을 극복하기 위한 여러 방안이 모색되기는 하였으나 오히려 더 많은 하드웨어(hardware)를 필요로 하거나 아주 복잡한 제어 방법을 필요로 한다.Although many approaches have been sought to overcome the shortcomings of these four-switch three-phase inverters, they require more hardware or very complex control methods.
도 2의 회로도에 나타낸 종래의 제 2 실시예에 따른 4-스위치 삼상 인버터의 동작 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다.The operation of the four-switch three-phase inverter according to the second embodiment of the present invention shown in the circuit diagram of FIG. 2 will now be described in detail.
직류 전압 혹은 정류된 교류 전압은 병렬로 연결된 직류 링크(23)로 공급되며, 직류 링크(23)를 통해 전압을 공급받는 4-스위치 인버터 회로(25)는 PWM 구동신호에 의해 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off) 스위칭하여 삼상 부하(27)에 전압을 공급한다.The DC voltage or the rectified AC voltage is supplied to the
4-스위치 인버터 회로(25)는 도 3에 나타낸 바와 같은 4가지의 스위칭 상태를 가진다. 여기서 Y결선을 가지는 삼상 모터를 삼상 부하(27)의 예로서 설명한다. 0은 하단 스위치가 온된 상태를 의미하며, 1은 상단 스위치가 온된 상태를 의미한다. <0,0>인 경우는 두 하단 스위치(Q2, Q4)는 온되고 두 상단 스위치(Q1, Q3)는 오 프된 상태를 의미한다. 따라서, 4-스위치 삼상 인버터의 4-스위치 인버터 회로(25)는 총 4개의 스위칭 상태를 가지게 된다. 즉, <0,0>, <0,1>, <1,0>, <1,1>가 4-스위치 삼상 인버터의 4-스위치 인버터 회로(25)가 가질 수 있는 스위칭 상태의 조합이 되고, 각 스위칭 상태에 따라서 삼상 모터에 인가되는 전압의 크기가 달라지므로 이 각각의 스위칭 상태에 해당하는 전압상황은 벡터로 정의될 수 있다. 각 전압 벡터는 도 3에 병기한 회로망 방정식과 3축/2축 좌표계 변환식 
여기서, 도 3의 
한편, 4-스위치 삼상 인버터에서 정현파 전압을 삼상 모터에 인가하기 위해서는 삼상 모터의 세 개의 터미널이 하나씩 연결되는 중성점 n과 두 스위치 래그 a, b 사이에 다음의 수학식 2와 같이 극전압(
여기서, Z는 삼상 모터의 상당 임피던스(
삼상 모터 자체의 기하학적 관계로부터 기본적인 상 및 선간 전압 벡터는 도 4와 같이 작도될 수 있다. 여기서, 평면의 중심은 'n', 즉 직류 링크의 중성점이다. 또한 수학식 1과 수학식 2로부터 도 5의 (a)와 같이 각각에 대해 수직인 스위칭 전압 벡터와 삼상 모터 정현파 전압 벡터의 최대 궤적을 도시할 수 있다. 도 5에서 평면의 중심이 's', 즉 삼상 모터의 중성점이다. 정현파 전압벡터 궤적의 모양이 이상적인 원에 가까울수록 삼상 모터에 인가되는 삼상 전압은 평형된 완벽한 정현파가 된다.From the geometric relationship of the three-phase motor itself, the basic phase and line voltage vectors can be plotted as shown in FIG. Here, the center of the plane is 'n', that is, the neutral point of the direct current link. In addition, the maximum trajectory of the switching voltage vector and the three-phase motor sinusoidal voltage vector perpendicular to each of the
전술한 바와 같이 종래 기술에 따른 4-스위치 삼상 인버터의 동작 원리에 의하면 직류 링크를 구성하는 두 캐패시터의 캐패시턴스가 무한대의 값을 가지는 조건에 따른다.As described above, according to the operation principle of the four-switch three-phase inverter according to the prior art, the capacitance of the two capacitors constituting the DC link depends on the condition that the value of infinite.
그러나, 실제 구현에 있어서는 유한 캐패시턴스 C를 가지는 캐패시터를 직류 링크에 사용할 수밖에 없으며, 전압 변동을 줄이기 위해서 캐패시턴스 C를 키우다 보면 4-스위치 삼상 인버터의 경제적 장점을 잃게 된다.In practical implementations, however, a capacitor with finite capacitance C must be used for a direct current link, and increasing the capacitance C to reduce voltage fluctuations loses the economic advantages of a four-switch three-phase inverter.
실제에 있어서 4-스위치 삼상 인버터는 도 5의 (a)와 같은 전압궤적을 가지지 못하고 도 5의 (b), (c)와 같이 스위칭 상태에 따라 전압 벡터의 축 자체가 기울어지는 상황이 발생하므로 삼상 부하에 인가되는 전압벡터의 궤적은 타원모양으로 왜곡된다. 그리고 이러한 타원궤적의 왜곡현상을 실제 전류로 측정해보면 도 13의 보상 제어가 이루어지지 않았을 때의 전류 파형을 얻게 된다. 이런 전류 불평형 현상은 삼상 부하, 예컨대 모터의 운전 시에 토크의 진동을 가져오며, 심할 경우에는 모터가 돌아가지 않고 물리적인 맥동만 일으킬 수 있는데 저속 및 고부하 운전 시에 더욱 심각한 상황이 발생하는 문제점이 있다.In practice, a four-switch three-phase inverter does not have a voltage trajectory as shown in FIG. 5 (a), but a situation in which the axis of the voltage vector itself is inclined according to the switching state as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c) occurs. The trajectory of the voltage vector applied to the three-phase load is distorted in an ellipse shape. When the distortion of the elliptic trajectory is measured by the actual current, the current waveform when the compensation control of FIG. 13 is not obtained is obtained. This current unbalance causes a vibration of torque when driving a three-phase load, such as a motor, and in severe cases, the motor may not rotate and only cause a physical pulsation. have.
