KR20220067873A - Inverter system and electric motor driving system - Google Patents

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KR20220067873A
KR20220067873A KR1020200154605A KR20200154605A KR20220067873A KR 20220067873 A KR20220067873 A KR 20220067873A KR 1020200154605 A KR1020200154605 A KR 1020200154605A KR 20200154605 A KR20200154605 A KR 20200154605A KR 20220067873 A KR20220067873 A KR 20220067873A
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박영민
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

The present invention is to provide an inverter system distributing regenerative power at no load to all power cells connected in series and a motor driving system. An embodiment of the present invention provides an inverter system and a motor driving system, wherein the inverter system comprises: a primary winding receiving input power; a transformer having a plurality of secondary windings magnetically coupled with the primary winding and outputting power transformed according to a winding ratio; a plurality of power cells which invert the power transformed by the transformer through a switching operation and to which output ends outputting the inverted power are serially connected for each phase; a power cell control unit controlling a phase shift pulse width modulation (PWM) switching operation of the power cell selected among the plurality of power cells; and a main control unit selecting the power cell, which performs a switching operation, among the plurality of power cells to transfer information on the selected power cell to the power cell control unit, and changing phase shift amounts of the plurality of power cells among one another according to a preset cycle. The present invention can suppress direct current voltage of partial power cells from increasing.

Description

인버터 시스템 및 전동기 구동 시스템{INVERTER SYSTEM AND ELECTRIC MOTOR DRIVING SYSTEM}Inverter system and motor drive system {INVERTER SYSTEM AND ELECTRIC MOTOR DRIVING SYSTEM}

본 발명은 위상 천이 PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) 방식으로 동작하는 인버터 시스템 및 전동기 구동 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter system and a motor driving system operating in a phase shift PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) method.

일반적으로, 전동기(electric motor)를 구동하는 구동 시스템으로 주로 멀티 레벨의 인버터 시스템이 사용될 수 있다.In general, a multi-level inverter system may be mainly used as a driving system for driving an electric motor.

이러한 멀티 레벨의 인버터 시스템은 위상 천이(phase shift) PWM 방식이 주로 사용된다.In such a multi-level inverter system, a phase shift PWM method is mainly used.

상술한 위상 천이 PWM 방식은 파워 셀(power cell) 사이에 전력이 균등하게 분배되어, 파워 셀의 발열이 동일하면 다권선 트랜스포머의 일차측 교류 고조파가 감소할 수 있으나, 전동기 무부하 구동 조건에서는 유효 전력이 네거티브로 전이하여, 전력이 전동기에서 인버터로 유입되는 회생 전력으로 인해, 일부 파워셀 직류 전압이 상승하는 문제점이 있으며, 이는 전동기 무부하 시운전 또는 사용자의 전동기 부하 커플링 해체 후 운전시에는 인버터의 출력 전압 저감을 별도로 설정하여야하는 문제점이 있다.In the phase shift PWM method described above, power is equally distributed between power cells, and if the heat generation of the power cells is the same, the primary side AC harmonics of the multi-winding transformer can be reduced. There is a problem in that some power cell DC voltages rise due to the regenerative power flowing from the motor to the inverter by transitioning to this negative, which is the output of the inverter during the motor no-load test run or after the user's motor load coupling is disconnected. There is a problem in that the voltage reduction must be separately set.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0005822호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0005822

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무부하시의 회생 전력을 직렬 연결된 모든 파워셀에 분산시키는 인버터 시스템 및 전동기 구동 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an inverter system and a motor driving system for distributing regenerative power during no load to all power cells connected in series.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템은 입력 전력을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 자기 결합하여 권선비에 따라 변압된 전력을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머, 스위칭 동작을 통해 상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 인버팅하고, 인버팅된 전력이 출력되는 각 출력단이 상별로 직렬 연결되는 복수의 파워셀(power cell), 상기 복수의 파워셀 중 선택된 파워셀의 위상 천이 PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) 스위칭 동작을 제어하는 파워셀 제어부, 상기 복수의 파워셀 중 스위칭 동작하는 파워셀을 선택하여 선택한 파워셀 정보를 상기 파워셀 제어부에 전달하고, 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀의 위상 천이량을 서로 변경시키는 메인 제어부를 포함할 수 있다. In order to solve the problems of the present invention described above, an inverter system according to an embodiment of the present invention includes a primary winding that receives input power, and a plurality of magnetically coupled primary windings to output power transformed according to a turns ratio, respectively. A transformer having a secondary winding, a plurality of power cells inverting power transformed by the transformer through a switching operation, and each output terminal outputting the inverted power is connected in series for each phase, the plurality of power A power cell control unit that controls a phase shift pulse width modulation (PWM) switching operation of a selected power cell among cells, selects a power cell performing a switching operation among the plurality of power cells and transmits the selected power cell information to the power cell control unit and a main controller configured to change the phase shift amounts of the plurality of power cells from each other according to a preset period.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 구동 시스템은 입력 전력을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 자기 결합하여 권선비에 따라 변압된 전력을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머, 스위칭 동작을 통해 상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 인버팅하여 전동기를 구동하는 구동 전력을 출력하되, 전동기의 구동에 필요한 전기적 특성에 따라각 출력단이 상별로 직렬 연결되는 복수의 파워셀(power cell), 상기 복수의 파워셀 중 선택된 파워셀의 위상 천이 PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) 스위칭 동작을 제어하는 파워셀 제어부, 상기 복수의 파워셀 중 스위칭 동작하는 파워셀을 선택하여 선택한 파워셀 정보를 상기 파워셀 제어부에 전달하고, 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀의 위상 천이량을 서로 변경시키는 메인 제어부를 포함할 수 있다.A motor driving system according to an embodiment of the present invention is a transformer having a primary winding that receives input power, and a plurality of secondary windings that are magnetically coupled with the primary winding to output power transformed according to a turns ratio, respectively, through a switching operation A plurality of power cells outputting driving power for driving an electric motor by inverting the electric power transformed by the transformer, each output terminal being serially connected for each phase according to electrical characteristics required for driving the electric motor, the plurality of A power cell control unit that controls a phase shift pulse width modulation (PWM) switching operation of a selected power cell among power cells, a power cell that performs a switching operation among the plurality of power cells is selected and the selected power cell information is transmitted to the power cell control unit and a main controller configured to change the phase shift amounts of the plurality of power cells from each other according to a preset period.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무부하 구동 조건시 회생 전력이 각 파워셀에 균등하게 분배되어 일부 파워셀의 직류 전압 상승을 억제할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, regenerative power is equally distributed to each power cell under a no-load driving condition, thereby suppressing an increase in the DC voltage of some power cells.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 관한 계략적인 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 채용된 파워셀의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 적용된 파워 셀 제어부 및 메인 제어부의 개략적인 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 파워 셀 제어부 및 메인 제어부의 파워셀 제어기 또는 제어기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 구동 시스템에 관한 계략적인 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템의 복수의 파워셀의 스위칭 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템의 스위칭 동작을 나타내는 그래프이다.
도 8a는 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템의 동작을 나타내는 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템의 동작을 나타내는 그래프이다.
도 9는 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템과 본 발명의 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템 간의 전기적인 결과 차이를 나타내는 도면이다.
1 is a schematic circuit diagram of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a power cell employed in an inverter system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .
3 is a schematic block diagram of a power cell control unit and a main control unit applied to an inverter system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power cell controller or a controller of the power cell control unit and the main control unit shown in FIG. 3 .
5 is a schematic circuit diagram of an electric motor driving system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a switching operation of a plurality of power cells of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating a switching operation of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
8A is a graph showing the operation of a general phase shift PWM inverter system, and FIG. 8B is a graph showing the operation of the phase shift PWM inverter system according to the present invention.
9 is a diagram illustrating a difference in electrical results between a general phase shift PWM inverter system and a phase shift PWM inverter system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 관한 계략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram of an inverter system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템(100)은 트랜스포머(110), 복수의 파워셀을 갖는 파워셀 그룹(120), 파워셀 제어부(130) 및 메인 제어부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an inverter system 100 according to an embodiment of the present invention includes a transformer 110 , a power cell group 120 having a plurality of power cells, a power cell control unit 130 , and a main control unit 140 . may include

