KR20140142048A - Ground fault detecting circuit for inverter - Google Patents

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KR20140142048A KR1020130063594A KR20130063594A KR20140142048A KR 20140142048 A KR20140142048 A KR 20140142048A KR 1020130063594 A KR1020130063594 A KR 1020130063594A KR 20130063594 A KR20130063594 A KR 20130063594A KR 20140142048 A KR20140142048 A KR 20140142048A
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이재문
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Abstract

The present invention provides a ground fault detecting circuit of an inverter for detecting ground fault regardless of the detection of the inverter output current by phase which is unnecessary for a separate analog-digital converter and a controller for detecting a ground fault current. The ground fault detecting circuit of an inverter includes a ground fault current input circuit unit which is link with both ends of a DC link capacitor for supplying a DC link voltage and amplifies a positive voltage and a negative voltage of both sides of the DC link capacitor, respectively; and a ground fault determining circuit unit which is connected to the output end of a ground fault current input circuit and determines whether there is a ground fault by comparing the difference between the positive voltage and the negative voltage of both ends of the DC link capacitor, which the ground fault current input circuit unit supplies, with a predetermined reference voltage.

Description

인버터의 지락 검출회로{GROUND FAULT DETECTING CIRCUIT FOR INVERTER}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ground fault detection circuit,

본 발명은 인버터에 관한 것으로, 특히 인버터의 직류 링크 전류를 이용하여 지락(ground fault)을 검출하는 인버터의 지락 검출회로에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to an inverter, and more particularly, to a ground fault detection circuit of an inverter that detects a ground fault using a DC link current of an inverter.

일반적으로 모터 구동용 범용 인버터의 전원 회로 부 구성은 도 1과 같다. 도 1을 참조하여 간략히 설명하기로 한다.Generally, the configuration of the power supply circuit of the motor-driven general-purpose inverter is as shown in Fig. Will be briefly described with reference to Fig.

도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 일반적인 3상 교류모터 구동용 범용 인버터에 있어서 제어부를 제외한 전원 회로 부(20)는 3상 정류기{일명 컨버터(converter)}(21), 직류 링크 커패시터(DC-Link capacitor)(22), 3상 인버터(23)를 포함하여 구성된다.1, the power supply circuit unit 20 of the general-purpose inverter for driving a general three-phase AC motor includes a three-phase rectifier (aka converter) 21, a DC link capacitor (DC- A link capacitor 22, and a three-phase inverter 23.

도 1에 있어서 부호 10은 상용 교류 전원이고 부호 30은 모터이다.1, reference numeral 10 denotes a commercial AC power source, and reference numeral 30 denotes a motor.

3상 교류모터 구동용 범용 인버터의 전원 회로 부(20)의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.The operation of the power supply circuit unit 20 of the general-purpose inverter for driving the three-phase AC motor will be briefly described below.

3상 정류기(21)는 상용 교류 전원을 정류하여 직류로 변환하고 해당 직류로 직류 링크 커패시터(22)를 충전한다.The three-phase rectifier 21 rectifies the commercial AC power to convert it into DC, and charges the DC link capacitor 22 with the corresponding DC.

직류 링크 커패시터(22)는 3상 정류기(21)로부터의 맥류 직류를 평활하여 일정한 직류 전원을 3 상 인버터(23)에 제공한다.The DC link capacitor 22 smoothes pulsating current from the three-phase rectifier 21 and supplies a constant DC power to the three-phase inverter 23.

3 상 인버터(23)는 미 도시한 제어부(도 2의 부호 32, 33 참조)로부터의 가변전압 가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency)의 게이트 구동 신호에 의해 온/오프가 제어되어 주파수와 전압이 가변하는 교류출력을 모터(30)에 제공하여 모터(30)를 제어한다.The three-phase inverter 23 is turned on / off by a gate drive signal of a variable voltage variable frequency from a control unit (see 32 and 33 in FIG. 2) To the motor (30) to control the motor (30).

이러한 3상 교류모터 구동용 범용 인버터에 있어서 인버터의 상기 제어부는 모터 제어 뿐 아니라 인버터의 동작상태를 감시하고 보호회로로서 동작을 수행한다. In the general-purpose inverter for driving the three-phase AC motor, the control section of the inverter monitors the operation state of the inverter as well as the motor control, and operates as a protection circuit.

한편 이러한 인버터의 3상 출력 중 어느 한 상이 단선되거나 외부 환경에 따라서 대지에 접지되면 지락 전류가 발생하며, 이러한 지락 전류는 인버터와 모터(30)를 소손시킬 수 있다.On the other hand, when any one of the three-phase outputs of the inverter is disconnected or grounded to the ground according to the external environment, a ground fault current is generated, and this ground fault current may burn out the inverter and the motor (30).

인버터에 있어서 지락 전류의 검출을 위한 종래기술의 일 예에 따른 지락 전류 검출 회로의 구성과 동작을 도 2를 참조하여 간략히 설명한다.The configuration and operation of the ground fault current detection circuit according to an example of the prior art for detecting the ground fault current in the inverter will be briefly described with reference to Fig.