이와 같은 종래 기술에 따른 4-스위치 삼상 인버터에 의한 전류 불평형 현상의 원인은 두 가지로 나누어 판단할 수 있다.The cause of the current unbalance caused by the four-switch three-phase inverter according to the prior art can be determined by dividing into two.
첫째, 삼상 부하의 한 터미널에 직류 링크를 구성하는 두 캐패시터가 연결되므로 삼상 임피던스 자체가 불평형이다.First, the three-phase impedance itself is unbalanced because the two capacitors that make up the DC link are connected to one terminal of the three-phase load.
여기서, C는 Ca와 Cb 각각의 캐패시턴스이다.Where C is the capacitance of C a and C b, respectively.
이러한 수학식 3을 라플라스(laplace) 변환하면 아래의 수학식 4를 얻을 수 있다.Laplace conversion of
수학식 4에서 알 수 있듯이 캐패시터의 전압 변화량은 출력 정현파의 주파수가 낮아질수록, 중성점 n을 통해 전류가 많이 흐를수록, 또 캐패시턴스가 작을수록 커지는 것을 알 수 있고 이는 곧 삼상 부하의 전류 왜곡을 심화시키는 원인이 된다. As can be seen from Equation 4, it can be seen that the voltage variation of the capacitor increases as the frequency of the output sine wave decreases, as the current flows through the neutral point n, and as the capacitance decreases, which deepens the current distortion of the three-phase load. Cause.
둘째, 실제 중성점 n을 통하여 한 상의 전류가 직류 링크의 두 캐패시터로 유입되므로 자연적으로 다음의 수학식 3과 같은 캐패시터의 전압변동이 발생하므로 4-스위치 인버터 회로가 스위칭할 때 계산된 전압 값과 다른 전압이 실제로 삼상 부하에 인가되는 것이다.Second, since the current of one phase flows into the two capacitors of the DC link through the actual neutral point n, the voltage variation of the capacitor occurs naturally as shown in
본 발명에서는 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 4-스위치 삼상 인버터의 전류 불평형에 의한 전류 왜곡 및 토크 맥동을 앞서 설명한 두 가지 원인에 대한 분석의 결과를 바탕으로 보상한다.In the present invention, the current distortion and torque pulsation caused by the current unbalance of the four-switch three-phase inverter according to the prior art as described above are compensated based on the results of the analysis of the two causes described above.
이를 위해 본 발명의 실시예에서는 삼상 부하의 모든 운전 속도에서 왜곡되지 않고 평형된 전류를 인가할 수 있도록 전류 불평형을 보상하는 삼상 인버터의 전원 보상기 및 그 보상 방법을 제공한다. 앞서 설명한 두 가지의 원인은 한 개의 모터 터미널이 캐패시터 중성점에 연결되어 중성점 전압이 변화함으로써 발생하는 것이다. 하지만 이 변화는 전기회로적인 관점에서 구조적으로 당연한 것이며 이것을 앞단의 특별한 형태의 하드웨어를 통하여 맞춰주려고 한다면 오히려 4-스위치 삼상 인버터의 장점을 무색하게 하는 결과를 초래할 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는 전류 불평형의 원인에 대한 보상을 능동 전력 스위치의 추가 없이 4개의 스위치로 인가되는 스위칭 신호에 보상량을 더하여 문제를 해결하였으며 모든 전기각속도에서 적용될 수 있다.To this end, an embodiment of the present invention provides a power compensator of a three-phase inverter and a method of compensating for the current unbalance so as to apply an unbalanced current at all operating speeds of the three-phase load. The two causes described above are caused by the fact that one motor terminal is connected to the capacitor neutral and the neutral voltage changes. However, this change is structurally natural from an electrical circuit point of view and attempting to match it through a special form of hardware in the first place may result in the loss of the advantages of a four-switch three-phase inverter. Therefore, the present invention solves the problem by adding the compensation amount to the switching signal applied to the four switches without the addition of the active power switch to compensate for the cause of the current unbalance and can be applied at all electric angular velocity.
