KR950003874B1 - 전압형 인버터의 데드타임 보상회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전압형 인버터의 데드타임 보상회로

제 1 도는 종래의 인버터 회로도.

제 2 도는 제 1 도에서의 인버터부의 상세 회로도.

제 3 도는 데드타임을 설명하기 위한 설명도.

제 4 도는 본 발명인버터의 전압형 인버터의 데드타임 보상회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

23 : 직류전원부 24 : 인버터부

25 : 모터 30 : 전압지령 발생부

31 : PWM 발생부(Pulse Width Modulation)

32 : 전류 검출부 33 : 씨피유

34 : A/D 변환부 35 : 데드타임 보상부

본 발명은 데드타임(dead time) 보상에 의한 전압형 인버터 출력 전류 파형 보상에 관한 것으로, 특히 인버터로 모터를 구동하는데 있어 데드타임을 보상하는데 적당하도록 한 인버터의 데드타임 보상회로에 관한 것이다.

일반적으로 인버터에 의한 모터의 구동은 산업용 생산설비, 빌딩공조, 엘리베이터 등에 적용되고 있으며, 이때 전압형 인버터에 의한 모터의 구동시 인버터의 상부 아암(arm)과 하부 아암(arm) 스위칭 소자가 동시에 턴온되어 단락 전류가 흐르지 않도록 데드타임을 주고 있다.

그러나, 이 데드타임에 의하여 전자굉음, 하모닉에 의한 모터의 발열, 토크 리플, 속도 리플 등의 전류파형 왜곡에 의한 악 영향이 나타나기 때문에 전류파형의 개선을 위하여 데드타임의의 보상이 필요하게 된다.

제 1 도는 종래의 인버터 회로의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 교류 전원(9)을 정류기(7) 및 평활용 콘덴서(8)로 구성되는 직류 전원부(10)에 의해 직류로 변환한 후 이 직류 출력을 PWM 발생부(5)에 의해 인버터부(1)를 통해 교류로 재 변환하여 모터(2)에 공급한다.

이때 전압 지령 발생부(11)는 전압/주파수 패턴을 출력하여 PWM 발생부(5)에 입력되어 인버터부(1)를 제어한다.

전류 검출부(3)는 인버터부(1)의 출력전류를 검출하여 전류극성 검출부(3)에 공급하며, 상기 전류극성 검출부(3)는 각상의 전류 극성을 검출하여 데드타임 보상부(6)에 보낸다.

상기 PWM 발생부(5)는 전압지령 발생부(4)에 의한 전압 주파수 지령과 전류 극성을 기준으로 한 데드타임 보상부(6)에 의해 보상된 지령을 합산하여 인버터부(1)를 제어한다.

한편, 상기 인버터부(1)는 제 2 도에서 도시한 바와 같이 두 개의 트랜지스터(Q1,Q2)가 직렬로 연결되어 상하측 아암을 구성하며 그 공통 접속점의 전류에 의해 모터 구동전류를 제공하게 된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 인버터 회로에 대하여 그 동작과 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.

가변속 제어장치인 인버터부(1)에 의해 모터(2)를 구동할 때, 인버터부(1)의 상하 아암(arm) 단락 방지를 위하여 제 3 도의 (b,c)와 같이 데드타임(Td)이 존재한다.

따라서 이 데드타임(Td)에 의하여 기준이 되는 PWM 신호(a)와 인버터부(1) 출력(d)의 차이에 해당하는 오차가 발생하게 된다.

이 데드타임에 의한 오차를 보상하기 위하여 전류의 극성을 판단하여 미리 데드타임 보상분 만큼 보태어 PWM 신호를 발생시킨다.

이 오차를 보상하기 위하여 전류의 극성을 검출하게 되며, 전류의 극성이 양(＋)이면 데드타임에 해당하는 만큼 더해주어 새로운 PWM를 발생시킨다.

전류 방향이 음(－)인 경우는 인버터의 출력 전압이 데드타임에 의한 영향만큼 크게 발생하기 때문에 제 3 도의 (e) 처럼 새로운 PWM 신호를 발생하여 인버터부(1)를 제어하여 데드타임을 보상한다.