종래기술의 일 예에 따른 인버터의 지락 전류 검출 회로는 3상의 상 전류를 검출하여 제공하며 3개의 변류기로 구성되는 상 별 변류기(31), 3개의 상 별 변류기(31)의 출력에 접속되어 3상의 전류 검출 값을 받아 아날로그-디지털 변환하고 디지털 변환된 3상의 전류 검출 값들을 합산하여 지락 전류를 산출하는 지락 검출 부(32) 및 지락 검출 부(32)의 지락 전류 검출 여부에 따라서 인버터(23)에 출력하는 게이트 구동신호를 출력 또는 중단하는 게이트 구동 회로 부(33)를 포함하여 구성된다.The ground fault current detection circuit of the inverter according to an example of the prior art detects and provides three phases of phase current and is connected to the outputs of three phase-by-phase current transformers 31, which are composed of three current transformers, A ground fault detecting unit 32 for calculating a ground fault current by summing the three-phase current detection values obtained by digital-converting the received current detection value on the basis of the ground fault current detected by the ground fault detecting unit 32, And a gate driving circuit 33 for outputting or interrupting a gate driving signal for outputting the gate driving signal.

위에서 지락 전류의 발생 여부 결정은 다음 식 1에 따른다. 즉,The determination of the ground fault current is to be made according to the following formula. In other words,

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 Ia는 교류 3상 중 a상 전류, Ib는 3상 중 b상 전류, Ic는 3상 중 c상 전류를 의미한다.Where Ia is the a-phase current of the AC three-phase, Ib is the b-phase current of the three-phase, and Ic is the c-phase current of the three-phase.

따라서 식 (1)과 지락 검출 부(32)는 3상 전류를 합산하여 0인 경우 지락 발생이 없는 것으로, O이 아니고 지락 전류 Ig와 같은 임의 전류 값을 갖는 경우 지락이 발생한 것으로 결정하고 이를 나타내는 신호를 게이트 드라이버 회로 부(33)에 출력한다. 게이트 구동 회로 부(33)는 지락 검출 부(32) 로부터 지락 발생을 나타내는 신호를 수신하면 게이트 구동 신호의 출력을 중단하여 인버터(23)의 구동을 중지하며, 따라서 결국 모터(30)도 정지한다.Therefore, Equation (1) and Ground Fault Detection Unit 32 determine that a ground fault occurs when the ground fault is not generated when the sum of the three-phase currents is 0, And outputs a signal to the gate driver circuit portion 33. [ When receiving the signal indicating the occurrence of the ground fault from the ground fault detection unit 32, the gate drive circuit unit 33 stops the output of the gate drive signal and stops the drive of the inverter 23, so that the motor 30 is also stopped .

그러나 상술한 바와 같은 종래기술의 일 예에 따른 지락 전류 검출 회로는 3상의 인버터 출력 전류를 모두 검출해야만 지락 발생을 검출할 수 있어 결상 또는 한 상 이상의 단선 발생시 지락 발생을 검출할 수 없는 문제점이 있다.However, the ground fault current detection circuit according to an example of the related art as described above can detect occurrence of ground fault only when all of the inverter output currents of three phases are detected, .

또한 종래기술의 일 예에 따른 지락 전류 검출 회로는 지락 검출용으로 인버터의 제조원가를 상승시키는 고가의 아날로그-디지털 변환기 및 지락전류 연산용 제어기가 필요하다는 문제점이 있다.
Also, the ground fault current detection circuit according to an example of the related art has a problem that a costly analog-to-digital converter and a controller for calculating a ground current are required to increase the manufacturing cost of the inverter for ground fault detection.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 상 별 인버터 출력 전류의 검출과 무관하게 지락을 검출할 수 있고 지락 전류 검출을 위한 별도의 아날로그-디지털 변환기 및 제어기를 필요로 하지 않는 인버터의 지락 검출회로를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a separate analog-to-digital converter for detecting a ground fault regardless of the detection of the inverter output current, The ground fault detection circuit of the inverter which does not require the ground fault detection circuit.

상기 본 발명의 목적은, 인버터의 지락 검출회로에 있어서,An object of the present invention is to provide a ground fault detection circuit for an inverter,

상기 인버터에 있어서 직류 링크 전압(DC Link voltage)을 제공하는 직류 링크 커패시터(DC Link capacitor) 양단에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압을 각각 증폭하여 제공하는 지락 전류 입력 회로 부; 및A ground fault current input circuit unit connected to both ends of a DC link capacitor for providing a DC link voltage in the inverter and amplifying and providing a positive voltage and a negative voltage at both ends of the DC link capacitor, ; And

상기 지락 전류 입력 회로 부의 출력단에 접속되어, 상기 지락 전류 입력 회로 부가 제공하는 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 미리 결정된 기준 전압과 비교하여 지락 발생 여부를 결정하는 지락 결정 회로 부;를 포함하는 본 발명에 따른 인버터의 지락 검출 회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.A ground determining circuit unit connected to an output terminal of the ground fault current input circuit unit for comparing a difference between a positive electrode voltage and a negative electrode voltage across the DC link capacitor provided by the ground fault current input circuit unit with a predetermined reference voltage to determine whether a ground fault occurs; And the ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 지락 전류 입력 회로 부는,According to a preferred aspect of the present invention, the ground-