트랜스포머(110)는 입력 전력을 입력받는 일차 권선(111)과, 일차 권선(111)과 자기 결합하여 권선비에 따라 입력 전력을 변압하는 복수의 이차 권선(112)을 포함할 수 있다.The transformer 110 may include a primary winding 111 receiving input power, and a plurality of secondary windings 112 magnetically coupled to the primary winding 111 to transform the input power according to a turns ratio.

트랜스포머(110)는 다양한 형태의 트랜스포머로 구성될 수 있으며, 예를 들어 일차 권선(111)은 Y 결선 구조로 구성될 수 있고, 도시되지 않았지만 델타(delta) 결선 구조로도 구성될 수 있으며, 이외의 다양한 결선 구조로 구성될 수 있다.The transformer 110 may be composed of various types of transformers, for example, the primary winding 111 may be composed of a Y-connected structure, and although not shown, may also be composed of a delta-connected structure, and other It can be composed of various wiring structures of

또한 예를 들어, 복수의 이차 권선(112)은 Y 결선 구조로 구성될 수 있고 또는 델타 결선 구조 또는 다양한 결선 구조로 구성될 수도 있다.Also, for example, the plurality of secondary windings 112 may be configured in a Y connection structure, or may be configured in a delta connection structure or various connection structures.

파워셀 그룹(120)은 복수의 파워셀(power cell)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 파워셀 각각은 트랜스포머(110)의 복수의 이차 권선(112) 각각으로부터 독립된 직류 전력을 전달받아, 이를 각각 스위칭하여 전력을 출력할 수 있다.The power cell group 120 may include a plurality of power cells, and each of the plurality of power cells receives independent DC power from each of the plurality of secondary windings 112 of the transformer 110, Each of them can be switched to output power.

상기 복수의 파워셀 각각의 출력은 해당하는 상끼리 직렬 연결될 수 있다.The outputs of each of the plurality of power cells may be connected in series with corresponding phases.

예를 들어, 파워셀(121-1,121-2,121-n)은 3상 중 A상의 전력을 각각 출력할 수 있고, 파워셀(122-1,122-2,122-n)은 3상 중 B상의 전력을 각각 출력할 수 있으며, 파워셀(123-1,123-2,123-n)은 3상 중 C상의 전력을 각각 출력할 수 있다.For example, the power cells 121-1, 121-2, and 121-n may respectively output power of phase A among three phases, and the power cells 122-1, 122-2, and 122-n may respectively output power of phase B among three phases. , and the power cells 123-1, 123-2, and 123-n may respectively output the power of the C phase among the three phases.

더하여, 도시된 바와 같이 A상의 전력을 출력하는 A상 파워셀 그룹(121)의 파워셀(121-1,121-2,121-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있고, B상의 전력을 출력하는 B상 파워셀 그룹(122)의 파워셀(122-1,122-2,122-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있으며, C상의 전력을 출력하는 C상 파워셀 그룹(123)의 파워셀(123-1,123-2,123-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 3상 전력의 레벨이 각각 멀티 레벨로 이루어질 수 있다.In addition, as shown, the output terminals of the power cells 121-1, 121-2, 121-n of the A-phase power cell group 121 that output the A-phase power can be connected in series, and the B-phase power cell that outputs the B-phase power The output terminals of the power cells 122-1, 122-2, 122-n of the group 122 may be connected in series, and the power cells 123-1, 123-2, 123-n of the C-phase power cell group 123 outputting C-phase power. The output terminals of the may be connected in series. Accordingly, each of the three-phase power levels may be multi-level.

멀티 레벨을 3레벨로 구성하는 경우 파워셀이 3단(여기서 n은 3일 수 있다)으로 구성될 수 있으며, 3레벨 이상의 멀티 레벨일 경우 해당하는 레벨 수만큼 각 상별로 파워셀이 구비될 수 있다.When a multi-level is configured as three levels, the power cell may be configured in three stages (where n may be 3), and in the case of a multi-level of three or more levels, a power cell may be provided for each phase by the number of corresponding levels. have.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 채용된 파워셀의 개략적인 회로도이다.FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a power cell employed in an inverter system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 인버터 시스템에 채용된 각 파워셀은 정류부(rect), 평활부(Ca) 및 스위칭부(SW)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , each power cell employed in the inverter system shown in FIG. 1 may include a rectifying unit rect, a smoothing unit Ca, and a switching unit SW.