아울러, 본 발명의 실시예에서는 직류 링크를 구성하는 캐패시터의 캐패시턴스를 심각하게 늘리지 않고도 평형된 전류를 삼상 부하에 인가하고 토크 맥동을 없애는 삼상 인버터의 구동 장치 및 그 구동 방법을 제공한다. 수학식 4를 살펴보면 만약 캐패시턴스를 매우 크게 하면 직류 링크를 구성하는 캐패시터의 전압 변동량이 줄어들기 때문에 전류 불평형 및 왜곡 현상의 감소를 기대할 수 있다. 하지만 이 방안은 4-스위치 삼상 인버터의 경제성을 무색하게 하는 것이다. 이에 본 발명은 추가적으로 캐패시턴스를 늘리지 않고도 평형되고 왜곡되지 않은 전류를 삼상 부하에 인가하여 그 결과 토크의 맥동이 사라지고 삼상 부하의 수명 단축도 피할 수 있다.In addition, an embodiment of the present invention provides a driving apparatus and a driving method of a three-phase inverter that applies a balanced current to the three-phase load and eliminates torque pulsation without seriously increasing the capacitance of the capacitor constituting the DC link. Referring to Equation 4, if the capacitance is made very large, the voltage fluctuation of the capacitor constituting the DC link is reduced, so that current unbalance and distortion can be expected. However, this solution obscures the economics of four-switch three-phase inverters. Accordingly, the present invention may apply a balanced and undistorted current to the three-phase load without additionally increasing the capacitance, thereby eliminating the pulsation of torque and shortening the life of the three-phase load.
본 발명의 제 1 관점으로서 삼상 인버터의 전원 보상기는, 직류 링크 전압을 입력받아 각각 충전하는 상단 캐패시터와 하단 캐패시터와의 중성점에 삼상 부하의 제 1 상을 연결하고, 상기 삼상 부하의 제 2 상과 제 3 상은 상기 직류 링크 전압을 입력받는 4-스위치 인버터 회로의 두 스위치 래그에 일대일로 연결한 삼상 인버터에 의한 각 상의 전원을 보상하는 장치로서, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으 로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 제공하는 보상텀 제공부와, 상기 삼상 부하에 PWM 구동신호를 제공하기 위해 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값에 상기 전류 보상텀을 반영하여 보상하는 전압 보상부를 포함한다.As a first aspect of the present invention, a power compensator of a three-phase inverter connects a first phase of a three-phase load to a neutral point between an upper capacitor and a lower capacitor that receive a DC link voltage and charge each of the three phase loads, and the second phase of the three-phase load. The third phase is a device for compensating the power of each phase by a three-phase inverter connected one-to-one to two switch lags of a four-switch inverter circuit receiving the DC link voltage, and the current of each phase centered on the neutral point of the three-phase load. A compensation term providing unit that provides a current compensation term to solve the unbalance, and a first voltage value to be applied between the first phase and the second phase of the three phase load to provide a PWM driving signal to the three phase load. And a voltage compensator configured to compensate by reflecting the current compensation term to a second voltage value to be applied between the first phase and the third phase of the three-phase load. It should.
여기서, 상기 보상텀 제공부는, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 임피던스 차이에 의거한 전원 임피던스 보상텀과 상기 상단 캐패시터와 상기 하단 캐패시터 사이의 전위차에 의거한 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 제공한다.Here, the compensation term providing unit calculates a voltage error compensation term based on a power supply impedance compensation term based on an impedance difference of each phase centered on the neutral point of the three-phase load, and a potential difference between the upper capacitor and the lower capacitor, and then sums them. To provide the current compensation term.
상기 보상텀 제공부는, 상기 상단 캐패시터의 전압을 감지하는 제 1 전압 감지부와, 상기 하단 캐패시터의 전압을 감지하는 제 2 전압 감지부와, 상기 제 1 전압 감지부에 의해 감지한 전압과 상기 제 2 전압 감지부에 의해 감지한 전압과의 차이값을 제공하는 감산기와, 상기 차이값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 제공하는 보상텀 산출부를 포함한다.The compensation term providing unit may include a first voltage sensing unit sensing a voltage of the upper capacitor, a second voltage sensing unit sensing a voltage of the lower capacitor, a voltage sensed by the first voltage sensing unit, and a first voltage sensing unit. 2 a subtractor for providing a difference value with the voltage sensed by the voltage sensing unit, and calculating a compensation term for providing the current compensation term by adding the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the difference value Contains wealth.
상기 보상텀 제공부는, 상기 삼상 부하의 제 1 상으로 인가되는 전류를 감지하는 전류 감지부와, 상기 전류 감지부에 의해 감지한 전류값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 합산 보상텀을 제공하는 보상텀 산출부와, 상기 합산 보상텀을 적분하여 상기 전류 보상텀으로 제공하는 적분기를 포함한다.The compensation term providing unit may include a current sensing unit sensing a current applied to the first phase of the three-phase load, and calculating the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the current value detected by the current sensing unit. And a summation compensator for adding the summation compensation term and adding the summation compensation term to the current compensation term.
본 발명의 제 2 관점으로서 삼상 인버터의 전원 보상 방법은, 직류 링크 전압을 입력받아 각각 충전하는 상단 캐패시터와 하단 캐패시터와의 중성점에 삼상 부하의 제 1 상을 연결하고, 상기 삼상 부하의 제 2 상과 제 3 상은 상기 직류 링크 전압을 입력받는 4-스위치 인버터 회로의 두 스위치 래그에 일대일로 연결한 삼상 인버터에 의한 각 상의 전원을 보상하는 방법으로서, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 산출하는 단계와, 상기 삼상 부하에 PWM 구동신호를 제공하기 위해 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값에 상기 전류 보상텀을 반영하여 보상하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, a power compensation method of a three-phase inverter includes connecting a first phase of a three-phase load to a neutral point of an upper capacitor and a lower capacitor that receive a DC link voltage and charge each of the three-phase loads, and the second phase of the three-phase load. And the third phase is a method of compensating the power of each phase by a three-phase inverter connected one-to-one to two switch lags of a four-switch inverter circuit receiving the DC link voltage, the current of each phase centering on the neutral point of the three-phase load. Calculating a current compensation term to solve the unbalance, and a first voltage value and the three phase to be applied between the first phase and the second phase of the three phase load to provide a PWM driving signal to the three phase load. Compensating by reflecting the current compensation term to the second voltage value to be applied between the first phase and the third phase of the load.
