KR20150141315A - 인버터의 순간 정전 보상 방법 - Google Patents

Abstract

인버터의 구동중 정전발생이 판단되면 회생 에너지를 얻기 위해 인버터의 출력 주파수를 감소시키는 단계; 상기 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압에 기반하여 초과되는 전류 및 전압의 크기에 상응하여 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계; 정전 상태에서 복전이 발생되면, 과도한 전류의 흐름을 방지하기 위해 인버터 출력 전압을 증가시키는 단계; 및 상기 인버터의 출력 전류를 감시하여 상기 인버터의 출력 전류가 과전류 한계치를 초과하지 않는 상태에서 인버터 출력 주파수를 점차적으로 증가시켜서 순간 정전전의 속도로 복귀시키는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법이 제공된다.

Description

인버터의 순간 정전 보상 방법{METHOD FOR VOLTAGE DIP COMPENSATION OF INVERTER}

본 발명은 인버터의 순간 정전 보상 방법에 관한 것으로, 상세하게는 직렬연결 H-브릿지(CHB) 방식의 대용량 고압 인버터에서 적용가능한 인버터의 순간 정전 보상방법에 관한 것이다.

인버터는 입력전원에 정전이 발생한 경우 수 ms 안에 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation;PWM) 출력을 차단한다. 이때, 부하의 관성이 큰 경우 전원이 복구되었을 때 부하를 가속하는데 긴 시간이 필요하게 된다. 이러한 동작은 산업 현장에서 큰 손실로 이어질 수 있으므로, 인버터가 정지되는 경우 공정장애로 인해 막대한 피해가 예상되는 곳에서는 인버터의 순간 정전 보상기술이 적용되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 인버터의 순간 정전 보상 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a는 정상상태의 경우를 보여주며, 도 1b는 전원차단이 발생한 경우를 보여준다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 인버터(200)에 내장되는 전해 콘덴서(210)(설명의 편의를 위하여 인버터(200)의 외부에 도시함)는, 정상상태에서는 인버터(200)로부터 전력을 충전하고 있다가(도 1a), 정전에 의해 전원(100)이 차단되면 전해 콘덴서(210)에 충전된 전력을 이용하여 부하(300)를 구동한다(도 1b).

이때, 일반적인 전해 콘덴서(210)는 순간 정전시간이 16msec를 확보하도록 그 용량이 설계되므로, 순간 정전시간이 16msec 이내이면 인버터(200)는 정지없이 부하(300)를 구동할 수 있다.

그러나, 인버터(200)는 16msec이내의 순간 정전에 대응하도록 설계되므로, 전원사정이 좋지 않은 지역에서의 정전은 16msec 이상이 되는 경우가 발생하여, 이런 경우 인버터(200)는 정지하게 되는 문제점이 있으며, 이는 산업현장의 큰 피해를 야기하는 문제점이 있다.

한편, 현재 에너지 절감에 대한 요구가 커짐과 동시에 고압 인버터의 수요가 늘어나고 있는 추세이다. 이러한 고압 인버터로서, 직렬연결 H-브릿지(Cascaede H-Bridge; 이하, 'CHB'라 함) 방식이 주로 이용된다. 이러한 CHB 방식의 고압 인버터는 산업현장에서 대개 중요 설비에 설치되므로, 신뢰성이 중요하다.

그러나, 도 1a와 같은 종래의 인버터의 순간 정전 보상 방법은 CHB 방식의 고압 인버터에 적용할 경우 순간 정전을 극복할 수 없는 문제점이 있다. 그 이유는 다음과 같다.

첫째, 종래의 순간 정전 보상 방법은 고압 인버터의 복수의 단위 전력셀의 DC링크를 제어할 수 없다.

둘째, 종래의 순간 정전 보상 방법은 피드백받은 기준전압을 DC링크의 전압지령으로 하는데, 고압 인버터에서 실제 적용되는 경우, 각 전력셀의 DC링크 전압은 커패시터가 가지는 기생성분으로 인하여 서로 다르므로, 실제 구동시 하나의 전압지령으로 구동이 불가능하다.

