KR20150061126A - Hybrid regenerative inverter - Google Patents

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KR20150061126A KR1020130144279A KR20130144279A KR20150061126A KR 20150061126 A KR20150061126 A KR 20150061126A KR 1020130144279 A KR1020130144279 A KR 1020130144279A KR 20130144279 A KR20130144279 A KR 20130144279A KR 20150061126 A KR20150061126 A KR 20150061126A
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김경석
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Abstract

The present invention relates to a hybrid regenerative inverter. An objective of the present invention is to provide a hybrid regenerative inverter which combines advantages of a regenerative inverter which does not have a capacitor and the advantages of a voltage increasing converter by adding a capacitor to an inverter which does not have a capacitor to remove AC ripples of a DC link voltage and reduce sag effects by using a voltage charged on the capacitor when a sag in input voltage occurs. The achieve the objective, the hybrid regenerative inverter according to the present invention comprises: a source to which three-phase input power to drive a motor is supplied from the outside; a THD filter to filter the three-phase input power supplied to the source; a bi-directional rectifier composed of an IGBT switch to switch selectively to output the three-phase input power outputted through the THD filter to a load, or regenerate power from energy generated when driving the motor; and a PWM Inverter to relay the output voltage from the bi-directional rectifier to the load. A DC link capacitor is disposed on an output terminal of the bi-directional rectifier to remove AC ripples of a DC link voltage and compensate for a sag in input voltage when the sag occurs.

Description

하이브리드 회생형 인버터{HYBRID REGENERATIVE INVERTER}HYBRID REGENERATIVE INVERTER BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 하이브리드 회생형 인버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회생형 인버터에 캐패시터를 추가하여 LINK 전압의 AC 리플을 제거하고 입력 전압 SAG 현상에 대처 가능하도록 한 하이브리드 회생형 인버터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid regenerative inverter, and more particularly, to a hybrid regenerative inverter in which a capacitor is added to a regenerative inverter to eliminate an AC ripple at a LINK voltage and cope with an input voltage SAG phenomenon.

일반적으로, 다양한 산업분야에서 이용되는 유도전동기의 회전속도를 제어하는데 있어서는 인버터가 널리 사용되고 있다.      In general, inverters are widely used in controlling the rotational speed of an induction motor used in various industrial fields.

즉, 상기 인버터는 교류전원을 직류전원으로 변환한 후, 그 직류전원을 스위칭 소자로 스위칭시켜 교류전원으로 변환하여 유도전동기 측에 인가하도록 구성된다.      That is, the inverter converts the alternating-current power into the direct-current power, switches the direct-current power source to the switching element, converts the alternating-current power to the alternating-current power, and applies the alternating-current power to the induction motor.