정류부(rect)는 트랜스포머(110)로부터 변압된 3상 전력(R,S,T)를 정류할 수 있고, 평활부(Ca)는 적어도 하나의 캐패시터를 포함하여 정류된 전력을 평활할 수 있다. 평활부(Ca)의 캐패시터는 허용 전압을 고려하여 복수개가 직렬 연결될 수 있다.The rectifying unit rect may rectify the three-phase power R, S, and T transformed from the transformer 110 , and the smoothing unit Ca may include at least one capacitor to smooth the rectified power. A plurality of capacitors of the smoothing part Ca may be connected in series in consideration of the allowable voltage.

스위칭부(SW)는 제1 내지 제4 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor; IGBT)(Q1,Q2,Q3,Q4)를 포함할 수 있으며, 평활부(Ca)에 의해 평활된 직류 전력을 스위칭하여 각 레벨의 전압 위상차를 조절함으로써 출력 전력의 시간당 전압 변화(dv/dt)를 저감시킬 수 있다.The switching unit SW may include first to fourth insulated gate bipolar transistors (IGBTs) Q1, Q2, Q3, and Q4, and transmits DC power smoothed by the smoothing unit Ca. By controlling the voltage phase difference of each level by switching, it is possible to reduce the voltage change per time (dv/dt) of the output power.

도시된 바와 같이, 제1 및 제2 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Q1,Q2)는 서로 직렬 연결될 수 있고, 평활부(Ca)의 출력단에 병렬 연결될 수 있다. 제3 및 제4 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Q3,Q4)는 서로 직렬 연결될 수 있고 제1 및 제2 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Q1,Q2)에 병렬 연결될 수 있다.As shown, the first and second insulated gate bipolar transistors Q1 and Q2 may be connected in series to each other and may be connected in parallel to the output terminal of the smoothing part Ca. The third and fourth insulated gate bipolar transistors Q3 and Q4 may be connected in series with each other and may be connected in parallel to the first and second insulated gate bipolar transistors Q1 and Q2.

제1 및 제2 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Q1,Q2)의 연결점과, 제3 및 제4 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Q3,Q4)의 연결점에서 각 상의 전력이 출력될 수 있다. Power of each phase may be output at a connection point of the first and second insulated gate bipolar transistors Q1 and Q2 and a connection point of the third and fourth insulated gate bipolar transistors Q3 and Q4.

다시 도 2와 함께 도 1을 참조하면, 파워셀 제어부(130)는 메인 제어부(140)로부터의 제어에 따라 각 파워셀에 전력 지령을 전달하여 스위칭부(SW)의 스위칭을 제어할 수 있다. 이때, 위상 천이량을 상기 전력 지령에 반영할 수 있다.Referring back to FIG. 1 together with FIG. 2 , the power cell control unit 130 may control the switching of the switching unit SW by transmitting a power command to each power cell according to the control from the main control unit 140 . In this case, the phase shift amount may be reflected in the power command.

메인 제어부(140)는 각 상별로 파워셀이 순차적으로 동작하도록 출력 정보를 파워셀 제어부(130)에 전달할 수 있다.The main control unit 140 may transmit output information to the power cell control unit 130 so that the power cells operate sequentially for each phase.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템에 적용된 파워 셀 제어부 및 메인 제어부의 개략적인 블럭도이다.3 is a schematic block diagram of a power cell control unit and a main control unit applied to an inverter system according to an embodiment of the present invention.

도 1과 함께, 도 3을 참조하면, 파워셀 제어부(130)는 A상 파워셀 제어기 그룹(131), B상 파워셀 제어기 그룹(132) 및 C상 파워셀 제어기 그룹(133)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1 , the power cell controller 130 may include an A-phase power cell controller group 131 , a B-phase power cell controller group 132 , and a C-phase power cell controller group 133 . can

A상 파워셀 제어기 그룹(131)는 제1 내지 제N A상 파워셀 제어기(131-1,131-2,131-n)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제N A상 파워셀 제어기(131-1,131-2,131-n)는 제1 내지 제N A상 파워셀(121-1,121-2,121-n) 각각에 일대일 대응되어 해당 파워셀의 전력 스위칭을 제어할 수 있다.The phase A power cell controller group 131 may include first to Nth phase A power cell controllers 131-1,131-2, and 131-n, and the first to Nth phase A power cell controllers 131-1,131-2,131-n n) may correspond to each of the first to Nth phase A power cells 121-1, 121-2, and 121-n one-to-one to control power switching of the corresponding power cell.

또한, B상 파워셀 제어기 그룹(132)는 제1 내지 제N B상 파워셀 제어기(132-1,132-2,132-n)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제N B상 파워셀 제어기(132-1,132-2,132-n)는 제1 내지 제N B상 파워셀(122-1,122-2,122-n) 각각에 일대일 대응되어 해당 파워셀의 전력 스위칭을 제어할 수 있다.In addition, the phase B power cell controller group 132 may include first to N-th phase B power cell controllers 132-1, 132-2, and 132-n, and the first to N-th phase B power cell controllers 132-1 and 132-n. 2,132-n) may correspond one-to-one to each of the first to Nth phase B power cells 122-1, 122-2, and 122-n to control power switching of the corresponding power cell.

마찬가지로, C상 파워셀 제어기 그룹(133)는 제1 내지 제N C상 파워셀 제어기(133-1,133-2,133-n)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제N C상 파워셀 제어기(133-1,133-2,133-n)는 제1 내지 제N C상 파워셀(123-1,123-2,123-n) 각각에 일대일 대응되어 해당 파워셀의 전력 스위칭을 제어할 수 있다.Similarly, the C-phase power cell controller group 133 may include first to N-th phase C power cell controllers 133-1, 133-2, and 133-n, and the first to N-th C-phase power cell controllers 133-1 and 133-n. 2,133-n) may correspond one-to-one to each of the first to Nth phase C power cells 123-1, 123-2, and 123-n to control power switching of the corresponding power cell.

