KR20150141404A - 인버터 및 이의 제어방법 - Google Patents

인버터 및 이의 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150141404A
KR20150141404A KR1020140070084A KR20140070084A KR20150141404A KR 20150141404 A KR20150141404 A KR 20150141404A KR 1020140070084 A KR1020140070084 A KR 1020140070084A KR 20140070084 A KR20140070084 A KR 20140070084A KR 20150141404 A KR20150141404 A KR 20150141404A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
igbt
information
current
controller
igbt element
Prior art date
Application number
KR1020140070084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101653221B1 (ko
Inventor
양경수
정규범
한경민
Original Assignee
(주) 모터에이드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 모터에이드 filed Critical (주) 모터에이드
Priority to KR1020140070084A priority Critical patent/KR101653221B1/ko
Publication of KR20150141404A publication Critical patent/KR20150141404A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101653221B1 publication Critical patent/KR101653221B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 인버터 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, IGBT 소자의 전류 및 온도 상태를 실시간 모니터링할 수 있도록 함으로써, 출력단의 피드백에 의한 부하 측의 상태 정보 뿐만 아니라 독립적으로 감지된 IGBT 소자의 상태 정보를 이용한 제어 신호의 생성이 가능할 수 있도록 하는 인버터 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인버터는, 온도 감지용 서미스터 소자가 포함된 복수개의 IGBT 소자; 상기 IGBT 소자에 구동신호를 전송하는 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 연결되며 상기 서미스터 소자에 의해 감지된 상기 IGBT 소자의 온도 정보를 상기 게이트 드라이버를 통해 전달받는 IGBT 제어기; 상기 IGBT 제어기와 상기 IGBT 소자 사이에 위치되며, 상기 IGBT 소자의 전류를 감지하여 상기 IGBT 제어기로 전달하는 IGBT 전류센서; 상기 IGBT 제어기를 통해 상기 IGBT 소자의 상태 정보를 주기적으로 전달받고 이에 대응되도록 PWM 신호를 전송하는 DSP 제어기; 및 상기 IGBT 소자 출력단과 상기 DSP 제어기 사이에 위치되며, 상기 출력단의 전류 및 전압을 감지하여 상기 DSP 제어기로 전달하는 전류센서 및 전압센서;를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

인버터 및 이의 제어방법 {Inverter and method for contolling the same}
본 발명은 인버터 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, IGBT 소자의 전류 및 온도 상태를 실시간 모니터링할 수 있도록 함으로써, 출력단의 피드백에 의한 부하 측의 상태 정보 뿐만 아니라 독립적으로 감지된 IGBT 소자의 상태 정보를 이용한 제어 신호의 생성이 가능할 수 있도록 하는 인버터 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 인버터는 직류를 교류로 변환 시키는 역할을 하며 차량 모터를 이용한 속도 제어 등의 분야에 널리 사용되는데, IGBT 소자는 이러한 인버터를 구성하는 스위칭 소자로 많이 사용되고 있다.
IGBT 소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터로써, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 게이트부에 짜넣은 접합형 트랜지스터 등의 구성을 갖는다. 이와 같은 IGBT 소자는 게이트-이미터 간의 전압으로 구동되어 입력 신호에 의해 on/off가 결정되는 자기 소호형으로, 대전력의 고속 스위칭 등에 특히 유용하다.
IGBT 소자에 단락 전류가 흐르면, 단락 전류는 IGBT 소자에 인가되고 있는 게이트-이미터 전압이 허용하는 최대 전류까지 상승하고, IGBT 소자의 컬렉터-이미터 전압은 전류에 비례하여 상승하게 된다.
이와 같이, 인가되는 직류를 특정 주파수의 교류로 만들어 모터 등에 사용하기 위해 스위칭을 하게 되는데, IGBT 소자는 고속의 스위칭이 가능해 좀 더 정현파에 가까운 매끄러운 파형을 만들 수 있다는 장점이 있다.