마지막으로, 종래의 순간 정전 보상 방법은 CHB 방식의 고압 인버터가 장착되는 대용량 부하의 외부적 환경을 고려한 해결책이 제시되지 않았다

종래 기술의 문제점은 전원 회생이 발생되는 감속 기울기를 찾아야 하는 번거로움이 존재한다. 정상 운전중에 감속 시간을 변경하여 사전에 회생이 일어나는 감속시간을 찾아야 하고 회생이 발생되는 감속시간이 10sec 이내가 되면 회생량이 부족하여 정상적인 동작을 하지 않고 트립(trip)이 발생될 소지가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인버터의 순간 정전 보상 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 의하면, 인버터의 구동중 정전발생이 판단되면 회생 에너지를 얻기 위해 인버터의 출력 주파수를 감소시키는 단계; 상기 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압에 기반하여 초과되는 전류 및 전압의 크기에 상응하여 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계; 정전 상태에서 복전이 발생되면, 과도한 전류의 흐름을 방지하기 위해 인버터 출력 전압을 증가시키는 단계; 상기 인버터의 출력 전류를 감시하여 상기 인버터의 출력 전류가 과전류 한계치를 초과하지 않는 상태에서 인버터 출력 주파수를 점차적으로 증가시켜서 순간 정전전의 속도로 복귀시키는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법이 제공된다.

상기 인버터의 순간 정전 보상 방법은 순간 정전 대응을 위한 기본 설정치를 가지고 현장에 설치되어 있는 부하에 대하여 부하특성을 파악하기 위한 순간 정전 테스트를 수행하는 단계; 상기 파악된 부하특성에 따라 해당 부하에 대하여 전류 제어가 추가적으로 필요한 부하인지 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상인 경우, 해당 부하를 전류 제어 대상으로 설정하고, 해당 부하가 전류 제어 대상이 아닌 경우, 해당 부하를 전류제어 대상 아님으로 설정하는 단계; 및 상기 전류 제어 대상으로 설정된 부하에 대하여 인버터 운전중에 순간 정전이 발생되면 해당 인버터에 대한 전압 및 전류 제어를 이용한 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전류 제어가 추가적으로 필요한 부하인지 판단하는 단계는, 상기 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일하지 않는 경우에는 전류 제어가 추가적으로 필요하다고 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계는, 정전 발생시, 상기 전류 제어 대상으로 설정된 부하에 대하여 DC-링크 전압의 확인외에도 출력 전류를 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전류 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하여 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계는, 정전 발생시, 상기 전류제어 대상 아님으로 설정된 부하에 대하여 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하여 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계는, 상기 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 출력 전류 변동 및 DC-링크 전압 변동에 따라 순간 전압 보상을 위한 인버터 출력 주파수의 증감 조절을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계는, 상기 인버터의 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 순간 전압 보상을 위한 인버터 출력 주파수의 증감 조절을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 순간 정전전의 속도로 복귀시키는 단계는, 상기 인버터의 출력 전류가 미리 설정된 과전류 한계치를 넘지 않도록 소정 시간동안 복전시의 출력 주파수를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 출력 주파수를 유지하는 시간은, 상기 부하의 부하량에 미리 결정되어 설정되어 있을 수 있다.

상기 출력 주파수를 유지하는 시간은, 상기 부하의 속도가 상기 인버터의 출력 주파수보다 작아지도록 출력 주파수를 유지하도록 결정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 순간 정전시 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압이 한계치 범위내에 있게 하면서 인버터의 출력 주파수를 조절함에 따라 실제 산업현장에서는 부하의 특성이 각기 다르고 히스테리스스 특성이 다르더라도 이에 대하여 적절하게 대응이 가능함으로써 저전압 트립(Low Voltage Trip), 과전압 트립(Over Voltage trip)의 발생을 방지하여 연속적인 운전을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 입력 전압이 복귀된 경우, 인버터 출력 전압을 증가시켜 과도한 전류가 흐르지 않게 하고, 인버터 출력 전압을 증가시켜 과도한 전류가 흐르지 않게 한 상태에서 인버터 출력 주파수를 소정시간 유지하여 복전시 슬립이 과도하게 벌어져 과전류 트립이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 인버터의 순간 정전 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 셀의 일실시예 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터의 순간 정전 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 순간 정전 보상방법을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터의 순간 정전 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.

즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터 시스템은 CHB 방식의 고압 인버터이다.

도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 고압 인버터는, CHB 방식으로서, 위상치환 변압기(10), 전력셀(20), 제어부(30) 및 전동기(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

위상치환 변압기(10)는 입력전원의 위상을 치환하여 이를 복수의 전력셀(20)에 공급한다. 제어부(30)는 복수의 전력셀(20)과 네트워크를 통해 각각 연결되며, 이때 네트워크의 종류는 바람직하게는 계측 제어 네트워크(Controller Area Network; CAN)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(30)는 전력셀(20)과의 통신을 통해, 전력셀(20)을 제어하여 본 발명의 순간 정전 보상을 수행한다.

전력셀(20)은 단상 인버터로서, 직렬로 연결되어 전동기(40)에 공급하는 하나의 상전압을 구성하는 것으로, 전체적으로 고압 출력을 얻을 수 있는 삼상 인버터가 된다. 본 발명의 일실시예를 설명하기 위하여, 단상 인버터인 전력셀(20)이 18개 구비된 것을 예를 들어 설명하겠으나, 이에 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 전력셀(20)의 수가 많을수록, 전동기(40)에 더 큰 전력을 출력할 수 있다.

또한, 전력셀(20)은 제어부(30)와 네트워크를 통해 통신하며, 제어부(30)의 제어에 의해 순간전력 보상을 수행한다. 이를 위해, 그 내부에 제어부(30)와 통신하는 전력셀 제어부를 포함한다. 이하, 전력셀의 상세한 구성을 설명하기로 한다.

도 3은 도 2의 전력셀의 일실시예 상세 구성도로서, 복수의 각 전력셀(20)의 구성은 상호 동일하다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전력셀(20)은, 정류부(21), DC링크부(22), 인버터부(23) 및 전력셀 제어부(24)를 포함할 수 있다.

정류부(21)는 3상의 교류인 입력전압을 직류로 변환하고, DC링크부(22)는 정류부(21)에 의해 직류로 변환된 전압을 저장한다. 또한, DC링크부(22)는 정류된 파형을 평활 캐패시터를 통해 안정된 직류로 변환할 수도 있다.

인버터부(23)는, 정류된 직류를 트랜지스터를 이용하여 스위칭하여 교류를 생성하여, 전동기(40)를 구동한다.

인버터부(23)는 전력셀 제어부(24)의 출력 주파수에 따라 스위칭을 수행하며, 인버터부(23)의 트랜지스터는, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; 'IGBT'라 함)이다.

전력셀 제어부(24)는 DC링크부(22)의 전압을 제어부(30)로 전송하고, 제어부(30)의 제어에 의해 인버터부(23)의 출력 주파수를 전달한다. 제어부(30)의 스위칭 제어에 의해, 인버터부(23)의 출력 주파수와 전압을 조정할 수 있는 것이다. 즉, 전력셀 제어부(24)는 제어부(30)의 제어에 의해 제어신호를 전달하는 기능을 담당하는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터의 순간 정전 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 제어부(30)는 운영자의 조작에 따라 순간 정전 대응을 위한 기본 설정치를 가지고 현장에 설치되어 있는 부하에 대하여 순간 정전 테스트를 수행하여 부하특성을 파악한다(S1).

종래에는 전동기 속도가 일정하게 떨어진다는 가정하에 순간 정전에 대한 순간 전압 보상이 수행되었지만, 실제 산업현장에서는 부하의 특성이 각기 다르고 히스테리스스 특성에 따라 고압 인버터에서 전압과 전류를 제어하여 순간 정전에 대응 하는 것이 힘든 상황이 발생될 여지가 있다. 이러한 문제가 발생이 되면 저전압 트립(Low Voltage Trip), 과전압 트립(Over Voltage trip)이 발생하여 연속적인 운전을 하지 못하게 되어 금전적인 손실을 가져오게 된다.

