KR100548769B1 - 인버터의 출력단 결선 진단 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인버터의 출력단 결선 진단 방법에 관한 것으로, 종래에는 사용자가 인버터에 전원을 투입한 후, 운전 지령을 내려야 소자의 고장이나 인버터 출력단의 결선 상태를 파악할 수 있으므로 보호 회로의 의존도가 클 뿐만 아니라 사용자의 안전 위험과 인버터의 소손 위험이 커지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 인버터에 전원을 공급하여 인버터를 초기화하는 단계와; 상기 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 하나씩 온시킨 후, 전류검출 소자로부터 과전류가 검출되면 해당 전력용 스위칭 반도체 소자가 이상 있는 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 전력용 스위칭 반도체 소자에 이상이 없으면, 상별로 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 온 시키고 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 오프 시켰을 때 해당 상의 출력전류가 상기 전류검출 소자에 의해 검출되면, 해당 상이 지락 상태인 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 단계에서 지락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 과전류가 검출되면 상기 한 상과 상기 다른 한 상간이 단락상태임을 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 단계에서 단락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 전류가 검출되지 않으면 해당 두 상에 대한 개방 기록을 만들고, 상기 개방 기록이 두개 이상이면 해당 상이 개방된 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기의 이상 상태가 모두 해당이 없는 경우 정상적인 인버터 운전 대기 상태로 진입하는 단계로 이루어져 인버터 자체의 소손 위험뿐만 아니라, 사용자에게 큰 위험 부담을 주는 출력단 지락과 단락이 발생함을 사전에 예방하는 효과가 있다.
Description
도 1은 종래 인버터의 가변 주파수 가변 교류 전압 출력을 위한 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 종래 운전 지령전 출력단 결선 진단 기능이 없는 인버터 운영 방법의 동작 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터의 출력단 결선 진단 방법의 동작 흐름도.
도 4는 본 발명의 동작을 설명하기 위해 인버터의 출력단 U상이 지락인 경우 신호 파형을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 동작을 설명하기 위해 인버터의 출력단 결선이 정상적인 경우 신호 파형을 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 동작을 설명하기 위해 인버터의 출력단 U상과 W상이 단락인 경우 신호 파형을 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 동작을 설명하기 위해 인버터의 출력단 U상이 개방인 경우 신호 파형을 보인 예시도.
본 발명은 인버터의 출력단 결선 진단 방법에 관한 것으로, 특히 인버터에서의 출력단의 결선 상태를 판별하여 자기 진단을 실시하여 사용자의 위험과 인버터 소손 위험을 감소시킬 수 있게 한 인버터의 출력단 결선 진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로 인버터에서는 전원을 투입한 후 인버터에 운전 지령을 인가하는 순간에 인버터의 이상 유무를 판단하여 이상이 발생하면 인버터의 보호 기능에 따라 고장 정보를 표시한다.
그러나, 인버터에 운전 지령을 인가한 후에 인버터의 이상을 알 수 있으므로 사용자에게 위험 부담이 있을 뿐만 아니라 인버터 자체에도 소손의 위험이 있다. 특히, 인버터를 설치하고 출력단에 전동기 권선 연결이 바르게 되지 않은 상태에서 운전하는 경우 인버터와 전동기를 소손시킬 위험이 있다.
따라서, 인버터의 출력단 결선 상태를 인버터에 전원을 투입함과 동시에 자동으로 판단하여 사용자에게 알려줌으로써 사용자의 편리성과 안전성을 도모하고 인버터와 전동기에 소손 부담을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 인버터의 가변 주파수 가변 교류 전압 출력을 위한 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 인버터에 공급되는 직류 전압(3)과; 인버터의 U,V,W상 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 구동 블록(4, 6, 8)과; 인버터의 U,V,W상 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 구동 블록(5, 7, 9)과; 전류를 검출하는 전류계(CT)(10)와; 인버터의 U,V,W상 출력 단자(11, 12, 13)와; 전력용 반도체 소자의 고장이나 과전류로부터 인버터를 보호하는 과전류 검출부(14)와; 상기 인버터에 의해 구동되는 전동기(15)로 구성된다.
