KR20150088542A - 인버터 과전류 검출 장치 및 방법 - Google Patents

인버터 과전류 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 과전류 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 과전류 감지 장치는 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 전동기로 공급하는 공급전류를 가변하여 전동기 동작을 실행하는 인버터; 인버터의 결선에 구비되고, 상기 인버터로부터 출력되는 제어 전류값의 과전류를 측정하는 전류 감지부; 상기 전류 감지부로부터 과전류 감지여부를 확인하고, 과전류 감지 시 과전류 정보를 확인하기 위한 인터럽트 서비스 루틴을 생성하고, 상기 생성된 인터럽트 서비스 루틴에 의하여 과전류 정보를 감지하고, 인버터의 구동 여부를 결정하는 제어부;를 포함한다.

Description

인버터 과전류 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting over current in an inverter}
본 발명은 인버터 과전류 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터와 같은 디바이스가 적용된 시스템에서 잼(JAM, 오동작)이나 과부하등으로 인하여 과전류가 종종 발생하게 된다.
이때 3A이하의 소규모전류를 사용하는 시스템에서는 통상적으로 사용되고 있는 전류 제한 회로가 과전류 상승 시간에 대응하여 과전류를 차단할 수 있다. 하지만 순간 구동전류가 10A이상까지 상승하는 디바이스, 예를 들어 금융자동화기의 브러쉬리스 직류모터(Brushless Direct Current Motor)에서는 종래의 전류 제한회로가 순간적으로 발생하는 전류 상승에 대한 대응을 하지 못하여 디바이스 구동기가 파손되는 문제점이 발생된다.
또한 종래의 전류제한회로는 아날로그 방식이 적용되고 있기 때문에 전류제한회로에 흐르는 전류가 전류 임계치 사이에서 매우 짧은 시간간격으로 맥동할 경우 차단과 연결동작이 반복적으로 수행되어 과전류로 인한 열이 누적되고 이에 디바이스 구동기의 파손을 야기하는 문제점이 있다.
본 발명은 디지털 방식에 의하여 과전류가 발생에 대한 감지 및 전원 공급을 차단하는 인버터의 과전류 감지 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 과전류 감지 장치는 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 전동기로 공급하는 공급전류를 가변하여 전동기 동작을 실행하는 인버터; 인버터의 결선에 구비되고, 상기 인버터로부터 출력되는 제어 전류값의 과전류를 측정하는 전류 감지부; 상기 전류 감지부로부터 과전류 감지여부를 확인하고, 과전류 감지 시 과전류 정보를 확인하기 위한 인터럽트 서비스 루틴을 생성하고, 상기 생성된 인터럽트 서비스 루틴에 의하여 과전류 정보를 감지하고, 인버터의 구동 여부를 결정하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 인버터에서 발생하는 전류를 감지하기 위한 전류 센서로부터 취득되는 전류값을 기초하여 과전류 감지 및 그에 따른 전원 차단을 실행하여 인버터 구동을 정지시키도록 함으로써, 과전류로 인한 디바이스 구동기 및 시스템의 손상을 최소화할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 인버터 과전류 감지 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 과전류 감지 동작 흐름도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 인버터 과전류 감지 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 구동을 위한 인버터를 포함하는 과전류 감지 장치(100)는 제어부(110), 저장부(120), 인버터(130), 전류 감지부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(110)는 토크센서(미도시)와 연결되어 토크센서로부터 전기 신호를 수신하여 발생 토크를 파악하고 발생 토크에 따른 제어 전류를 계산하여 인버터(110)를 제어함으로써, 인버터(130)에 의하여 제어 전류에 해당하는 공급 전류를 전동기(M)에 공급하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어부(110)는 인버터(130)와 전동기(M)간의 결선에 부착된 a상 전류 센서(141)와 b상 전류센서(142)의 값을 검출하기 위한 전류 감지부(140)로부터 감지되는 과전류 발생 여부를 확인할 수 있다. 제어부(110)는 전류 감지부(140)에서 감지되는 각 상의 전류값으로부터 과전류가 감지되면 감지된 상 및 과전류의 정도를 감지하기 위한 인터럽트 서비스 루틴(ISR: Interrupt Service Routine)을 생성할 수 있다. 제어부(110)는 과전류 발생에 따른 인터럽트 서비스 루틴에 의하여 과전류 발생의 정보를 확인하고 인버터의 동작 모드를 제어할 수 있다.
저장부(120)는 전동기(M)에 인가되는 전압 및 전류에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 전류 감지부(140)의 각 상에 구비되는 전류센서(140a, 140b)에서 취득되는 전류값 정보 및 과전류 정보를 저장할 수 있다. 또한 인터럽트 서비스 루틴 생성 정보 및 인터럽트 서비스 루틴의 실행 정보를 저장할 수 있다. 저장부(120)는 제어부(110)의 과전류 감지 결과에 따라 인버터의 구동 정보를 저장할 수 있다.
인버터(130)는 직류를 교류로 변환하여 전동기(M)로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치이다. 제어부(110)의 제어에 기초하여 전동기(M)로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 인버터(130)는 제어부(110)로부터 제어 전류가 전달되면 구비한 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 전동기(M)로 공급하는 공급전류를 가변하여 전동기(M)의 동작을 제어한다.