그러나, 이러한 종래의 데드타임 보상회로는 전류 극성 검출부(4)가 하드웨어로 되어 있으므로 저속에서 전류의 크기가 작을 때 제로 크로싱 부근에서 노이즈나 연산 증폭기 자체의 오프셋으로 인하여 정확한 극성의 검출이 어려워지며 채터링(chattering) 현상이 일어나게 된다.

따라서 데드타임 보상시 정 피이드백이 되어 보상이 잘못되면, 출력전류의 파형이 심하게 왜곡되어 토크 리플 및 속도 리플, 굉음 등이 더욱 악화되는 문제점을 가지게 된다.

이에 따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 데드타임 보상회로에 따르는 결함을 해결하기 위하여, 제로 크로싱 부근에서 노이즈나 연산 증폭기의 오프셋으로 인한 채터링이나 극성의 부정확한 검출로 발생하는 출력전류의 왜곡을 해소한 새로운 데드타임 보상회로를 제공하는데 있다.

제 4 도는 본 발명의 인버터 회로로서 이에 도시한 바와 같이, 3상 전원 (20)을 받아 직류로 변환하는 정류기(21)와 이를 평활하는 평활용 콘덴서(22)에 의해 이루어지는 직류전원부(23)와, 인버터부(24)의 출력전류를 검출하는 전류 검출부(32)와, 상기 전류 검출부(32)로부터의 출력 전류를 입력받아 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부(34)와, 상기 A/D변환부(33)로부터 출력된 전류값을 내부의 제어 흐름도에 의해 전류의 극성을 판정하는 씨피유(33)와, 상기 씨피유(33)로부터 전류극성을 입력받아 데드타임 보상신호를 만들어 내는 데드타임 보상부(35)와, 모터(25)를 가변속하기 위한 전압지령을 발생하는 전압지령 발생부(30)와, 전압 지령과 데드타임 보상분을 받아 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호 발생부(31)와, PWM 신호를 입력받아 직류전원부(23)의 직류 전원을 교류로 재 변환하는 인버터부(24)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 데드타임 보상회로에 대하여 그 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

교류 전원(20)을 정류기(21) 및 평활용 콘덴서(22)로 구성되는 직류전원부(23)에 의해 직류로 변환한 후 이 직류 출력을 PWM 발생부(31)에 의해 인버터부(24)를 통하여 교류로 재변환하여 모터(25)에 공급한다.

PWM 발생부(31)는 전압지령 발생부(30)의 V/F 지령과 데드타임 보상부(35)의 보상분을 합한 PWM 신호를 생성하여 인버터부(24)를 제어한다.

인버터부(24)의 출력 전류를 검출하는 전류검출부(32)는 인버터부(24)로부터 모터(25)에 흐르는 전류를 검지하여 A/D 변환기(34)로 보내게 된다.

상기 A/D 변환기(34)는 입력 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 씨피유(33)에 보내며, 상기 씨피유(33)는 이 전류값을 받아 전류의 극성을 판정한다.

전류의 극성이 판정되면, 각 상의 검출된 전류극성은 데드타임 보상부(35)에 보내져 데드타임 보상성분을 생성하며, 결국 데드타임 보상분과 전압지령이 합해져서 데드타임 보상과 함께 인버터부(24)를 제어하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 인버터 회로에 있어서 데드타임을 보상해 준다.

Claims (1)

1. 3상 전원(20)을 받아 직류로 변환하는 정류기(21)와 이를 평활하는 평활용 콘덴서(22)에 의해 이루어지는 직류전원부(23)와, 인버터부(24)의 출력전류를 검출하는 전류 검출부(32)와, 상기 전류 검출부(32)의 아날로그 출력 전류를 입력받아 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부(34)와, 상기 A/D변환부(33)로부터 출력된 전류값을 내부의 제어 흐름도에 의해 전류의 극성을 판정하는 씨피유(33)와, 상기 씨피유(33)로부터 전류극성 판정신호를 입력받아 데드타임 보상신호를 만들어 내는 데드타임 보상부(35)와, 모터(25)를 가변속하기 위한 전압지령을 발생하는 전압지령 발생부(30)와, 전압 지령과 데드타임 보상분을 받아 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호 발생부(31)와, PWM 신호를 받아 직류전원부(23)의 직류 전원을 교류로 재 변환하는 인버터부(24)로 구성된 것을 특징으로 하는 전압형 인버터의 데드타임 보상회로.