KR20180106009A - 3상 인버터의 진단 장치 - Google Patents

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Abstract

3상 인버터의 진단 장치 가 개시된다. 본 발명의 3상 인버터의 진단 장치 는 직류링크 상에서 캐패시터와 직렬로 연결되는 릴레이; 상기 릴레이에 병렬로 연결되는 초기충전저항; 3상 출력선으로의 전원 공급을 조절하는 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 상기 직류링크와 상기 인버터부의 연결선 상에 배치되어 전류를 감지하는 전류센서; 및 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 전류의 감지여부에 따라 상기 스위칭 소자의 개방 및 단락 중 적어도 어느 하나를 진단하는 제어부;를 포함한다.

Description

3상 인버터의 진단 장치{diagnosing device of three phase inverter}
본 발명은 3상 인버터의 진단 장치에 관한 것이다.
전동기(motor)와 같은 전력계통을 제어하는 인버터의 대표적인 고장은 전력계통으로의 출력신호를 제어하는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)와 같은 스위칭 소자의 개방(open) 및 단락(short) 그리고 3상 출력선 상에서의 지락(ground)이다.
스위칭 소자의 개방의 경우 전력계통을 구성하는 부하에 출력신호가 전달되지 않아 비정상적인 제어 또는 제어불가 상황을 발생 할 수 있다.
스위칭 소자의 단락의 경우 인버터부 내에서 제품 동작 시 전원단과 직류링크 캐패시터 간 폐회로가 생성되어 매우 큰 전류가 발생될 수 있다. 이러한 원하지 않는 큰 전류의 발생은 캐패시터, 스위칭 소자 등의 소손으로 이어지고 사용자에게 해를 입히는 2차 사고까지 유발할 가능성이 있는 것이다.
3상 출력선 상에서의 지락은 출력선 상 중 적어도 어느 하나에서 전류의 경로가 나누어지는 결과 3상 전류의 평형이 이루어지지 않게 된다. 불평형이 발생하면 3상 전압, 전류를 정확히 판단하기 어려울 뿐만 아니라 이를 기초로 하는 제어는 더욱 어려워지게 된다.
종래에는 스위칭 소자의 개방 또는 단락에 따른 위험을 방지하고자 과전류가 검출되는 경우 스위칭 소자의 게이팅(gating) 신호를 차단하고 트립(trip)을 발생시켜 인버터의 동작을 중지한다. 종래의 이러한 동작은 인버터를 보호하는데 그칠 뿐 스위칭 소자나 출력 선 중 어느 부분에 고장이 발생하였는 지에 대한 정확한 정보를 알 수 없는 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 안전을 확보하면서 스위칭 소자의 개방 및 단락, 출력선의 지락을 진단할 수 있는 3상 인버터의 진단 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 3상 인버터의 진단 장치는 직류링크 상에서 캐패시터와 직렬로 연결되는 릴레이; 상기 릴레이에 병렬로 연결되는 초기충전저항; 3상 출력선으로의 전원 공급을 조절하는 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 상기 직류링크와 상기 인버터부의 연결선 상에 배치되어 전류를 감지하는 전류센서; 및 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 전류의 감지여부에 따라 상기 스위칭 소자의 개방 및 단락 중 적어도 어느 하나를 진단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 진단 전에 인버터부로부터 3상 전원을 공급받는 전력계통에 인가되는 전원 및 진단 외 인가전원을 차단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 인버터부로부터 3상 전원을 공급받는 전력계통에 인가되는 전원을 차단 후 상기 직류링크의 캐패시터에서 전원이 공급되는 동안 상기 캐패시터의 전원을 이용하여 상기 스위칭 소자의 개방 및 단락 중 적어도 어느 하나를 진단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 스위칭 소자는 3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극 사이에 각각 배치되는 상단 스위칭 소자; 및 3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극과 반대인 제2극 사이에 각각 배치되는 하단 스위칭 소자;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 직류링크, 상기 3상 중 어느 하나의 상에 대한 출력선 및 다른 하나의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 상기 스위칭 소자를 선택적으로 구동하여 상기 스위칭 소자의 개방 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위칭 소자 각각을 독립적으로 구동하여 상기 전류의 감지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 단락 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위칭 소자 중 어느 하나를 구동하여 기설정값 이상의 대전류가 감지되는 지 여부에 따라 구동된 스위칭 소자와 동일한 상에 연결된 스위칭 소자의 단락 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 3상 인버터의 진단 장치는 직류링크 상에서 캐패시터와 직렬로 연결되는 릴레이; 상기 릴레이에 병렬로 연결되는 초기충전저항; 3상 출력선으로의 전원 공급을 조절하는 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 상기 직류링크와 상기 인버터부의 연결선 중 어느 한 극에 배치되어 제1전류를 감지하는 제1전류센서; 상기 직류링크와 인버터부의 연결선 중 상기 제1전류센서와는 다른 극에 배치되어 제2전류를 감지하는 제2전류센서; 및 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 평형 여부에 따라 3상 출력선의 지락을 진단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 스위칭 소자는 3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극 사이에 각각 배치되는 상단 스위칭 소자; 및 3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극과 반대인 제2극 사이에 각각 배치되는 하단 스위칭 소자;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 상기 직류링크, 상기 3상 중 어느 하나의 상에 대한 출력선 및 다른 두 개의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 상기 스위칭 소자를 선택적으로 구동하고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 평형 여부에 따라 상기 어느 하나의 상의 지락 여부를 결정할 수 있다.