전류 감지부(140)는 인버터의 결선 중 적어도 두 개 상의 결선에 부착될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 전류 감지부(140)는 a상 전류 센서(140a)와 b상 전류 센서(140b)를 포함하는 구성을 예를 들어 설명한다. 전류 감지부(140)는 각 상에 구비된 전류 센서(140a, 140b)에 의하여 전류 값을 취득할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 구성을 기초하여 이하 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 인버터의 과전류 감지 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 과전류 감지 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 인버터(130)는 제어부(110)로부터 제어 전류가 전달되면 구비한 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 전동기(M)로 공급하는 동작 모드를 수행할 수 있다.(S202)
제어부(110)는 인버터 구동에 따라 전류 감지부(140)에서 상 전류값을 측정할 수 있다.(S204)
제어부(110)는 측정된 상전류값을 기초하여 상기 상전류의 값이 과전류 신호로 감지되는지를 판단할 수 있다.(S206)
제어부(110)는 상기 측정된 상전류값이 기준 전류값을 초과하는 과전류로 감지되면 인버터 구동 모드를 중지할 수 있다.(S208)
제어부(110)는 인버터 구동 모드가 중지되면 과전류가 발생된 상과 과전류 정도를 감지하기 위한 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 생성할 수 있다. 상기 인터럽트 서비스 루틴은 1주기(T)에서 감지되는 과전류를 확인하기 위하여 1주기보다 짧은 주기 예를 들어 과전류가 발생한 시점을 전후하는 임계 us시간을 포함하는 주기로 과전류를 재측정할 수 있다.
제어부(110)는 생성된 인터럽트 서비스 루틴(ISR)의 주기 동안 상전류값을 재측정하게 된다. 이때 각 상의 전류를 각각 재측정할 수 있다.(S212)
제어부(110)는 상전류 값을 재측정하고, 상기 측정이 완료되면 정지된 인버터를 재가동할 수 있다.(S214)
제어부(110)는 상기 재측정된 상전류의 값이 과전류 기준치를 초과하는지를 판단할 수 있다.(S216) 즉, 제어부(110)는 재측정된 각 상의 전류값이 기 설정된 과전류의 기준치를 각각 초과하는지를 판단할 수 있다.
제어부(110)는 판단결과 재측정된 상 전류값이 과전류 기준치를 초과하지 않으면(이하이면) 인터럽트 서비스 루틴을 제거하고, 정상 상태 인버터 구동모드를 실행할 수 있다.(S218)
반면 제어부(110)는 판단결과 재측정된 상 전류값이 과전류 기준치를 초과하는 경우 과전류 발생 및 인터럽트 서비스 루틴에 의한 인버터 구동이 중지되어 재가동된 횟수를 누적할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 과전류가 발생하여 인터럽트 서비스 루틴을 생성하여 상전류 재측정을 위하여 정지된 인버터 구동모드가 재가동되면 재가동된 횟수를 누적하여 추후 발생되는 과전류에 따른 인버터 정지 및 재가동 여부를 결정할 수 있다.
제어부(110)는 인버터 재가동 횟수를 누적하고, 상기 누적된 횟수가 기준 재가동 누적 횟수를 초과하는지를 판단할 수 있다.(S222)
제어부(110)는 인버터(130)의 과전류 감지에 의하여 정지 및 재가동된 누적횟수가 기준 재가동 누적 횟수를 초과하는 경우 인버터(130)의 구동을 종료하여 전류 유입을 차단하도록 할 수 있다.(S224)
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 전동기로 공급하는 공급전류를 가변하여 전동기 동작을 실행하는 인버터;
    인버터의 결선에 구비되고, 상기 인버터로부터 출력되는 제어 전류값의 과전류를 측정하는 전류 감지부;
    상기 전류 감지부로부터 과전류 감지여부를 확인하고, 과전류 감지 시 과전류 정보를 확인하기 위한 인터럽트 서비스 루틴을 생성하고, 상기 생성된 인터럽트 서비스 루틴에 의하여 과전류 정보를 감지하고, 인버터의 구동 여부를 결정하는 제어부;를 포함하는
    과전류 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 감지부는
    인버터의 결선의 상 중 두개의 상에 각각 구비되는 전류 센서인 것을 특징으로 하는
    과전류 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 과전류가 감지되면 구동중인 인버터의 동작 모드를 정지모드로 전환하는
    과전류 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 인버터 동작 모드가 정지 모드로 전환되면 상기 인터럽트 서비스 루틴을 생성하는
    과전류 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 생성되는 인터럽트 서비스 루틴은 상기 과전류 감지 시점을 전후하는 임계 us시간을 포함하는 주기로 실행됨을 특징으로 하는
    과전류 감지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 인터럽트 서비스 루틴이 생성되면 해당 주기 동안 상전류값을 재측정하고, 상기 재측정된 상전류 값이 과전류 기준치를 초과하는지를 판단하고, 그 결과에 따라 인버터 구동 모드를 제어하는
    과전류 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인터럽트 서비스 루틴을 실행하는 동안 상전류값에 대한 재측정이 완료되면 인버터를 재가동하는
    과전류 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 재측정된 상전류값이 과전류 기준치를 초과하는 경우 상기 인버터의 재가동 횟수를 추가하여 누적하고, 누적된 재가동 횟수가 기준 재가동 누적횟수를 초과하면 상기 인버터의 구동을 종료하는
    과전류 감지 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 재측정된 상전류값이 과전류 기준치 이하이면 상기 인터럽트 서비스 루틴 실행을 종료하도록 하는
    과전류 감지 장치.
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