제1 내지 제N A상 파워셀 제어기(131-1,131-2,131-n), 제1 내지 제N B상 파워셀 제어기(132-1,132-2,132-n) 및 제1 내지 제N C상 파워셀 제어기(133-1,133-2,133-n) 각각은 고유의 아이디를 가지며, 메인 제어부(140)에서는 해당하는 파워셀의 스위칭을 제어하기 위한 출력 정보와 함께 해당 파워셀 제어기의 아이디를 파워셀 제어부(130)에 전송하여, 동작시키고자 하는 파워셀을 선택할 수 있다. 동작시키고자 하는 파워셀의 선택은 각 상별로 수행될 수 있다.1st to Nth phase A power cell controllers 131-1,131-2,131-n, 1st to Nth phase B power cell controllers 132-1,132-2,132-n, and 1st to Nth phase C power cell controller 133- 1,133-2,133-n) each has a unique ID, and the main control unit 140 transmits the ID of the corresponding power cell controller together with output information for controlling the switching of the corresponding power cell to the power cell control unit 130 . , the power cell to be operated can be selected. Selection of a power cell to be operated may be performed for each phase.

예를 들어, 메인 제어부(140)는 A상의 경우 제1 A상 파워셀(121)부터 제N A상 파워셀(121-n)까지, B상의 경우 제1 B상 파워셀(122-1) 내지 제N B상 파워셀(122-n)까지, C상의 경우 제1 C상 파워셀(123-1)부터 제N C상 파워셀(123-n)까지 순차적으로 동작하도록 각 파워셀 제어기를 통해 제어할 수 있다. 이때, 메인 제어부(140)는 무부하 동작시 파워셀의 동작 순서를 변경할 수 있다. 즉, 해당 상의 복수의 파워셀의 위상 천이량을 서로 변경시킬 수 있다.For example, the main controller 140 controls the first phase A power cell 121 to the N-th phase A power cell 121-n in the case of phase A, and the first phase B power cell 122-1 to the phase B power cell 122-1 in the case of phase B. It can be controlled through each power cell controller to sequentially operate from the N-th phase B power cell 122-n, from the first C-phase power cell 123-1 to the N-th phase power cell 123-n in the case of C-phase. can In this case, the main controller 140 may change the operation order of the power cell during no-load operation. That is, the phase shift amounts of the plurality of power cells of the corresponding phase may be changed from each other.

메인 제어부(140)는 통신부(141), 상태 판단부(142) 및 제어기(143)를 포함할 수 있다.The main control unit 140 may include a communication unit 141 , a state determination unit 142 , and a controller 143 .

통신부(141)는 CAN(Controller Area Network) 방식으로 각 파워셀 제어기와 통신할 수 있다. 통신부(141)는 각 파워셀 제어기에 선택하고자 하는 파워셀을 담당하는 파워셀 제어기의 아이디와 파워셀의 출력 전력을 지령하는 전력 지령을 전달하고, 각 파워셀 제어기로부터 담당하는 파워셀의 전력 상태를 전달받을 수 있다.The communication unit 141 may communicate with each power cell controller in a controller area network (CAN) method. The communication unit 141 transmits to each power cell controller the ID of the power cell controller responsible for the power cell to be selected and the power command for instructing the output power of the power cell, and the power state of the power cell in charge from each power cell controller. can be delivered.

상태 판단부(142)는 통신부(141)로부터의 각 파워셀의 전력 상태를 전달받아 이에 따른 해당 파워셀에 관한 판단 결과를 제어기(143)에 전달하고, 제어기(143)는 이에 따라 전달할 전력 지령을 통신부(141)에 전달할 수 있다. 또한 제어기(143)는 각 상별로 파워셀이 순서에 따라 스위칭 동작하도록 해당 파워셀을 담당하는 파워셀 제어기의 아이디를 통신부(141)에 전달할 수 있다.The state determination unit 142 receives the power state of each power cell from the communication unit 141 and transmits the result of the determination on the corresponding power cell to the controller 143, and the controller 143 transmits the power command accordingly. may be transmitted to the communication unit 141 . In addition, the controller 143 may transmit the ID of the power cell controller in charge of the corresponding power cell to the communication unit 141 so that the power cell performs a switching operation in order for each phase.

도 4는 도 3에 도시된 파워 셀 제어부 및 메인 제어부의 파워셀 제어기 또는 제어기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power cell controller or a controller of the power cell control unit and the main control unit shown in FIG. 3 .

도 3과 함께 도 4를 참조하면, 도 4는 파워 셀 제어부 및 메인 제어부 또는 이의 파워셀 제어기 또는 제어기의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 구성을 도시하는 도면으로, 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 3, FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary configuration in which an embodiment of a power cell control unit and a main control unit or a power cell controller or controller thereof may be implemented, wherein the device 1100 is a personal computer; A distributed computing environment including server computers, handheld or laptop devices, mobile devices (mobile phones, PDAs, media players, etc.), multiprocessor systems, consumer electronics, minicomputers, mainframe computers, any of the aforementioned systems or devices. etc., but are not limited thereto.

디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.The device 1100 may include at least one processing unit 1110 and a memory 1120 . Here, the processing unit 1110 may include, for example, a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), a microprocessor, an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), Field Programmable Gate Arrays (FPGA), etc. and may have a plurality of cores. The memory 1120 may be a volatile memory (eg, RAM, etc.), a non-volatile memory (eg, ROM, flash memory, etc.), or a combination thereof.

또한, 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.Also, the device 1100 may include an additional storage 1130 . Storage 1130 includes, but is not limited to, magnetic storage, optical storage, and the like. The storage 1130 may store computer readable instructions for implementing one or more embodiments disclosed herein, and other computer readable instructions for implementing an operating system, an application program, and the like. Computer readable instructions stored in storage 1130 may be loaded into memory 1120 for execution by processing unit 1110 .

또한, 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 디바이스(1100)는 다른 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.In addition, device 1100 may include input device(s) 1140 and output device(s) 1150 . Here, the input device(s) 1140 may include, for example, a keyboard, mouse, pen, voice input device, touch input device, infrared camera, video input device, or any other input device, or the like. Further, the output device(s) 1150 may include, for example, one or more displays, speakers, printers, or any other output device, or the like. Also, the device 1100 may use an input device or an output device included in another device as the input device(s) 1140 or the output device(s) 1150 .

또한, 디바이스(1100)는 다른 디바이스와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 디바이스(1100)를 다른 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.In addition, the device 1100 may include communication connection(s) 1160 that enable communication with other devices. Here, communication connection(s) 1160 may be a modem, network interface card (NIC), integrated network interface, radio frequency transmitter/receiver, infrared port, USB connection, or other interface for connecting device 1100 to another device. may include Also, the communication connection(s) 1160 may include a wired connection or a wireless connection.

