KR20110006936A - 인버터 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 입력된 출력 전압을 평활시켜 직류 링크 전압을 출력하는 평활부 및 상기 평활부로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함하는 인버터와, 상기 직류 링크 전압의 값을 측정하기 위한 전압 검출부 및 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송하기 위한 제어부를 포함하는 인버터 제어 시스템에 관한 것이다.

인버터, 제어, 정전, 모터

Description

인버터 제어 시스템 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING INVERTER}

본 발명은 정전 등의 발생한 경우, 효율적으로 인버터를 제어하기 위한 인버터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

인버터(invertor)란 주로 모터의 속도 및 토크를 제어할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 모터의 속도제어 방식에는 여러 가지가 있으나, 대표적인 방법은 1차 전압제어 방식과 주파수 변환 방식이 있다. 상기 인버터는 효율 제어, 역률 제어 등에 사용될 수도 있고, 예비 전원, 컴퓨터용의 무정전 전원, 직률 송전 등에 응용되어 사용될 수도 있다.

상기 인버터의 사용 목적은 공정제어, 공장 자동화 및 에너지 절약을 하기 위한 것이다. 예를 들면, 가열로 송풍기(blower)의 경우, 상기 인버터가 제품의 종류나 생산량에 따라 상기 송풍기의 속도를 조정할 수 있다. 상기 인버터가 상기 송풍기의 풍량을 조절함으로써 가열로 내의 온도를 최적의 온도로 조절할 수 있을 뿐 만 아니라 제품의 질적 향상을 도모할 수 있다. 위와 같이 함으로써, 커다란 에너지 절감 효과를 가져 올 수 있다.

현재, 순시 정전 등이 발생한 경우, 인버터를 효율적으로 제어하기 위한 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 정전되거나 복전되는 경우, 인버터를 효율적으로 제어함으로써 부하를 효율적인 구동하기 위한 인버터 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 인버터 제어 시스템은, 입력되는 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 입력된 출력 전압을 평활시켜 직류 링크 전압을 출력하는 평활부 및 상기 평활부로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함하는 인버터와, 상기 직류 링크 전압의 값을 측정하기 위한 전압 검출부 및 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송하기 위한 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터의 출력을 차단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인버터 제어 시스템은 회생량을 측정하기 위한 회생량 측정부 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 회생량이 0보다 큰 경우, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 크다고 판단한 경우, 미리 설정된 시간이 경과 한 후, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인버터 제어 방법은 측정된 직류 링크 전압의 값과 정전 기준 전압의 값, 저전압 트립 기준 전압의 값 및 복전 기준 전압의 값을 비교하는 단계와, 상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 인버터 제어 방법은 상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 저전압 트립 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터의 출력을 차단하는 단계를 더 포함한다.

여기서, 상기 인버터 제어 방법은 상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 복전 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 정전이 발생하는 경우, 전동기를 정지시키지 않고 감속시킴으로써 전동기가 정지됨에 따른 피해를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정전이 발생하는 경우, 부하를 감속시킨 후에 정지시킴으로써, 사용자의 안전을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 인버터 제어 시스템의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 인버터 제어 시스템은 인버터(110), 유도전동기(130), 전압 검출부(140), 회생량 측정부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

상기 인버터(110)는 정류부(111), 평활부(112), 인버터부(113)를 포함한다. 상기 정류부(111)는 입력된 교류 전원을 정류하여 출력한다. 상기 평활부(112)은 상기 정류부(111)로부터 입력된 출력 전압을 평활시켜 직류 링크 전압을 출력한다. 상기 평활부(112)는 커패시터로 구현될 수 있다. 상기 인버터부(113)는 상기 평활부(112)로부터 입력된 직류 링크 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력한다.

상기 유도전동기(130)는 상기 인버터부(113)로부터 출력된 교류 전압에 의해서 작동된다.

상기 전압 검출부(140)는 상기 직류 링크 전압의 값을 측정한다.