상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공하는 제 1 션트(shunt) 저항과; 상기 직류 링크 커패시터 양단의 음극에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 음극 전압을 나타내는 제 2 전압신호를 제공하는 제 2 션트 저항과; 상기 제 1 션트 저항의 양단에 접속되어, 상기 제 1 션트 저항에 형성되는 상기 제 1 전압신호를 증폭하는 제 1 증폭 회로 부; 및 상기 제 2 션트 저항의 양단에 접속되어, 상기 제 2 션트 저항에 형성되는 상기 제 2 전압신호를 증폭하는 제 2 증폭 회로 부;를 포함한다.A first shunt resistor connected to the anode of the DC link capacitor and providing a first voltage signal indicative of the anode voltage across the DC link capacitor; A second shunt resistor connected to the cathode of the DC link capacitor and providing a second voltage signal indicative of a negative voltage across the DC link capacitor; A first amplifying circuit unit connected to both ends of the first shunt resistor and amplifying the first voltage signal formed in the first shunt resistor; And a second amplifier circuit connected to both ends of the second shunt resistor and amplifying the second voltage signal formed in the second shunt resistor.

본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 상기 지락 결정 회로 부는, 상기 지락 전류 입력 회로 부가 제공하는 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 제공하는 차동 증폭 회로 부; 및 상기 차동 증폭 회로 부의 출력단에 접속되어, 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압과 상기 기준 전압을 비교함으로써 지락 발생 여부를 결정하는 비교회로 부;를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the ground fault determining circuit unit includes: a differential amplifier circuit unit for providing a difference between a positive electrode voltage and a negative electrode voltage across the DC link capacitor provided by the ground fault current input circuit; And a comparison circuit unit connected to an output terminal of the differential amplification circuit unit for comparing the output voltage of the differential amplification circuit unit with the reference voltage to determine whether or not a ground fault has occurred.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 지락 결정 회로 부는, 상기 제 1 증폭 회로 부가 출력하는 제 1 증폭 전압으로부터 제 2 증폭 회로 부가 출력하는 제 2 증폭 전압을 감산하여 출력하는 차동 증폭 회로 부; 및 상기 차동 증폭 회로 부의 출력단에 접속되고, 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압과 지락 발생을 결정하기 위한 기준 전압을 비교하여, 상기 기준 전압보다 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압이 작지 않으면 지락 발생을 결정하고, 지락 발생을 나타내는 신호를 출력하는 비교회로 부;를 포함한다.According to another preferred aspect of the present invention, the ground fault determining circuit unit comprises: a differential amplifier circuit unit for subtracting a second amplified voltage outputted from the second amplifying circuit from the first amplified voltage outputted from the first amplifying circuit, ; And a comparator connected to an output terminal of the differential amplifier circuit section for comparing the output voltage of the differential amplifier circuit section with a reference voltage for determining ground fault occurrence and determining whether ground fault occurs when the output voltage of the differential amplifier circuit section is smaller than the reference voltage And a comparison circuit unit for outputting a signal indicating occurrence of a ground fault.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 제 1 증폭 회로 부와 제 2 증폭 회로 부는 절연 연산 증폭 회로 부로 구성된다.According to another preferred aspect of the present invention, the first amplifying circuit part and the second amplifying circuit part are constituted by an insulating operational amplifier circuit part.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 게이트 구동신호의 출력을 중단하도록 상기 지락 발생을 나타내는 신호를 제공하기 위해서, 상기 비교회로 부는 상기 인버터의 게이트 구동회로에 접속된다.According to another preferred aspect of the present invention, the comparison circuit section is connected to the gate drive circuit of the inverter in order to provide a signal indicative of the occurrence of the ground fault to interrupt the output of the gate drive signal.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는 상기 지락 전류 입력 회로 부와 상기 지락 결정 회로 부는 고주파 노이즈를 바이패스(bypass) 시키기 위한 노이즈 제거 회로 부를 더 포함한다.According to another preferred aspect of the present invention, in the ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention, the ground fault current input circuit portion and the ground fault determination circuit portion further include a noise cancellation circuit portion for bypassing the high frequency noise .

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 노이즈 제거 회로 부는, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압을 각각 증폭하여 출력하는 출력단과 접지 사이에 접속되는 제 1 및 제 2 노이즈 제거용 커패시터; 및 상기 지락 결정 회로 부의 출력단 또는 비교 입력단과 접지 사이에 접속되는 제 3 노이즈 제거용 커패시터;를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the noise canceling circuit unit includes first and second noise removing capacitors connected between an output terminal for amplifying and outputting positive and negative voltages at both ends of the DC link capacitor, respectively, ; And a third noise removing capacitor connected between the output terminal of the ground fault determining circuit unit or the comparison input terminal and the ground.

본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는, 직류 링크용 커패시터의 양극과 음극 전압을 각각 이용하여 지락 발생을 검출하는 회로로 구성되므로, 인버터의 상 별 출력전류검출용 상 별 변류기가 불필요한 효과를 얻을 수 있다.Since the ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention is constituted by a circuit for detecting occurrence of ground fault by using the positive and negative voltages of the DC link capacitor respectively, .