이를 방지하기 위해 제어부(30)는 해당 부하에 대하여 출력전류를 제어할 것인지 아닐것 인지를 판단하기 위해 부하 특성을 파악하는 것이다.

제어부(30)는 운영자의 입력에 따라 해당 부하가 전류제어가 추가적으로 필요한 부하인지 여부를 판단한다(S2). 필요에 따라 제어부(30)는 운영자로부터 해당 부하가 전류 제어가 추가적으로 필요한 부하인지 여부에 대한 선택 신호를 입력받아 판단을 수행할 수 있다.

만약 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일한 경우에는 별도의 전류 제어를 하지 않고 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하게 된다.

한편, 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일하지 않는 경우에는 별도의 전류 제어가 필요하다. 이런 경우에는 DC-링크 전압의 확인외에도 출력 전류를 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전류 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하게 된다.

이에 따라, S2 단계의 판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상인 경우, 제어부(30)는 해당 부하를 전류 제어 대상으로 설정한다(S3). 한편, S2 단계의 판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상이 아닌 경우, 제어부(30)는 해당 부하를 전류제어 대상 아님으로 설정한다(S4).

제어부(30)는 전류 제어 대상으로 설정된 부하에 대하여는 인버터 운전중에 순간 정전이 발생되면 해당 인버터에 대한 전압 및 전류 제어를 이용한 순간 전압 보상을 수행하도록 설정한다(S5).

제어부(30)는 복전후에 전압 및 전류를 제어하여 트립(trip) 이 발생하지 않도록 제어를 한다. 제어부(30)는 복전시의 부하 상태를 판별하여 전압을 상승을 시켜 과도한 전류가 흐르지 않게 하고 전압의 제어를 하여 최종 목표 주파수까지 올라가게 된다.

한편, 제어부(30)는 전류 제어 대상아님으로 설정된 부하에 대하여는 인버터 운전중에 순간 정전이 발생되면 전류 제어없이 해당 인버터에 대한 전압 제어를 이용한 순간 전압 보상을 수행하도록 설정한다(S6).

위와 같은 제어부(30)의 순간 정전 보상 방법은 다음의 그래프를 참조로 설명하면 더욱 명확해질 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 순간 정전 보상방법을 설명하기 위한 일실시예 그래프로서, 정전발생시의 출력 주파수, 전동기 속도, 입력전압 및 전동기의 파워를 나타낸 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 입력전압이 일정한 값을 유지하면서 t1까지 입력된다. 일반적으로 입력전압은 교류이지만, 도 5에서는 실효치를 나타낸 것이다. 정상상태에서, 인버터부(23)의 출력 주파수(1)와 전동기(40)의 속도(2)의 차를 '슬립 주파수'라고 한다.

t1에서 입력전압이 기준치 이하로 낮아지면, 제어부(30)는 정전으로 판단하여, 제어부(30)는 전원 회생을 위해 출력 주파수를 소정값 만큼 감소시킨다.

이후, 복전시점인 t2까지 제어부(30)는 미리 설정된 감속 기울기로 출력 주파수를 감소하게 한다. 이와 같은 출력 주파수의 감소는 복전시점인 t2까지 계속하여 수행된다.

이때, 제어부(30)에서 설정되는 출력 주파수의 감소 시간에 따라 회생량이 많거나 회생량이 부족한 경우에는 정상적인 동작을 하지 않고 오버 전압 트립(Over Voltage trip)(4)이나 로우 전압 트립(Low Voltage trip)(3)이 발생될 소지가 있다. 따라서, 오버 전압 트립(Over Voltage trip)(4)이나 로우 전압 트립(Low Voltage trip)(3)이 발생하지 않도록 출력 주파수를 적절하게 감소시키는 것이 필요하다.

이를 위해 제어부(30)의 출력 주파수 제어는 부하의 특성에 상응하여 적절하게 이루어진다. 즉, 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일한 경우(2a)에는 별도의 전류 제어를 하지 않고 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하게 된다.