이와 같이 구성된 인버터를 운영하는 종래 기술에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 종래 운전 지령 전 출력단 결선 진단 기능이 없는 인버터 운영 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 인버터에 전원을 투입하는 단계와; 상기 인버터 운영을 초기화하여 정상운전 대기 상태로 진입하는 단계와; 상기 대기 상태에서 운전 지령이 내려지는지를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과, 운전 지령이 내려지면 인버터를 운전하고 고장을 검출하는 단계와; 상기 고장 검출 결과, 고장이 검출되면 인버터를 정지시키고 고장을 사용자에게 표시하는 단계로 이루어진다.
사용자가 인버터에 전원을 투입하면, 인버터는 운전을 위한 여러 가지 조건 및 수행 과정에 대한 초기화를 진행하고 초기화를 모두 마치면 정상 운전을 위한 대기 상태로 진입한다.
대기 상태에서 인버터는 사용자의 지령에 따라 운전하고 지령이 없으면 계속해서 운전 대기 상태를 유지한다. 그리고, 운전 지령이 있으면 인버터는 그에 따라 운전함과 동시에 고장이 발생하는지에 대해 감시한다.
고장이 없으면 계속해서 운전하고, 운전 중에 고장이 발생하면 운전을 정지하고 고장에 대한 내용을 사용자에게 표시한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 사용자가 인버터에 전원을 투입한 후, 운전 지령을 내려야 소자의 고장이나 인버터 출력단의 결선 상태를 파악할 수 있으므로 보호 회로의 의존도가 클 뿐만 아니라 사용자의 안전 위험과 인버터의 소손 위험이 커지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 인버터를 사용하는 사용자에게 인버터에서의 출력단의 결선 상태를 자동으로 파악하여 알림으로써 사용자에게 출력단 결선 정보를 제공하여 잘못된 출력단 결선에 의한 사용자의 위험 부담을 감소시키고, 인버터의 오동작을 방지하고, 인버터를 보호할 수 있도록 한 인버터의 출력단 결선 진단 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인버터에 전원을 공급하여 인버터를 초기화하는 단계와; 상기 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 하나씩 온시킨 후, 전류검출 소자로부터 과전류가 검출되면 해당 전력용 스위칭 반도체 소자가 이상 있는 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 전력용 스위칭 반도체 소자에 이상이 없으면, 상별로 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 온 시키고 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 오프 시켰을 때 해당 상의 출력전류가 상기 전류검출 소자에 의해 검출되면, 해당 상이 지락 상태인 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 단계에서 지락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 과전류가 검출되면 상기 한 상과 상기 다른 한 상간이 단락상태임을 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기 단계에서 단락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 전류가 검출되지 않으면 해당 두 상에 대한 개방 기록을 만들고, 상기 개방 기록이 두개 이상이면 해당 상이 개방된 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와; 상기의 이상 상태가 모두 해당이 없는 경우 정상적인 인버터 운전 대기 상태로 진입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터의 출력단 결선 진단 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 인버터에 전원을 공급하여 인버터를 초기화하는 단계와;
상기 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자를 하나씩 온/오프시키는 단계와, 상기 온/오프 상태에서 과전류 검출 신호 발생 여부에 따라 스위칭 소자의 이상 유무를 판별하는 단계와, 상기 이상 판별된 스위칭 소자의 과전류 발생을 기록하여 사용자에게 표시하는 단계와, 상기 스위칭 소자에 이상이 없으면 CT를 통해 검출한 전류가 지락 전류 이상인지를 판단하는 단계와, 상기 검출 전류가 지락 전류보다 큰 경우에 지락 전류 발생 상을 기록하여 사용자에게 표시하는 단계로 이루어진 전력용 스위칭 반도체 소자의 이상 유무 및 출력단 지락을 판별하는 과정과;
2개의 서로 다른 상의 위쪽/아래쪽 스위치를 동시에 온/오프시켜 과전류 검출 신호 발생 여부에 따라 출력단 단락을 판별하는 단계와, 상기 단락 판별된 출력단의 단락을 기록하여 사용자에게 표시하는 단계와, 상기 출력단에 단락이 발생하지 않으면 검출한 2개의 상전류를 확인하여 개방 여부를 판별하여 판별된 출력단의 개방을 기록하는 단계와, 상기 개방 기록을 참조하여 개방된 출력단을 판단하여 사용자에게 표시하는 단계와; 상기 출력단 결선에 이상이 없으면 정상적인 인버터 운전 대기 상태로 진입하는 단계로 이루어진 출력단 단락과 개방을 판별하는 과정으 로 이루어진다.
