KR20150141316A - 병렬운전 인버터 시스템의 pwm 동기화 장치 - Google Patents

병렬운전 인버터 시스템의 pwm 동기화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 관한 것으로, 상기 PWM 동기화 장치는, 제어부 및 통신부를 포함하는 다수의 인버터들이 병렬로 운전되는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 제어부는 동기신호라인으로 연결되고, 상기 다수의 인버터들의 통신부는 통신라인으로 연결되며, 상기 다수의 인버터들 중 마스터 인버터의 제어부는 다수의 슬레이브 인버터의 제어부로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 송신하고, 상기 다수의 슬레이브 인터버의 제어부를 거쳐 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단하여, 상기 다수의 슬레이브 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치 {PWM synchronization device for parallel operation inverter system}
본 발명은 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 관한 것으로, 상세하게는 인버터의 동기화를 위한 동기화 신호의 전송이 인버터의 제어부를 연결한 동기신호라인을 통해 이루어지도록 함으로써 시스템의 전체적인 통신 부담을 줄일 수 있으며, 안정적인 병렬운전이 가능한 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인버터(Inverter)는 모터 적용분야 및 각종 전기기기 분야 등을 비롯하여 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
상기 인버터는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 스위칭 소자가 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 상기 변환한 직류전압을 스위칭시켜 교류전압을 생성하며, 생성한 교류전압을 부하로 출력하여 구동시키는 것으로서 사용자가 원하는 전압 및 주파수의 교류전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 인버터는 용량이 정해져 있기 때문에, 대용량의 모터를 구동하기 위해서는 대용량의 인버터가 필요하고, 이러한 대용량의 인버터를 제작하기 위해서는 많은 비용이 투입되어야 한다.
따라서, 인버터를 이용하여 부하를 구동시킴에 있어서, 인버터가 출력하는 전류 용량의 한계, 인버터의 고장 발생에 대한 대비책 및 리던던시(redundancy) 등을 위하여 하나의 부하에 복수의 인버터를 병렬 연결하여 운전하는 경우가 많다.
복수의 인버터를 병렬로 연결하여 하나의 부하를 운전하는 경우에 복수의 인버터들 각각이 하나의 부하로 출력하는 전류가 균형을 유지하지 못하게 되면, 특정 인버터에 과부하가 걸려 손상되고, 각각의 인버터들 간의 전류 불균형으로 인한 잡음이 발생하게 된다.
따라서, 병렬로 연결된 인버터를 운전하는 경우에는 각 인버터의 동기화가 중요하게 된다.
도 1에는 종래 병렬운전 인버터의 구성이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 동일한 구조의 다수의 인버터들(10-1 ~ 10-3)이 병렬로 운전되는 경우, 하나의 인버터는 마스터로서 동작하고 다른 인버터들은 슬레이브로 동작하게 된다. 이때, 각 인버터(10-1 ~ 10-3)는 통신부(11-1 ~ 11-3), 인버터 제어부(12-1 ~ 12-3) 및 IGBT 스위칭부(13-1 ~ 13-3)로 구성된다.
각 인버터(10-1 ~ 10-3)는 IGBT 스위칭부(13-1 ~ 13-3)를 통하여 동일한 출력을 부하(30)로 내보내게 되고, 이 출력은 각 인버터 제어부(12-1 ~ 12-3)에서 제어를 하게 된다.
병렬 운전 시, 마스터 인버터에서 통신라인(20)을 통하여 각 슬레이브 인버터에 운전정보, 지령정보와 PWM 동기신호를 전송하게 되며, 슬레이브 인버터에서는 통신부를 통하여 운전정보, 지령정보 및 PWM 동기신호를 수신하고, 인버터 제어부에서 처리하여 IGBT 스위칭부를 통해 출력을 제어한다.
이때, 통신라인(20)을 통해 통신되는 정보는 운전정보, 지령정보 및 PWM 동기신호 이외에 인버터 구동과 보호 동작을 위한 다양한 정보를 포함한다.
한편, 병렬운전 인버터를 구동하는데 있어 각 인버터의 PWM 동기신호의 전달은 필수적이다. 이때, 동기화가 중요한 이유 중 하나는 마스터 인버터와 슬레이브 인버터들을 초기에 동기화시켰다고 하더라도 인버터 제어부의 구동 속도가 인버터마다 다르기 때문에 점점 동기화에서 틀어지게 되고, 이는 하나의 부하로 출력되는 전류의 불균형 상태를 야기시켜, 특정 인버터에 과부하가 걸려 손상되고, 각각의 인버터들 간의 전류 불균형으로 인한 잡음이 발생하게 된다.
