KR950002039B1 - 인버터 구동회로의 자기 진단방법 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

인버터 구동회로의 자기 진단방법
제1도는 종래의 인버터 구동회로의 회로도.
제2도a, 제2도b는 인버터 구동회로의 PWM 구동신호를 보인 파형도.
제3도는 본 발명의 자기 진단방법이 적용되는 인버터 구동회로의 전체 회로도.
제4도a, 제4c도는 본 발명의 자기 진단방법을 설명하기 위한 파형도.
제5도는 본 발명의 자기 진단방법을 보인 신호흐름도.
* 도면이 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마이콤 2 : 키입력부
3, 9 : 전원부 4 : 주변회로부
5 : 표시부 6 : 인버터 구동부
7 : 3상유도전동기 8 : 구동제어부
10 : 순간전류검출부 Q11, Q16 : 전력트랜지스터
본 발명은 인버터 구동회로의 자가 진단방법에 관한 것으로, 특히 인버터 구동회로의 운전동작 개시 이전에 인버터 구동회로가 정상 동작하는지 여부를 자기지진단하여 인버터회로의 전력트랜지스터 및 유도진동기를 보호함으로서 인버터 구동회로의 신뢰성을 증대시킨 인버터 구동회로의 자가진단방법에 관한 것이다.
일반적으로 유도전동기의 구동속도를 제어하는 일 방식으로서 직류전원을 교류전원으로 변환하여 우동전동기에 인가하는 인버터 구동회로가 있는 데, 이러한 인버터 구동회로는 PWM(Pulse Width Modulation ; 펄스 폭 변조)방식등에 의하여 인버터 구동회로내의 전력트랜지스터(IGBT ; Insulated Gate Bipolar Transistor) ; 절연게이트 쌍극성 트랜지스터)의 턴 온 및 오프 시간을 제어함으로서 결국 인가되는 교류전원의 주파스를 가변시키게 되어 구동속도를 제어하고 있다.
이러한 종래의 인버터 구동회로는 제1도에서 보는 바와 같이, 직류전원단(BAT1)에 각기 2개씩 전력트랜지스터(Q1, Q2)(Q3, Q4)(Q5, Q6)가 쌍을 이루면서 연결되고, 각각의 전력트랜지스터(Q-, Q6)의에미터와 콜렉터간에는 다이오드(D1-D6)가 연결되며, 전력트랜지스터(Q1, Q3, Q5)의 에미터와 전력트랜지스터(Q2, Q4, Q6)의 콜렉터의 접속점이 유도전동기(M1)의 3상에 연결되어 직류전원단(BAT1)에서 공급된 직류전원을 U상, V상 및 W상의 3상 교류전원으로 변환시켜 유도전동기에 인가하는 구성으로 되어 있다.
이와 같은 인버터 구동회로는 입력펄스의 폭이 가변된 PWM 구동신호(U1, U1) (V1,V1) (W1, W1)가 인버터회로에 입력됨에 따라 전력트랜지스터(Q1, Q2)(Q3, Q4)(Q5, Q6)과 교호로 턴 온되고, 직류전원(BAT1)이 전력트랜지스터(Q1, Q2)(Q3, Q4)(Q5, Q6)를 통과하면서 3상 유도전동기(M1)에 U상, V상 및 W상의 3상 교류전원으로 변환됨으로서 3상 유도전동기를 구동시키며, 미도시된 순간전류 검출부는 저항(R1)의 양단간의 전압으로 흐르는 전류가 설정값 이상으로 흐르는지를 검출하는 동작을 수행하며, 직류전원(BAT1)의 +측과 -측 사이에 전력트랜지스터(Q1, Q2)가 직렬로 연결되어 잇으므로 전력트랜지스터(Q1, Q2)가 동시에 온 될 경우에는 많은 전류가 흐르게 됨으로서 전력트랜지스터(Q1, Q2)에 인가되는 PWM 구동신호(U1, U1) 제2도a, 2도b에 도시된 바와 같이 동시에 온되지 않는 일정지연시간(td)를 갖도록 하고 있으며, PWM 구동신호(U1, U1)가 차단될 경우에 전력트랜지스터(Q1, Q2)가 바로 오프되지 않고, 동작 특성상 일정시간 후에 오프되므로 지연시간(td)은 충분하게 설정하게 되며, 전력트랜지스터(Q3, Q4)(Q5, Q6)도 동시에 온될 경우에는 많은 전류가 흐르게 되므로 PWM 구동신호(V1,V1) (W1, W1)도 전력트랜지스터(Q3, Q4)(Q5, Q6)가 동시에 온되지 않는 충분한 지연시간(td)를 갖도록 하고 있으나, 주변의 회로부의 이상동작으로 인하여 동시에 온되는 경우가 발생한다.