본 발명은 종래 인버터 구성과 동일한 장치에서 수행하는 것으로 종래 인버터를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
인버터에 전원이 공급되면 인버터는 초기화를 실행하고, 이후 교류 전압 출력을 위한 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자의 이상 유무를 판별하기 위해 U,/U,V,/V,W,/W 스위칭 소자에 각각 신호를 주어 온 상태로 만든다.
만약 스위칭 소자에 문제가 없으면 과전류 검출부(14)는 과전류 검출 신호를 발생하지 않지만, 어느 한 소자에 이상이 있으면 과전류 검출 신호를 발생한다. 예를 들어 V상 위쪽 스위칭 소자에 신호를 인가했을 때, 과전류 검출 신호가 발생한다면 V상 아래쪽 스위칭 소자가 소손된 경우이다.
상기 스위칭 소자의 이상 유무 판별에서 이상이 없는 것으로 판단하면 출력단의 지락 여부를 판별한다. CT를 통해 전류 검출 여부를 판별하여 출력단의 지락 여부를 판단한다.
스위칭 소자가 소손되지 않은 상태에서 소자를 하나씩 온 시켰을 때 전류가 흘렀다는 것은 출력단이 지락인 상태임을 의미한다. 예를 들어, 도 4와 같이 출력단 U상이 지락이 된 상태에서 U상 스위칭 소자와 /U상 스위칭 소자에 온/오프 신호(GU,G/U)를 인가하면 CT를 통해서 지락 전류(iuG)가 흐른다.
스위칭 소자에 이상이 발생하거나 출력단 지락이 판별되면 자기 진단을 멈추고 이상 정보를 사용자에게 표시하고, 이상이 발생하지 않으면 다음 단계로 넘어간 다.
인버터 스위칭 소자의 이상 및 출력단 지락을 판별하는 방법을 정리하면 표 1, 표 2와 같다.
| 온시키는 드라이브 | 과전류 검출 신호 발생 | 이상 스위칭 소자 |
| U 드라이브 | ○ | /U 스위칭 소자 |
| /U 드라이브 | ○ | U 스위칭 소자 |
| V 드라이브 | ○ | /V 스위칭 소자 |
| /V 드라이브 | ○ | V 스위칭 소자 |
| W 드라이브 | ○ | /W 스위칭 소자 |
| /W 드라이브 | ○ | W 스위칭 소자 |
상기 표 1은 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자의 이상 유무를 판별하는 방법을 보인 예이다.
| 온시키는 드라이브 | CT에 의한 전류 검출 | 출력단 지락 |
| U 드라이브 | |U상 검출 전류|>지락전류 | U상 지락 |
| /U 드라이브 | ||
| V 드라이브 | |V상 검출 전류|>지락전류 | V상 지락 |
| /V 드라이브 | ||
| W 드라이브 | |W상 검출 전류|>지락전류 | W상 지락 |
| /W 드라이브 |
상기 표 2는 인버터의 출력단 지락을 판별하는 방법을 보인 예이다.
인버터의 스위칭 소자에 이상이 없고 출력단 지락이 검출되지 않으면 다음 단계는 2개의 서로 다른 상의 위쪽/아래쪽 스위치를 동시에 온/오프시켜서 출력단 단락과 개방을 판별한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 출력단 결선이 정상적으로 연결된 경우, U상 드라이브와 /W상 드라이브를 동시에 온/오프(GU,G/W)시키면 직류 전압의 양극(1), U상 스위칭 소자, 전동기(15), /W상 스위칭 소자, 직류 전압의 음극(2)을 통해서 전류(iuw)가 흐른다.
상기와 마찬가지로 (V상 드라이브, /U상 드라이브)와 (W상 드라이브, /V상 드라이브)를 각각 동시에 온/오프(GV G/U,GW /G/V)시키면 정상적인 전류(ivu, iwv)가 흐르게 되며 이때, CT(10)를 통해서 검출된 전류의 크기는 서로 같다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 인버터 출력단 U상과 W상이 서로 단락인 상태에서 U상 드라이브(4)와 /W상 드라이브(9)를 온/오프시키면 인버터의 U상 스위칭 소자, /W상 스위칭소자를 통해서 단락 전류(iuwS)가 흐르게 되어 과전류 검출 신호가 발생되어 출력단 U상(11)과 W상(13)이 서로 단락임을 판별할 수 있다.
