KR930009072B1 - 인버터 출력전압오차의 보정장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

인버터 출력전압오차의 보정장치
제 1 도는 이 발명의 1실시예에 의한 인버터제어회로의 블록도.
제 2 도는 인버터 주회로의 상세 회로도.
제 3 도는 설명을 위한 요부에서의 파형도.
제 4 도는 극성반전회로의 설명용 회로도.
제 5 도는 종래의 인버터 제어회로의 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 직류전원 6 : CT(전류 센서)
10 : PWM 변조회로 11 : 비교회로(극성판정수단)
12 : 직류전압센서
13 : 극성반전회로, 특히 도면중 동일 부호는 동일 또는 상당부분을 표시한다.
이 발명은 인버터 출력전압의 단락방지기간에 의한 출력전압 오차를 검출하여, 이것을 작게 하도록 보정을 행하는 인버터 출력전압 오차의 보정장치에 관한 것이다.
제 5 도는 예를들면 인텔레크(Intelec) 83 (oct 18~21, Tokyo)논문집, p.205~202, 세키노의 (인버터 아웃푸트 볼티지 웨이브폼 클로즈트 루우프 콘트롤 테크니크) (Inverter Output Voltage waveform Closed Loop Control Technique)에 표시된 종래의 인버터 제어회로를 고쳐 쓴 블록접속도이고, 도면에 있어서 1은 인버터주회로, 2,3은 교류필터를 구성하는 리액터 및 콘덴서, 4는 직류전압, 5는 부하, 7은 인버터주회로(1)용의 드라이브 회로, 8은 정현파의 기준전압을 발생하는 교류기준 전압발생회로, 10은 PWM변조회로이고, 비교회로(10a) 및 반송파 발생회로(10b)로 구성되어 있다.
또, 제 2 도는 인버터주회로(1)의 일반적인 구성도를 표시한 것으로서, 17, 18, 19, 20은 트랜지스터, 17a, 18a, 19a, 20a은 귀환다이오드, 5는 부하, 2는 교류필터의 리액터, 3은 콘덴서, 14는 직류전원전압 VD이다.
다음에 동작에 관하여 설명한다.
우선 콘덴서(3)은 단자간에는, PWM변조회로(10)의 제어출력에 따라 정현파상의 출력전압이 얻어진다. 한편, 교류기준전압 발생회로(8)의 정현파기준과 출력전압이 일치하도록 증폭기(9)와 PWM변조회로(10)가 인버터주회로(1)의 스위칭을 제어한다.
또, PWM 변조회로(10)은 삼각파상의 반송파 발생회로(10b)와 비교회로(10a)로 구성되어 있고, 증폭기(9)에서의 전압편차를 증폭한 거의 정편파상의 신호에 기초하여 PWM 스위칭 시점을 결정하고 있다.
실제로는 증폭기(9)는 안정성의 유한의 게인 밖에 가지고 있지 않기 때문에 교류기준전압발생회로(8)에 대하여, 인버터의 출력전압은 약간의 편차를 가진 상태이고 인버터의 출력전압이 상기 기준전압을 추조하도록 동작한다.
또, 제 3 도의 파형은 제 2 도에 있어서 직류전원 VD의 중점을 그라운드 전위로 한때에 부하(5)의 한끝 a점에 인가된 전위의 이상치(실선)와 실제치(파선)를 표시하고, 또 정현파는 부하전류를 각각 표시하고 있다.
제 3 도에 있어서, 기간(21)에서는 트랜지스터(17) 과 (20)이 on하고 있으므로 부하(5)의 a점에는 +VD/2가 인가된다. 이때 b점에는 -VD/2이 인간되어 있으므로 부하(5)에는 결국 +VD/2이 인가된다.
여기에서, 실제에는 a, b점에 있어서, 전위는 리액터(2) 및 콘덴서(3)의 영향도 포함되어 있다. 또, 기간(23)에서는 트랜지스터(19, 28)이 온하고 있으므로, 부하(5)의 a점에는 -VD/2가 인가된다. 이때 b점에는 +VD/2이 인가되므로 부하에는 결국 -VD이 인가된다.
제 3 도의 실선구형파는 상기 두개의 상태가 천이시간 0으로 서로 반복된 때의 a점에의 파형도이다.