IGBT 소자가 사용된 인버터에는 통상 피드백 회로가 구성되며, 출력단 측의 부하 단락 및 IGBT 소자의 이상으로 문제가 발생할 경우, 피드백 회로를 통해 획득된 정보를 이용함으로써 회로 차단 등이 이루어졌다.
다시 말해, 교류 전력 출력단에 연결된 전압센서 및 전류센서를 통해 출력 신호를 모니터링 하고 이를 토대로 IGBT 소자 제어용 PWM 신호를 생성함으로써, 결과적으로 출력단에 안정적인 전원 공급을 가능하도록 할 뿐만 아니라, 이상상황 발생시 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 등의 기능 수행이 이루어졌다.
도 1은 종래 인버터의 구성을 도시한 설명도이다.
도 1을 참조하면, 종래 IGBT 소자(120)를 이용한 인버터(100)는, 인버터(100)의 구동을 위한 DC전원(110), 복수개의 IGBT 소자(120) 및 IGBT 소자(120)에 구동신호를 전송하기 위한 IGBT 게이트 드라이버(130) 등을 포함함을 알 수 있다.
IGBT 게이트 드라이버(130)는 DSP 제어기(140)에서 PWM 신호를 전송받아 IGBT 소자(120) 구동 신호를 생성하게 되는데, 이때, DSP 제어기(140)에서 전송되는 PWM 신호는 IGBT 소자(120)의 출력단에 연결된 전류센서(150) 및 전압센서(160)를 통해 감지된 전류 정보 및 전압 정보를 이용하여 생성된다.
다시 말해, IGBT 소자(120) 출력단에 연결된 전류센서(150) 및 전압센서(160)가 DSP 제어기(140)에 정보를 전달하면, DSP 제어기(140)는 미리 설정된 기준값과의 비교 등을 통해 단락 유무를 판별하고, 이에 대응되는 PWM 신호를 생성하여 IGBT 게이트 드라이버(130)에 전송하는 것이다.
그러면 IGBT 게이트 드라이버(130)는 전송받은 PWM 신호를 이용해 IGBT 소자(120) 구동 신호를 생성하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 인버터의 경우, IGBT 소자(120) 자체의 상태 파악이 불가능할 뿐만 아니라, 출력단에서 이상 신호를 감지하고 이에 대응되는 제어 신호를 생성하여 IGBT 소자(120)의 구동을 중지시키는데 까지 시간 지연이 발생할 수 있어, 이 과정에서 기기의 손상을 가져올 수 있다는 등의 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제 10-1261944호(발명의 명칭: 인버터 제어장치) 한국등록특허공보 제 10-1026043호(발명의 명칭: 인버터 제어장치)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, IGBT 소자의 전류 및 온도 상태를 실시간 모니터링할 수 있도록 함으로써, 출력단의 피드백에 의한 부하 측의 상태 정보 뿐만 아니라 독립적으로 감지된 IGBT 소자의 상태 정보를 이용한 제어 신호의 생성이 가능할 수 있도록 하는 인버터 및 이의 제어 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터는, 온도 감지용 서미스터 소자가 포함된 복수개의 IGBT 소자; 상기 IGBT 소자에 구동신호를 전송하는 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 연결되며 상기 서미스터 소자에 의해 감지된 상기 IGBT 소자의 온도 정보를 상기 게이트 드라이버를 통해 전달받는 IGBT 제어기; 상기 IGBT 제어기와 상기 IGBT 소자 사이에 위치되며, 상기 IGBT 소자의 전류를 감지하여 상기 IGBT 제어기로 전달하는 IGBT 전류센서; 상기 IGBT 제어기를 통해 상기 IGBT 소자의 상태 정보를 주기적으로 전달받고 이에 대응되도록 PWM 신호를 전송하는 DSP 제어기; 및 상기 IGBT 소자 출력단과 상기 DSP 제어기 사이에 위치되며, 상기 출력단의 전류 및 전압을 감지하여 상기 DSP 제어기로 전달하는 전류센서 및 전압센서;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 IGBT 제어기를 통해 상기 DSP 제어기로 전달되는 상기 IGBT 소자의 상태 정보는, 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류에 대한 이상 여부 판단 정보를 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 IGBT 제어기는, 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 게이트 드라이버를 통해 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 DSP 제어기는, 상기 IGBT 제어기로부터 전달되는 상기 IGBT 소자의 상태 정보, 상기 전류센서 및 전압센서로부터 전달되는 출력단의 전류 및 전압 정보를 이용하여 