또한, 통신라인(20)을 이용한 PWM 동기신호의 전달 시, PWM 동기신호를 수신하는 슬레이브 인버터의 제어부에서 다른 명령을 처리중이거나 하는 경우 PWM 동기신호의 전달이 늦어지거나 전달을 못 받을 수도 있고, 혹은 현재 처리중이던 프로세스를 정지하고, PWM 동기신호의 처리부터 해야 하는 경우가 발생하게 된다.
그리고, 주변 전판의 간섭으로 통신에 노이즈가 생겨 PWM 동기신호가 정확히 전달되지 않거나, 오 전달이 발생할 수 있다.
이러한 이유로, 마스터 인버터에서는 슬레이브 인버터로 PWM 동기신호가 정확히 전달되었는지를 확인해야 하며, 또한, 슬레이브 인버터마다 보호 및 구동 동작을 수행하기 위해 필요한 정보들을 마스터 인버터로 보내주게 된다.
이와 같이, 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 사이에 서로 주고받아야 하는 정보가 많아 통신 부담이 크고, 상당히 짧은 주기로 PWM 동기신호가 연속되어 전달되어야 하기 때문에, PWM 동기신호 전달 및 확인을 위해서 인버터 제어부의 부담이 커지게 된다. 또한, 슬레이브 인버터가 고장이 날 경우, 전체 시스템을 정지시켜야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인버터의 동기화를 위한 동기화 신호의 전송이 인버터의 제어부를 연결한 동기신호라인을 통해 이루어지도록 함으로써 시스템의 전체적인 통신 부담을 줄일 수 있으며, 안정적인 병렬운전이 가능한 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치는, 제어부 및 통신부를 포함하는 다수의 인버터들이 병렬로 운전되는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 있어서, 상기 다수의 인버터들의 제어부는 동기신호라인으로 연결되고, 상기 다수의 인버터들의 통신부는 통신라인으로 연결되며, 상기 다수의 인버터들 중 마스터 인버터의 제어부는 다수의 슬레이브 인버터의 제어부로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 송신하고, 상기 다수의 슬레이브 인터버의 제어부를 거쳐 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단하여, 상기 다수의 슬레이브 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 마스터 인버터의 제어부로부터 송신된 상기 동기화 신호는 인접한 인버터의 제어부로 순차적으로 전송되어, 최종적으로 상기 마스터 인버터의 제어부로 귀환된다.
한편, 상기 마스터 인버터의 제어부는 동기화 신호를 수신하지 못하는 경우 상기 통신라인을 통해 상기 다수의 슬레이브 인버터들로 동기화 신호를 전송하는 한편, 각 슬레이브 인버터들의 상태 정보를 요청한다.
또한, 상기 마스터 인버터의 제어부는 각 슬레이브 인버터로부터 상태 정보를 수신하여, 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는지를 판단하여, 각 슬레이브 인버터를 제어한다.
이때, 상기 마스터 인버터의 제어부는 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 해당 슬레이브 인버터가 고장난 것으로 판단하여, 고장난 슬레이브 인버터를 제외한 다른 슬레이브 인버터들의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하도록 지시한다.
또한, 상기 마스터 인버터의 제어부는 자가 복구가 가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 일정 시간 경과 후 상기 동기신호라인 통해 동기화 신호를 전송하여, 전송된 동기화 신호에 따라 모든 슬레이브 인버터들의 제어부가 동작하도록 한다.
또한, 상기 마스터 인버터의 제어부는 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 해당 슬레이브 인버터로 상기 통신라인을 통해 운전 정지명령을 전송한다.
한편, 상기 마스터 인버터의 제어부는 고장난 슬레이브 인버터를 제외한 다른 슬레이브 인버터들의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하도록 지시한 후, 주기적으로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 전송하여, 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단한다.
이때, 상기 마스터 인버터의 제어부는 귀환되는 동기화 신호를 수신하는 경우, 각 슬레이브 인버터의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하기 전의 출력을 출력하도록 지시한다.
또한, 상기 마스터 인버터의 제어부는 귀환되는 동기화 신호를 수신하지 못한 경우, 주기적으로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 전송하여, 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단한다.