여기서, 상기 전류 보상텀을 산출하는 단계는, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 임피던스 차이에 의거한 전원 임피던스 보상텀과 상기 상단 캐패시터와 상기 하단 캐패시터 사이의 전위차에 의거한 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 산출한다.The calculating of the current compensation term may include: a voltage error compensation term based on a power supply impedance compensation term based on an impedance difference of each phase centered on the neutral point of the three-phase load, and a potential difference between the upper capacitor and the lower capacitor; After the calculation, the sum is calculated to calculate the current compensation term.
상기 전류 보상텀을 산출하는 단계는, 상기 상단 캐패시터의 전압을 감지하는 단계와, 상기 하단 캐패시터의 전압을 감지하는 단계와, 감지한 상기 상단 캐패시터의 전압과 상기 하단 캐패시터의 전압과의 차이값을 산출하는 단계와, 상기 차이값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the current compensation term may include detecting a voltage of the upper capacitor, sensing a voltage of the lower capacitor, and determining a difference value between the detected voltage of the upper capacitor and the voltage of the lower capacitor. And calculating the current compensation term by adding the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the difference and then adding the calculated power error compensation term and the voltage error compensation term.
상기 전류 보상텀을 산출하는 단계는, 상기 삼상 부하의 제 1 상으로 인가되 는 전류를 감지하는 단계와, 감지한 상기 제 1 상의 전류값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 합산 보상텀을 산출하는 단계와, 상기 합산 보상텀을 적분하여 상기 전류 보상텀을 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the current compensation term may include detecting current applied to the first phase of the three-phase load, and calculating the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the detected current value of the first phase. Summing after the calculation to calculate a sum compensation term, and integrating the sum compensation term to calculate the current compensation term.
본 발명의 제 3 관점으로서 삼상 인버터의 구동 장치는, 직류 링크 전압을 입력받아 각각 충전하는 상단 캐패시터와 하단 캐패시터와의 중성점에 삼상 부하의 제 1 상을 연결하고, 상기 삼상 부하의 제 2 상과 제 3 상은 상기 직류 링크 전압을 입력받는 4-스위치 인버터 회로의 두 스위치 래그에 일대일로 연결한 삼상 인버터를 구동하는 장치로서, 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값을 제공하는 제어부와, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 상기 제 1 전압값과 상기 제 2 전압값에 반영한 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 제공하는 전원 보상기와, 상기 제 1 보상 전압값과 상기 제 2 보상 전압값을 상기 삼상 부하에 인가하기 위한 PWM 구동신호를 제공하는 PWM 발생부와, 상기 PWM 구동신호에 따라 상기 4-스위치 인버터 회로를 스위칭 구동하여 상기 삼상 부하에게 상기 제 1 보상 전압값과 상기 제 2 보상 전압값이 인가되게 하는 스위칭 구동부를 포함한다.In accordance with a third aspect of the present invention, a driving device of a three-phase inverter includes connecting a first phase of a three-phase load to a neutral point between an upper capacitor and a lower capacitor, which receive a DC link voltage and charge each of the three phase loads, and the second phase of the three-phase load. The third phase is a device for driving a three-phase inverter connected one-to-one to two switch lags of the four-switch inverter circuit receiving the DC link voltage, which is to be applied between the first phase and the second phase of the three-phase load A controller for providing a second voltage value to be applied between the first voltage value and the first phase and the third phase of the three-phase load, and for canceling the current unbalance of each phase around the neutral point of the three-phase load. A power compensator for providing a first compensation voltage value and a second compensation voltage value in which a current compensation term is reflected in the first voltage value and the second voltage value, and the first compensation voltage value; A PWM generator which provides a PWM driving signal for applying the second compensation voltage value to the three-phase load, and switching the four-switch inverter circuit according to the PWM driving signal to provide the first compensation voltage to the three-phase load. And a switching driver for applying a value and the second compensation voltage value.
여기서, 상기 전원 보상기는, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 상기 전류 보상텀을 제공하는 보상텀 제공부와, 상기 삼상 부하에 PWM 구동신호를 제공하기 위해 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값에 상기 전류 보상텀을 반영하여 보상하는 전압 보상부를 포함한다.Here, the power compensator, a compensation term providing unit for providing the current compensation term for solving the current unbalance of each phase centered on the neutral point of the three phase load, and the three phase to provide a PWM drive signal to the three phase load The current compensation term is reflected in the first voltage value to be applied between the first phase and the second phase of the load and the second voltage value to be applied between the first phase and the third phase of the three-phase load. And a voltage compensating unit to compensate.