PWM 신호를 생성하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 본 발명은, IGBT 소자의 온도 및 전류 정보가 감지되는 정보 감지 단계; 상기 정보 감지 단계를 통해 감지된 정보가 IGBT 제어기에 전달되는 정보 전달 단계; 상기 정보 전달 단계를 통해 전달된 정보를 이용하여, 상기 IGBT 제어기에 의해 상기 IGBT 소자의 이상 발생 여부가 판단되는 정보 판단 단계; 및 상기 정보 판단 단계를 통해 판단된 정보를 포함하는 상기 IGBT 소자 정보가 DSP 제어기에 주기적으로 전달되면, 상기 DSP 제어기는 상기 IGBT 소자의 상태 정보에 대응되는 PWM 신호를 생성하여 상기 IGBT 제어기로 전송하는 신호 전송 단계;를 포함하는 인버터의 제어 방법을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 정보 판단 단계에 적용되는 상기 IGBT 소자의 이상 발생 여부 판단 결과는, 상기 정보 전달 단계를 통해 전달된 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보에 대응되도록 각각 '안전', '주의' 또는 '위험'으로 구분될 수 있고, 상기 온도 정보 또는 상기 전류 정보 중 적어도 하나의 정보가 '위험'에 해당되는 경우, 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 신호 전송 단계를 통해 상기 DSP 제어기로부터 전송되는 PWM 신호는, 상기 IGBT 소자의 상태 정보와 상기 IGBT 소자의 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보를 이용하여 생성되는 것이 바람직할 수 있다.
이 경우, 상기 DSP 제어기는, 상기 IGBT 소자의 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보에 대응되도록 각각 '안전', '주의' 또는 '위험'으로 구분된 판단 정보를 포함하는 PWM 신호를 생성할 수 있고, 상기 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보 중 적어도 하나가 '위험'으로 판단되는 경우 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 제어 방법은, 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보와, 상기 IGBT 소자 출력단의 전압 및 전류 정보 가운데 2 이상이 '주의'에 해당되는 경우, 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인버터 및 이의 제어 방법에 따르면, 출력단의 상태 정보에 대한 모니터링 이외에 IGBT 소자 자체의 상태 정보 모니터링이 동시에 이루어지고, 이를 통해 얻어진 정보를 이용해 IGBT 소자에 대한 제어 신호의 생성이 가능할 수 있다는 장점이 있다.
이에 따라, 부하 측의 문제 뿐만 아니라 IGBT 소자 자체의 문제 발생 등에 대해 신속히 대응할 수 있어, 결과적으로 기기의 손상 등을 예방할 수 있도록 한다는 등의 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 인버터의 구성을 도시한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 구성을 도시한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 3에 적용되는 정보 판단 단계를 나타낸 상세 순서도이다.
도 5는 도 3에 적용되는 신호 전송 단계를 나타낸 상세 순서도 이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "～사이에"와 "바로 ～사이에" 또는 "～에 인접하는"과 "～에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 구성을 도시한 설명도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인버터는, 복수개의 IGBT 소자(220), IGBT 소자(220)에 구동신호를 전송하기 위한 게이트 드라이버(230), 게이트 드라이버(230)에 연결된 IGBT 제어기(280) 및 IGBT 소자(220)의 상태 정보에 대응되는 제어 신호를 생성하는 DSP 제어기(240) 등을 포함함을 확인할 수 있다.
여기서 IGBT 소자(220)는 서미스터 소자(미도시)를 포함하며, 이에 의해 온도가 감지된다.
서미스터 소자는 코발트, 구리, 철, 니켈 등의 산화물을 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 2~3 종류 혼합한 반도체 등으로 구성된다. 작은 온도 변화에도 급격한 저항 변화가 생기므로 온도변화의 감지에 좋아 온도제어용 센서로 많이 이용된다.