종래에는 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 사이의 정보 교환 및 동기화 신호의 송수신이 모두 통신부 및 통신라인을 이용하여 이루어졌으나, 이와 같은 본 발명에 따르면, 인버터의 제어부들을 연결하는 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 송수신하여, 통신부 및 통신라인의 부담을 덜 수 있다.
또한, 마스터 인버터가 동기화 신호를 전송한 후, 동기화 신호가 귀환되는지의 여부에 따라 모든 슬레이브 인버터들이 동기화 신호를 정상적으로 수신하였는지를 판단하므로, 슬레이브 인버터가 정상적으로 동기화 신호를 수신하였는지를 즉각적으로 판단할 수 있다.
또한, 다수의 슬레이브 인버터들 중 고장난 슬레이브 인버터가 있는 것으로 판단된 경우, 고장 상태에 따라 고장난 슬레이브 인버터의 출력을 타 슬레이브 인버터들이 분담하여 출력하도록 하거나, 고장난 슬레이브 인버터가 자가 복구를 수행하도록 함으로써, 인버터 시스템 자체를 중지시키지 않아도 되므로, 안정적인 병렬운전이 가능하다.
도 1은 종래 병렬운전 인버터의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 병렬로 운전되는 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)로 구성되는 시스템에 있어서, 상기 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)의 제어부(120-1 ~ 120-3)는 인접하는 제어부와 동기신호라인(200)으로 연결되어, 제어부(120-1 ~ 120-3)는 링형 통신망을 구성한다.
상기 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)은 각각 통신부(110-1 ~ 110-3), 제어부(120-1 ~ 120-3) 및 스위칭부(130-1 ~ 130-3)로 구성될 수 있다.
본 실시 예에서는 3개의 인버터가 구비되는 것을 예로 들어 설명하나, 인버터의 개수는 이에 한정되지 않는다.
상기 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3) 중 하나의 인버터는 마스터로서 동작하고, 다른 인버터들은 슬레이브로서 동작한다.
본 실시 예에서는 인버터(100-1)가 마스터로서 동작하는 마스터 인버터이고, 나머지 인버터들(100-2, 100-3)이 슬레이브로 동작하는 슬레이브 인버터인 것으로 가정한다.
상기 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)은 동기신호라인(200)과 통신라인(300)을 통하여 서로 연결되며, 이때, 상기 동기신호라인(200)에 의해서는 직렬로 연결되고, 상기 통신라인(300)에 의해서는 병렬로 연결된다.
따라서, 상기 동기신호라인(200)과 상기 통신라인(300)은 서로 다른 경로를 통해 인버터들(100-1 ~ 100-3)을 연결한다.
특히, 상기 동기신호라인(200)은 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)의 제어부(120-1 ~ 120-3)를 서로 연결하고, 상기 통신라인(300)은 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3)의 통신부(110-1 ~ 110-3)를 서로 연결한다.
상기 통신부(110-1 ~ 110-3)는, 예를 들면, CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하는 CAN 통신부로서, 상기 다수의 인버터들(100-1 ~ 100-3) 각각은 CAN 통신을 이용하여 운전정보, 지령정보 및 구동과 보호 동작을 위한 부가정보를 송수신한다.
이때, 상기 통신부(110-1 ~ 110-3)는 통신라인(300)에 의해 서로 연결되어, 상기 통신라인(300)을 이용하여 정보를 송수신한다.
상기 스위칭부(130-1 ~ 130-3)는 복수의 스위칭 소자들을 포함하고, 상기 제어부(120-1 ~ 120-3)의 제어에 따라 상기 복수의 스위칭 소자들이 스위칭되면서 부하(400)로 전류를 공급한다.
상기 제어부(120-1 ~ 120-3)는 상기 스위칭부(130-1 ~ 130-3)의 스위칭 동작을 제어하고, 동기신호라인(200)에 의해서 서로 연결되어, 상기 동기신호라인(200)을 이용하여 동기화 신호를 송수신하며, 동기화 신호에 따라 상기 스위칭부(130-1 ~ 130-3)를 제어한다.
이때, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 인접하는 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 제어부(120-2, 120-3)로 상기 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 송신한다.
이때, 마스터 인버터(100-1)의 양측에 슬레이브 인버터가 위치하게 되는데, 어느 슬레이브 인버터로 동기화 신호를 전송할지는 시스템 사양에 따라 기설정되며, 이러한 설정은 변경 가능하다.
본 실시 예에서는 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 슬레이브 인버터(100-2)의 제어부(120-2)로 동기화 신호를 송신하는 것으로 가정한다.