본 발명은 출력 전원 인가를 차단 후 스위칭 소자의 개방 및 단락 그리고 출력선의 지락을 진단할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 진단 시에 발생할 수 있는 과전류를 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 진단의 결과를 저장하고 고장이 있는 경우 트립을 발생시켜 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치의 인버터부 내부의 스위칭 소자의 연결상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 및 단락 진단 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 단락 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치의 일부 동작을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 및 단락 진단과 지락 진단 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 지락 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
전력계통(300) 컨트롤 유닛(200)은 3상 교류 전원(400)(R상, S상 및 T상)을 정류하는 컨버터부(210), 정류된 전원을 평활하는 직류링크의 캐패시터 및 인버터부(220)를 포함할 수 있다.
인버터부(220)는 평활된 직류전원을 다시 3상의 교류 전원으로 전환하여 전력계통(300)에 제공할 수 있다.
본 발명은 이러한 3상 인버터의 인버터부(220)의 스위칭 소자 또는 전력계통(300)으로 출력되는 3상의 출력선(U상, V상 및 W상)에 대한 지락에 관하여 진단을 하는 3상 인버터의 진단 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치는 캐패시터(110), 초기충전부(120), 초기충전저항(122), 릴레이(124), 전류센서(130), 검출부(140), 제어부(150), 제어전원 공급부(160), 저장부(170) 및 표시부(180)를 포함한다.
캐패시터(110)는 3상 교류 전원(400)을 정류하는 컨버터부(210)와 인버터부(220)를 연결하는 선에 양단이 하나씩 연결되는 직류링크(DC-link)에 배치된다. 캐패시터(110)는 정류된 전원을 평활화 할 수 있다.
초기충전부(120)는 직류링크 상에서 캐패시터(110)와 직렬로 연결되며, 초기충전저항(122) 및 릴레이(124)를 포함한다.
초기충전저항(122)은 캐패시터(110)와 직렬로 연결되며, 릴레이(124)는 초기충전저항(122)에 병렬로 연결될 수 있다.
인버터의 초기 동작 시에 릴레이(124)는 개방 상태로 제어될 수 있고 이 경우 정류된 전압은 초기충전저항(122)에 인가되어 큰 전류가 제한될 수 있다.
제어부(150)는 캐패시터(110)에 일정 시간 충전 후 설정된 크기 이상의 직류 전압이 전압검출부(144)에 의해 감지되면, 릴레이(124)를 폐쇄하고 인버터부(220)가 전력계통(300)을 가동할 수 있도록 한다. 초기충전부(120)는 상술한 동작을 통하여 초기에 발생할 수 있는 돌입전류를 억제할 수 있다.
초기충전부(120)는 초기에 발생할 수 있는 돌입전류를 억제할 뿐만 아니라 진단 동작 시에도 과전류를 억제할 수 있다.
예를 들어, 진단 동작 시에는 직류링크와 인버터부(220)간 부하 없이 폐회로가 생성될 수 있는데 이 경우에도 초기충전부(120)는 직류링크 내에 배치되었기 때문에 과전류를 억제할 수 있다.
전류센서(130)는 직류링크의 한 극과 인버터부(220)의 연결선 상에 배치되어, 직류링크와 인버터부(220)에 흐르는 전류를 감지할 수 있다. 전류센서(130)는 도 1에서 하단의 연결선 상에 연결된 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 상단의 연결선 상에 연결될 수도 있다.
검출부(140)는 전류센서(130)에 의하여 감지된 전류 및 전압센서(미도시)에 의해 감지된 전압을 검출하여 전류 및 전압에 관한 정보를 제어부(150)에 제공할 수 있다.
전류검출부(142)는 감지된 전류에 대한 정보를 제어부(150)에 제공할 수 있다.
전압검출부(144)는 감지된 전압에 대한 정보를 제어부(150)에 제공할 수 있다.
제어부(150)는 인버터부(220)의 스위칭 소자를 제어하고, 감지된 전류에 의하여 인버터의 고장을 진단할 수 있다.
제어부(150)는 감지되는 전압에 의하여 릴레이(124)를 제어하거나 진단을 중단할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 인버터의 초기 가동시 설정값 이상의 전압으로 판단되는 경우 릴레이(124)를 폐쇄한다. 예를 들어, 제어부(150)는 진단 도중 전압이 설정값 이하로 낮아지면 진단을 중단할 수 있다.
제어전원 공급부(160)는 제어부(150)에 전원을 공급한다. 제어부(150)는 제어전원 공급부(160)로부터 공급되는 전원을 이용하여 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
저장부(170)는 전압에 대한 설정값, 후술되는 대전류에 대한 설정값, 진단에 관한 파라미터, 스위칭 소자의 제어에 사용되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 패턴 등을 저장할 수 있다.
표시부(180)는 진단 결과에 관한 정보를 시각적으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 진단 결과를 저장부(170)에 저장하고, 표시부(180)에 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치의 인버터부(220) 내부의 스위칭 소자의 연결상태를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치의 인버터부(220) 내부의 스위칭 소자는 3상 각각(U, V, W)에 대한 출력선과 캐패시터(110)의 제1극 사이에 각각 배치되는 상단 스위칭 소자(S1, S2, S3) 및 3상 각각(U, V, W)에 대한 출력선과 캐패시터(110)의 제1극과는 반대인 제2극 사이에 각각 배치되는 하단 스위칭 소자(S4, S5, S6)를 포함할 수 있다.
본 명세서 동일한 열에 배치되는 스위칭 소자는 같은 상에 대한 출력선에 연결되고 U상에 대한 상단 및 하단의 스위칭 소자를 Sa, V상에 대한 상단 및 하단의 스위칭 소자를 Sb 그리고 W상에 대한 상단 및 하단의 스위칭 소자를 Sc로 표시하기로 한다.