이때 본 발명의 실시예에 따른 인버터에 적용되는 서미스터 소자로는, 일반적인 금속과 달리 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 NTC(negative temperature coefficient thermistor)가 사용되거나, 반대로 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 PTC(positive temperature coefficient thermistor) 등이 사용되는 것이 보다 바람직할 수 있겠으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 같은 온도 감지 소자로 통상의 어떠한 기술이 적용되더라도 무방함은 당연하다.
IGBT 소자(220)와 IGBT 제어기(280)사이에는 IGBT 전류센서(285)가 위치될 수 있다.
IGBT 전류센서(285)는 IGBT 소자(220)의 전류를 감지하는데, 이와 같은 IGBT 전류센서(285)는 IGBT 소자(220)의 high side와 low side에 각각 연결되는 것이 바람직 할 수 있다. Vcc(전원준압)에 가까운 IGBT 소자(220)가 high side이며, Ground에 가까운 IGBT 소자(220)가 low side 이다.
IGBT 전류센서(285)에 의해 감지된 전류는 IGBT 제어기(280)로 전달되며, 서미스터 소자에 의해 감지된 온도는 게이트 드라이버(230)를 통해 IGBT 제어기(280)로 전달된다. 이는 모두 IGBT 소자(220)의 상태 정보에 대한 것으로, IGBT 제어기(280)는 다시 이를 DSP 제어기(240)에 주기적으로 전달할 수 있다.
IGBT 제어기(280)는 전달받은 IGBT 소자(220)의 전류 및 온도 정보를 통해 IGBT 소자(220)의 이상 발생 여부를 판단하게 되는데, 이 경우 IGBT 소자(220)에 이상이 발생한 것으로 판단되면 IGBT 제어기(280)는 게이트 드라이버(230)를 통해 즉각적으로 IGBT 소자(220)의 구동을 중지 시킬 수 있다.
DSP 제어기(240)는 IGBT 제어기(280)를 통해 전달받은 IGBT 전류센서(285) 및 서미스터 소자에 의한 IGBT 소자(220)의 상태 정보에 대응하여 PWM 신호를 생성할 수 있는데, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 인버터에 적용되는 DSP 제어기(240)는, PWM 신호를 생성하기 위해 IGBT 소자(220)의 출력단과 DSP 제어기(240) 사이에 위치된 전류센서(250) 및 전압센서(260)로부터 전달된 출력단의 전압 및 전류 정보를 추가적으로 이용할 수 있도록 구성될 수 있다.
다시 말해, DSP 제어기(240)는 IGBT 소자(220) 정보 뿐만 아니라 IGBT 소자(220)의 출력단에 연결된 전류 센서(250) 및 전압 센서(260)에 의해 획득된 출력단의 정보를 통해서도 IGBT 소자(220)를 제어할 수 있으며, 아울러 부하(290)측의 이상 여부를 판단함으로써 부하(290)에 안정적인 전원을 전달할 수 있다.
여기서, DSP 제어기(240)는 IGBT 소자(220)의 상태 정보 및 출력단의 전류, 전압 정보 등을 통합관제시스템(미도시)으로 전달함으로써, 인버터 계통의 이상 발생 시 알람을 발생하는 등과 같은 전체적인 시스템의 운전 관리에 일조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 제어 방법은, 먼저 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보가 감지되는 정보 감지 단계(S300)로부터 시작됨을 확인할 수 있다.
이때, IGBT 소자의 온도 및 전류 정보가 각각 IGBT 소자에 포함된 서미스터 소자 및 IGBT 소자의 high side와 low side에 위치된 IGBT 전류센서에 의해 감지될 수 있음은 전술한 바 있다.
정보 감지 단계(S300)를 통해 감지된 정보는 정보 전달 단계(S320)를 통해 IGBT 제어기에 전달되는데, IGBT 제어기는 이를 이용하여 IGBT 소자에 이상이 발생했는지 여부를 판단하는 정보 판단 단계(S340)를 수행한다.