상술한 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 통신에 의해 상호접속될 수도 있다.Each component of the device 1100 described above may be connected by various interconnections such as a bus (eg, peripheral component interconnection (PCI), USB, firmware (IEEE 1394), optical bus structure, etc.) , may be interconnected by communication.

본 명세서에서 사용되는 "파워 셀 제어부", "메인 제어부", "파워 셀 제어기", "제어기" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.As used herein, terms such as "power cell controller", "main controller", "power cell controller", "controller", etc. generally refer to a computer-related entity that is hardware, a combination of hardware and software, software, or software in execution. it refers to For example, a component can be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a controller and a controller may be a component. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may be localized on one computer or distributed between two or more computers.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 구동 시스템에 관한 계략적인 회로도이다.5 is a schematic circuit diagram of an electric motor driving system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템(100)은 전동기 구동 시스템(200)일 수 있다.Referring to FIG. 5 , the inverter system 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 may be an electric motor driving system 200 .

도 5에 도시된 전동기 구동 시스템(200)은 도 1의 인버터 시스템(100)과 마찬가지로, 일차 권선(211) 및 복수의 이차 권선(212)을 갖는 트랜스포머(210), 복수의 파워셀을 갖는 파워셀 그룹(220), 파워셀 제어부(230) 및 메인 제어부(240)를 포함할 수 있다.The electric motor driving system 200 shown in FIG. 5 has a transformer 210 having a primary winding 211 and a plurality of secondary windings 212 and a power having a plurality of power cells, similar to the inverter system 100 of FIG. 1 . It may include a cell group 220 , a power cell controller 230 , and a main controller 240 .

A상의 전력을 출력하는 A상 파워셀 그룹(221)의 파워셀(221-1,221-2,221-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있고, B상의 전력을 출력하는 B상 파워셀 그룹(222)의 파워셀(222-1,222-2,222-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있으며, C상의 전력을 출력하는 C상 파워셀 그룹(223)의 파워셀(223-1,223-2,223-n)의 출력단이 직렬 연결될 수 있고, 3상 전력을 전동기(M)에 출력하여 전동기(M)를 구동시킬 수 있다.Output terminals of the power cells 221-1, 221-2, 221-n of the A-phase power cell group 221 that output the A-phase power may be connected in series, and the power of the B-phase power cell group 222 that outputs the B-phase power The output terminals of the cells 222-1, 222-2, 222-n may be connected in series, and the output terminals of the power cells 223-1, 223-2, 223-n of the C-phase power cell group 223 outputting the C-phase power may be connected in series. and output the three-phase power to the motor M to drive the motor M.

예를 들어, 멀티 레벨을 3레벨로 구성하는 경우 파워셀이 3단(여기서 n은 3일 수 있다)으로 구성될 수 있으며, 3레벨 이상의 멀티 레벨일 경우 해당하는 레벨 수만큼 각 상별로 파워셀이 구비될 수 있다. For example, when a multi-level consists of three levels, a power cell may be configured in three stages (where n may be three), and in the case of a multi-level of three or more levels, a power cell for each phase by the number of corresponding levels This may be provided.

파워셀 제어부(230)와 메인 제어부(240)의 상세 구성 및 기능은 도 1, 도 3및 도 4에서의 설명과 동일하므로 상세한 설명을 생략하도록 한다.Detailed configurations and functions of the power cell control unit 230 and the main control unit 240 are the same as those in FIGS. 1, 3, and 4, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템의 복수의 파워셀의 스위칭 동작을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a switching operation of a plurality of power cells of an inverter system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3과 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템(100)의 복수의 파워셀 중 예를 들어 A상의 파워셀이 4개 구비되는 경우, 4개의 파워셀은 사전에 설정된 기준 주파수를 갖는 기준 신호(V_ref)와 4개의 파워셀의 스위칭 신호(Vtri_1, Vtri_2, Vtri_3, Vtri_4)간의 비교를 통하여 위상 천이 PWM 방식으로 스위칭될 수 있다. Referring to FIG. 6 together with FIGS. 1 and 3 , among a plurality of power cells of the inverter system 100 according to an embodiment of the present invention, for example, when four power cells of phase A are provided, four power cells may be switched in the phase shift PWM method through comparison between the reference signal V_ref having a preset reference frequency and the switching signals Vtri_1, Vtri_2, Vtri_3, and Vtri_4 of the four power cells.

파워셀 제어부(130)의 A상 파워셀 제어기 그룹(131), B상 파워셀 제어기 그룹(132) 및 C상 파워셀 제어기 그룹(133)은 각각 수식 1과 같이 기준 신호를 가질 수 있다.The phase A power cell controller group 131 , the phase B power cell controller group 132 , and the phase C power cell controller group 133 of the power cell controller 130 may each have a reference signal as shown in Equation 1 .

(수식 1)(Formula 1)

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 VA *, VB *, VC *는 각각 A상 파워셀, B상 파워셀 및 C상 파워셀의 기준 신호일 수 있다.Here, V A * , V B * , and V C * may be reference signals of the A-phase power cell, the B-phase power cell, and the C-phase power cell, respectively.

상기한 기준 신호를 갖는 A상 파워셀, B상 파워셀 및 C상 파워셀의 출력 전압은 다음의 수식 2와 같을 수 있다.The output voltages of the A-phase power cell, the B-phase power cell, and the C-phase power cell having the above-described reference signal may be as shown in Equation 2 below.

(수식2)(Formula 2)

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, VAK, VBK, VCK는 각각 A상 파워셀, B상 파워셀 및 C상 파워셀의 출력 전압이고,

Figure pat00003
는 인접한 캐리어들(adjacent carriers) 간의 시간차이, TS는 PWM 샘플링 시간, N은 직렬 연결된 해당 상의 파워셀의 개수를 나타낼 수 있으며, K는 파워셀의 번호이고, K번째 파워셀의 출력 전압은 사전에 설정된 기준 출력 전압에 대비하여
Figure pat00004
의 시간 딜레이를 가질 수 있다.Here, V AK , V BK , and V CK are the output voltages of the A-phase power cell, B-phase power cell, and C-phase power cell, respectively,
Figure pat00003
is the time difference between adjacent carriers, T S is the PWM sampling time, N may represent the number of power cells in the corresponding phase connected in series, K is the number of the power cell, and the output voltage of the K-th power cell is against a preset reference output voltage
Figure pat00004
can have a time delay of

각 상의 복수의 파워셀의 출력 전압의 합은 다음의 수식 3과 같을 수 있다.The sum of the output voltages of the plurality of power cells in each phase may be expressed as Equation 3 below.