상기 회생량 측정부(150)는 상기 직류 링크 전압의 값을 이용하여 회생량을 측정한다. 회생에너지란 유도전동기가 감속 정지하게 되는 경우, 감속하는 동안 에너지의 흐름이 인버터쪽으로 역류하는 현상을 의미한다. 일반적으로, 유도전동기가 충분한 감속시간에 걸쳐 감속되는 경우, 상기 회생에너지는 유도전동기의 손실로 소모되고 인버터 쪽으로는 전달되지 않는다. 반면에, 유도전동기가 짧은 감속시간에 걸쳐 감속되는 경우, 상기 회생에너지는 인버터 쪽으로 전달되어 평활부(110)에 존재하는 커패시터의 양단의 직류 전압을 상승시킨다. 따라서, 상기 회생량이 0보다 큰 경우, 상기 유도 전동기가 감속하거나 정지한 것을 의미한다. 반면에, 상기 회생량이 0보다 크지 않은 경우, 상기 유도 전동기는 정상적으로 작동하고 있음을 의미한다.

상기 제어부(160)는 상기 인버터(113)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 상기 인버터(120)에 전송할 수 있다.

상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값과 정전 기준 전압의 값, 저전압 트립 전압의 값 및 복전 기준 전압의 값을 비교한다. 상기 복전이란 정전으로 인해 전기의 공급이 차단된 후, 전기가 다시 공급되는 것을 의미한다.

상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송한다('정전 모드'). 예를 들면, 정상적으로 구동되는 경우, 60HZ인 전압이 입력되면, 상기 유도전동기는 60HZ의 출력 주파수 및 380V의 출력 전압으로 구동된다. 반면에, 순시 정전 등이 발생한 경우, 상기 제어부(160)는 상기 유도전동기로 인가되는 전압의 주파수가 10HZ가 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 유도전동기(130)를 10HZ/60V로 구동되도록 제어할 수 있다. 상기 주파수 및 전압의 값은 일 실시예에 불과하고, 상기 값들은 다양하게 변경할 수 있다. 순시 정전 등이 발생한 경우, 상기 제어부(160)는 상기 유도전동기가 최소한의 에너지를 사용하면서 멈추지않고 운전될 수 있도록 제어한다.

상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 인버터의 출력을 차단한다('차단 모드').

순시 정전 등이 발생한 후, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어한다('복전 모드'). 즉, 상기 제어부(160)는 상기 인버터를 정전이 발생하기 이전의 상태로 되돌리는 것이다.

상기 회생량 측정부(150)에서 측정된 회생량이 0보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어한다.

상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 크다고 판단한 경우, 미리 설정된 시간이 경과 한 후, 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어한다. 상기 미리 설정된 시간은 시스템에 따라 달리 설정될 수 있다. 이에 따라, 충분한 시간이 지난 후에 시스템을 복귀시킴으로써, 시스템을 안전하게 복귀시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따르면, 정전이 발생하는 경우, 전동기를 정지시키지 않고 감속시킴으로써 전동기가 정지됨에 따른 피해를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 정전이 발생하는 경우, 부하를 감속시킨 후에 정지시킴으로써, 사용자의 안전을 보장할 수 있다.

도 2는 도 1의 전압 측정부에서 측정된 직류링크 전압 값에 따른 인버터의 구동 모드를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2 에는 정전 기준 전압(200), 복전 기준 전압(210), 저전압 트립 기준 전압(220), 순시 정전 등의 발생 시점(230) 및 순시 정전 등이 사라진 시점('복전 시점')(240)이 도시되어 있다.

측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압(200)의 값보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)를 정상적으로 구동하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터(110)로 전송한다('정상 모드').

상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압(200)의 값보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송한다('정전 모드').

상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값(220)보다 큰 경우, 상기 인버터의 출력을 차단한다('차단 모드').

순시 정전 등이 발생한 후, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값(210)보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터로부터 출력되는 전 압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어한다('복전 모드').

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 제어 방법에 관한 흐름도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 전압 검출부(140)는 직류 링크 전압 값을 검출한다(S305). 상기 제어부(160)는 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압(200)의 값보다 큰지 여부를 판단한다(S310).

상기 판단 결과, 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압(200)의 값보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)를 정상적으로 구동하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터(110)로 전송한다(S312).

반면에, 상기 판단결과, 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압(200)의 값보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 '정전 모드'를 실행한다(S315). 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송한다(S320).

상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값(220)보다 큰지 여부를 판단한다(S325).

상기 판단 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값(220)보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)의 출력을 차단한다(S330).

반면에 상기 판단 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값(220)보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값(210)보다 큰지 여부를 판단한다(S335).

상기 판단 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값(210)보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 '정전 모드'를 실행한다(S375). 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송한다(S380).

반면에, 상기 판단 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값(210)보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 복전 시간을 카운팅한다(S340). 상기 복전 시간이란 순시 정전 등이 사라진 직후부터 현재까지의 시간을 의미한다.