이와 같은 종래의 인버터 구동회로에서는 쌍을 이루는 전력트랜지스터가 동시에 온되는지를 검사하지 않고 인버터 구동회로를 동작시켰으므로 주변의 회로부에 이상이 있을 경우에는 쌍을 이루는 전력트랜지스터가 동시에 온되는 경우가 발생되어 전력트랜지스터가 인가되는 과전류로 인하여 손상되며, 또한 순간전류를 검출하는 순간전류 검출부의 정상동작 여부에 관계없이 인버터 구동회로를 동작시켰으므로 순간전류 검출부에 이상이 있을 경우에 과부하로 인한 과전류의 흐름을 검출하지 못하여 인버터회로의 부하측인 유도전동기가 손상됨은 물론 전력트랜지스터가 손상되어 인버터 구동회로의 신뢰성을 경감시키는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 인버터회로의 자가진단방법에서는 쌍을 이루는 전력트랜지스터가 동시에 온되는 시간이 있는지를 진단할 뿐만 아니라 순간전류 검출부가 정상동작하는지를 진단하여, 인버터 회로가 이상상태 발생시에는 인버터 구동회로를 정지시켜 3상 유도전동기 및 전력트랜지스터가 손상되지 않도록 하는 자기진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명의 인버터회로의 자기진단 방법에서는 직류전원을 인가받아 전력트랜지스터의 동작에 의하여 교류전원으로 변환시키는 인버터회로의 자기진단 방법에 있어서, 상기 인버터회로의 운전동작 이전에 전력트랜지스터에 최대폭을 지닌 구동 펄스를 순차적으로 인가하여 동시에 턴 온되는지를 검출하는 단계, 상기 단계에서 전력트랜지스터가 동시에 턴 온되면 경보와 함께 인버터회로의 운전을 정지하는 단계, 상기 단계에서 동시에 턴 온되지 않으면 인버터회로의 부하측인 유도전동기에 과전류를 인가하고 순간 전류 검출부에서 인가된 과전류를 검출하는지를 검사하는 단계, 상기 단계에서 과전류를 검출하지 못할 경우에 경보와 함께 인버터회로의 운전을 정지하는 단계, 상기 단계에서 과전류를 검출할 경우에 인버터회로의 정상운전을 시작하는 단계로 이루어진 것이다.
이하 첨부된 제3도 내지 제5도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 자가진단 방법이 적용되는 인버터 구동회로의 회로도로서 시스템 전체의 동작을 제어하는 마이콤(1), 상기 마이콤(1)의 일측에는 동작명령을 하는 키입력부(2), 상기 마이콤(1)에 구동 전원을 공급하는 전원부(3), 상기 마이콤(1)의 일측에 접속되어 있는 주변회로부(4), 동작상태를 표시하는 표시부(5), 직류전원(BAT11)을 교류전원으로 변환하여 유도전동기(7)에 인가함으로서 유도전동기를 구동시키는 전력트랜지스터(Q11-Q16) 및 다이오드(D11-D16)로 된 인버터 구동부(6), 상기 인버터 구동부(6)를 제어하는 구동제어부(8), 상기 구동제어부(8)에 전원을 공급하는 전원부(9)와, 상기 직류전원(BAT11)에 직렬로 연결된 전항(R11)의 양단전압으로 순간전류를 검출하는 순간전류 검출부(10)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 인버터 구동회로에서는 키입력부(2)로 부터 마이콤(1)에 구동명령이 입력되면, 마이콤(1)의 제어에 따라 구동제어부(8)가 동작하여 펄스 폭을 가변시킨 PWM 구동신호(U11, U11) (V11,V11) (W11, W11)를 출력하고, 출력한 PWM 구동신호(U11, U11) (V11,V11) (W11, Q11)에 따라 인버터 구동부(6)의 전력트랜지스터(Q11, Q12)(Q13, Q14)(Q15, Q16)가 턴 온되면서 직류전원(BAT11)을 유도전동기(7)에 U상, V상 및 W상의 3상 교류전원으로 인가하여 유도전동기(7)가 구동됨으로서, 유도전동기(7)의 구동에 따라 인가되는 전류에 의해 저항(R11)의 양단간에 전압차가 발생하고, 그 전압차로 순간전류 검출부(10)가 순간전류를 검출하여 마이콤(1)에 입력시키므로 마이콤(1)은 검출한 순간전류가 미리 설정된 값이상인지를 판별하고, 설정값 이상일 경우에는 전력트랜지스터 및 유도전동기에 과전류가 인가되는 것으로 판단하여 인버터회로의 동작을 정지시킨다.