실제로는, 각 트랜지스터의 on, off의 지연에 의하여 트랜지스터 과전류파괴(예를들면, 트랜지스터(17, 20)이 온, (18, 19)가 off 상태에서 트랜지스터(17, 20)이 오프, (18, 19)가 온에 상태천이하는 과정이고 트랜지스터(17, 20)의 오프가 트랜지스터(18, 19)의 온보다도 지연되면, 그 지연시간에는 트랜지스터(17, 18) 혹은 (19, 20) 동시에 온되어, 그 사이에 직류전원(4)을 단락하게 되어 트랜지스터에 과전류(4)가 흘러 파괴에 이른다)를 피하기 위하여 천이시에 단락방지기간 Td가 설치된다.
단락방지기간 Td는 오프에서 온에 천이하는 트랜지스터의 온을 지연시키는 것에 의하여, 직류전원(4)의 +측에 접속되어 있는 트랜지스터(17, 19)와 일측에 접속되어 있는 트랜지스터(18, 20)가 함께 온하는 순간이 없도록 선택된다. 제 3 도 파선에서 표시한 구형파는 단락방지기간 Td를 설치한 경우에 a점에 인가된 실제의 전압이다.
전이(22)의 시점에서는 트랜지스터(17) 과(20)이 온에서 오프에 천이하고 나서 Td후에(18, 19)오프에서 온이 된다. 이 단락방지기간 Td에은 이미 트랜지스터가 오프가 되어 있지만, 필터용의 리액터(2) 또는 부하(5)의 인덕턴스에 의하여 부하전류(1)은 a점에서 b점에 계속 흐른다.
그 경로는 화살표방향으로 표시하도록 직류전원(4)의 일측→다이오드 18a→부하(5)→다이오드(19a)→직류전원 4의 +측이 된다. 그 결과 a점의 전위는 -VD/2에 b점은 +VD/2가 된다.
따라서 천이(22)의 시점에서는 단락방지기간 Td에 의한 영향은 없고 이상치와 똑같은 전압파형이 된다. 기간(24)에서는, 트랜지스터(18, 19)가 온에서 오프에 천이하고 나서 단락방지기간 Td후에 트랜지스터(17, 20)이 오프에서 온이 된다.
이 단락방지기간 Td의 기간에도 이미 트랜지스터가 오프가 되어 있고, 전류의 방향이 상기와 동일하기 위한 a점의 전위도 상기와 똑같이 -VD/2가 된단. 단락방지기간 Td의 기간후는 트랜지스터(17, 20)이 온되어 있으므로 a점의 전위는 +Vd/2가 된다. 그 결과 a점의 전위는 이상치보다도 단락방지기간 Td만큼 늦어진다. 이 지연에 의하여 오차전압은 부하전류(1)가 상기와 똑같은 방향에 흐르고 있는 한 마이너스값이고, 구형파가 매 사이클 발생한다.
이 값을 평균화한 것이 오차평균전압(VTD) (26)의 상반의 파형이다. 종래의 인버터출력전압오차의 보정장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 트랜지스터전류(轉流)의 암 단락을 방지하기 위하여, 각 아암의 양극의 트랜지스터를 일정의 단락방지기간(Td)만큼 전부 오프로 하여 인버터출력전압을 휴지(休止)하도록 하기 위한 결과로서 해당 출력전압에 점선으로 표시한 실제의 인버터 전압치와 실선에서 표시한 이상의 인버터 전압치의 차에 상당하는 오차가 발생하는 등의 과제가 있다.
이 발명은 상기와 같은 과제를 해소하기 위하여 간주된 것으로, 단락방지기간 Td에 의한 인버터출력전압의 오차를 보정할 수 있는 인버터 출력전압오차의 보정장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 관한 인버터출력전압오차의 보정장치는 인버터 출력에 직렬로 전류센서를 접속하여, 해당 전류센서에 의하여 검출된 전류의 극성을 극성판정수단에 의하여 판별함과 동시에 직류전압센서에서, 입력직류 전압에 응한 값을 구하여, 해당 극성판정수단에서 출력된 판별결과에 응답하여 상기치를 극성반전한 신호를 극성반전회로에서 작성하여, 이 신호를 인버터의 PWM변조회로에 보정신호로서 주어진 출력 전압오차의 보정을 행하도록 한 것이다.
이 발명에 있어서, 인버터 출력전압오차의 보정장치는 인버터 출력전류를 전류센서에서 검출하여, 그의 검출전류의 극성을 극성판정회로에서 판정한 반전지령 및 전압레벨에서 인버터 출력전압의 오차보정에 필요한 보정전압을 생성하여, 해당 보정전압을 인버터의 PWM 변조회로에 입력하여 출력전압오차를 보정한다.