이를 통해, IGBT 소자의 전류 및 온도 정보가 IGBT 제어기에 설정된 값 이상(以上)이나 이하의 이상(異常)값으로 판단되면, IGBT 제어기는 게이트 드라이버를 통해 실시간 IGBT 소자의 구동이 중지시킬 수 있다.
아울러, IGBT 소자 정보 및 IGBT 제어기에 의해 판단된 판단 정보 등은 DSP 제어기로 주기적으로 전달될 수 있으며, 이 경우 DSP 제어기는 신호 전송 단계(S360)를 통해, 이에 대응되는 PWM 신호의 생성 및 IGBT 제어기로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 신호 전송 단계(S360)를 통해 전송되는 PWM 신호는 IGBT 소자의 전류 및 온도 정보 이외에, IGBT 소자와 DSP 제어기 사이에 위치된 전류센서 및 전압센서 등을 통해 측정된 출력단의 전류 및 전압 정보를 이용하여 생성될 수 있다.
따라서, DSP 제어기는 전류센서 및 전압센서를 통한 출력단의 전류 및 전압 정보가 DSP 제어기에 설정된 정상 범위의 값을 벗어나는 것으로 판단되는 등의 경우 IGBT 제어기 및 게이트 드라이버를 통해 IGBT 소자의 구동을 중지시키도록 기능할 수 있다.
도 4는 도 3에 적용되는 정보 판단 단계(S340)를 나타낸 상세 순서도이다.
도 4를 참고하면, 정보 판단 단계(S340)에 적용되는 IGBT 소자의 이상 발생 여부는 정보 전달 단계(S320)에서 전달된 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보에 대응하여 각각 '안전', '주의' 또는 '위험' 등으로 구분 가능함을 확인할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 정보 판단 단계(S340)에서 IGBT 소자의 전류 또는 온도(이하 'A'라 한다)가 '주의' 수준이라면, IGBT 소자는 정상적으로 구동될 수 있다. 그러나 IGBT 소자의 전류 또는 온도(A) 중 어느 하나가 '위험' 수준으로 판단되는 경우라면 IGBT 제어기는 게이트 드라이버를 통해 실시간 IGBT 소자의 구동을 중지시키도록 기능할 수 있다.
IGBT 소자의 전류 또는 온도(A)가 '주의' 및 '위험'에 모두 해당되지 않는 경우 IGBT 소자가 정상 구동될 수 있음은 도시된 바와 같다.
도 5는 도 3에 적용되는 신호 전송 단계(S360)를 나타낸 상세 순서도 이다.
도 5를 참고하면, IGBT 소자의 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보를 통해 DSP 제어기에서 생성되는 PWM 신호는 각각 '안전', '주의' 또는 '위험' 등으로 구분된 정보를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 출력단에서 측정된 전압 또는 전류(이하 'C'라 한다)가 '주의' 수준으로 판단되는 경우, IGBT 소자는 정상적으로 구동될 수 있다. 그러나 출력단의 전압 또는 전류(C) 중 어느 하나가 '위험' 수준으로 판단된다면 DSP 제어기는 제어 신호가 탑재된 PWM 신호를 전송함으로써, IGBT 소자의 구동을 중지시킬 수 있다.
출력단의 전압 또는 전류(C)가 '주의' 및 '위험'에 모두 해당되지 않는 경우 IGBT 소자가 정상 구동될 수 있음은 도면과 같다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저 도 6을 참고하면, IGBT 제어기에서 판단한 IGBT 소자의 전류 또는 온도(A)가 '주의' 수준은 아니지만, 출력단의 전류 및 전압(이하 'D'라 한다)이 모두 '주의' 수준(안전＜D＜위험)이라면, DSP 제어기는 IGBT 제어기 및 게이트 드라이버에 PWM 신호를 전송하여 IGBT 소자의 구동을 중지시킬 수 있다. IGBT 소자의 전류 또는 온도(A)가 '주의' 수준 이하이며, 출력단의 전류 및 전압 모두 '주의' 수준 이하일 경우 IGBT 소자가 정상 구동됨은 도시된 바와 같다.