한편, 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일하지 않는 경우(2b)에는 별도의 전류 제어가 필요하다. 이런 경우에는 DC-링크 전압의 확인외에도 출력 전류를 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전류 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하게 된다.

t2에서 입력전압이 복귀되어, 복전이 된 경우에는, 소정시간(t2에서 t3까지) 복전시의 출력 주파수를 유지한다. 소정시간이 경과한 t3에서는, 설정된 가속 기울기로 출력 주파수가 증가되도록 하고, t4에서 정전 이전상태로 복귀한다. 이후에는, 출력 주파수는 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

이때, t2 시점은 인버터부(23)의 출력 주파수와 전동기(40)의 실제 속도가 동일해지는 시점이다. 즉, 출력 주파수가 유지되는 시간은, 인버터부(23)의 출력 주파수와 전동기(40)의 실제 속도가 동일해지는 시간 이후로 설정되는 것이 바람직하다.

이를 에너지 측면에서 설명하기로 한다. t1에서 순간 정전이 시작되면, 전동기(40)의 에너지는 인버터측으로 회생되므로, 에너지가 감소된다. 이때, 회생에너지가 많으면 과전압 트립이 발생할 수 있으므로, 전압대주파수(Voltage to Frequency; 이하, 'V/F'라 함)비를 감소시켜야 한다. t2에서 복전되면, t2까지는 입력전압과 회생에너지가 동시에 인버터부(23)에 공급되므로, t2까지 에너지는 억제된다.

다음으로 부하에 맞는 입력된 감속 기울기로 인버터 운전주파수를 감속한다. 하지만, 부하의 특성에 따라 회생량이 많아서 DC-링크 전압이 상승할 경우는 감소시키던 운전 주파수 지령을 전압 증가분 만큼 증가하여 에너지를 약간 소비한다. 입력전압이 상승하여 정전구간을 벗어나게 복전하게 되면 인버터는 정상운전하여 기존 속도 지령으로 복귀한다. 하지만 특정부하는 비교적 관성이 커서 복전시 슬립이 과도하게 벌어져 과전류 트립이 발생할 수 있다. 이때는 복전모드로 인버터의 과전류 한계치를 넘지않도록 계속적으로 가속을 정지하는 시간을 두어 정상 운전 상태로 복귀한다. 이후 인버터는 정전 이전 상태로 복귀할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 계속적으로 전압과 전류를 센싱하여 과전압 트립이나 과전류 트립이 발생하지 않도록 전압 제어 및 전류 제어를 수행한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고압 인버터의 순간 정전 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 3의 제어부(30)에서 수행되는 것임은 이미 설명한 바와 같다.

도 6을 참조하면, 전력셀 제어부(24)는 전력셀(20)로 입력되는 입력전압을 확인하여 해당 입력 전압이 기준치 이하인지 여부를 판단한다(S11). 판단 결과, 전력셀 제어부(24)는 입력 전압이 기준치 이하이면 정전이라고 판단하여, 이를 제어부(30)에 알린다.

종래의 고압 인버터에서는, 이러한 상황이 발생하면 바로 인버터가 정지한다. 이는, 부하인 전동기(40)의 용량이 전력셀(20)의 DC링크부(22)의 캐패시터의 용량에 비해 크기 때문에, 제어루프가 작동되기 전에 저전압 트립이 발생하기 때문이다.

제어부(30)는 이와 같은 저전압 트립을 방지하기 위하여, 기준치 이하의 전원이 입력되는 경우, 즉, 순간 정전이 발생하는 경우, 이와 동시에 회생절차가 시작되도록 인버터부(23)의 출력 주파수를 감소시킨다(S12). 이와 같은 출력 주파수의 감소에 의해, 정전초기에 정전구간을 제어할 수 있는 회생에너지를 얻을 수 있다.

제어부(30)는 해당 부하가 전류 제어 대상으로 설정되었는지를 판단한다(S13). 판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상으로 설정된 경우, 제어부(30)는 전류 제어를 위해 인버터의 출력 전류가 한계치 이내인지를 판단한다(S14).

S14 단계의 판단 결과, 인버터의 출력 전류가 한계치 이내가 아닌 경우에는 초과되는 전류 크기에 상응하여 인버터 출력 주파수를 증가시킨다(S15).