스위칭 소자는 3상 출력선으로의 전원 공급을 조절할 수 있다. 여기서, 동일한 열에 있는 두 개의 스위칭 소자는 구동되지 않아야 한다. 즉, Sa, Sb, Sc에 배치된 스위칭 소자는 동시에 폐쇄되도록 구동되지 않는다. 예를 들어, Sa에 있는 S1, S4가 동시에 폐쇄 또는 단락 된다면 캐패시터(110)와 S1, S4가 폐회로를 형성하여 매우 큰 전류가 흐르게 될 수 있다.
한편, 본 발명은 스위칭 소자 중 어느 하나 이상이 단락되는 경우를 고려하여 상술한 바와 같이 초기충전부(120)를 배치하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 및 단락 진단 방법을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6에 대한 진단 방법은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치에 의하여 수행될 수 있다. 따라서 본 명세서에서는 3상 인버터의 진단 장치의 구성 요소를 주체로 하여 도 3 내지 도 6의 진단 방법을 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, S310단계에서, 제어부(150)는 전력계통(300)에 인가되는 전력을 차단할 수 있다.
S320단계에서, 제어부(150)는 진단 외에 사용되는 인가전원을 차단할 수 있다. 진단 외에 사용되는 인가전원은 예를 들어, 팬(Fan)의 구동 전원 등이 있다.
S330단계에서, 제어부(150)는 릴레이(124)를 개방할 수 있다. 릴레이(124)를 개방하는 것은 전류가 초기충전저항(122)을 통하여 흐르도록 하여 스위칭 소자 Sa, Sb 또는 Sc가 단락된 경우에 흐를 수 있는 과전류를 억제하기 위함이다.
S340단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 스위칭 소자를 선택적으로 구동하고 전류의 감지 여부나 전류가 설정값 이상의 크기인지 여부에 따라 스위칭 소자의 상태를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 인가전원이 차단된 후 캐패시터(110)가 방전되어 전압검출부(144)가 감지하는 전압이 설정값 이하가 되는 시간 내에 스위칭 소자를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 스위칭 소자를 진단하는 데 있어서 단(短)펄스에 의하여 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
S350단계에서, 제어부(150)는 진단이 종료된 후 인버터에 제공되는 전원을 모두 차단할 수 있다.
S341단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자의 개방 여부를 진단하고, S343단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자의 단락 여부를 진단할 수 있다. 개방 및 단락의 진단 방법에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
S345단계에서, 제어부(150)는 진단 결과를 스위칭 소자 파라미터로 저장부(170)에 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
도 4a를 참조하면, S401단계에서, 제어부(150)는 개방 진단용 PWM패턴을 입력하여 스위칭 소자에 대한 게이팅 신호(gating signal)를 인가할 수 있다. 스위칭 소자에 대한 PWM패턴에 의한 게이팅 신호는 S405 내지 S495단계에 걸쳐 제공될 수 있으며, S401단계는 그 시작을 의미할 수 있다.
다음 [표 1]은 스위칭 소자에 인가되는 PWM 신호 패턴을 나타낸다.
S1 구동 S2 구동 S3 구동 S4 구동 S5 구동 S6 구동
Sa - 1 1 - 0 - - 0 - - 0 0 - 1 - - 1 - -
Sb - 1 - - 1 1 - - 0 - 1 - - 0 0 - - 1 -
Sc - - 0 - - 0 - 1 1 - - 1 - - 1 - 0 0 -
[표 1]에서, 1은 상단 스위칭 소자를 구동하고, 하단 스위칭 소자의 구동은 해제한 경우, 0은 상단 스위칭 소자의 구동을 해제하고, 하단 스위칭 소자를 구동하는 경우, -은 상단 및 하단 스위칭 소자의 구동을 모두 해제한 경우를 의미한다.
제어부(150)는 S1부터 순차적으로 스위칭 소자를 [표 1]의 패턴에 대응되도록 구동할 수 있다.
S403단계에서, 제어부(150)는 각각의 스위칭 소자에 대응되는 1부터 6까지의 자연수 n을 1로 설정할 수 있다.
S405단계에서, 제어부(150)는 n이 3을 초과하는 지 여부를 판단한다. n이 3을 초과하지 않는 경우 S407단계로 진행하고, 초과하는 경우 S449단계로 진행한다.
S407단계에서, 제어부(150)는 n+4가 6을 초과하는 지 여부를 판단한다. 초과하지 않는 경우 S409단계로 진행하고, 초과하는 경우 S411단계로 진행한다.
S409단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn) 및 스위칭 소자(Sn+4)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=1인 경우 스위칭 소자(S1) 및 스위칭 소자(S5)를 구동할 수 있다.
S411단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn) 및 스위칭 소자(Sn+1)을 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=2인 경우 스위칭 소자(S2) 및 스위칭 소자(S3)를 구동할 수 있다.
S413단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=1인 경우 스위칭 소자(S1) 및 스위칭 소자(S5)가 구동된 상태에서 전류가 검출되는지 여부를 판단하는 것이다. 전류가 검출되지 않는 경우 S415단계로 진행하고, 검출되는 경우 S431단계로 진행한다.