마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)로부터 송신된 동기화 신호를 수신한 슬레이브 인버터(100-2)의 제어부(120-2)는 수신한 동기화 신호를 인접하는 슬레이브 인버터(100-3)의 제어부(120-3)로 상기 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 송신한다.
이와 같은 방법으로 병렬운전 인버터 시스템 내의 모든 슬레이브 인버터의 제어부는 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 수신할 수 있게 된다.
이때, 가장 마지막에 위치하는 슬레이브 인버터의 제어부는 동기신호라인(200)를 통해 동기화 신호를 마스터 인버터의 제어부로 송신한다.
따라서, 본 실시 예에서는 슬레이브 인버터(100-3)가 가장 마지막에 위치하므로, 슬레이브 인버터(100-3)의 제어부(120-3)는 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)로 송신한다.
즉, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)로부터 송신된 동기화 신호는 동기신호라인(200)을 통해 모든 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 제어부(120-2, 130-2)로 전송되고, 최종적으로 다시 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)로 수신된다.
한편, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 동기화 신호를 전송 후, 전송된 동기화 신호를 수신하면, 동기화 신호가 모든 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로 정상적으로 전달된 것으로 판단하고, 다른 동작을 수행하거나, 다음 동기화 신호를 전송할 때까지 대기한다.
하지만, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 전송된 동기화 신호가 수신되지 않는 경우, 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)들 중 동기화 신호를 수신하지 못한 슬레이브 인버터가 있는 것으로 판단하여, 통신라인(300)을 통해 슬레이브 인버터들(100-2, 100-3)로 동기화 신호를 전송하는 한편, 슬레이브 인버터들(100-2, 100-3)의 상태 정보를 요청한다.
또한, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 통신라인(300)을 통해 슬레이브 인버터의 고장 정보가 수신되는 경우에도, 통신라인(300)을 통해 슬레이브 인버터들(100-2, 100-3)로 동기화 신호를 전송하는 한편, 상태 정보를 요청할 수 있다.
즉, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 통신부(110-1)를 통해 동기화 신호를 전송하고, 상태 정보를 요청하며, 상기 마스터 인버터(100-1)의 통신부(110-1)로 전송된 동기화 신호 및 상태 정보 요청은 통신라인(300)을 통해 슬레이브 인버터들(100-2, 100-3)의 통신부(110-2, 110-3)를 거쳐 제어부(120-2, 120-3)로 수신된다.
한편, 통신라인(300)을 통해 동기화 신호 및 상태 정보 요청을 수신한 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 제어부(120-2, 120-3)는 수신한 동기화 신호에 따라 동작을 수행하는 한편, 상태 정보를 통신라인(300)을 통해 상기 마스터 인버터(100-1)로 전송한다.
이때, 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 제어부(120-2, 120-3)가 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으나, 자가 진단을 통해 리셋 등의 방법으로 해결할 수 있는 것으로 판단한 경우, 자가 복구할 수 있다는 상태 정보를 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로 전송하는 한편, 자가 복구를 수행한다.
한편, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로부터 자가 복구할 수 있다는 상태 정보를 수신하면, 일정 시간 경과 후, 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 전송하여, 시스템이 정상적으로 운전된다. 따라서, 전송된 동기화 신호에 따라 모든 슬레이브 인버터들의 제어부가 동작하게 된다.
하지만, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 슬레이브 인버터로부터 상태 정보를 수신하지 못한 경우에는, 상태 정보를 송신하지 못한 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으며, 자가 복구가 불가능하다고 판단하여, 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터로 운전 정지명령을 통신라인(300)을 통해 전송한다.
또한, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로부터 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 수신하면, 해당 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으며, 자가 복구가 불가능하다고 판단하여, 해당 슬레이브 인버터로 운전 정지명령을 통신라인(300)을 통해 전송한다.
한편, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 고장난 슬레이브 인버터로부터 상태 정보를 수신하지 못하였거나 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 수신하면 다른 슬레이브 인버터의 제어부로 고장난 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 자신의 출력과 함께 출력하도록 통신라인(300)을 통해 지시한다.
이후에도, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 동기신호라인(200)을 통하여 지속적으로 동기화 신호를 전송하여, 전송된 동기화 신호가 수신되는지를 판단하고, 전송된 동기화 신호가 수신되면, 고장난 슬레이브 인버터가 교체 혹은 보수를 통해 정상 동작이 가능하게 된 경우이므로, 시스템이 정상 운전을 하게 된다.