본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는, 직류 링크용 직류 링크 커패시터의 양극과 음극 전압의 차이를 구하는 차동 증폭회로와 비교 회로 부에 의해 지락을 결정하는 회로구성이므로 아날로그-디지털 변환기 및 연산 제어를 위한 제어기의 구성이 불필요하여 저렴한 비용으로 구성가능한 효과를 얻을 수 있다.Since the ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention is a circuit configuration for determining the ground fault by the differential amplifier circuit for obtaining the difference between the anode and cathode voltages of the direct current link capacitor for the DC link and the comparison circuit, It is possible to obtain an effect that it can be configured at a low cost.

본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는, 고주파 노이즈를 바이패스 시키기 위한 노이즈 제거 회로 부를 더 포함하므로, 고주파 노이즈에 대해서 절연되어 신뢰성있는 지락 검출이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
The ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention further includes a noise canceling circuit for bypassing the high frequency noise, so that the ground fault detection circuit can be reliably isolated from the high frequency noise, and reliable ground fault detection can be obtained.

도 1은 일반적인 모터 구동용 범용 인버터의 전원 회로 부 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 2는 종래기술의 일 예에 따른 인버터의 지락 전류 검출 회로의 구성을 보여주는 블록 도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 인버터의 지락 검출회로와 인버터 전체의 구성을 보여주는 블록 도이고,
도 4는 도 3에 있어서 인버터의 지락 검출회로 만에 대한 구성을 별도로 상세히 보여주는 블록 도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a power supply circuit unit of a general motor drive universal inverter,
2 is a block diagram showing a configuration of a ground fault current detection circuit of an inverter according to an example of the prior art,
3 is a block diagram showing a configuration of an entire inverter and a ground fault detection circuit of an inverter according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a block diagram showing in detail only the configuration of the ground fault detection circuit of the inverter in FIG.

상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인버터의 지락 검출회로의 구성과 작용을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The configuration and operation of the ground fault detection circuit of the inverter according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 to FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인버터(23)의 지락 검출회로(34)는 크게 구분하여 지락 전류 입력 회로 부(34a)와 지락 결정 회로 부(34b)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the ground fault detection circuit 34 of the inverter 23 according to the preferred embodiment of the present invention roughly includes a ground fault current input circuit portion 34a and a ground fault determination circuit portion 34b.

지락 전류 입력 회로 부(34a)는 인버터(23)에 있어서 직류 링크 전압(DC Link voltage)을 제공하는 직류 링크 커패시터(DC Link capacitor)(22) 양단의 양극 전압과 음극 전압을 각각 증폭하여 제공한다.The ground fault current input circuit portion 34a amplifies and provides the anode voltage and the cathode voltage at both ends of the DC link capacitor 22 that provides the DC link voltage at the inverter 23 .

지락 결정 회로 부(34b)는 지락 전류 입력 회로 부(34a)의 출력단에 접속되어, 지락 전류 입력 회로 부(34a)가 제공하는 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 미리 결정된 기준 전압(도 4의 부호 Vref 참조)과 비교하여 지락 발생 여부를 결정한다.The ground fault determination circuit 34b is connected to the output terminal of the ground fault current input circuit 34a to compare the difference between the anode voltage and the cathode voltage across the DC link capacitor 22 provided by the ground fault current input circuit 34a And determines whether a ground fault has occurred or not by comparing the determined reference voltage with reference to the reference voltage Vref in FIG.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 지락 전류 입력 회로 부(34a)는 제 1 션트(shunt) 저항(SR1), 제 2 션트 저항(SR2), 제 1 증폭 회로 부(OP1) 및 제 2 증폭 회로 부(OP2)를 포함하게 구성될 수 있다.4, the ground fault current input circuit portion 34a includes a first shunt resistor SR1, a second shunt resistor SR2, a first amplifying circuit portion OP1, And a circuit portion OP2.

제 1 션트 저항(SR1)은 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극(DCP)에 접속되어, 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극 전압을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공한다.The first shunt resistor SR1 is connected to the anode DCP at both ends of the DC link capacitor 22 to provide a first voltage signal representative of the anode voltage across the DC link capacitor 22. [

제 2 션트 저항(SR2)은 직류 링크 커패시터(22) 양단의 음극(DCN)에 접속되어, 직류 링크 커패시터(22) 양단의 음극 전압을 나타내는 제 2 전압신호를 제공한다.The second shunt resistor SR2 is connected to the cathode DCN at both ends of the DC link capacitor 22 to provide a second voltage signal representative of the cathode voltage across the DC link capacitor 22. [

제 1 증폭 회로 부(OP1)는 제 1 션트 저항(SR1)의 양단에 접속되어, 제 1 션트 저항(SR1)에 형성되는 상기 제 1 전압신호를 증폭하고 출력한다.The first amplifying circuit unit OP1 is connected to both ends of the first shunt resistor SR1 to amplify and output the first voltage signal formed in the first shunt resistor SR1.