S415단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+4) 또는 스위칭 소자(Sn+1)의 구동을 해제한다. 제어부(150)는 S409경로를 거쳐온 경우 스위칭 소자(Sn+4)의 구동을 해제하고 S411경로를 거쳐온 경우 스위칭 소자(Sn+1)의 구동을 해제할 수 있다. 예를 들어, n=1인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S5)의 구동을 해제할 수 있다. S431단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
SS417단계에서, 제어부(150)는 n+5가 6을 초과하는 지 여부를 판단한다. 초과하지 않는 경우 S419단계로 진행하고, 초과하는 경우 S421단계로 진행한다. S433단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S419단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+5)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=1인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S6)를 구동할 수 있다. S435단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S421단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+2)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=2인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S4)를 구동할 수 있다. S437단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S423단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는 지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=1인 경우 스위칭 소자(S1) 및 스위칭 소자(S6)가 구동된 상태에서 전류가 검출되는지 여부를 판단하는 것이다. 전류가 검출되지 않는 경우 S425단계로 진행하고, 검출되는 경우 S427단계로 진행한다. S439단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S425단계에서, 제어부(150)는 선택적으로 구동된 스위칭 소자 3개 중 1개 이상이 개방된 상태인 것으로 진단결과를 저장할 수 있다. 예를 들어, n=1인 경우, 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S5)를 구동하였을 때도 전류가 검출되지 않고, 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S6)를 구동하였을 때도 전류가 검출되지 않는다면, 세 개의 스위칭 소자(S1, S5, S6) 중 적어도 하나 이상이 개방된 것이다.
S427단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+4) 또는 스위칭 소자(Sn+1)을 개방 상태로 결정할 수 있다. 예를 들어, n=1인 경우, 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S5)를 구동하였을 때에는 전류가 검출되지 않았으나, 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S6)를 구동하였을 때 전류가 검출된다면 스위칭 소자(S5)를 개방으로 판단하는 것이다.
S429단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+4) 또는 스위칭 소자(Sn+1)의 상태를 개방 상태로 저장할 수 있다.
S441단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+5) 또는 스위칭 소자(Sn+2)을 개방 상태로 결정할 수 있다.
S443단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+5) 또는 스위칭 소자(Sn+2)의 상태를 개방 상태로 저장할 수 있다.
S445단계에서, 제어부(150)는 선택적으로 구동된 스위칭 소자 3개 모두 정상인 것으로 결정할 수 있다.
S447단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자 3개에 대한 파라미터를 모두 정상 상태로 저장할 수 있다.
도 4a를 참조하면, S449단계에서, 제어부(150)는 n-2가 3을 초과하는 지 여부를 판단한다. 초과하지 않는 경우 S451단계로 진행하고, 초과하는 경우 S453단계로 진행한다.
S451단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn) 및 스위칭 소자(Sn-2)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=4인 경우 스위칭 소자(S4) 및 스위칭 소자(S2)를 구동할 수 있다.
S453단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn) 및 스위칭 소자(Sn-5)을 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=6인 경우 스위칭 소자(S6) 및 스위칭 소자(S1)를 구동할 수 있다.
S455단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=4인 경우 스위칭 소자(S4) 및 스위칭 소자(S2)가 구동된 상태에서 전류가 검출되는지 여부를 판단하는 것이다. 전류가 검출되지 않는 경우 S457단계로 진행하고, 검출되는 경우 S459단계로 진행한다.
S457단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-2) 또는 스위칭 소자(Sn-5)의 구동을 해제한다. 제어부(150)는 S451경로를 거쳐온 경우 스위칭 소자(Sn-2)의 구동을 해제하고 S453경로를 거쳐온 경우 스위칭 소자(Sn-5)의 구동을 해제할 수 있다. 예를 들어, n=4인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S2)의 구동을 해제할 수 있다. S473단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S459단계에서, 제어부(150)는 n-1이 3을 초과하는 지 여부를 판단한다. 초과하지 않는 경우 S461단계로 진행하고, 초과하는 경우 S463단계로 진행한다. S475단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S461단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-1)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=4인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S3)를 구동할 수 있다. S477단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S463단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-4)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=6인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S2)를 구동할 수 있다. S479단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S465단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는 지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 n=4인 경우 스위칭 소자(S4) 및 스위칭 소자(S3)가 구동된 상태에서 전류가 검출되는지 여부를 판단하는 것이다. 전류가 검출되지 않는 경우 S467단계로 진행하고, 검출되는 경우 S469단계로 진행한다. S481단계에서도 제어부(150)는 동일한 방법을 수행할 수 있다.
S467단계에서, 제어부(150)는 선택적으로 구동된 스위칭 소자 3개 중 1개 이상이 개방된 상태인 것으로 진단결과를 저장할 수 있다. 예를 들어, n=4인 경우, 스위칭 소자(S4)과 스위칭 소자(S2)를 구동하였을 때도 전류가 검출되지 않고, 스위칭 소자(S4)과 스위칭 소자(S3)를 구동하였을 때도 전류가 검출되지 않는다면, 세 개의 스위칭 소자(S4, S2, S3) 중 적어도 하나 이상이 개방된 것이다.
S469단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-2) 또는 스위칭 소자(Sn-5)를 개방 상태로 결정할 수 있다. 예를 들어, n=4인 경우, 스위칭 소자(S4)과 스위칭 소자(S2)를 구동하엿을 때에는 전류가 검출되지 않았으나, 스위칭 소자(S4)과 스위칭 소자(S3)를 구동하였을 때 전류가 검출된다면 스위칭 소자(S2)를 개방으로 판단하는 것이다.
S471단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-2) 또는 스위칭 소자(Sn-5)의 상태를 개방 상태로 저장할 수 있다.
S483단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-1) 또는 스위칭 소자(Sn-4)를 개방 상태로 결정할 수 있다.
S485단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-1) 또는 스위칭 소자(Sn-4)의 상태를 개방 상태로 저장할 수 있다.
S487단계에서, 제어부(150)는 선택적으로 구동된 스위칭 소자 3개 모두 정상인 것으로 결정할 수 있다.
S489단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자 3개에 대한 파라미터를 모두 정상 상태로 저장할 수 있다.
S491단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제하고, 진단 결과를 표시부(180)에 표시할 수 있다.
S493단계에서, 제어부(150)는 n의 값을 n+1로 갱신할 수 있다.
S495단계에서, 제어부(150)는 n이 6을 초과하는 지 여부를 판단한다. n이 6을 초과하지 않는 경우 S405단계로 되돌아가고, 초과하는 경우 개방 진단을 종료할 수 있다.