다른 경우, IGBT 소자의 전류 또는 온도(A)가 '주의' 수준이며, 출력단의 전류 또는 전압(C)이 '주의' 수준이라면 DSP 제어기는 IGBT 제어기 및 게이트 드라이버에 PWM 신호를 전송하여 IGBT 소자의 구동을 중지시킬 수 있다.
도 7을 참고하면, 출력단의 전류 또는 전압(C)이 '주의' 수준 이하이나, IGBT 소자의 전류 및 온도(이하 'B'라 한다) 모두가 '주의' 수준인 경우, DSP 제어기는 IGBT 제어기 및 게이트 드라이버에 PWM 신호를 전송하여 IGBT 소자의 구동을 중지시킬 수 있다.
다른 경우, 출력단의 전류 또는 전압(C)이 '주의' 수준이며 IGBT 소자의 전류 또는 온도(A)가 '주의' 수준인 경우에도, DSP 제어기는 IGBT 제어기 및 게이트 드라이버에 PWM 신호를 전송하여 IGBT 소자의 구동을 중지시킬 수 있다.
출력단의 전류 또는 전압(C)이 '주의' 수준 이하이며, IGBT 소자의 전류 및 온도(B) 모두가 '주의' 이하인 경우, 또는 출력단의 전류 또는 전압(C)이 '주의' 수준 이하이더라도 IGBT 소자의 전류 또는 전압(A)이 '주의' 수준 이하라면, IGBT 소자는 정상 구동될 수 있음은 당연하다.
즉, 다시 말해 IGBT 소자의 전류 및 온도와 출력단의 전류 및 전압 정보 중 '위험' 수준에 해당하는 신호는 존재하지 않으나, 적어도 2 이상이 '주의' 수준 이상에 해당되는 경우에도 IGBT 소자는 구동 중지될 수 있다.
그리고 이러한 IGBT 소자의 상태 정보 및 출력단의 전류, 전압 정보를 DSP 제어기를 통해 통합관제시스템(미도시)으로 전달함으로써, 인버터 계통의 이상 여부 발생에 대해 전체 시스템 수준의 알람을 발생 등을 통한 운전 관리가 이루어 질수 있음은 전술한 바와 같다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 인버터 210 : DC 전원
110 : DC전원 220 : IGBT 소자
120 : IGBT 소자 230 : 게이트 드라이버
130 : 게이트 드라이버 240 : DSP 제어기
140 : DSP 제어기 250 : 전류센서
150 : 전류센서 260 : 전압센서
160 : 전압센서 280 : IGBT 제어기
190 : 부하 285 : IGBT 전류센서
290 : 부하

Claims (9)

  1. 온도 감지용 서미스터 소자가 포함된 복수개의 IGBT 소자;
    상기 IGBT 소자에 구동신호를 전송하는 게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버에 연결되며 상기 서미스터 소자에 의해 감지된 상기 IGBT 소자의 온도 정보를 상기 게이트 드라이버를 통해 전달받는 IGBT 제어기;
    상기 IGBT 제어기와 상기 IGBT 소자 사이에 위치되며, 상기 IGBT 소자의 전류를 감지하여 상기 IGBT 제어기로 전달하는 IGBT 전류센서;
    상기 IGBT 제어기를 통해 상기 IGBT 소자의 상태 정보를 주기적으로 전달받고 이에 대응되도록 PWM 신호를 전송하는 DSP 제어기; 및
    상기 IGBT 소자 출력단과 상기 DSP 제어기 사이에 위치되며, 상기 출력단의 전류 및 전압을 감지하여 상기 DSP 제어기로 전달하는 전류센서 및 전압센서;를 포함하는 하는 인버터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 IGBT 제어기를 통해 상기 DSP 제어기로 전달되는 상기 IGBT 소자의 상태 정보는, 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류에 대한 이상 여부 판단 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 IGBT 제어기는, 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 게이트 드라이버를 통해 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 인버터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DSP 제어기는, 상기 IGBT 제어기로부터 전달되는 상기 IGBT 소자의 상태 정보, 상기 전류센서 및 전압센서로부터 전달되는 출력단의 전류 및 전압 정보를 이용하여 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  5. IGBT 소자의 온도 및 전류 정보가 감지되는 정보 감지 단계;
    상기 정보 감지 단계를 통해 감지된 정보가 IGBT 제어기에 전달되는 정보 전달 단계;
    상기 정보 전달 단계를 통해 전달된 정보를 이용하여, 상기 IGBT 제어기에 의해 상기 IGBT 소자의 이상 발생 여부가 판단되는 정보 판단 단계; 및
    상기 정보 판단 단계를 통해 판단된 정보를 포함하는 상기 IGBT 소자 정보가 DSP 제어기에 주기적으로 전달되면, 상기 DSP 제어기는 상기 IGBT 소자의 상태 정보에 대응되는 PWM 신호를 생성하여 상기 IGBT 제어기로 전송하는 신호 전송 단계;를 포함하는 인버터의 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 정보 판단 단계에 적용되는 상기 IGBT 소자의 이상 발생 여부 판단 결과는, 상기 정보 전달 단계를 통해 전달된 상기 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보에 대응되도록 각각 '안전', '주의' 또는 '위험'으로 구분되고,