(수식3)(Formula 3)

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, VA,VB,VC는 각각 A상의 복수의 파워셀, B상의 복수의 파워셀 및 C상의 복수의 파워셀 각각의 출력 전압 합이고,

Figure pat00006
는 사전에 설정된 총 기준 출력 전압에 대비하여 인버터 시스템의 출력 전압의 시간 딜레이를 나타낼 수 있다.Here, V A , V B , and V C are the sum of the output voltages of each of the plurality of power cells in phase A, the plurality of power cells in phase B and the plurality of power cells in phase C, respectively,
Figure pat00006
may represent a time delay of the output voltage of the inverter system with respect to the preset total reference output voltage.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템의 스위칭 동작을 나타내는 그래프이다.7 is a graph illustrating a switching operation of an inverter system according to an embodiment of the present invention.

도 6의 설명과 함께 도 7을 참조하면, 각 위상에 6개의 전원 셀이 있는 출력 전압이 표시된다. 도시된 바와 같이, 처음 3개의 파워셀의 출력전압이 인버터 출력전압을 리드하고, 마지막 3개의 파워셀의 출력 전압은 인버터 시스템의 출력전압을 지연시킨다.Referring to FIG. 7 along with the description of FIG. 6 , the output voltage with 6 power cells in each phase is shown. As shown, the output voltages of the first three power cells lead the inverter output voltage, and the output voltages of the last three power cells delay the output voltage of the inverter system.

인버터 시스템이 무부하 상태인 모터를 구동하면 활성 전력, 즉 P = VIcosθ은 '0'이므로 인버터 출력 전압과 전류의 위상 차이는 90도다. When the inverter system drives the motor in the no-load state, the active power, that is, P = VIcosθ, is '0', so the phase difference between the inverter output voltage and the current is 90 degrees.

이 경우 도시된 바와 같이 파워 셀 A1 ~ A3과 같이 인버터 출력 전압을 리드하는 파워 셀의 출력 전압이 인버터 출력 전류를 90도 이상 리드할수 있다.In this case, as shown, the output voltage of the power cells that lead the inverter output voltage, such as power cells A1 to A3, can lead the inverter output current by 90 degrees or more.

따라서, 이러한 파워 셀 A1 ~ A3의 활성 전력이 음(-)이 되고, 회생 전력에 의해 직류 링크 과전압이 발생한다.Accordingly, the active power of the power cells A1 to A3 becomes negative (-), and a DC link overvoltage occurs due to the regenerative power.

이러한 이유로 인버터 시스템이 무부하 상태인 모터를 구동할 때 직류 링크 과전압으로 인한 인버터 트립을 피하기 위해 출력 전압을 감소시켜 회생 전력을 감소시킬 수 있다. 상술한 인버터 시스템의 동작은 도 5에 도시된 전동기 시스템에서도 동일할 수 있다.For this reason, it is possible to reduce the regenerative power by reducing the output voltage to avoid an inverter trip due to DC link overvoltage when the inverter system drives a motor in a no-load state. The operation of the above-described inverter system may be the same in the electric motor system shown in FIG. 5 .

도 8a는 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템의 동작을 나타내는 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템의 동작을 나타내는 그래프이다.8A is a graph showing the operation of a general phase shift PWM inverter system, and FIG. 8B is a graph showing the operation of the phase shift PWM inverter system according to the present invention.

도 8a를 참조하면, 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템의 경우, 예를 들어 5개의 파워셀이 동작하면 고정된 순서로 위상 천이 PWM 방식으로 스위칭할 수 있으며, 이경우, 무부하 동작시 첫번째 파워셀에 집중적으로 회생 전력이 입력될 수 있어, 직류 전압이 상승할 있으며, 이에 따라 정상적인 동작이 불가능할 수 있다.Referring to FIG. 8A , in the case of a general phase shift PWM inverter system, for example, when five power cells operate, the phase shift PWM scheme can be switched in a fixed order in a fixed order. As regenerative power may be input to the , DC voltage may increase, and thus a normal operation may not be possible.