S14 단계의 판단 결과, 인버터의 출력 전류가 한계치 이내인 경우, 제어부(30)는 전압 제어를 위해 DC-링크 전압이 한계치 이내인가를 판단한다(S16)

이를 위해 전력셀 제어부(24)는 계속적으로 DC링크부(22)의 전압을 확인하여 이를 제어부(30)에 전송한다. 이는 과전압 트립이 발생하지 않도록 하기 위함이다. S16 단계의 판단 결과, DC-링크 전압이 한계치 이내가 아닌 경우 즉, 회생량이 많아 DC링크부(22)의 전압이 상승하는 경우에는, 제어부(30)는 초과되는 전압 크기에 상응하여 인버터 출력 주파수를 증가시켜 감소시키던 출력 주파수를 전압의 증가분만큼 증가하여 에너지를 소비하게 한다(S17).

한편, S13 단계의 판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상으로 설정되지 않은 경우, 제어부(30)는 전류 제어없이 전압제어만을 수행하기 위해 부하(전동기(40))에 맞는 소정의 감속 기울기로 인버터부(23)의 출력 주파수를 감소시킨다(S19). 이때, 출력 주파수는, 전동기(40)의 실제 속도보다 작아지도록 감소시키는 것이 바람직하다. 이후, 전동기(40)의 속도는 인버터부(23)에서 출력하는 출력 주파수보다 슬립 주파수(slip frequency)만큼 작은 것이므로, 이에 의해 전동기(40)의 속도 역시 인버터부(23)의 출력 주파수가 감속되는 기울기에 비례하여 감속된다.

한편, S16 단계의 판단 결과 DC-링크 전압이 한계치 이내이면 제어부(30)는 입력전압이 상승하여 입력 전압이 복귀되었는지 여부를 판단한다(S18).

S16 단계의 판단 결과, 입력 전압이 복귀되지 않은 경우에는 S13 단계 내지 S17 단계, 및 S19 단계를 수행한다.

복전이 된 경우, 순간적인 복전에 의해 급격한 과도 전압이 걸려서 과전압 트립(Over Voltage trip) 또는 급격한 과도 전류가 흘러 과전류 트립(Over Current trip)이 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(30)는 복전시 전압과 전류를 제어하여 트립(trip) 이 발생하지 않도록 하는 것이 필요하다.

도 7을 참조하면, S18 단계의 판단 결과, 입력 전압이 복귀된 경우, 제어부(30)는 인버터 출력 전압을 증가시켜 과도한 전류가 흐르지 않게 한다(S21). 제어부(30)는 인버터 출력 전압을 증가시켜 과도한 전류가 흐르지 않게 한 상태에서 인버터 출력 주파수를 소정시간 유지한다(S22). 이는 전동기(40)가 관성이 커서 복전시 슬립이 과도하게 벌어져 과전류 트립이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.

즉, 제어부(30)는 복전모드로 인버터의 과전류 한계치를 넘지 않도록 소정 시간 복전시의 출력 주파수를 유지하게 된다. 출력 주파수를 유지하는 시간은, 전동기(40)의 부하량에 따라 미리 결정되는 것이 바람직하다.

제어부(30)는 전동기 속도가 인버터 출력 주파수 이하인지를 판단한다(S23). S23 단계의 판단 결과 전동기 속도가 인버터 출력 주파수 이하가 아닌 경우에는 인버터 출력 주파수를 계속적으로 유지한다.

S23 단계의 판단 결과, 전동기 속도가 인버터 출력 주파수 이하가 되면 제어부(30)는 전동기(40)가 순간 정전 전의 속도로 복귀하도록, 인버터 출력 주파수를 설정된 가속 기울기로 증가시킨다(S24) 이때의 가속 기울기는, 사용자에 의해 미리 설정되는 것이다. 이때, 제어부(30)는 인버터 출력 전류를 계속적으로 감시하여 인버터 출력 전류가 과전류 한계치 이하인지 여부를 판단한다(S25). S25 단계의 판단 결과, 인버터 출력 전류가 과전류 한계치 이하가 아닌 경우, 제어부(30)는 인버터 출력 주파수의 증가를 정지시킨다(S26).