인버터의 출력단 단락을 판별하는 방법을 정리하면 표 3과 같다.
| 온시키는 스위칭 소자 | 과전류 검출 신호 발생 | 출력단 단락 |
| U 드라이브, /W 드라이브 | ○ | U상과 W상 단락 |
| V 드라이브, /U 드라이브 | ○ | U상과 V상 단락 |
| W 드라이브, /V 드라이브 | ○ | V상과 W상 단락 |
서로 다른 두 상이 서로 단락인 것으로 판별되면 출력단 단락 정보를 기록하고 표시한다.
이상, 출력단 단락 유무를 판별하여 이상이 없는 것으로 판단되면 출력단 개방 유무를 판단한다.
출력단 개방 유무는 CT(10)를 통해 검출한 U상 전류와 W상 전류가 모두 0이라면 출력단 U상 혹은 W상 어느 한 상이 연결되지 않았음을 판별하여 알 수 있다. 출력단 단락 및 출력단 개방을 모든 상에 대해서 확인하기 위해서는 최소 3가지의 스위칭 소자 조합이 필요한데, 도 7은 출력단 U상(11)이 개방인 경우 각각의 스위칭 소자 조합에 따른 전류 파형을 개략적으로 나타낸 것이다.
인버터의 출력단 개방을 판별하는 방법을 정리하면 표 4와 같다.
| 출력단 개방 | U, /W 개방 기록 | V, /U 개방 기록 | W, /V 개방 기록 |
| U상 개방 | ○ | ○ | × |
| V상 개방 | × | ○ | ○ |
| W상 개방 | ○ | × | ○ |
| 2개의 상 또는 모든 상 개방 | ○ | ○ | ○ |
서로 다른 두 개의 상을 온시켜 전류 흐름이 없으면 해당 상에 대해 개방 기록을 만든다. 이러한 동작을 각 상의 세가지 경우에 대해 각각 실행하여 전류 흐름의 유무에 따라 개방 기록을 만들거나 만들지 않는다.
개방 기록을 만든 후, 서로 다른 두 상에 대한 개방 기록이 있고 없음을 판단하여 U, V, W상 중 어느 상이 개방인지 아니면 두 개 이상의 상이 개방인지를 판단한다. 예를 들어, U, /W상의 개방 기록과 V, /U상 개방 기록이 있고, W, /V상 개방 기록이 없으면 U상이 개방인 것으로 판단한다.
출력단의 개방 판별까지 이상 유무를 판별해서 출력단 결선에 이상이 없는 것으로 판단하면 인버터 운전 대기 상태로 진입하여 명령 대기한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 인버터를 배선하여 설치한 후에 인버터 출력단의 오배선을 인버터 운전 전에 파악하여 사용자에게 제공함으로써, 인버터 자체의 소손 위험뿐만 아니라, 사용자에게 큰 위험 부담을 주는 출력단 지락과 단락이 발생함을 사전에 예방하는 효과가 있다.
또한, 출력단 개방으로 인해 발생하는 전동기의 오동작을 사전에 예방하는 효과가 있다.
Claims (4)
- 인버터에 전원을 공급하여 인버터를 초기화하는 단계와;상기 인버터의 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 하나씩 온시킨 후, 전류검출 소자로부터 과전류가 검출되면 해당 전력용 스위칭 반도체 소자가 이상 있는 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와;상기 전력용 스위칭 반도체 소자에 이상이 없으면, 상별로 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자의 해당 구동블록을 구동시킴으로써 온 시키고 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 오프 시켰을 때 해당 상의 출력전류가 상기 전류검출 소자에 의해 검출되면, 해당 상이 지락 상태인 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와;상기 단계에서 지락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 과전류가 검출되면 상기 한 상과 상기 다른 한 상간이 단락상태임을 판별하여 이를 표시하는 단계와;상기 단계에서 단락이 없는 것으로 판별되면, 한 상의 위쪽 전력용 스위칭 반도체 소자와 다른 한 상의 아래쪽 전력용 스위칭 반도체 소자를 구동시킴으로써 온 시켰을 때, 상기 전류검출 소자에 의해 전류가 검출되지 않으면 해당 두 상에 대한 개방 기록을 만들고, 상기 개방 기록이 두개 이상이면 해당 상이 개방된 것으로 판별하여 이를 표시하는 단계와;상기의 이상 상태가 모두 해당이 없는 경우 정상적인 인버터 운전 대기 상태로 진입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터의 출력단 결선 진단 방법.
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