제 2 증폭 회로 부(OP2)는 제 2 션트 저항(SR2)의 양단에 접속되어, 제 2 션트 저항(SR2)에 형성되는 상기 제 2 전압신호를 증폭하고 출력한다.The second amplifying circuit unit OP2 is connected to both ends of the second shunt resistor SR2 to amplify and output the second voltage signal formed in the second shunt resistor SR2.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서 제 1 증폭 회로 부(OP1)와 제 2 증폭 회로 부(OP2)는 절연 연산 증폭 회로 부로 구성된다.According to a preferred aspect of the present invention, the first amplifying circuit section OP1 and the second amplifying circuit section OP2 are constituted by an insulation operational amplifier circuit section.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서 지락 전류 입력 회로 부(34a)는 고주파 노이즈를 바이패스(bypass) 시키기 위한 노이즈 제거 회로 부를 더 포함한다.According to a preferred aspect of the present invention, the ground fault current input circuit portion 34a further includes a noise canceling circuit portion for bypassing the high frequency noise.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서 상기 노이즈 제거 회로 부는 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극 전압을 증폭하여 출력하는 출력단과 접지 사이에 접속되는 제 1 노이즈 제거용 직류 링크 커패시터(C1)와, 직류 링크 커패시터(22) 양단의 음극 전압을 각각 증폭하여 출력하는 출력단과 접지 사이에 접속되는 제 2 노이즈 제거용 커패시터(C2)를 포함하게 구성된다.4, the noise canceller circuit may include a first noise canceling circuit connected between an output terminal for amplifying and outputting a positive polarity voltage across the DC link capacitor 22 and a ground, And a second noise removing capacitor C2 connected between an output terminal for amplifying and outputting the negative voltage at both ends of the DC link capacitor 22 and the ground, and a DC link capacitor C1.

도 4에 있어서 부호 R1, R2는 제 1 증폭 회로 부(OP1)와 제 2 증폭 회로 부(OP2)의 출력전압을 형성하기 위한 전압확립용 저항으로 구성될 수 있다.In Fig. 4, symbols R1 and R2 may be constituted by a voltage establishing resistor for forming output voltages of the first amplifying circuit unit OP1 and the second amplifying circuit unit OP2.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 지락 결정 회로 부(34b)는, 차동 증폭 회로 부(34b-1) 및 비교회로 부(34b-2)를 포함하게 구성된다.4, the ground fault determining circuit portion 34b is configured to include the differential amplifying circuit portion 34b-1 and the comparison circuit portion 34b-2.

차동 증폭 회로 부(34b-1)는 지락 전류 입력 회로 부(34a)의 출력단에 접속되어, 지락 전류 입력 회로 부(34a)가 제공하는 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 제공한다.The differential amplifier circuit portion 34b-1 is connected to the output terminal of the ground fault current input circuit portion 34a and detects the difference between the anode voltage and the cathode voltage across the DC link capacitor 22 provided by the ground fault current input circuit portion 34a Lt; / RTI >

즉, 차동 증폭 회로 부(34b-1)는 제 1 증폭 회로 부(OP1)가 출력하는 제 1 증폭 전압으로부터 제 2 증폭 회로 부(OP2)가 출력하는 제 2 증폭 전압을 감산하여 출력한다.That is, the differential amplifying circuit portion 34b-1 subtracts the second amplifying voltage outputted from the second amplifying circuit portion OP2 from the first amplifying voltage outputted from the first amplifying circuit portion OP1 and outputs it.

비교회로 부(34b-2)는 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력단에 접속되어, 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력 전압과 기준 전압(Vref)을 비교함으로써 지락 발생 여부를 결정한다.The comparison circuit unit 34b-2 is connected to the output terminal of the differential amplification circuit unit 34b-1 and determines whether or not a ground fault has occurred by comparing the output voltage of the differential amplification circuit unit 34b-1 with the reference voltage Vref do.

더욱 상세히, 비교회로 부(34b-2)는 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력단에 접속되고, 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력 전압과 지락 발생을 결정하기 위한 기준 전압(Vref)을 비교하여, 기준 전압(Vref)보다 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력 전압이 작지 않으면 지락(즉, 지락발생)을 결정하고, 지락 발생을 나타내는 신호를 출력한다.More specifically, the comparison circuit portion 34b-2 is connected to the output terminal of the differential amplification circuit portion 34b-1 and is connected to the output terminal of the differential amplification circuit portion 34b-1 and a reference voltage Vref ) To determine a ground fault (i.e., ground fault occurrence) if the output voltage of the differential amplifying circuit portion 34b-1 is smaller than the reference voltage Vref, and outputs a signal indicating ground fault occurrence.