이하 이 발명의 1실시예를 도면에 관하여 설명한다. 도면중, 제 5 도와 동일 부분은 동일의 부호를 가지고 도면으로 표시한 제 1 도에 있어서, (6)은 인버터출력회로에 직렬로 접속된 전류센서회로서의 CT(변류기), (11)은 상기 CT(6)에 의하여 검출된 출력전류의 극성을 판정하는 극성 판정수단으로서의 비교회로, (12)는 직류전원(4)의 전압레벨을 검출하는 직류전압센서, (13)은 상기 비교회로(11)의 출력 상태에 응한 직류전압센서(12)의 출력을 극성반전하는 극성 반전회로이다.
또, 제 4 도는 상기 극성반전회로(13)의 1실시예로서, (51)은 연산증폭기, (52~54)는 고정저항기, (55)는 아날로그스위치이다. 다음에 동작에 관하여 설명한다.
우선, 제 3 도에 표시한 바와같이, 단락방지기간 Td(25)에 의한 오차평균전압 VD(26)은 인버터출력전류(16)과 동상의 역극성이 되어 있으므로, 비교회로(11)에서 전류극성을 판별한다. 상기 오차평균전압 VTD(26)은 실제의 인버터전압파형 VUR(28)의 면적과 이상(理想)의 인버터전압파형 VUI(27)의 면적의 차를 시간평균한 것에 상당하고,
VUR=VUI+VTD
로 표시된다.
단, VUR: 실제의 인버터전압파형(28)
VUI: 이상의 인버터전압파형(27)
VTD: 오차평균전압(26)
환언하면, 상기 양파형간의 차인 해칭부 G의 총면적과 오차 평균전압 VTD(26)의 해칭부의 면적은 똑같다.
또, 오차평균전압 VTD(26)은 직류전원전압 VD(14)에 비례하는 것이 되므로 직류전압센서(12)에서 직류전원(4)의 전압레벨을 검출하여 극성반전회로(13)에 주어지면 검출된 직류의 입력 전압 ei는 비교회로(11)의 출력에 응하여 극성반전된다. 다음에 극성반전회로(13)는 제 4 도에 표시한 것과 같이 직류의 입력전압 ei, 출력전압 eo, 반전지령 CHG로 하면, 반전지령 CHG이 비교회로(11)에서 주어지면, 아날로그스위치(55)가 on 하므로, 극성반전회로(13)는 반전기가 되어 eo=-ei가 된다. 반전지령이 주어지지 않는 경우는 아날로그스위치(55)는 off가 되어 극성반전회로(13)는 비반전회로가 되어 eo=ei가 된다. 즉, 상기 비교회로(11)의 출력신호인 전류극성이 정(正) 경우에는 정극성을 출력하고, 전류극성이 부(負)의 경우에는 부극성을 출력한다.
이 결과, 극성반전회로(13)의 출력에는 오차평균전압 VTD(26)의 역극성이 되는 신호를 얻는다.
특히, 상기 실시예에서는, 인버터회로(1)로서 단상회로를 채용한 예에 관하여 표시하지만, 다상회로로서도 좋다.
또, 스위칭소자로서, 트랜지스터(17, 18, 19, 20)을 사용한 예에 관하여 설명하지만, 다른 자기소거형소자(FET, BIMOS등)을 사용하여도 상기 실시예와 똑같은 효과를 발생한다.
이상과 같이 이 발명에 의하면, 인버터 출력측에 직렬로 전류센서를 접속하고, 상기 전류센서를 흐르는 전류의 극성을 비료회로로 판별하고, 그의 판별한 극성에 의해 직류전압 센서에 의하여 검출된 직류전원의 레벨이 극성반전회로를 지나 인버터의 PWM변조회로에 보정신호로 제공되게 한 구성인 것으로, 인버터출력전압오차를 자동적으로 보정하는 것이 가능하게 되고, 고 효율의 인버터출력전압을 얻을 수가 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. PWM 변조회로(10)를 구비하여, 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터의 출력전압의 단락방지기간에 기인하는 출력전압오차를 제어하는 인버터 출력전압오차의 보정장치에 있어서, 상기 인버터의 출력전류를 검출하기 위한 전류센서(6)와, 상기 전류센서(6)에 의하여 검출된 인버터출력전류의 극성을 판별하는 극성판정수단(11)과, 상기 인버터의 직류전압을 검출하는 직류전압센서(12)와, 상기 극성판정수단(11)의 출력과 직류전압센서(12)의 출력을 입력하여 상기 극성판정수단(11)의 출력상태에 따라 해당 직류전압센서(12)의 출력을 극성반전한 신호를 상기 인버터의 PWM변조회로(10)에 보정신호로 제공하는 극성반전회로(13)를 구비한 것을 특징으로 하는 인버터 출력전압오차의 보정장치.
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