이와 같은 동작하는 인버터 구동회로에 있어서 본 발명의 인버터 구동회로의 자가진단 방법에서는 인버터회로의 동작전에 구동제어부(8)에서 인버터 구동회로가 정상상태에서 출력할 수 있는 최대폭의 PWM 구동신호(U11, U11)를 출력하여 전력트랜지스터(Q11)(Q12)만을 교번으로 턴 온 및 오프하고, 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 턴온하는지를 검출한다. 즉, 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 온될 경우에는 저항(R11)으로 과전류가 흐르게 되고, 그 과전류를 순간전류 검출부(10)가 검출하여 마이콤(1)에 입력시키게 되므로 마이콤(1)은 순간전류검출부(10)의 출력신호로 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 온되는 시간이 있는지를 판별한다.
이와같은 상태에서 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 온되는 시간이 없을 경우에는 PWM 구동신호(V11,V11) (W11, W11)를 순차적으로 출력하여 같은 방법으로 전력트랜지스터(Q13, Q14)(Q15, Q16)가 동시에 온되는 시간이 있는지를 판별하고, 동시에 온되는 시간이 있을 경우에 동작을 정지 및 이를 경보한다.
그리고, 제4a도에 도시된 바와 같이 3상 유도전동기(7)에 정상구동시간(t1) 이상의 시간(t2)동안 전류가 흐르도록 하여 3상 유도전동기(7)의 내부코일의 순수 인덕턴스에 의해 제4b도에 도시된 바와 같이 설정값(VS) 이상의 과전류가 흐르도록 하고, 이 과전류를 순간전류검출부(10)가 제4c에 도시된 바와 같이 검출하는지를 판별하여 검출하지 못할 경우에 순간전류검출부(10)에 이상이 있는 것으로 판단하고, 동작을 정지 및 이를 경보한다.
한편, 제5도는 본 발명의 자가진단 방법을 보인 신호흐름도로서 이에 도시된 바와 같이 사용자에 의하여 운전명령이 있을 경우에는(단계 11), 구동 제어부(8)의 동작에 의하여 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 온되는 시간이 있는지를 검사하고(단계13), 전력트랜지스터(Q11)(Q12)가 동시에 온되는 시간이 없는 정상일 경우에는 또 다른 한쌍의 전력트랜지스터(Q13, Q14)를 검사하며(단계 14), 상기 단계에서 정상일 경우에 마지막 전력트랜지스터(Q15, Q16)를 검사하여(단계16) 정상인지를 판별한다(단계17), 이때 전력트랜지스터(Q11, Q12)(Q13, Q14)(Q15, Q16)가 동시에 온되는 시간이 있는 정상이 아닐 경우에는 주변회로부에 이상이 있음을 경보하고(단계 18), 운전을 정지한다.(단계20)
그리고 모두 정상일 경우에는(단계17) 순간전류검출부(10)에서 과전류를 정상적으로 검출하는지를 확인하고(단계20), 과전류의 검출이 정상적이 아닐 경우에는 순간전류검출부(10)에 이상이 있음을 표시하고(단계22), 운전을 정지하며(단계19), 과전류의 검출이 정상적일 경우에는 정상운전을 시작한다.(단계23)
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 인버터회로의 자가진단방법에서는 인버터 구동회로를 동작시킬 경우에, 먼저 정상동작하는지를 자기진단하고, 정상동작하지 않을 경우에 운전을 정지함으로써 고가의 전력트랜지스터 및 3상 유도전동기가 과전류로 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 직류전원을 인가받아 전력트랜지스터의 동작에 의하여 교류전원으로 변환시키는 인버터회로의 자가진단 방법에 있어서, 상기 인버터회로의 운전동작 이전에 전력트랜지스터에 최대폭을 지닌 구동펄스를 순차적으로 인가하여 동시에 턴온되는지를 검출하는 단계(11-16), 상기 단계에서 전력트랜지스터가 동시에 턴 온되면 정보와 함께 인버터회로의 운전을 정지하는 단계(18, 19), 상기 단계에서 동시에 턴 온되지 않으면 인버터회로의 부하측인 유도전동기에 과전류를 인가하고 순간전류검출부에서 인가된 과전류를 검출하는지를 검사하는 단계(20-21), 상기 단계에서 과전류를 검출하지 못할 경후에 경보와 함께 인버터회로의 운전을정지하는 단계(22), 상기 단계에서 과전류를 검출할 경우에 인버터회로의 정상운전을 시작하는 단계(23)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터 구동회로의 자가진단 방법.
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