    상기 온도 정보 또는 상기 전류 정보 중 적어도 하나의 정보가 '위험'에 해당되는 경우, 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 제어 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 신호 전송 단계를 통해 상기 DSP 제어기로부터 전송되는 PWM 신호는, 상기 IGBT 소자의 상태 정보와 상기 IGBT 소자의 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 인버터의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 DSP 제어기는, 상기 IGBT 소자의 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보에 대응되도록 각각 '안전', '주의' 또는 '위험'으로 구분된 판단 정보를 포함하는 PWM 신호를 생성하며,
    상기 출력단에서 측정된 전류 및 전압 정보 중 적어도 하나가 '위험'으로 판단되는 경우 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 제어 방법.
  9. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 IGBT 소자의 온도 및 전류 정보와, 상기 IGBT 소자 출력단의 전압 및 전류 정보 가운데 2 이상이 '주의' 이상에 해당되는 경우, 상기 IGBT 제어기가 상기 IGBT 소자의 구동을 중지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 제어 방법.
KR1020140070084A 2014-06-10 2014-06-10 인버터 및 이의 제어방법 KR101653221B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140070084A KR101653221B1 (ko) 2014-06-10 2014-06-10 인버터 및 이의 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140070084A KR101653221B1 (ko) 2014-06-10 2014-06-10 인버터 및 이의 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150141404A true KR20150141404A (ko) 2015-12-18
KR101653221B1 KR101653221B1 (ko) 2016-09-01

Family

ID=55081307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140070084A KR101653221B1 (ko) 2014-06-10 2014-06-10 인버터 및 이의 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101653221B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106324472A (zh) * 2016-09-13 2017-01-11 同济大学 一种非接触式变流器igbt模块状态监测方法
KR20180120033A (ko) * 2017-04-26 2018-11-05 계명대학교 산학협력단 자율주행 차량 긴급제동을 위한 isg 체계 비상발전 시스템 및 그 제어 방법
DE102018109803A1 (de) 2018-04-24 2019-10-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronikeinheit mit integriertem Stromsensor zur Ausbildung eines Moduls; sowie Antriebsstrang
US10972088B1 (en) 2020-09-01 2021-04-06 Infineon Technologies Ag Temperature detection of a power switch based on paired measurements of current and voltage
US11378614B2 (en) 2020-09-01 2022-07-05 Infineon Technologies Ag Temperature detection of power switch using modulation of driver output impedance
US11831148B2 (en) 2020-09-04 2023-11-28 Infineon Technologies Ag Undervoltage protection and control circuit for electronic switches

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533307A (zh) * 2016-12-28 2017-03-22 南京理工大学 基于dsp的电动汽车用永磁同步电机矢量解耦控制器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005104743A2 (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Rowan Electric, Inc. Adaptive gate drive for switching devices of inverter
JP2007089325A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Hitachi Ltd 電圧駆動型半導体スイッチング素子の駆動方法及び装置
KR101026043B1 (ko) 2009-08-07 2011-03-30 엘에스산전 주식회사 인버터 제어 장치
KR101261944B1 (ko) 2010-09-17 2013-05-09 기아자동차주식회사 인버터 제어장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005104743A2 (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Rowan Electric, Inc. Adaptive gate drive for switching devices of inverter