한편, 일반적인 엘리베이터 교류전동기의 제어시스템은 3상 다이오드 정류회로를 이용하여 전원부로부터의 교류전원을 직류전원으로 변환한 후 인버터를 이용하여 전동기의 모터부를 구동하는 방식이 널리 사용되고 있는데, 여기에서 기존의 캐패시터가 없는 회생형 인버터는 교류 입력전압을 통해 직류 전압을 만들지만, DC LINK에 전압 평활 캐패시터가 없으므로, AC 리플 전압이 반드시 포함되는 문제점이 발생하게 되었으며, 이는 모터 제어 시 제어기에 부담을 줌과 동시에 소음 유발의 가능성이 있게 되는 문제점도 발생하게 되었다.      On the other hand, a control system of a general elevator AC motor is widely used in which a three-phase diode rectifier circuit is used to convert AC power from a power supply unit to DC power and drive the motor unit of the motor using an inverter. The capacitor-less regenerative inverter generates the DC voltage through the AC input voltage, but since there is no voltage smoothing capacitor in the DC LINK, the AC ripple voltage must be included. This causes the controller to be burdened At the same time, there is a possibility that noise is generated.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출되어진 것으로, 본 발명은 캐패시터가 없는 회생형 인버터의 장점과 승압형 컨버터의 장점을 결합하여, 캐피시터가 없는 인버터에 캐패시터를 추가하므로서 DC LINK 전압의 AC 리플을 제거하고 입력 전압 SAG 발생 시 캐패시터에 충전된 전압을 매개로 SAG의 영향을 줄일 수 있도록 한 하이브리드 회생형 인버터를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems and it is an object of the present invention to combine the advantages of a regenerative inverter without a capacitor and the advantages of a voltage boost converter to add a capacitor to a capacitor- The present invention provides a hybrid regenerative inverter that eliminates the AC ripple of the DC link voltage and reduces the influence of the SAG through the voltage charged in the capacitor when the input voltage SAG is generated.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터는, 전동기의 구동을 위한 3상 입력전원이 외부로부터 공급되는 Source와: 상기 Source에 공급된 3상 입력전원에 대한 필터링을 행하는 THD Filter와: IGBT 스위치로 이루어져 선택적으로 스위칭 동작되면서 상기 THD Filter을 거쳐 출력되는 3상 입력전원을 Load 측으로 출력시키거나, 해당 전동기 모터 구동 시 발생되는 에너지를 전원으로 회생시키는 Bi-directional Rectifier 및: 상기 Bi-directional Rectifier로부터의 출력전압을 Load 측으로 전달하는 PWM Inverter를 포함하여 구성되며: 상기 Bi-directional Rectifier의 출력단에는 DC LINK 전압의 AC 리플을 제거함과 동시에 입력 전압의 SAG 발생 시 이를 보완하기 위한 DC LINK 캐패시터가 구비되어 구성된 것을 특징으로 한다.      According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid regenerative inverter including: a source to which a three-phase input power for driving a motor is supplied from the outside; THD filter and a Bi-directional rectifier which is composed of an IGBT switch and selectively outputs the three-phase input power output through the THD filter to the load side or regenerates energy generated when the corresponding motor is driven to a power source, And a PWM inverter for transferring the output voltage from the Bi-directional rectifier to the load side. The Bi-directional rectifier removes AC ripples of the DC link voltage and compensates for the SAG of the input voltage. And a DC link capacitor.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 캐패시터가 없는 회생형 인버터의 장점과 승압형 컨버터의 장점을 결합한 하이브리드 회생형 인버터를 제공하므로서, DC LINK 전압의 AC 리플을 제거함과 아울러, 입력단 전원의 SAG 발생 시 이를 보완할 수 있는 효과가 있게 된다.According to the present invention as described above, a hybrid regenerative inverter that combines the advantages of a regenerative inverter without a capacitor and the advantages of a voltage step-up converter is provided, thereby eliminating AC ripples of a DC link voltage, It is possible to compensate for the occurrence.

또한, 승압형 컨버터에서 PWM 컨버터부에 각 상 전류를 측정하기 위한 전류 센서 및 고사양의 DSP를 필요로 하는 문제점을 해소하여, 전류센서가 필요없는 저사양의 제품으로 구현할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 통해 가격 경쟁력과 함께 저소음 및 고신뢰성을 갖는 회생형 엘리베이터 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.      Further, the problem of requiring a current sensor and a high-end DSP for measuring each phase current in the PWM converter unit in the step-up converter is solved, and it is possible to realize a low-end product which does not require a current sensor. It is possible to provide a regenerative type elevator system having low price and high reliability with price competitiveness.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터의 회로구성을 나타내는 도면,
도 2는 종래의 캐패시터가 없는 회생형 인버터의 DC LINK 전압상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터의 DC LINK 전압상태를 나타내는 도면,
도 4는 종래의 캐패시터가 없는 회생형 인버터의 'GY20 모터' 소음상태를 나타내는 도면,
도 5은 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터의 'GY20 모터' 소음상태를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a circuit configuration of a hybrid regenerative inverter according to the present invention,
2 is a diagram showing a DC link voltage state of a conventional regenerative inverter without a capacitor,
3 is a view showing a DC link voltage state of the hybrid regenerative inverter according to the present invention,
FIG. 4 is a view showing a noise state of a 'GY20 motor' of a conventional regenerative inverter without a capacitor,
FIG. 5 is a view showing a 'GY20 motor' noise state of the hybrid regenerative inverter according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.      Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터의 회로구성을 나타내는 도면이다.      1 is a diagram showing a circuit configuration of a hybrid regenerative inverter according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터는, 기존의 캐패시터가 없는 인버터의 단점인 DC LINK 전압의 AC 리플을 제거함과 동시에 입력 전압의 SAG 현상에 대처 가능하도록 하기 위하여, 인버터에 캐패시터를 추가로 구성함에 따라 구현된다.      First, the hybrid regenerative inverter according to the present invention is configured such that a capacitor is added to the inverter in order to remove the AC ripple of the DC link voltage, which is a disadvantage of the conventional capacitorless inverter, and to cope with the SAG phenomenon of the input voltage .