따라서, 교체되거나 보수된 슬레이브 인버터가 정상적으로 출력할 수 있으므로, 상기 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 통신라인(300)을 통해 모든 슬레이브 인버터가 정상 운전 시의 출력을 출력하도록 지시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 방법을 도시한 순서도이다.
도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 방법을 설명하면 다음과 같다.
병렬운전 인버터 시스템이 실행된 후, 병렬운전 인버터 시스템 내의 인버터들 사이의 PWM 동기화를 위하여, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 동기신호라인(200)을 통해 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로 동기화 신호를 전송하고(S110), 다수의 슬레이브(100-2, 100-3)를 거쳐 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단한다(S120).
한편, 상기 동기신호라인(200)은 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1) 및 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 제어부(120-2, 120-3)를 직렬로 연결한다.
이때, 상기 마스터 인버터(100-1) 및 상기 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)는 상기 동기신호라인(200)을 따라 링 구조로 이루어지며, 상기 마스터 인버터(100-1)로부터 전송된 동기화 신호는 인접한 슬레이브 인버터를 시작으로 순차적으로 모든 슬레이브 인버터를 거쳐 상기 마스터 인버터(100-1)로 귀환된다.
만약, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 귀환되는 동기화 신호를 수신하면(S120-Yes), 모든 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단하고, 일정 시간 경과 후 다시 동기신호라인(200)을 통해 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로 동기화 신호를 전송한다(S110).
하지만, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 귀환되는 동기화 신호를 수신하지 못하면(S120-No), 슬레이브 인버터(100-2, 100-3) 중 동기화 신호를 정상적으로 수신하지 못한 슬레이브 인버터가 있는 것으로 판단하여, 통신라인(300)을 통해 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)로 동기화 신호를 전송하는 한편, 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 상태 정보를 요청한다(S130).
이후, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 상태 정보 수신 유무 및 상태 정보 내용을 바탕으로 고장난 슬레이브 인버터에 의한 자가 복구가 가능한지를 판단한다(S140).
이때, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 상태 정보 중 수신하지 못한 상태 정보가 있는 경우, 수신하지 못한 상태 정보와 관련된 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으며, 자가 복구가 불가능한 것으로 판단한다.
또한, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 상태 정보를 모두 수신하였으나, 상태 정보 중 자체 복구가 불가능하다는 상태 정보가 있는 경우, 해당 상태 정보를 전송한 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으며, 자가 복구가 불가능한 것으로 판단한다.
또한, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 다수의 슬레이브 인버터(100-2, 100-3)의 상태 정보를 모두 수신하였으며, 상태 정보 중 자체 복구가 가능하다는 상태 정보가 있는 경우, 해당 상태 정보를 전송한 슬레이브 인버터에 고장이 발생하였으며, 자기 복구가 가능한 것으로 판단한다.
만약, 고장난 슬레이브 인버터에 의한 자가 복구가 가능한 경우(S140-Yes), 해당 슬레이브 인버터는 자가 복구를 수행한다(S150).
하지만, 고장난 슬레이브 인버터에 의한 자가 복구가 불가능한 경우(S140-No), 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)는 해당 슬레이브 인버터로 운전 정지명령을 통신라인(300)을 통해 전송하여, 고장난 슬레이브 인버터를 중지시키고, 다른 슬레이브 인버터들로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하도록 지시하여, 다른 슬레이브 인버터들이 고장난 슬레이브 인버터의 출력을 분담하여 출력한다(S160).
이상에서와 같이, 고장난 슬레이브 인버터가 자가 복구를 수행하거나(S150), 고장난 슬레이브 인버터의 출력을 다른 슬레이브 인버터들이 분담하여 출력하여(S160), 시스템이 동작하게 된다.
이후, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 동기화 신호를 동기신호라인(200)을 통해 동기화 신호를 전송한 후, 귀환된 동기화 신호가 수신되는지를 판단한다(S170).
만약, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 동기화 신호를 수신하지 못하면(S170-No), 고장난 슬레이브 인버터가 정상적으로 동작할 수 있는 상태가 아닌 것으로 판단하여, 주기적으로 동기화 신호를 전송하여, 귀환된 동기화 신호를 수신하는지를 판단한다(S170).