그러나, 도 8b를 참조하면 본 발명의 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템(또는 전동기 구동 시스템)은 파워셀이 순차적으로 동작하되, 무부하 동작시에는 동작 순서를 변경하여 회생 전력이 유입되는 파워셀의 직류 전압 상승을 억제할 수 있다. 예를 들어, A상의 제1 내지 제5 파워셀(A1,A2,A3,A4,A5)이 스위칭 동작하는 경우 메인 제어부(140)는 제1 파워셀(A1)-제2 파워셀(A2)-제3 파워셀(A3)-제4 파워셀(A4)-제5 파워셀(A5) 순으로 위상 천이 PWM 스위칭 동작시킬 수 있으며, 이경우 무부하 동작시에는 제1 파워셀(A1)에 회생 전력의 유입양이 가장 높을 수 있다. 이에 따라. 사전에 설정된 주기, 즉 스위칭 기준 신호의 주파수 주기에 동기되어 다음 주기에는 제2 파워셀(A2)-제3 파워셀(A3)-제4 파워셀(A4)-제5 파워셀(A5)-제1 파워셀(A1) 순으로 스위칭 동작하도록 위상 천이량을 서로 변경시킬 수 있다. 한편, 무부하 동작시에 회생 전력의 유입양은 제1 파워셀(A1)-제2 파워셀(A2)-제3 파워셀(A3)-제4 파워셀(A4)-제5 파워셀(A5) 순으로 높을 수 있다. 이에 따라, 무부하 동작시에는 동작 순서를 변경하여 제5 파워셀(A5)-제4 파워셀(A4)-제3 파워셀(A3)-제2 파워셀(A2)-제1 파워셀(A1) 순으로 동작하도록 위상 천이량을 서로 변경시킬 수 있다. 이후, 다음 주기에는 제1 파워셀(A1)-제2 파워셀(A2)-제3 파워셀(A3)-제4 파워셀(A4)-제5 파워셀(A5) 순으로 위상 천이 PWM 스위칭 동작시킬 수 있으며, 사전에 설정된 주기, 즉 스위칭 기준 신호의 주파수 주기에 동기되어 변경된 순서를 반복할 수 있다. 이는 B 상 및 C 상의 파워셀의 위상 천이 PWM 스위칭 동작 또한 동일할 수 있다. However, referring to FIG. 8B , in the phase-shifting PWM inverter system (or motor driving system) of the present invention, the power cells operate sequentially, but during no-load operation, the operation sequence is changed and the regenerative power is supplied to the DC voltage of the power cell. rise can be suppressed. For example, when the first to fifth power cells A1, A2, A3, A4, and A5 of phase A perform a switching operation, the main controller 140 controls the first power cell A1 - the second power cell A2. -The third power cell (A3) - the fourth power cell (A4) - the fifth power cell (A5) may be operated in the order of the phase shift PWM switching operation, in this case, the regenerative power to the first power cell (A1) during no-load operation may have the highest inflow. Accordingly. Synchronized with a preset period, that is, the frequency period of the switching reference signal, the second power cell A2 - the third power cell A3 - the fourth power cell A4 - the fifth power cell A5 - The amount of phase shift may be changed to perform switching operations in the order of the first power cell A1 . Meanwhile, in the no-load operation, the amount of regenerative power flowing in is the first power cell (A1) - the second power cell (A2) - the third power cell (A3) - the fourth power cell (A4) - the fifth power cell (A5) may be higher. Accordingly, during the no-load operation, the operation sequence is changed to change the operation sequence to the fifth power cell A5 - the fourth power cell A4 - the third power cell A3 - the second power cell A2 - the first power cell A1. ), the amount of phase shift can be changed from each other to operate sequentially. Thereafter, in the next cycle, the phase shift PWM switching is performed in the order of the first power cell A1 - the second power cell A2 - the third power cell A3 - the fourth power cell A4 - the fifth power cell A5. operation, and the changed order may be repeated in synchronization with a preset period, that is, the frequency period of the switching reference signal. This may also be the same as the phase shift PWM switching operation of the B-phase and C-phase power cells.

도 9는 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템과 본 발명의 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템 간의 전기적인 결과 차이를 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a difference in electrical results between a general phase shift PWM inverter system and a phase shift PWM inverter system according to the present invention.

도 9를 참조하면, 왼쪽에 도시된 일반적인 위상 천이 PWM 방식 인버터 시스템에 대비하여, 오른쪽의 본 발명의 레벨 쉬프트 PWM 방식 인버터 시스템(또는 전동기 구동 시스템)은 무부하 동작시 파워셀의 전력 부담이 분배된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 9 , in contrast to the general phase shift PWM inverter system shown on the left, the level shift PWM inverter system (or motor driving system) of the present invention on the right has the power load of the power cell distributed during no-load operation. you can see

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무부하 구동 조건시 회생 전력이 각 파워셀에 균등하게 분배되어 일부 파워셀의 직류 전압 상승을 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, the regenerative power is equally distributed to each power cell under the no-load driving condition, thereby suppressing the increase in the DC voltage of some power cells.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims described below, and the configuration of the present invention may vary within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily recognize that the present invention can be changed and modified.

100: 인버터 시스템
110,210: 트랜스포머
111,211: 일차 권선
112,212: 복수의 이차 권선
120,220: 복수의 파워셀 그룹
130,230: 파워셀 제어부
140,240: 메인 제어부
141: 통신부
142: 상태 판단부
143: 제어기
200: 전동기 구동 시스템
100: inverter system
110,210: Transformers
111,211: primary winding
112,212: a plurality of secondary windings
120,220: a plurality of power cell groups
130,230: power cell control unit
140,240: main control unit
141: communication department
142: state determination unit
143: controller
200: electric motor drive system

Claims (14)