이를 위해, 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터는, 외부로부터 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환한 후, 그 직류전원을 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 스위칭 소자로 스위칭시켜 교류전원으로 변환하여 유도전동기에 인가하는 한편, 상기 유도전동기의 모터 구동에 따라 발생되는 에너지를 전원으로 회생시키도록 구성된다.      To this end, the hybrid regenerative inverter according to the present invention converts an AC power supplied from the outside into a DC power, switches the DC power to a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), converts the AC power into an AC power And is configured to regenerate energy generated by the motor drive of the induction motor to a power source.

상기 하이브리드 회생형 인버터는 Source(10)와, THD Filter(20)와, Bi-directional Rectifier(30)와, PWM Inverter(40) 및, DC LINK 캐패시터(60) 등을 포함하여 구성된다.      The hybrid regenerative inverter includes a source 10, a THD filter 20, a bi-directional rectifier 30, a PWM inverter 40, a DC link capacitor 60, and the like.

상기 Source(10) 측으로는 해당 유도전동기의 구동을 위한 3상 입력전원이 외부로부터 공급되도록 이루어지며, 상기 THD Filter(20)는 상기 Source(10) 측으로 공급된 3상 입력전원에 대한 필터링을 수행하도록 구비되는데, 즉 상기 Source(10)의 출력단에서 전류의 고조파 성분을 감쇄시키는 역할을 행하게 된다.      Phase input power for driving the induction motor is supplied from the outside to the source 10 side and the THD filter 20 performs filtering on the 3-phase input power supplied to the source 10 side That is, the output terminal of the source 10 attenuates the harmonic component of the current.

그리고, 상기 Bi-directional Rectifier(30)는 상기 THE Filter(20)로부터 출력되는 전원을 선택적으로 스위칭한 후 상기 PWM Inverter(40)를 통해 Load(50) 측으로 출력시키는 한편, 전동기의 모터 구동에 따라 발생되는 에너지를 능동 스위치를 매개로 전달하여 전원으로 회생시키도록 구성되며, 이에 3상 컨버터로 이루어지는 상기 Bi-directional Rectifier(30)는 능동스위치인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어짐이 바람직하다.      The Bi-directional rectifier 30 selectively switches the power output from the THE filter 20 and then outputs the power to the load 50 through the PWM inverter 40. In response to the motor driving of the motor, The bi-directional rectifier 30, which is a three-phase converter, is preferably formed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT), which is an active switch, through an active switch.

이때, 본 발명에 따라, 상기 Bi-directional Rectifier(30)의 출력단에는 DC LINK 캐패시터(60)가 추가로 구비되며, 이는 DC LINK 전압의 AC 리플을 제거함과 동시에 입력 전압의 SAG 발생 시 이를 감소시키는 역할을 행하게 된다.      At this time, according to the present invention, a DC link capacitor 60 is additionally provided at the output terminal of the bi-directional rectifier 30, which removes the AC ripple of the DC link voltage and reduces it when SAG of the input voltage is generated .

상기 PWM Inverter(40)는 상기 Bi-directional Rectifier(30)로부터의 출력전압을 전동기의 모터 구동을 위해 Load(50) 측으로 전달하게 된다.      The PWM inverter 40 transmits the output voltage from the Bi-directional rectifier 30 to the load 50 for driving the motor of the motor.

도 1에서, 참조부호 70은 Snubber Condenser를 나타낸다.
1, reference numeral 70 denotes a snubber condenser.