도 4를 통하여 설명한 바와 같이 제어부(150)는 직류링크, 3상 중 어느 하나에 대한 출력선 및 다른 하나의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 스위칭 소자를 선택적으로 구동하여 스위칭 소자의 개방 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 직류링크의 양극으로 부터 U상에 대한 출력선, V상에 대한 출력선, 직류링크의 음극이 폐회로를 이루도록 두 개의 스위칭 소자(S1, S5)를 선택적으로 구동할 수 있다.
개방에 대한 진단 후 스위칭 소자의 개방여부에 대한 판단방법은 다음 [표 2]를 따를 수 있다.
S1 구동 S2 구동 S3 구동 S4 구동 S5 구동 S6 구동 판단
S1 구동 ○ ○ S1, S5, S6 중 개방 없음
○ X S6 개방
X ○ S5 개방
X X S1, S5, S6 중 1개 이상 개방
S2 구동 ○ ○ S2, S4, S6 중 개방 없음
○ X S6 개방
X ○ S4 개방
X X S2, S4, S6 중 1개 이상 개방
S3 구동 ○ ○ S3, S4, S5 중 개방 없음
○ X S5 개방
X ○ S4 개방
X X S3, S4, S5 중 1개 이상 개방
S4 구동 ○ ○ S2, S3, S4 중 개방 없음
○ X S3 개방
X ○ S2 개방
X X S2, S3, S4 중 1개 이상 개방
S5 구동 ○ ○ S1, S3, S5 중 개방 없음
○ X S3 개방
X ○ S1 개방
X X S1, S3, S5 중 1개 이상 개방
S6 구동 ○ ○ S1, S2, S6 중 개방 없음
○ X S2 개방
X ○ S1 개방
X X S1, S2, S6 중 1개 이상 개방
[표 2]에서 ○는 전류가 검출되는 경우, X는 전류가 검출되지 않는 경우를 의미한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 단락 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
도 5를 참조하면, S501단계에서, 제어부(150)는 단락 진단용 PWM패턴을 입력하여 스위칭 소자에 대한 게이팅 신호(gating signal)를 인가할 수 있다. 스위칭 소자에 대한 PWM패턴에 의한 게이팅 신호는 S503 내지 S543단계에 걸쳐 제공될 수 있으며, S501단계는 그 시작을 의미할 수 있다.
다음 [표 3]은 스위칭 소자에 인가되는 PWM 신호 패턴을 나타낸다.
S1 구동 S2 구동 S3 구동 S4 구동 S5 구동 S6 구동
Sa - 1 - - - - - 0 - - - - -
Sb - - - 1 - - - - - 0 - - -
Sc - - - - - 1 - - - - - 0 -
[표 3]에서, 1은 상단 스위칭 소자를 구동하고, 하단 스위칭 소자의 구동은 해제한 경우, 0은 상단 스위칭 소자의 구동을 해제하고, 하단 스위칭 소자를 구동하는 경우, -은 상단 및 하단 스위칭 소자의 구동을 모두 해제한 경우를 의미한다.
S503단계에서, 제어부(150)는 각각의 스위칭 소자에 대응되는 1부터 6까지의 자연수 n을 1로 설정할 수 있다. S505단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자를 구동하지 않는다.
S505단계에서, 제어부(150)는 n이 3을 초과하는 지 여부를 판단한다. n이 3을 초과하지 않는 경우 S507단계로 진행하고, 초과하는 경우 S523단계로 진행한다.
S507단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=1인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S1)를 구동할 수 있다.
S509단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는 지 여부를 판단할 수 있다. 전류가 검출되지 않는 경우 S511단계로 진행하고, 검출되는 경우 S513단계로 진행한다.
S511단계에서, 제어부(150)는 상단 스위칭 소자(S1, S2 또는 S3)와 폐회로를 구성할 수 있는 3개의 하단 스위칭 소자(S4, S5 및 S6)가 모두 정상이라고 판단할 수 있다.
S513단계에서, 제어부(150)는 3개의 스위칭 소자(S4, S5, S6) 중 적어도 하나 이상의 스위치가 단락되었다고 판단할 수 있다.
S515단계에서, 제어부(150)는 검출된 전류가 기설정값 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 이는 구동된 상단 스위칭 소자와 동일한 열에 배치된 하단 스위칭 소자가 단락된 경우 전력계통(300)의 부하를 거치지 않고 직류링크와 폐회로를 형성하기 때문에 다른 스위칭 소자가 단락된 경우에 비해 큰 전류가 흐르기 때문이다. 검출된 전류가 기설정값을 초과하지 않는 경우 S517단계로 진행하고, 초과하는 경우 S519단계로 진행한다.
S517단계에서, 제어부(150)는 3개의 스위칭 소자(S4, S5, S6) 중 구동된 상단 스위칭 소자와 동일한 열에 배치된 스위칭 소자를 제외하고, 적어도 1개 이상 단락되었다고 판단할 수 있다.
S519단계에서, 제어부(150)는 구동된 상단 스위칭 소자(Sn)와 동일한 열에 배치된 스위칭 소자(Sn+3)가 단락된 것으로 결정할 수 있다.
S521단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn+3)의 상태를 단락 상태로 저장할 수 있다.
S523단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn)를 구동할 수 있다. 예를 들어, n=4인 경우 제어부(150)는 스위칭 소자(S4)를 구동할 수 있다.
S525단계에서, 제어부(150)는 전류가 검출되는 지 여부를 판단할 수 있다. 전류가 검출되지 않는 경우 S527단계로 진행하고, 검출되는 경우 S529단계로 진행한다.