상기 제어부(160)는 상기 카운팅한 시간이 복전 기준 시간보다 큰지 여부를 판단한다(S345).

상기 판단결과, 상기 카운팅한 시간이 복전 기준 시간보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 상기 345단계를 반복 실행한다.

반면에, 상기 판단 결과, 상기 카운팅한 시간이 복전 기준 시간보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 회생량 측정부(150)가 회생량을 측정하도록 제어한다(S350).

상기 제어부(160)는 상기 측정된 회생량이 0보다 큰지 여부를 판단한다(S355).

상기 판단결과, 상기 측정된 회생량이 0보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 '정전 모드'를 실행한다(S365). 상기 제어부(160)는 상기 인버터(110)로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터로 전송한다(S370).

반면에, 상기 판단결과, 상기 측정된 회생량이 0보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 상기 인버터로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 한다(S360).

도 4는 순시 정전 등이 발생하는 경우, 회생량이 증가함을 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 4에는 순시 정전 등이 발생한 시점(400)이 도시되어 있다. 회생량은 순시 정전 등이 발생하기 전에는 0의 값을 갖는다. 반면에, 상기 순시 정전이 발생한 시점(400) 이후, 상기 회생량은 0보다 큰 값을 갖는 것을 보여준다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어 시스템의 구동에 따른 인버터의 출력 값들을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 5에는 순시 정전 등이 발생한 시점(500), 순시 정전 등이 사라진 시점(510) 및 순시 정전이 발생 시점부터 사라진 시점 사이의 인버터의 출력 전류를 도시한 블록(520)이 도시되어 있다.

상기 인버터 제어 시스템에 따르면, 순시 정전 등이 발생한 시점(500) 및 순시 정전 등이 사라진 시점(510) 사이에서도, 인버터의 출력 전류는 계속하여 출력(520)되는 것을 볼 수 있다. 또한, 상기 인버터의 출력 전류는 순시 정전 등이 발생한 시점(500) 이전에는 큰 전류 값을 갖는다. 반면에, 상기 인버터의 출력 전류는 순시 정전 등이 발생한 시점(500) 이후에는 작은 전류 값을 갖는다. 즉, 순시 정전이 발생한 경우에도, 상기 인버터의 출력은 차단되지 않고 작은 크기로 계속 흐르게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 인버터 제어 시스템에 따르면, 순시 정전이 발생하는 경우에도, 유도전동기를 정지시키지 않고 감속시킴으로써 전동기가 정지됨에 따른 피해를 방지할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 인버터 제어 시스템의 블록도.

도 2는 도 1의 전압 측정부에서 측정된 직류링크 전압 값에 따른 인버터의 구동 모드를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 제어 방법에 관한 흐름도.

도 4는 순시 정전 등이 발생하는 경우, 회생량이 증가함을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어 시스템의 구동에 따른 인버터의 출력 값들을 도시한 도면.

Claims (8)

1. 입력되는 교류 전원을 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 입력된 출력 전압을 평활시켜 직류 링크 전압을 출력하는 평활부 및 상기 평활부로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함하는 인버터;

   상기 직류 링크 전압의 값을 측정하기 위한 전압 검출부;및

   상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터부로부터 출력되는 전압의 값 및 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어 신호를 상기 인버터부로 전송하기 위한 제어부를 포함하는 인버터 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 저전압 트립 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터부의 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 인버터부로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   회생량을 측정하기 위한 회생량 측정부를 더 포함하고,

   상기 제어부는,

   상기 회생량이 0보다 큰 경우, 상기 인버터부로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 복전 기준 전압의 값보다 크다고 판단된 경우, 미리 설정된 시간이 경과 한 후, 상기 인버터부로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 시스템.
6. 측정된 직류 링크 전압의 값과 정전 기준 전압의 값, 저전압 트립 기준 전압의 값 및 복전 기준 전압의 값을 비교하는 단계;

   상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 정전 기준 전압의 값보다 작은 경우, 인버터부로부터 출력되는 전압의 주파수를 미리 설정된 값으로 낮추는 단계를 포함하는 인버터 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 저전압 트립 기준 전압의 값보다 작은 경우, 상기 인버터부의 출력을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 비교 결과, 상기 측정된 직류 링크 전압의 값이 상기 복전 기준 전압의 값보다 큰 경우, 상기 인버터부로부터 출력되는 전압의 주파수가 정전되기 전의 주파수가 되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어 방법.

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