한편, 마스터 인버터(100-1)의 제어부(120-1)가 동기화 신호를 수신하면(S170-Yes), 고장난 슬레이브 인버터가 수리 또는 교체 등의 조치를 통해 정상적으로 동작할 수 있는 상태가 된 것으로 판단하여, 통신라인(300)을 통해 모든 슬레이브 인버터가 정상 운전 시의 출력을 출력하도록 지시하여, 모든 슬레이브 인버터들은 고장난 슬레이브 인버터의 출력을 분담하기 전의 출력을 출력한다(S180).
종래에는 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 사이의 정보 교환 및 동기화 신호의 송수신이 모두 통신부 및 통신라인을 이용하여 이루어졌으나, 이와 같은 본 발명에 따르면, 인버터의 제어부들을 연결하는 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 송수신하여, 통신부 및 통신라인의 부담을 덜 수 있다.
또한, 마스터 인버터가 동기화 신호를 전송한 후, 동기화 신호가 귀환되는지의 여부에 따라 모든 슬레이브 인버터들이 동기화 신호를 정상적으로 수신하였는지를 판단하므로, 슬레이브 인버터가 정상적으로 동기화 신호를 수신하였는지를 즉각적으로 판단할 수 있다.
또한, 다수의 슬레이브 인버터들 중 고장난 슬레이브 인버터가 있는 것으로 판단된 경우, 고장 상태에 따라 고장난 슬레이브 인버터의 출력을 타 슬레이브 인버터들이 분담하여 출력하도록 하거나, 고장난 슬레이브 인버터가 자가 복구를 수행하도록 함으로써, 인버터 시스템 자체를 중지시키지 않아도 되므로, 안정적인 병렬운전이 가능하다.
한편, 이상에서 본 발명에 따른 병렬운전 인버터의 PWM 동기화 장치를 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100-1, 100-2, 100-3 : 인버터
110-1, 110-2, 110-3 : 통신부
120-1, 120-2, 120-3 : 제어부
130-1, 130-2, 130-3 : 스위칭부
200 : 동기신호라인
300 : 통신라인
400 : 부하

Claims (10)

  1. 제어부 및 통신부를 포함하는 다수의 인버터들이 병렬로 운전되는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치에 있어서,
    상기 다수의 인버터들의 제어부는 동기신호라인으로 연결되고, 상기 다수의 인버터들의 통신부는 통신라인으로 연결되며,
    상기 다수의 인버터들 중 마스터 인버터의 제어부는 다수의 슬레이브 인버터의 제어부로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 송신하고, 상기 다수의 슬레이브 인터버의 제어부를 거쳐 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단하여, 상기 다수의 슬레이브 인버터의 동작을 제어하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부로부터 송신된 상기 동기화 신호는 인접한 인버터의 제어부로 순차적으로 전송되어, 최종적으로 상기 마스터 인버터의 제어부로 귀환되는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 동기화 신호를 수신하지 못하는 경우 상기 통신라인을 통해 상기 다수의 슬레이브 인버터들로 동기화 신호를 전송하는 한편, 각 슬레이브 인버터들의 상태 정보를 요청하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 각 슬레이브 인버터로부터 상태 정보를 수신하여, 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는지를 판단하여, 각 슬레이브 인버터를 제어하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 해당 슬레이브 인버터가 고장난 것으로 판단하여, 고장난 슬레이브 인버터를 제외한 다른 슬레이브 인버터들의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하도록 지시하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 자가 복구가 가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 일정 시간 경과 후 상기 동기신호라인 통해 동기화 신호를 전송하여, 전송된 동기화 신호에 따라 모든 슬레이브 인버터들의 제어부가 동작하도록 하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 상태 정보가 수신되지 않은 슬레이브 인버터가 있거나, 자가 복구가 불가능하다는 상태 정보를 송신한 슬레이브 인버터가 있는 경우, 해당 슬레이브 인버터로 상기 통신라인을 통해 운전 정지명령을 전송하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 고장난 슬레이브 인버터를 제외한 다른 슬레이브 인버터들의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하도록 지시한 후, 주기적으로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 전송하여, 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 귀환되는 동기화 신호를 수신하는 경우, 각 슬레이브 인버터의 제어부로 고장난 슬레이브 인버터가 담당하던 출력을 분담하여 출력하기 전의 출력을 출력하도록 지시하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스터 인버터의 제어부는 귀환되는 동기화 신호를 수신하지 못한 경우, 주기적으로 상기 동기신호라인을 통해 동기화 신호를 전송하여, 귀환되는 동기화 신호를 수신하는지를 판단하는 병렬운전 인버터 시스템의 PWM 동기화 장치.
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