도 3에 있어서 부호 IDCP 는 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극으로부터 흘러나가는 전류를 표시하고, 부호 IDCN 은 직류 링크 커패시터(22) 양단의 음극으로 흘러들어오는 전류를 표시하며, 부호 31은 인버터(23)의 상 별 출력전류인 동시에 모터(30)를 흐르는 상 별 전류를 검출하기 위한 상 별 변류기를 표시하고{본 발명에서 상별 변류기는 지락 검출용이 아니고 모터(30)의 속도, 토크(torque) 또는 자속의 제어를 위해 사용된다}, 부호 30은 모터 즉, 3상 교류 모터를 지시하며, 부호 33은 인버터(23)의 상 별 아암 스위치(arm switch)의 온(on)/오프(off) 제어를 위해 아암 스위치의 게이트에 제공하는 게이트 구동신호를 발생시키는 예컨대 펄스 폭 변조 회로로 구성되는 게이트 구동 회로를 지시한다.3, reference symbol I DCP denotes a current flowing from the anode at both ends of the DC link capacitor 22, and I DCN Reference numeral 31 denotes an output current for each phase of the inverter 23 and a phase-to-phase current transformer for detecting currents flowing through the motor 30, respectively, (In the present invention, the phase alternating current is not for ground fault detection and is used for controlling the speed, torque or magnetic flux of the motor 30), 30 denotes a motor, that is, a three-phase AC motor, A gate drive circuit composed of, for example, a pulse width modulation circuit for generating a gate drive signal to be provided to the gate of the arm switch for on / off control of an arm switch of each phase of the inverter 23 .

게이트 구동신호의 출력을 중단하도록 상기 지락 발생을 나타내는 신호를 제공하기 위해서, 비교회로 부(34b-2)는 상기 인버터(23)의 게이트 구동회로(33)에 접속된다.The comparator circuit portion 34b-2 is connected to the gate drive circuit 33 of the inverter 23 in order to provide a signal indicating the occurrence of the ground fault to interrupt the output of the gate drive signal.

한편, 비교회로 부(34b-2)의 입력신호에 혼재될 수 있는 고주파 노이즈(교류 성분의 노이즈)를 제거하기 위해서, 지락 결정 회로 부(34b)의 출력단 또는 상기 비교회로 부(34b-2)의 비교 입력단과 접지 사이에 노이즈 제거 회로 부가 접속 설치될 수 있다. On the other hand, the output terminal of the ground fault determining circuit portion 34b or the output terminal of the comparison circuit portion 34b-2 is connected to the output terminal of the comparison circuit portion 34b-2 so as to eliminate high frequency noise (noise of the AC component) A noise elimination circuit unit may be connected between the comparison input terminal and the ground.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서 상기 지락 결정 회로 부(34b)에 설치되는 노이즈 제거 회로 부는 제 3 노이즈 제거용 커패시터(C3)를 포함하게 구성될 수 있다.According to a preferred aspect of the present invention, the noise removing circuit portion provided in the ground fault determining circuit portion 34b may be configured to include a third noise removing capacitor C3.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인버터(23)의 지락 검출회로(34)의 동작을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.On the other hand, the operation of the ground fault detection circuit 34 of the inverter 23 according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 3 to 4. Fig.

지락 전류 입력 회로 부(34a)의 제 1 션트 저항(SR1)은 직류 링크 커패시터(22) 양단의 양극 전압을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공(출력)한다.The first shunt resistor SR1 of the ground fault current input circuit portion 34a provides (outputs) a first voltage signal indicative of the anode voltage at both ends of the DC link capacitor 22. [

이와 동시에 제 2 션트 저항(SR2)은 직류 링크 커패시터(22) 양단의 음극 전압을 나타내는 제 2 전압신호를 제공한다.Simultaneously, the second shunt resistor SR2 provides a second voltage signal indicative of the cathode voltage across the DC link capacitor 22.

이에 제 1 증폭 회로 부(OP1)는 제 1 션트 저항(SR1)에 형성되는 상기 제 1 전압신호를 증폭하고 출력하며, 제 2 증폭 회로 부(OP2)는 제 2 션트 저항(SR2)에 형성되는 상기 제 2 전압신호를 증폭하고 출력한다.The first amplifying circuit unit OP1 amplifies and outputs the first voltage signal formed in the first shunt resistor SR1 and the second amplifying circuit unit OP2 is formed in the second shunt resistor SR2 And amplifies and outputs the second voltage signal.

차동 증폭 회로 부(34b-1)는 제 1 증폭 회로 부(OP1)가 출력하는 제 1 증폭 전압으로부터 제 2 증폭 회로 부(OP2)가 출력하는 제 2 증폭 전압을 감산하여 출력한다.The differential amplifying circuit portion 34b-1 subtracts the second amplifying voltage outputted from the second amplifying circuit portion OP2 from the first amplifying voltage outputted from the first amplifying circuit portion OP1 and outputs it.

비교회로 부(34b-2)는 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력단에 접속되어, 차동 증폭 회로 부(34b-1)의 출력 전압과 기준 전압(Vref)을 비교한다.The comparison circuit portion 34b-2 is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit portion 34b-1, and compares the output voltage of the differential amplifier circuit portion 34b-1 with the reference voltage Vref.

지락이 없는 정상 상태인 경우, 제 1 증폭 회로 부(OP1)가 출력하는 제 1 증폭 전압과 제 2 증폭 회로 부(OP2)가 출력하는 제 2 증폭 전압은 같거나 그 차이가 무시할 만한 수준으로 미소해야 한다.In the normal state without ground fault, the first amplification voltage outputted from the first amplification circuit part OP1 and the second amplification voltage outputted from the second amplification circuit part OP2 are equal to each other or the difference is negligible, Should be.