S527단계에서, 제어부(150)는 하단 스위칭 소자(S4, S6 또는 S6)와 폐회로를 구성할 수 있는 3개의 상단 스위칭 소자(S1, S2 및 S3)가 모두 정상이라고 판단할 수 있다.
S529단계에서, 제어부(150)는 3개의 스위칭 소자(S1, S2, S3) 중 적어도 하나 이상의 스위치가 단락되었다고 판단할 수 있다.
S531단계에서, 제어부(150)는 검출된 전류가 기설정값 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 이는 구동된 하단 스위칭 소자와 동일한 열에 배치된 상단 스위칭 소자가 단락된 경우 전력계통(300)의 부하를 거치지 않고 직류링크와 폐회로를 형성하기 때문에 다른 스위칭 소자가 단락된 경우에 비해 큰 전류가 흐르기 때문이다. 검출된 전류가 기설정값을 초과하지 않는 경우 S533단계로 진행하고, 초과하는 경우 S535단계로 진행한다.
S533단계에서, 제어부(150)는 3개의 스위칭 소자(S1, S2, S3) 중 구동된 하단 스위칭 소자와 동일한 열에 배치된 스위칭 소자를 제외하고, 적어도 1개 이상 단락되었다고 판단할 수 있다.
S535단계에서, 제어부(150)는 구동된 하단 스위칭 소자(Sn)와 동일한 열에 배치된 스위칭 소자(Sn-3)가 단락된 것으로 결정할 수 있다.
S537단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자(Sn-3)의 상태를 단락 상태로 저장할 수 있다.
S539단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제하고, 진단 결과를 표시부(180)에 표시할 수 있다.
S541단계에서, 제어부(150)는 n의 값을 n+1로 갱신할 수 있다.
S543단계에서, 제어부(150)는 n이 6을 초과하는 지 여부를 판단한다. n이 6을 초과하지 않는 경우 S505단계로 되돌아가고, 초과하는 경우 단락 진단을 종료할 수 있다.
도 5를 통하여 설명한 바와 같이 제어부(150)는 6개의 스위칭 소자(S1 내지 S6) 각각을 독립적으로 구동하여 전류의 검출 여부에 따라 스위칭 소자의 단락 여부를 1차적으로 결정할 수 있다. 제어부(150)는 만약 전류가 검출되는 경우 전류의 크기가 기설정값 이상인 경우(이하 '대전류'로 부르기로 한다) 동일한 상에 연결된(또는 동일한 열에 배치된) 스위칭 소자가 단락된 것으로 2차적으로 결정할 수 있다.
개방에 대한 진단 후 스위칭 소자의 개방여부에 대한 판단방법은 다음 [표 4]를 따를 수 있다.
전류 검출 여부 1차 판단 대전류 검출 여부 2차 판단
S1 구동 ○ S4, S5, S6 중 하나 이상 단락 ○ S4 단락
X -
X S1, S4, S5, S6 단락 없음 - -
S2 구동 ○ S4, S5, S6 중 하나 이상 단락 ○ S5 단락
X -
X S2, S4, S5, S6 단락 없음 - -
S3 구동 ○ S4, S5, S6 중 하나 이상 단락 ○ S6 단락
X -
X S3, S4, S5, S6 단락 없음 - -
S4 구동 ○ S1, S2, S3 중 하나 이상 단락 ○ S1 단락
X -
X S1, S2, S3, S4 단락 없음 - -
S5 구동 ○ S1, S2, S3 중 하나 이상 단락 ○ S2 단락
X -
X S1, S2, S3, S5 단락 없음 - -
S6 구동 ○ S1, S2, S3 중 하나 이상 단락 ○ S3 단락
X -
X S1, S2, S3, S6 단락 없음 - -
[표 4]에서 ○는 전류가 검출되는 경우, X는 전류가 검출되지 않는 경우를 의미한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치의 일부 동작을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, S601단계에서, 제어부(150)는 인버터에 전원을 인가할 수 있다.
S603단계에서, 제어부(150)는 저장부(170)에 저장된 진단 파라미터를 독출하여 고장 상태가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. 고장 상태가 존재하는 경우 S605단계로 진행하고, 존재하지 않는 경우 S607단계로 진행한다.
S605단계에서, 제어부(150)는 표시부(180)에 고장에 관한 정보를 표시하고, 트립(trip)을 발생시킬 수 있다.
S607단계에서, 제어부(150)는 인버터를 정상적으로 가동할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치는 캐패시터(110), 초기충전부(120), 초기충전저항(122), 릴레이(124), 제1전류센서(130), 제2전류센서(132), 검출부(140), 제어부(150), 제어전원 공급부(160), 저장부(170) 및 표시부(180)를 포함한다.
도 7에서 제1전류센서(130) 및 제2전류센서(132)를 제외한 구성은 도 1을 통하여 상술한 바와 같으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
제1전류센서(130)는 직류링크와 인버터부(220)의 연결선 중 어느 한 극에 배치되어 그 극에서 인버터부(220)로 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
제2전류센서(132)는 직류링크와 인버터부(220)의 연결선 중 제1전류센서(130)와는 다른 극에 배치되어 다른 극에서 인버터부(220)로 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
제1전류센서(130) 및 제2전류센서(132)를 직류링크와 인버터부(220)의 양 연결선에 각각 배치한 것은 3상으로 흐르는 전류의 평형을 확인하기 위함이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 스위칭 소자의 개방 및 단락 진단과 지락 진단 방법을 나타낸 도면이다.
도 8 및 9에 대한 진단 방법은 본 발명의 일실시예에 의한 3상 인버터의 진단 장치에 의하여 수행될 수 있다. 따라서 본 명세서에서는 3상 인버터의 진단 장치의 구성 요소를 주체로 하여 도 8 및 도 9의 진단 방법을 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, S810단계에서, 제어부(150)는 전력계통(300)에 인가되는 전력을 차단할 수 있다.