JP2007089325A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Hitachi Ltd 電圧駆動型半導体スイッチング素子の駆動方法及び装置
KR101026043B1 (ko) 2009-08-07 2011-03-30 엘에스산전 주식회사 인버터 제어 장치
KR101261944B1 (ko) 2010-09-17 2013-05-09 기아자동차주식회사 인버터 제어장치

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106324472A (zh) * 2016-09-13 2017-01-11 同济大学 一种非接触式变流器igbt模块状态监测方法
CN106324472B (zh) * 2016-09-13 2018-10-26 同济大学 一种非接触式变流器igbt模块状态监测方法
KR20180120033A (ko) * 2017-04-26 2018-11-05 계명대학교 산학협력단 자율주행 차량 긴급제동을 위한 isg 체계 비상발전 시스템 및 그 제어 방법
DE102018109803A1 (de) 2018-04-24 2019-10-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronikeinheit mit integriertem Stromsensor zur Ausbildung eines Moduls; sowie Antriebsstrang
WO2019206357A1 (de) 2018-04-24 2019-10-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronikeinheit mit integriertem stromsensor zur ausbildung eines moduls; sowie antriebsstrang
US11617280B2 (en) 2018-04-24 2023-03-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Power electronics unit having integrated current sensor for forming a module; and drive train
US11839044B2 (en) 2018-04-24 2023-12-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Power electronics unit having an integrated current sensor for forming a module; and drive train
US10972088B1 (en) 2020-09-01 2021-04-06 Infineon Technologies Ag Temperature detection of a power switch based on paired measurements of current and voltage
US11378614B2 (en) 2020-09-01 2022-07-05 Infineon Technologies Ag Temperature detection of power switch using modulation of driver output impedance
US11831148B2 (en) 2020-09-04 2023-11-28 Infineon Technologies Ag Undervoltage protection and control circuit for electronic switches

Also Published As

Publication number Publication date
KR101653221B1 (ko) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101653221B1 (ko) 인버터 및 이의 제어방법
JP6147112B2 (ja) ワイヤレス送電装置およびその制御方法
TWI425754B (zh) 返馳轉換系統及其回授控制裝置與方法
US10804891B2 (en) Driving device
US9876461B2 (en) Control and protection apparatus for electric motor
KR101689993B1 (ko) 릴레이 오작동 검출 장치
KR102526874B1 (ko) 전력 변환 장치의 동작 제어 장치
US20140218097A1 (en) System and method for a driver circuit
TWI523382B (zh) 電源轉換裝置及其電流回授信號異常時的保護方法
EP3340464B1 (en) Circuit and system for driving switching modules
JP5851658B2 (ja) ピーク電力動作における過負荷制限
JP2013176252A (ja) 電力変換装置
JP5229345B2 (ja) 電源回路
KR20200007295A (ko) 전기 자동차의 인버터 장치
EP3567713B1 (en) Method for controlling inverter
KR101259623B1 (ko) 인버터의 전류 제어 장치
CN212380935U (zh) 制动电阻保护电路及变频器
US20180040444A1 (en) Smart switch system and controlling method for switch box
JP5765056B2 (ja) モータ制御装置及びモータ
CN202406023U (zh) 降压电路
CN213919468U (zh) 一种加热控制器以及加热装置
US11671089B2 (en) Load driver
CN207021900U (zh) 用于电机过热保护的变频器
JP3666263B2 (ja) パワー半導体モジュール
KR20160068444A (ko) 의료기 제어용 스위치 모드 파워 서플라이 회로

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 4