따라서 상기 지락 발생을 결정하기 위한 기준 전압(Vref)보다 제 1 증폭 전압과 제 2 증폭 전압의 차이 값이 작지 않은 경우, 비교회로 부(34b-2)는 지락 발생을 결정하고 지락 발생을 나타내는 출력신호를 게이트 구동회로(33)에 출력한다.Therefore, when the difference between the first amplification voltage and the second amplification voltage is smaller than the reference voltage Vref for determining the occurrence of the ground fault, the comparison circuit unit 34b-2 determines the ground fault occurrence and outputs an output And outputs a signal to the gate drive circuit 33.

이에 게이트 구동회로(33)는 상기 지락 발생을 나타내는 출력신호에 응답하여 인버터(23)의 게이트에 출력하는 게이트 구동신호의 발생 및 출력을 중단하며, 따라서 모터(30)는 정지되고 지락 전류에 의한 인버터(23), 모터(30)의 소손을 방지하고 보호할 수 있게 된다.The gate drive circuit 33 stops generating and outputting the gate drive signal to be outputted to the gate of the inverter 23 in response to the output signal indicating the occurrence of the ground fault so that the motor 30 is stopped, It is possible to prevent and protect the inverter 23 and the motor 30 from being burned.

만일 상기 지락 발생을 결정하기 위한 기준 전압(Vref)보다 제 1 증폭 전압과 제 2 증폭 전압의 차이 값이 작은 경우, 비교회로 부(34b-2)는 지락 발생이 없음을 결정하고 따라서 지락 발생을 나타내는 출력신호는 게이트 구동회로(33)에 출력되지 않는다.If the difference between the first amplification voltage and the second amplification voltage is smaller than the reference voltage Vref for determining the occurrence of the ground fault, the comparison circuit unit 34b-2 determines that there is no ground fault, Is not output to the gate drive circuit 33. [0060]

이에 게이트 구동회로(33)는 정상적으로 인버터(23)의 게이트를 구동하는 구게이트 구동신호를 출력하여 모터(30)를 정상적으로 속도 제어하게 된다.The gate drive circuit 33 normally outputs an old gate drive signal for driving the gate of the inverter 23 to normally control the speed of the motor 30.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는, 직류 링크 커패시터(22)의 양극과 음극 전압을 각각 이용하여 지락 발생을 검출하는 회로로 구성되므로, 인버터(23)의 출력전류검출용 상 별 변류기(31)가 불필요한 효과를 얻을 수 있다.As described above, since the ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention is constituted by a circuit for detecting ground fault occurrence by using the positive and negative voltage of the DC link capacitor 22, The phase-by-phase current transformer 31 can obtain an unnecessary effect.

본 발명에 따른 인버터의 지락 검출회로는, 직류 링크 커패시터(22)의 양극과 음극 전압의 차이를 구하는 차동 증폭 회로 부(34b-1)와 차이를 기준 전압(Vref)과 비교하는 비교회로 부(34b-2)에 의해 지락 발생을 결정하는 회로구성이므로, 아날로그-디지털 변환기 및 연산 제어를 위한 제어기의 구성이 불필요하여 저렴한 비용으로 구성가능한 효과가 있다.
The ground fault detection circuit of the inverter according to the present invention includes a differential amplifying circuit portion 34b-1 for obtaining the difference between the positive and negative voltage of the DC link capacitor 22 and a comparison circuit portion for comparing the difference with the reference voltage Vref 34b-2, the configuration of the controller for the analog-to-digital converter and the arithmetic control is unnecessary, and the configuration can be configured at low cost.

22: 직류 링크 커패시터 23: 인버터
33: 게이트 구동회로 34: 지락 검출회로
34a: 지락 전류 입력 회로 부 34b: 지락 결정 회로 부
34b-1: 차동 증폭 회로 부 34b-2: 비교회로 부22: DC link capacitor 23: Inverter
33: Gate drive circuit 34: Ground fault detection circuit
34a: Ground fault current input circuit section 34b: Ground fault decision circuit section
34b-1: Differential amplifier circuit part 34b-2:

Claims (8)