상기 보상텀 제공부는, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 임피던스 차이에 의거한 전원 임피던스 보상텀과 상기 상단 캐패시터와 상기 하단 캐패시터 사이의 전위차에 의거한 전압오차 보상텀을 산출한 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 제공한다.The compensation term providing unit calculates a voltage error compensation term based on a power supply impedance compensation term based on an impedance difference of each phase centered on the neutral point of the three-phase load, and a potential difference between the upper capacitor and the lower capacitor, and adds the sums thereof. Provide the current compensation term.
상기 보상텀 제공부는, 상기 상단 캐패시터의 전압을 감지하는 제 1 전압 감지부와, 상기 하단 캐패시터의 전압을 감지하는 제 2 전압 감지부와, 상기 제 1 전압 감지부에 의해 감지한 전압과 상기 제 2 전압 감지부에 의해 감지한 전압과의 차이값을 제공하는 감산기와, 상기 차이값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 제공하는 보상텀 산출부를 포함한다.The compensation term providing unit may include a first voltage sensing unit sensing a voltage of the upper capacitor, a second voltage sensing unit sensing a voltage of the lower capacitor, a voltage sensed by the first voltage sensing unit, and a first voltage sensing unit. 2 a subtractor for providing a difference value with the voltage sensed by the voltage sensing unit, and calculating a compensation term for providing the current compensation term by adding the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the difference value Contains wealth.
상기 보상텀 제공부는, 상기 삼상 부하의 제 1 상으로 인가되는 전류를 감지하는 전류 감지부와, 상기 전류 감지부에 의해 감지한 전류값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 합산 보상텀을 제공하는 보상텀 산출부와, 상기 합산 보상텀을 적분하여 상기 전류 보상텀으로 제공하는 적분기를 포함한다.The compensation term providing unit may include a current sensing unit sensing a current applied to the first phase of the three-phase load, and calculating the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the current value detected by the current sensing unit. And a summation compensator for adding the summation compensation term and adding the summation compensation term to the current compensation term.
본 발명의 제 4 관점으로서 삼상 인버터의 구동 방법은, 직류 링크 전압을 입력받아 각각 충전하는 상단 캐패시터와 하단 캐패시터와의 중성점에 삼상 부하의 제 1 상을 연결하고, 상기 삼상 부하의 제 2 상과 제 3 상은 상기 직류 링크 전압을 입력받는 4-스위치 인버터 회로의 두 스위치 래그에 일대일로 연결한 삼상 인버터를 구동하는 방법으로서, 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 상기 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값을 산출하는 단계와, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 산출하여 상기 제 1 전압값과 상기 제 2 전압값에 반영한 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 산출하는 단계와, 상기 제 1 보상 전압값과 상기 제 2 보상 전압값을 상기 삼상 부하에 인가하기 위한 PWM 구동신호를 생성하는 단계와, 상기 PWM 구동신호에 따라 상기 4-스위치 인버터 회로를 스위칭 구동하여 상기 삼상 부하에게 상기 제 1 보상 전압값과 상기 제 2 보상 전압값이 인가되게 하는 단계를 포함한다.According to a fourth aspect of the present invention, a method of driving a three-phase inverter includes connecting a first phase of a three-phase load to a neutral point between an upper capacitor and a lower capacitor, which receive a DC link voltage and charge each of the three-phase loads, and the second phase of the three-phase load. The third phase is a method of driving a three-phase inverter connected one-to-one to two switch lags of a four-switch inverter circuit that receives the DC link voltage, and is to be applied between the first phase and the second phase of the three-phase load. Calculating a second voltage value to be applied between the first voltage value and the first phase and the third phase of the three-phase load, and for canceling the current unbalance of each phase around the neutral point of the three-phase load. Calculating a current compensation term to calculate a first compensation voltage value and a second compensation voltage value reflected in the first voltage value and the second voltage value, and the first compensation voltage value; And generating a PWM driving signal for applying the second compensation voltage value to the three-phase load, and switching the four-switch inverter circuit according to the PWM driving signal to give the three-phase load the first compensation voltage value. And causing the second compensation voltage value to be applied.
여기서, 상기 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 산출하는 단계는, 상기 삼상 부하의 중성점을 중심으로 한 각 상의 임피던스 차이에 의거한 전원 임피던스 보상텀과 상기 상단 캐패시터와 상기 하단 캐패시터 사이의 전위차에 의거한 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 산출한다.The calculating of the first compensation voltage value and the second compensation voltage value may include: a power impedance compensation term based on a difference in impedance of each phase centered on the neutral point of the three phase load, and between the upper capacitor and the lower capacitor; The voltage error compensation term based on the potential difference is then summed to calculate the current compensation term.
상기 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 산출하는 단계는, 상기 상단 캐패시터의 전압을 감지하는 단계와, 상기 하단 캐패시터의 전압을 감지하는 단계와, 감지한 상기 상단 캐패시터의 전압과 상기 하단 캐패시터의 전압과의 차이값을 산출하는 단계와, 상기 차이값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 상기 전류 보상텀을 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the first compensation voltage value and the second compensation voltage value may include: detecting a voltage of the upper capacitor, sensing a voltage of the lower capacitor, detecting the voltage of the upper capacitor and the lower voltage of the lower capacitor; Calculating a difference value with a voltage of a capacitor, and calculating the current compensation term by summing after calculating the power impedance compensation term and the voltage error compensation term according to the difference value.