S820단계에서, 제어부(150)는 진단 외에 사용되는 인가전원을 차단할 수 있다. 진단 외에 사용되는 인가전원은 예를 들어, 팬(Fan)의 구동 전원 등이 있다.
S830단계에서, 제어부(150)는 릴레이(124)를 개방할 수 있다. 릴레이(124)를 개방하는 것은 전류가 초기충전저항(122)을 통하여 흐르도록 하여 스위칭 소자 Sa, Sb 또는 Sc가 단락된 경우에 흐를 수 있는 과전류를 억제하기 위함이다.
S840단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 스위칭 소자를 선택적으로 구동하고 전류의 감지 여부나 전류가 설정값 이상의 크기인지 여부에 따라 스위칭 소자의 상태를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 인가전원이 차단된 후 캐패시터(110)가 방전되어 전압검출부(144)가 감지하는 전압이 설정값 이하가 되는 시간 내에 스위칭 소자를 진단할 수 있다. 제어부(150)는 스위칭 소자를 진단하는 데 있어서 단(短)펄스에 의하여 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
S841단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자의 개방 여부를 진단하고, S843단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자의 단락 여부를 진단할 수 있다. 개방 및 단락의 진단 방법에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한 바와 같다.
S845단계에서, 제어부(150)는 진단 결과를 스위칭 소자 파라미터로 저장부(170)에 저장할 수 있다.
S847단계에서, 제어부(150)는 스위칭 소자 진단 결과 고장 상태가 없는 지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(150)는 고장 상태가 없는 경우 S849단계로 진행하고, 고장 상태가 존재하는 경우 진단을 종료할 수 있다.
S849단계에서, 제어부(150)는 지락에 관한 진단을 할 수 있다. 지락 진단에 관한 방법은 도 9를 통하여 상세히 설명하기로 한다.
S850단계에서, 제어부(150)는 진단이 종료된 후 인버터에 제공되는 전원을 모두 차단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 지락 진단 방법을 나타낸 상세 도면이다.
도 9를 참조하면, S901단계에서, 제어부(150)는 지락 진단을 위하여 PWM패턴을 입력하여 스위칭 소자에 대한 게이팅 신호(gating signal)를 인가할 수 있다. 스위칭 소자에 대한 PWM패턴에 의한 게이팅 신호는 S905 내지 S939단계에 걸쳐 제공될 수 있으며, S901단계는 그 시작을 의미할 수 있다.
S903단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제할 수 있다.
S905단계에서, 제어부(150)는 세 개의 스위칭 소자를 선택적으로 구동할 수 있다. 이 때 구동되는 것은 세 개의 스위칭 소자(S1, S5, S6) 또는 세 개의 스위칭 소자(S2, S3, S4)가 될 수 있다.
S907단계에서, 제어부(150)는 직류링크 양단의 전류 즉, 제1전류센서(130)에 의해 감지된 전류 및 제2전류센서(132)에 의해 감지된 전류가 평형을 이루는 지 여부를 판단할 수 있다. 평형을 이루는 경우 S909단계로 진행하고, 평형을 이루지 않는 경우 S911단계로 진행한다
S909단계에서, 제어부(150)는 U상에 대하여 지락이 아닌 것으로 판단할 수 있다.
S911단계에서, 제어부(150)는 지락인 것으로 판단할 수 있다. 그러나, 어느 상에 지락이 일어난 것인 지는 현단계에서 판단할 수 없다. 제어부(150)는 어느 상에 지락이 일어난 것인 지에 대하여 모든 상에 대한 지락 여부의 판단 결과를 종합하여 결정할 수 있다.
S913단계에서, 제어부(150)는 진단 결과를 지락 진단 파라미터로 하여 저장부(170)에 저장할 수 있다.
S915단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제할 수 있다.
S917단계에서, 제어부(150)는 세 개의 스위칭 소자를 선택적으로 구동할 수 있다. 이 때 구동되는 것은 세 개의 스위칭 소자(S2, S4, S6) 또는 세 개의 스위칭 소자(S1, S3, S5)가 될 수 있다.
S919단계에서, 제어부(150)는 직류링크 양단의 전류 즉, 제1전류센서(130)에 의해 감지된 전류 및 제2전류센서(132)에 의해 감지된 전류가 평형을 이루는 지 여부를 판단할 수 있다. 평형을 이루는 경우 S921단계로 진행하고, 평형을 이루지 않는 경우 S923단계로 진행한다
S921단계에서, 제어부(150)는 V상에 대하여 지락이 아닌 것으로 판단할 수 있다.
S923단계에서, 제어부(150)는 지락인 것으로 판단할 수 있다. 그러나, 어느 상에 지락이 일어난 것인 지는 현단계에서 판단할 수 없다. 제어부(150)는 어느 상에 지락이 일어난 것인 지에 대하여 모든 상에 대한 지락 여부의 판단 결과를 종합하여 결정할 수 있다.
S925단계에서, 제어부(150)는 진단 결과를 지락 진단 파라미터로 하여 저장부(170)에 저장할 수 있다.
S927단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제할 수 있다.
S929단계에서, 제어부(150)는 세 개의 스위칭 소자를 선택적으로 구동할 수 있다. 이 때 구동되는 것은 세 개의 스위칭 소자(S3, S4, S5) 또는 세 개의 스위칭 소자(S1, S2, S6)가 될 수 있다.
S931단계에서, 제어부(150)는 직류링크 양단의 전류 즉, 제1전류센서(130)에 의해 감지된 전류 및 제2전류센서(132)에 의해 감지된 전류가 평형을 이루는 지 여부를 판단할 수 있다. 평형을 이루는 경우 S933단계로 진행하고, 평형을 이루지 않는 경우 S935단계로 진행한다
S933단계에서, 제어부(150)는 W상에 대하여 지락이 아닌 것으로 판단할 수 있다.