이어, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.      Next, the operation of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터는, 상기 Source(10) 측으로 입력된 전원을 Load(50) 측으로 전달하는데 있어서는 상기 Bi-directional Rectifier(30)의 다이오드로, 상기 Load(50) 측인 전동기로부터 회생된 전력은 능동스위치인 IGBT를 통하여 이루어진다.      The hybrid regenerative inverter according to the present invention is a diode of the Bi-directional rectifier 30 for transmitting the power inputted to the source 10 side to the load 50 side, The power is supplied through the active switch IGBT.

이때, 상기 Bi-directional Rectifier(30)의 다이오드를 통해 입력된 전원의 DC LINK 단에는 도 2에 도시된 바와 같은 AC 리플 전압이 발생하게 되는데, 이는 DC LINK단에 구비된 DC LINK 캐패시터(60)의 평활작용을 통해 도 3에서와 같이 제거될 수가 있게 된다.      The AC ripple voltage as shown in FIG. 2 is generated at the DC link terminal of the power source inputted through the diode of the bi-directional rectifier 30. This is because the DC link capacitor 60 provided at the DC link stage, So that it can be removed as shown in FIG.

도 2 및 도 3에서, 'Red'는 입력전류를 나타내며, 'Blue'는 DC LINK 전압을 나타낸다.      2 and 3, 'Red' represents the input current and 'Blue' represents the DC LINK voltage.

또한, 상기 DC LINK 단에서의 DC LINK 캐패시터(60)를 통한 AC 리플 전압 감소는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 모터 제어 시 발생하는 소음을 줄일 수가 있게 되는 한편, 상기 DC LINK 캐패시터(60)는 입력단 전원의 SAG발생 시 이를 보완하는 작용도 행하게 된다.      The reduction of the AC ripple voltage through the DC link capacitor 60 at the DC link terminal can reduce the noise generated during the motor control as shown in FIGS. 4 and 5, while the DC link capacitor 60 ) Also acts to compensate for the SAG of the input power source.

따라서, 본 발명에 따른 하이브리드 회생형 인버터는 캐패시터 없는 인버터 및 승압형 CONVERTER가 가지는 장점을 모두 갖을 수 있게 되는 것이다.      Therefore, the hybrid regenerative inverter according to the present invention can have all the advantages of the capacitorless inverter and the step-up converter.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시 예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the scope of the appended claims.

10: Source, 20: THD Filter,
30: Bi-directional Rectifier, 40: PWM Inverter,
50: Load, 60: DC LINK 캐패시터.10: Source, 20: THD Filter,
30: Bi-directional Rectifier, 40: PWM Inverter,
50: Load, 60: DC LINK capacitor.

Claims (1)

전동기의 구동을 위한 3상 입력전원이 외부로부터 공급되는 Source와: 상기 Source에 공급된 3상 입력전원에 대한 필터링을 행하는 THD Filter와: IGBT 스위치로 이루어져 선택적으로 스위칭 동작되면서 상기 THD Filter을 거쳐 출력되는 3상 입력전원을 Load 측으로 출력시키거나, 해당 전동기 모터 구동 시 발생되는 에너지를 전원으로 회생시키는 Bi-directional Rectifier 및: 상기 Bi-directional Rectifier로부터의 출력전압을 Load 측으로 전달하는 PWM Inverter를 포함하여 구성되며: 상기 Bi-directional Rectifier의 출력단에는 DC LINK 전압의 AC 리플을 제거함과 동시에 입력 전압의 SAG 발생 시 이를 보완하기 위한 DC LINK 캐패시터가 구비되어 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 회생형 인버터.      A THD filter for performing filtering on the 3-phase input power supplied to the source, and an IGBT switch for selectively operating the 3-phase input power for driving the motor, A bi-directional rectifier for outputting the three-phase input power to the load side or for regenerating energy generated when the motor is driven to a power source, and a PWM inverter for transferring the output voltage from the bi-directional rectifier to the load side Wherein the output terminal of the Bi-directional rectifier is provided with a DC link capacitor for removing AC ripple of a DC link voltage and compensating for an SAG of an input voltage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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