상기 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 산출하는 단계는, 상기 삼상 부하의 제 1 상으로 인가되는 전류를 감지하는 단계와, 감지한 상기 제 1 상의 전류값에 따라 상기 전원 임피던스 보상텀과 상기 전압오차 보상텀을 산출 후에 합산하여 합산 보상텀을 산출하는 단계와, 상기 합산 보상텀을 적분하여 상기 전류 보상텀을 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the first compensation voltage value and the second compensation voltage value may include detecting a current applied to the first phase of the three-phase load, and detecting the power impedance compensation term according to the detected current value of the first phase. And calculating the sum compensation term by summing after calculating the voltage error compensation term, and calculating the current compensation term by integrating the sum compensation term.
본 발명에 의하면 4-스위치 삼상 인버터의 장점인 경제성과 간단함을 유지하면서도 종래 기술에 의한 문제점, 즉 전류 불평형과 전류 왜곡 및 토크 맥동 등을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, while maintaining the economy and simplicity of the four-switch three-phase inverter, there is an effect of preventing problems caused by the prior art, that is, current unbalance and current distortion and torque pulsation.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
먼저, 본 발명의 실시예에 따라 삼상 부하에 인가되는 전류의 불평형을 해소하기 위한 전원 임피던스 보상텀에 대해 살펴보기로 한다.First, the power supply impedance compensation term for solving the unbalance of the current applied to the three-phase load according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6의 (a)는 도 2의 4-스위치 삼상 인버터 및 삼상 부하를 종래의 기술에 따라 운전했을 때의 등가회로를 도시한 것이다. 도 6의 (a)에서 직류 링크의 등가 캐패시턴스는 
여기서, 선택적으로 인버터에서 인가할 수 있는 전압, 즉 
키르히호프의 전류 법칙(
즉, 수학식 7로부터 수학식 6의 전압을 도 6의 (b)의 
여기서, 
다음으로, 본 발명의 실시예에 따라 삼상 부하에 인가되는 전류의 불평형을 해소하기 위한 전압오차 보상텀에 대해 살펴보기로 한다.Next, the voltage error compensation term for solving the unbalance of the current applied to the three-phase load according to an embodiment of the present invention will be described.
도 3과 같이 직류 링크를 구성하는 캐패시터의 전압 변동에 해당하는 량 
여기서, 벡터 
이러한 수학식 10을 기하학적으로 표현하면 도 8과 같다. 따라서 전압오차 
본 발명의 실시예에 따르면 수학식5의 전원 임피던스 보상텀과 수학식 10의 전압오차 보상텀을 합하여 결정한 보상값을 인버터에 인가되는 스위칭 신호에 더하여 삼상 부하의 전류 불평형을 해소한다. 이를 위해 수학식 5와 수학식 10을 합하면 다음의 수학식 11과 같은 보상제어식이 유도된다.According to an embodiment of the present invention, the current unbalance of the three-phase load is solved by adding the compensation value determined by adding the power impedance compensation term of
또한, 수학식 11은 다음의 수학식 12로도 표현될 수 있다.Equation 11 may also be expressed by Equation 12 below.
한편, 4-스위치 삼상 인버터를 구성하는 각각의 스위치를 켜주는 시간인 한 PWM 구간(
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전원 보상기를 포함하는 삼상 인버터의 구동 장치를 나타낸 구성도이다.9 is a configuration diagram illustrating a driving apparatus of a three-phase inverter including a power compensator according to a first embodiment of the present invention.
이에 나타낸 삼상 인버터의 구동 장치는, 직류 링크 전압을 입력받아 각각 충전하는 상단 캐패시터(111)와 하단 캐패시터(113)를 포함하는 직류 링크(110)의 중성점(n)에 삼상 부하(200)의 제 1 상을 연결하고, 삼상 부하(200)의 제 2 상과 제 3 상은 직류 링크 전압을 입력받는 4-스위치 인버터 회로(120)의 두 스위치 래그(a, b)에 일대일로 연결한 4-스위치 삼상 인버터(100)를 구동하는 장치이다.The driving device of the three-phase inverter shown in FIG. 1 includes a three-
제어부(300)는 삼상 부하(200)의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 삼상 부하(200)의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값을 제공한다.The
전원 보상기(400)는 삼상 부하(200)의 중성점(s)을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 제 1 전압값과 제 2 전압값에 반영한 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 제공한다.The
전원 보상기(400)의 보상텀 제공부(410)는 삼상 부하(200)의 중성점(s)을 중심으로 한 각 상의 전류 불평형을 해소하기 위한 전류 보상텀을 제공한다.The compensation
전압 보상부(420)는 삼상 부하(200)에 PWM 구동신호를 제공하기 위해 삼상 부하(200)의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 삼상 부하의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값에 보상텀 제공부(410)로부터 제공되는 전류 보상텀을 반영하여 보상한다.The
보상텀 제공부(410)는 상단 캐패시터(111)의 전압(
전압 보상부(420)는 제어부(300)로부터 제공되는 삼상 부하(200)의 제 1 상과 제 2 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 1 전압값과 삼상 부하(200)의 제 1 상과 제 3 상과의 사이에 인가하고자 하는 제 2 전압값에 보상텀 제공부(410)로부터 제공되는 전류 보상텀을 합산하는 2개의 가산기(421, 423)를 포함한다.The
PWM 발생부(500)는 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 삼상 부하(200)에 인가하기 위한 PWM 구동신호를 제공한다.The