입력 전력을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 자기 결합하여 권선비에 따라 변압된 전력을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머;
스위칭 동작을 통해 상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 인버팅하고, 인버팅된 전력이 출력되는 각 출력단이 상별로 직렬 연결되는 복수의 파워셀(power cell);
상기 복수의 파워셀 중 선택된 파워셀의 위상 천이 PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) 스위칭 동작을 제어하는 파워셀 제어부; 및
상기 복수의 파워셀 중 스위칭 동작하는 파워셀을 선택하여 선택한 파워셀 정보를 상기 파워셀 제어부에 전달하고, 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀의 위상 천이량을 서로 변경시키는 메인 제어부
를 포함하는 인버터 시스템.
a transformer having a primary winding receiving input power and a plurality of secondary windings magnetically coupled to the primary winding to respectively output power transformed according to a turns ratio;
a plurality of power cells inverting the power transformed by the transformer through a switching operation, and each output terminal outputting the inverted power is connected in series for each phase;
a power cell controller for controlling a phase shift pulse width modulation (PWM) switching operation of the selected power cell among the plurality of power cells; and
A main control unit that selects a power cell performing a switching operation among the plurality of power cells, transmits selected power cell information to the power cell control unit, and changes the phase shift amounts of the plurality of power cells with each other according to a preset period
Inverter system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들을 순차적으로 선택하는 인버터 시스템.
According to claim 1,
The main control unit is an inverter system for sequentially selecting the power cells connected to each phase from among the plurality of power cells.
제2항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들의 선택 순서를 변경하는 인버터 시스템.
3. The method of claim 2,
The main control unit changes the selection order of the power cells connected to each phase among the plurality of power cells according to the preset period.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들의 기준 주파수에 동기되어 선택 순서를 변경하는 인버터 시스템.
4. The method of claim 3,
The main control unit is an inverter system for changing the selection order in synchronization with the reference frequency of the power cells connected to each phase among the plurality of power cells.
제1항에 있어서,
상기 복수의 파워셀 각각은
상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 정류하는 정류부;
상기 정류부에 의해 정류된 전력을 평활하는 평활부; 및
상기 평활부에 의해 평활된 전력을 스위칭하는 스위칭부
를 포함하는 인버터 시스템.
According to claim 1,
Each of the plurality of power cells is
a rectifier for rectifying the power transformed by the transformer;
a smoothing unit for smoothing the power rectified by the rectifying unit; and
A switching unit for switching the power smoothed by the smoothing unit
Inverter system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 파워셀 제어부는
상기 복수의 파워셀 각각을 제어하는 복수의 파워셀 제어기를 포함하고,
상기 복수의 파워셀 제어기 각각은 사전에 설정된 아이디를 가지며,
상기 메인 제어부의 선택에 따라 해당 아이디를 갖는 파워셀 제어기가 해당 파워셀의 스위칭을 제어하는 인버터 시스템.
According to claim 1,
The power cell control unit
A plurality of power cell controllers for controlling each of the plurality of power cells,
Each of the plurality of power cell controllers has a preset ID,
An inverter system in which a power cell controller having a corresponding ID according to selection of the main controller controls switching of the corresponding power cell.
제6항에 있어서,
상기 메인 제어부는
상기 복수의 파워셀 제어기 각각과 CAN(Controller Area Network) 방식으로 통신하는 통신부;
상기 통신부를 통해 전달받은 정보에 기초하여 상기 복수의 파워셀의 전력 상태를 판단하는 상태 판단부; 및
상기 상태 판단부의 판단 결과에 따라 상기 복수의 파워셀 제어기 중 동작할 파워셀의 파워셀 제어기의 아이디를 선택하여 제어하는 제어기
를 포함하는 인버터 시스템.
7. The method of claim 6,
The main control unit is
a communication unit communicating with each of the plurality of power cell controllers in a CAN (Controller Area Network) method;
a state determination unit configured to determine the power state of the plurality of power cells based on the information received through the communication unit; and
A controller that selects and controls an ID of a power cell controller of a power cell to operate among the plurality of power cell controllers according to a determination result of the state determination unit
Inverter system comprising a.
입력 전력을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 자기 결합하여 권선비에 따라 변압된 전력을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머;
스위칭 동작을 통해 상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 인버팅하여 전동기를 구동하는 구동 전력을 출력하되, 전동기의 구동에 필요한 전기적 특성에 따라각 출력단이 상별로 직렬 연결되는 복수의 파워셀(power cell);
상기 복수의 파워셀 중 선택된 파워셀의 위상 천이 PWM (Phase Shift Pulse Width Modulation) 스위칭 동작을 제어하는 파워셀 제어부; 및
상기 복수의 파워셀 중 스위칭 동작하는 파워셀을 선택하여 선택한 파워셀 정보를 상기 파워셀 제어부에 전달하고, 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀의 위상 천이량을 서로 변경시키는 메인 제어부
를 포함하는 전동기 구동 시스템.
a transformer having a primary winding receiving input power and a plurality of secondary windings magnetically coupled to the primary winding to respectively output power transformed according to a turns ratio;
A plurality of power cells that output driving power for driving an electric motor by inverting the power transformed by the transformer through a switching operation, and each output terminal is connected in series for each phase according to electrical characteristics required for driving the motor. ;
a power cell controller for controlling a phase shift pulse width modulation (PWM) switching operation of the selected power cell among the plurality of power cells; and
A main control unit that selects a power cell performing a switching operation among the plurality of power cells, transmits selected power cell information to the power cell control unit, and changes the phase shift amounts of the plurality of power cells with each other according to a preset period
A motor drive system comprising a.
제8항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들을 순차적으로 선택하는 전동기 구동 시스템.
9. The method of claim 8,
The main control unit sequentially selects the power cells connected to each phase from among the plurality of power cells.
제9항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 사전에 설정된 주기에 따라 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들의 선택 순서를 변경하는 전동기 구동 시스템.
10. The method of claim 9,
The main control unit changes the selection order of the power cells connected to each phase among the plurality of power cells according to the preset period.
제10항에 있어서,
상기 메인 제어부는 상기 복수의 파워셀 중 각 상별로 연결된 파워셀들의 기준 주파수에 동기되어 선택 순서를 변경하는 전동기 구동 시스템.
11. The method of claim 10,
The main control unit is synchronized with a reference frequency of the power cells connected to each phase among the plurality of power cells to change the selection order.
제8항에 있어서,
상기 복수의 파워셀 각각은
상기 트랜스포머에 의해 변압된 전력을 정류하는 정류부;
상기 정류부에 의해 정류된 전력을 평활하는 평활부; 및
상기 평활부에 의해 평활된 전력을 스위칭하는 스위칭부
를 포함하는 전동기 구동 시스템.
9. The method of claim 8,
Each of the plurality of power cells is
a rectifier for rectifying the power transformed by the transformer;
a smoothing unit for smoothing the power rectified by the rectifying unit; and
A switching unit for switching the power smoothed by the smoothing unit
A motor drive system comprising a.
제8항에 있어서,
상기 파워셀 제어부는
상기 복수의 파워셀 각각을 제어하는 복수의 파워셀 제어기를 포함하고,
상기 복수의 파워셀 제어기 각각은 사전에 설정된 아이디를 가지며,
상기 메인 제어부의 선택에 따라 해당 아이디를 갖는 파워셀 제어기가 해당 파워셀의 스위칭을 제어하는 전동기 구동 시스템.
9. The method of claim 8,
The power cell control unit
A plurality of power cell controllers for controlling each of the plurality of power cells,
Each of the plurality of power cell controllers has a preset ID,
A power cell controller having a corresponding ID according to selection of the main controller controls switching of the corresponding power cell.
제13항에 있어서,
상기 메인 제어부는
상기 복수의 파워셀 제어기 각각과 CAN(Controller Area Network) 방식으로 통신하는 통신부;
상기 통신부를 통해 전달받은 정보에 기초하여 상기 복수의 파워셀의 전력 상태를 판단하는 상태 판단부; 및
상기 상태 판단부의 판단 결과에 따라 상기 복수의 파워셀 제어기 중 동작할 파워셀의 파워셀 제어기의 아이디를 선택하여 제어하는 제어기
를 포함하는 전동기 구동 시스템.
14. The method of claim 13,
The main control unit is
a communication unit communicating with each of the plurality of power cell controllers in a CAN (Controller Area Network) method;
a state determination unit configured to determine the power state of the plurality of power cells based on the information received through the communication unit; and
A controller that selects and controls an ID of a power cell controller of a power cell to operate among the plurality of power cell controllers according to a determination result of the state determination unit
A motor drive system comprising a.
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