인버터의 지락 검출회로에 있어서,
상기 인버터에 있어서 직류 링크 전압(DC Link voltage)을 제공하는 직류 링크 커패시터(DC Link capacitor) 양단에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압을 각각 증폭하여 제공하는 지락 전류 입력 회로 부; 및
상기 지락 전류 입력 회로 부의 출력단에 접속되어, 상기 지락 전류 입력 회로 부가 제공하는 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 미리 결정된 기준 전압과 비교하여 지락 발생 여부를 결정하는 지락 결정 회로 부;를 포함하는 인버터의 지락 검출회로.In a ground fault detection circuit of an inverter,
A ground fault current input circuit unit connected to both ends of a DC link capacitor for providing a DC link voltage in the inverter and amplifying and providing a positive voltage and a negative voltage at both ends of the DC link capacitor, ; And
A ground determining circuit unit connected to an output terminal of the ground fault current input circuit unit for comparing a difference between a positive electrode voltage and a negative electrode voltage across the DC link capacitor provided by the ground fault current input circuit unit with a predetermined reference voltage to determine whether a ground fault occurs; The ground fault detection circuit of the inverter. 제1항에 있어서,
상기 지락 전류 입력 회로 부는,
상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압을 나타내는 제 1 전압 신호를 제공하는 제 1 션트(shunt) 저항;
상기 직류 링크 커패시터 양단의 음극에 접속되어, 상기 직류 링크 커패시터 양단의 음극 전압을 나타내는 제 2 전압신호를 제공하는 제 2 션트 저항;
상기 제 1 션트 저항의 양단에 접속되어, 상기 제 1 션트 저항에 형성되는 상기 제 1 전압신호를 증폭하는 제 1 증폭 회로 부; 및
상기 제 2 션트 저항의 양단에 접속되어, 상기 제 2 션트 저항에 형성되는 상기 제 2 전압신호를 증폭하는 제 2 증폭 회로 부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.The method according to claim 1,
The ground fault current input circuit unit includes:
A first shunt resistor connected to the anode of both ends of the DC link capacitor to provide a first voltage signal indicative of the anode voltage across the DC link capacitor;
A second shunt resistor connected to a cathode of the DC link capacitor and providing a second voltage signal indicative of a negative voltage across the DC link capacitor;
A first amplifying circuit unit connected to both ends of the first shunt resistor and amplifying the first voltage signal formed in the first shunt resistor; And
And a second amplifying circuit unit connected to both ends of the second shunt resistor and amplifying the second voltage signal formed in the second shunt resistor. 제1항에 있어서,
상기 지락 결정 회로 부는,
상기 지락 전류 입력 회로 부가 제공하는 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압의 차이를 제공하는 차동 증폭 회로 부; 및
상기 차동 증폭 회로 부의 출력단에 접속되어, 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압과 상기 기준 전압을 비교함으로써 지락 발생 여부를 결정하는 비교회로 부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.The method according to claim 1,
The ground fault determining circuit unit includes:
A differential amplification circuit unit for providing a difference between a positive electrode voltage and a negative electrode voltage across the DC link capacitor provided by the ground fault current input circuit; And
And a comparison circuit unit connected to an output terminal of the differential amplification circuit unit for comparing the output voltage of the differential amplification circuit unit with the reference voltage to determine whether or not a ground fault has occurred. 제2항에 있어서,
상기 지락 결정 회로 부는,
상기 제 1 증폭 회로 부가 출력하는 제 1 증폭 전압으로부터 제 2 증폭 회로 부가 출력하는 제 2 증폭 전압을 감산하여 출력하는 차동 증폭 회로 부; 및
상기 차동 증폭 회로 부의 출력단에 접속되고, 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압과 지락 발생을 결정하기 위한 기준 전압을 비교하여, 상기 기준 전압보다 상기 차동 증폭 회로 부의 출력 전압이 작지 않으면 지락 발생을 결정하고, 지락 발생을 나타내는 신호를 출력하는 비교회로 부;를 포함하는 인버터의 지락 검출회로.3. The method of claim 2,
The ground fault determining circuit unit includes:
A differential amplifier circuit section for subtracting a second amplification voltage output from the second amplification circuit from the first amplification voltage output from the first amplification circuit section and outputting the subtraction result; And
And a control circuit connected to the output terminal of the differential amplifying circuit part for comparing the output voltage of the differential amplifying circuit part with a reference voltage for determining ground fault occurrence and determining ground fault occurrence if the output voltage of the differential amplifying circuit part is smaller than the reference voltage, And a comparator circuit for outputting a signal indicative of occurrence of a ground fault. 제2항에 있어서,
상기 제 1 증폭 회로 부와 제 2 증폭 회로 부는 절연 연산 증폭 회로 부로 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.3. The method of claim 2,
Wherein the first amplifying circuit part and the second amplifying circuit part are constituted by an insulation operational amplifier circuit part. 제4항에 있어서,
게이트 구동신호의 출력을 중단하도록 상기 지락 발생을 나타내는 신호를 제공하기 위해서, 상기 비교회로 부는 상기 인버터의 게이트 구동회로에 접속되는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.5. The method of claim 4,
Wherein the comparison circuit is connected to the gate drive circuit of the inverter to provide a signal indicative of the occurrence of the ground fault to interrupt the output of the gate drive signal. 제1항에 있어서,
상기 지락 전류 입력 회로 부와 상기 지락 결정 회로 부는 고주파 노이즈를 바이패스(bypass) 시키기 위한 노이즈 제거 회로 부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.The method according to claim 1,
Wherein the ground fault current input circuit part and the ground fault determination circuit part further comprise a noise removal circuit part for bypassing high frequency noise. 제7항에 있어서,
상기 노이즈 제거 회로 부는,
상기 직류 링크 커패시터 양단의 양극 전압과 음극 전압을 각각 증폭하여 출력하는 출력단과 접지 사이에 접속되는 제 1 및 제 2 노이즈 제거용 커패시터; 및
상기 지락 결정 회로 부의 출력단 또는 비교 입력단과 접지 사이에 접속되는 제 3 노이즈 제거용 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 지락 검출회로.8. The method of claim 7,
The noise elimination circuit unit includes:
First and second noise removing capacitors connected between an output terminal for amplifying and outputting positive and negative voltages at both ends of the DC link capacitor, respectively, and a ground; And
And a third noise removing capacitor connected between the output terminal of the ground fault determining circuit unit or the comparison input terminal and the ground.
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