스위칭 구동부(600)는 PWM 구동신호에 따라 4-스위치 인버터 회로(120)를 스위칭 구동하여 삼상 부하(200)에게 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값이 인가되게 한다.The switching
도 9에 나타낸 삼상 인버터의 구동 장치에서는 
도 9에 나타낸 삼상 인버터의 구동 장치에서는 제 1 전압 감지부(411)와 제 2 전압 감지부(413)를 포함하는 실시예를 설명하였으나, 인버터(100)의 전원 공급측에 DC/DC 컨버터가 존재하는 경우에는 DC/DC 컨버터로부터 상단 캐패시터(111)의 전압(
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전원 보상기를 포함하는 삼상 인버터의 구동 장치에 의한 삼상 인버터의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of driving a three-phase inverter by a driving apparatus of a three-phase inverter including a power compensator according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 4-스위치 인버터 회로(120)와 삼상 부하(200)의 연결 상태를 살펴보면 직류 링크(110)의 중성점(n)에 삼상 부하(200)의 제 1 상을 연결하고, 삼상 부 하(200)의 제 2 상과 제 3 상은 4-스위치 인버터 회로(120)의 두 스위치 래그(a, b)에 일대일로 연결한다.First, referring to the connection state of the four-
이러한 4-스위치 인버터 회로(120)와 삼상 부하(200)의 연결 상태에서 제어부(300)는 삼상 부하(200)에 인가하고자하는 상전압 크기(
한편, 제 1 전압 감지부(411)는 상단 캐패시터(111)의 전압(
그러면, 감산기(415)는 두 전압(
보상텀 산출부(417)에 의해 산출된 전류 보상텀은 전압 보상부(420)를 구성하는 두 가산기(421, 423)의 각각의 한 쪽 입력단으로 제공되며, 두 가산기(421, 423)는 제어부(300)로부터 다른 쪽 입력단으로 제공되는 제 1 전압값과 제 2 전압값에 전류 보상텀을 반영, 즉 가산하여 산출한 제 1 보상 전압값(
그러면, PWM 발생부(500)는 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 삼상 부하(200)에 인가하기 위한 PWM 구동신호를 생성하여 스위칭 구동부(600)에게 제공한다(S709).Then, the
끝으로, 스위칭 구동부(600)는 PWM 구동신호에 따라 4-스위치 인버터 회로(120)를 스위칭 구동하여 삼상 부하(200)에게 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값이 인가되게 한다(S711).Finally, the switching
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전원 보상기를 포함하는 삼상 인버터의 구동 장치를 나타낸 구성도이다.11 is a configuration diagram illustrating a driving apparatus of a three-phase inverter including a power compensator according to a second embodiment of the present invention.
도 11에 나타낸 삼상 인버터의 구동 장치를 앞서 도 9를 참조하여 설명한 제 1 실시예에 따른 삼상 인버터의 구동 장치와 비교하여 보면 도 9에서 도면부호 410을 부여한 보상텀 제공부를 다르게 구현한 것이다. 이에 도 9와 도 11에서 상호 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.When comparing the driving device of the three-phase inverter shown in FIG. 11 with the driving device of the three-phase inverter according to the first embodiment described above with reference to FIG. 9, a compensation term providing unit denoted by 410 in FIG. 9 is implemented differently. Accordingly, the same reference numerals are given to the same components in FIGS. 9 and 11.
도 11에 나타낸 삼상 인버터의 구동 장치에서 보상텀 제공부(430)는, 삼상 부하(200)의 제 1 상으로 인가되는 전류(
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전원 보상기를 포함하는 삼상 인버터의 구동 장치에 의한 삼상 인버터의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of driving a three-phase inverter by a driving apparatus of a three-phase inverter including a power compensator according to a second embodiment of the present invention.
먼저, 4-스위치 인버터 회로(120)와 삼상 부하(200)의 연결 상태를 살펴보면 직류 링크(110)의 중성점(n)에 삼상 부하(200)의 제 1 상을 연결하고, 삼상 부하(200)의 제 2 상과 제 3 상은 4-스위치 인버터 회로(120)의 두 스위치 래그(a, b)에 일대일로 연결한다.First, referring to the connection state of the four-
이러한 4-스위치 인버터 회로(120)와 삼상 부하(200)의 연결 상태에서 제어부(300)는 삼상 부하(200)에 인가하고자하는 상전압 크기(
한편, 전류 감지부(431)는 삼상 부하(200)의 제 1 상으로 인가되는 전류(
그러면, 적분기(435)는 보상텀 산출부(433)로부터 입력되는 합산 보상텀을 적분하여 전류 보상텀을 산출하며, 전압 보상부(420)를 구성하는 두 가산기(421, 423)의 각각의 한 쪽 입력단으로 산출된 전류 보상텀을 제공한다.Then, the
이어서, 전압 보상부(420)의 두 가산기(421, 423)는 제어부(300)로부터 제공되는 제 1 전압값과 제 2 전압값에 전류 보상텀을 반영, 즉 가산하여 산출한 제 1 보상 전압값(
그러면, PWM 발생부(500)는 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값을 삼상 부하(200)에 인가하기 위한 PWM 구동신호를 생성하여 스위칭 구동부(600)에게 제공한다(S811).Then, the
끝으로, 스위칭 구동부(600)는 PWM 구동신호에 따라 4-스위치 인버터 회로(120)를 스위칭 구동하여 삼상 부하(200)에게 제 1 보상 전압값과 제 2 보상 전압값이 인가되게 한다(S813).Finally, the switching
도 13은 본 발명의 효과를 검증하기 위해 실시한 실험과 시뮬레이션에서 얻어진 전류 파형이다. 도 13에서 알 수 있듯이 보상 제어가 적용되었을 경우에 전류의 왜곡이나 불평형 현상은 사라지는 것을 확인할 수 있다.13 shows current waveforms obtained from experiments and simulations conducted to verify the effects of the present invention. As can be seen in FIG. 13, when the compensation control is applied, the distortion or the unbalance of the current disappears.