이에 따라, 인버터의 출력 전류가 과전류 한계치를 초과하지 않는 상태에서 전동기(40)의 속도는 출력 주파수의 가속 기울기와 동일한 기울기로 증가하여, 순간 정전 전의 속도로 복귀할 수 있다(S27).

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 인버터의 구동중 정전발생이 판단되면 회생 에너지를 얻기 위해 인버터의 출력 주파수를 감소시키는 단계;
   상기 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압에 기반하여 초과되는 전류 및 전압의 크기에 상응하여 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계;
   정전 상태에서 복전이 발생되면, 과도한 전류의 흐름을 방지하기 위해 인버터 출력 전압을 증가시키는 단계; 및
   상기 인버터의 출력 전류를 감시하여 상기 인버터의 출력 전류가 과전류 한계치를 초과하지 않는 상태에서 인버터 출력 주파수를 점차적으로 증가시켜서 순간 정전전의 속도로 복귀시키는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   순간 정전 대응을 위한 기본 설정치를 가지고 현장에 설치되어 있는 부하에 대하여 부하특성을 파악하기 위한 순간 정전 테스트를 수행하는 단계;
   상기 파악된 부하특성에 따라 해당 부하에 대하여 전류 제어가 추가적으로 필요한 부하인지 여부를 판단하는 단계;
   판단 결과, 해당 부하가 전류 제어 대상인 경우, 해당 부하를 전류 제어 대상으로 설정하고, 해당 부하가 전류 제어 대상이 아닌 경우, 해당 부하를 전류제어 대상 아님으로 설정하는 단계; 및
   상기 전류 제어 대상으로 설정된 부하에 대하여 인버터 운전중에 순간 정전이 발생되면 해당 인버터에 대한 전압 및 전류 제어를 이용한 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 더 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
3. 제2 항에 있어서, 상기 전류 제어가 추가적으로 필요한 부하인지 판단하는 단계는, 상기 부하의 특성이 정규화된 부하 특성과 동일하지 않는 경우에는 전류 제어가 추가적으로 필요하다고 판단하는 단계를 더 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
4. 제2 항에 있어서, 상기 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계는,
   정전 발생시, 상기 전류 제어 대상으로 설정된 부하에 대하여 DC-링크 전압의 확인외에도 출력 전류를 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전류 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하여 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 포함하는 고압 인버터의 순간 정전 보상 방법.
5. 제2 항에 있어서, 상기 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계는,
   정전 발생시, 상기 전류제어 대상 아님으로 설정된 부하에 대하여 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 인버터 출력 주파수를 제어하여 순간 전압 보상을 수행하도록 설정하는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
6. 제1 항에 있어서, 상기 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계는,
   상기 인버터의 출력 전류 및 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 출력 전류 변동 및 DC-링크 전압 변동에 따라 순간 전압 보상을 위한 인버터 출력 주파수의 증감 조절을 제어하는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
7. 제1 항에 있어서, 상기 인버터 출력 주파수의 증감을 조절하는 단계는,
   상기 인버터의 DC-링크 전압을 확인하면서 설정된 감속 기울기로 전압의 변동에 따라 순간 전압 보상을 위한 인버터 출력 주파수의 증감 조절을 제어하는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
8. 제1 항에 있어서, 상기 순간 정전전의 속도로 복귀시키는 단계는,
   상기 인버터의 출력 전류가 미리 설정된 과전류 한계치를 넘지 않도록 소정 시간동안 복전시의 출력 주파수를 유지하는 단계를 포함하는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
9. 제8 항에 있어서, 상기 출력 주파수를 유지하는 시간은, 상기 부하의 부하량에 미리 결정되어 설정되어 있는 인버터의 순간 정전 보상 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 출력 주파수를 유지하는 시간은, 상기 부하의 속도가 상기 인버터의 출력 주파수보다 작아지도록 출력 주파수를 유지하도록 결정되는 인버터의 순간 정전 보상방법.
    

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