S935단계에서, 제어부(150)는 지락인 것으로 판단할 수 있다. 그러나, 어느 상에 지락이 일어난 것인 지는 현단계에서 판단할 수 없다. 제어부(150)는 어느 상에 지락이 일어난 것인 지에 대하여 모든 상에 대한 지락 여부의 판단 결과를 종합하여 결정할 수 있다.
S937단계에서, 제어부(150)는 진단 결과를 지락 진단 파라미터로 하여 저장부(170)에 저장할 수 있다.
S939단계에서, 제어부(150)는 모든 스위칭 소자의 구동을 해제하고 지락에 대한 진단 결과를 표시부(180)에 표시할 수 있다.
도 9를 통하여 설명한 바와 같이 제어부(150)는 직류링크, 3상 중 어느 하나의 상에 대한 출력선 및 다른 두 개의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 스위칭 소자를 선택적으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 직류링크, U상, 전력계통(300), V 및 W상이 폐회로를 이루도록 3개의 세 개의 스위칭 소자(S1, S5, S6) 또는 세 개의 스위칭 소자(S2, S3, S4)를 선택적으로 구동할 수 있다. 제어부(150)는 이러한 제어 후에 직류링크 양단의 전류의 평형여부를 판단하고 각 상에 대한 지락여부를 결정할 수 있는 것이다.
지락에 대한 진단 후 평형여부에 따른 지락 판단방법은 다음 [표 5]를 따를 수 있다.
지락여부 판단
구동된 스위칭 소자 평형 여부 U상 V상 W상
U상 판단 S1, S5, S6 또는 S2, S3, S4 평형 X ○ X
X ○
X X
불평형 ○ ○ ○
X X
X ○ ○
V상 판단 S1, S3, S5 또는 S2, S4, S6 평형 ○ X X
X ○
X X
불평형 ○ ○ ○
X X
○ X ○
W상 판단 S1, S2, S6 또는 S3, S4, S5 평형 ○ X X
X ○
X X
불평형 ○ ○ ○
X X
○ ○
[표 5]에서 ○는 지락인 경우, X는 지락이 아닌 경우를 의미하며, 한 상이 지락이 아니라고 판단된 경우에 다른 두 개의 상 중 어느 하나는 지락일 가능성이 존재한다. 모든 상에 대하여 진단을 할 경우 각 상의 지락 여부가 개별적으로 판단될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110: 캐패시터
120: 초기충전부
122: 초기충전저항
124: 릴레이
130: 전류센서
140: 검출부
150: 제어부
160: 제어전원 공급부
170: 저장부
180: 표시부

Claims (10)

  1. 직류링크 상에서 캐패시터와 직렬로 연결되는 릴레이;
    상기 릴레이에 병렬로 연결되는 초기충전저항;
    3상 출력선으로의 전원 공급을 조절하는 스위칭 소자를 포함하는 인버터부;
    상기 직류링크와 상기 인버터부의 연결선 상에 배치되어 전류를 감지하는 전류센서; 및
    상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 전류의 감지여부에 따라 상기 스위칭 소자의 개방 및 단락 중 적어도 어느 하나를 진단하는 제어부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 진단 전에 인버터부로부터 3상 전원을 공급받는 전력계통에 인가되는 전원 및 진단 외 인가전원을 차단하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인버터부로부터 3상 전원을 공급받는 전력계통에 인가되는 전원을 차단 후 상기 직류링크의 캐패시터에서 전원이 공급되는 동안 상기 캐패시터의 전원을 이용하여 상기 스위칭 소자의 개방 및 단락 중 적어도 어느 하나를 진단하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극 사이에 각각 배치되는 상단 스위칭 소자; 및
    3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극과 반대인 제2극 사이에 각각 배치되는 하단 스위칭 소자;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 직류링크, 상기 3상 중 어느 하나의 상에 대한 출력선 및 다른 하나의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 상기 스위칭 소자를 선택적으로 구동하여 상기 스위칭 소자의 개방 여부를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위칭 소자 각각을 독립적으로 구동하여 상기 전류의 감지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 단락 여부를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위칭 소자 중 어느 하나를 구동하여 기설정값 이상의 대전류가 감지되는 지 여부에 따라 구동된 스위칭 소자와 동일한 상에 연결된 스위칭 소자의 단락 여부를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  8. 직류링크 상에서 캐패시터와 직렬로 연결되는 릴레이;
    상기 릴레이에 병렬로 연결되는 초기충전저항;
    3상 출력선으로의 전원 공급을 조절하는 스위칭 소자를 포함하는 인버터부;
    상기 직류링크와 상기 인버터부의 연결선 중 어느 한 극에 배치되어 제1전류를 감지하는 제1전류센서;
    상기 직류링크와 인버터부의 연결선 중 상기 제1전류센서와는 다른 극에 배치되어 제2전류를 감지하는 제2전류센서; 및
    상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 평형 여부에 따라 3상 출력선의 지락을 진단하는 제어부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극 사이에 각각 배치되는 상단 스위칭 소자; 및
    3상 각각에 대한 출력선과 상기 캐패시터의 제1극과 반대인 제2극 사이에 각각 배치되는 하단 스위칭 소자;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 직류링크, 상기 3상 중 어느 하나의 상에 대한 출력선 및 다른 두 개의 상에 대한 출력선이 폐회로를 이루도록 상기 스위칭 소자를 선택적으로 구동하고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 평형 여부에 따라 상기 어느 하나의 상의 지락 여부를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 3상 인버터의 진단 장치.
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