본 발명에 의한 삼상 인버터의 전원 보상 방법 및 구동 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 이 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 해당 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 삼상 인버터의 전원 보상 방법 및 구동 방법을 구현한다. 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.The power compensation method and driving method of the three-phase inverter according to the present invention can be created by a computer program. The code and code segments that make up this computer program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the computer program is stored in a computer readable media, and read and executed by a computer to implement a power compensation method and a driving method of a three-phase inverter. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.
지금까지 본 발명에 대하여 그 일부 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described based on some embodiments thereof. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 6-스위치 삼상 인버터의 회로도,1 is a circuit diagram of a six-switch three phase inverter according to a first embodiment of the prior art;
도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 4-스위치 삼상 인버터의 회로도,2 is a circuit diagram of a four-switch three-phase inverter according to a second conventional embodiment;
도 3은 종래의 4-스위치 삼상 인버터의 각 스위칭 상태에 따른 회로 구성을 나타낸 도,3 is a diagram showing a circuit configuration according to each switching state of a conventional four-switch three-phase inverter,
도 4는 종래의 4-스위치 삼상 인버터의 출력 상 전압과 출력 선간 전압의 관계를 보여주는 복소 평면상의 전압 벡터도,4 is a voltage vector on a complex plane showing the relationship between the output phase voltage and the output line voltage of a conventional four-switch three-phase inverter,
도 5는 종래의 4-스위치 삼상 인버터를 종래의 방법으로 운전하였을 때 전압벡터의 궤적도,5 is a trajectory diagram of a voltage vector when a conventional four-switch three-phase inverter is operated by a conventional method,
도 6은 4-스위치 삼상 인버터와 삼상 부하의 등가 회로도,6 is an equivalent circuit diagram of a four-switch three-phase inverter and a three-phase load;
도 7은 4-스위치 삼상 인버터의 전원 임피던스를 보상하는 방법을 도시한 등가 회로도,7 is an equivalent circuit diagram illustrating a method of compensating power impedance of a four-switch three-phase inverter;
도 8은 전압 오차의 량을 각 선간 전압의 성분으로 나누어 계산하기 위해 복소평면 상에 오차 전압벡터와 각 전압벡터를 도시한 도,8 is a diagram showing an error voltage vector and each voltage vector on a complex plane in order to calculate the amount of voltage error divided by the component of each line voltage;
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼상 인버터 구동 장치를 나타낸 블록도,9 is a block diagram showing a three-phase inverter drive device according to a first embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼상 인버터 구동 장치에 의한 인버터 구동 방법을 나타낸 흐름도,10 is a flowchart illustrating an inverter driving method by a three-phase inverter driving apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼상 인버터 구동 장치를 나타낸 블록도,11 is a block diagram showing a three-phase inverter drive device according to a second embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼상 인버터 구동 장치에 의한 인버터 구동 방법을 나타낸 흐름도,12 is a flowchart illustrating an inverter driving method by a three-phase inverter driving apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 13은 4-스위치 삼상 인버터로 3상 유도 모터를 저속(5Hz)에서 운전 시 본 발명의 보상 방법이 적용되었을 때와 적용되지 않았을 때를 비교하기 위한 실험 및 시뮬레이션 전류 파형도,FIG. 13 is an experimental and simulated current waveform diagram for comparing a compensation method of the present invention with and without applying a three-phase induction motor at a low speed (5 Hz) using a four-switch three-phase inverter.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 직류 링크 111 : 상단 캐패시터110: direct current link 111: upper capacitor
113 : 하단 캐패시터 120 : 4-스위치 인버터 회로113: lower capacitor 120: 4-switch inverter circuit
100 : 4-스위치 삼상 인버터 200 : 삼상 부하100: 4-switch three-phase inverter 200: three-phase load
300 : 제어부 400 : 전원 보상기300
410 : 보상텀 제공부 411 : 제 1 전압 감지부410: compensation term providing unit 411: first voltage detection unit
413 : 제 2 전압 감지부 415 : 감산기413: second voltage detector 415: subtractor
417 : 보상텀 산출부 420 : 전압 보상부417: compensation term calculator 420: voltage compensator
421, 423 : 가산기 500 : PWM 발생부421, 423: Adder 500: PWM generator
600 : 스위칭 구동부 430 : 보상텀 제공부600: switching driver 430: compensation term providing unit
431 : 전류 감지부 433 : 보상텀 산출부431
435 : 적분기435: Integrator
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