KR100724489B1

KR100724489B1 - 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100724489B1
Application number: KR1020050039481A
Authority: KR
Inventors: 윤홍민
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2007-06-04
Also published as: CN100492855C; DE102006021503A1; CN1870411A; KR20060117555A; ES2320607B2; US7173394B2; ES2320607A1; US20060255762A1

Abstract

본 발명은 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 인버터 입력 전압의 변동에 따라 인버터 출력 전압이 변동되어, 특히 전동기 기동시 버스트 전압을 빈번하게 재설정해야 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 인버터 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부와, 전동기 정격 전압으로부터 인버터 기준 전압을 연산하여 출력하는 기준 전압 발생부와, 상기 인버터 입력 전압과 인버터 기준 전압으로부터 출력 전압 비율 보정값을 연산하여 출력하는 보정 연산부와, 상기 보정값을 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율과 연산하여 보정된 인버터 출력 전압 비율을 출력하는 보상 연산부로 구성되어, 입력 전압의 변동시 전동기 구동 회로의 설정을 변경시키지 않고서도 일정한 출력 전압을 유지하는 효과가 있다.

Description

인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법{ARRANGEMENT FOR COMPENSATING THE DEVIATION OF INVERTER INPUT VOLTAGE AND METHOD THEREFOR}

도 1은 종래 기술에 따른 인버터를 이용한 전동기 구동 장치 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 블록도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 입력 전압 검출부 2: 출력 전압 비율 연산부

11: 기준 전압 발생부 12: 보정 연산부

13: 보상 연산부 14: 출력 전압 비율 선택부

본 발명은 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 인버터 출력 전압 비율을 인버터 입력 전압의 변동에 따라 가변함으로써, 인버터 입력 전압이 변동되더라도 일정한 인버터 출력 전압을 유지할 수 있도록 하는 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.

인버터에 의해 구동되는 전동기의 속도는 인버터 출력 전압의 출력 주파수(f)에 비례하고, 전동기 극수(p)에 반비례한다. 또한, 출력 주파수는 인버터 내의 스위칭 소자의 스위칭 주파수에 비례하고, 상기 스위칭 주파수는 인버터 스위칭을 제어하는 제어 회로에서 설정된 인버터 출력 전압 비율에 따라 결정된다. 따라서, 소정의 전동기 속도에 상응하는 인버터의 출력 주파수가 설정되면, 인버터 스위칭 소자의 게이트 펄스의 듀티(duty)비를 결정하는 출력 전압 비율이 결정된다.

인버터를 이용하여 전동기를 구동하는 시스템에 있어서, 인버터에 공급되는 입력 전압은 산업 활동 요인(예를 들어, 일과 시간과 심야 시간), 및 계절적인 요인(냉방기 가동이 많은 여름 등)에 의하여 빈번하게 변동된다.

이와 같이 인버터 입력 전압이 변동되는 경우, 인버터에 과전류 트립(trip)(과전압의 경우)이나, 전동기 기동 불가(부족 전압의 경우)와 같은 상태를 초래될 수 있다. 즉, 인버터 입력 전압이 변동되면, 출력 전압도 상기 정해진 출력 전압 비율에 따라 동일한 비율로 변동되는데, 입력 전압이 설정된 허용 범위를 초과하면 인버터 및 전동기를 보호하기 위해 트립 회로가 구동되고, 반대의 경우 전동기 기동 토크를 발생시키지 못하여 전동기가 기동되지 않을 수 있다.

이를 방지하기 위해, 종래 기술은 입력 전압이 부족 전압인 경우 부스트 전압을 고전압으로 설정하고, 반대의 경우 부스트 전압을 저전압으로 설정한다. 즉, 종래 기술은 입력 전압의 변동에 따른 영향을 줄이기 위해, 부스트 전압을 재설정한다.

도 1은 종래의 인버터를 이용한 전동기 구동의 블록도이고, 이에 도시된 바와 같이, 출력 전압 비율 연산부(2)에서 출력 주파수와 기동에 필요한 부스트(boost) 전압으로부터 출력 전압 비율이 결정되어, 인버터(3)에서 상기 출력 전압 비율에 따라 입력 전압을 출력 전압으로 변환시킨다. 즉, 인버터 출력 전압은 인버터 입력 전압과 출력 전압 비율을 곱한 값이고, 여기에서 출력 전압 비율은 출력 주파수와 부스트 전압에 의해 결정된다.

이와 같이, 종래 기술은 소정의 전동기 속도에 상응하는 인버터 출력 주파수에 대해 일정한 출력 전압 비율을 결정하고, 필요에 따라 부스트 전압의 크기를 가감하는 방식이다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 출력 전압 비율 설정 시점보다 입력 전압이 적게 되면 기동 토크가 부족하여 전동기 기동이 되지 않고, 출력 전압 비율 설정 시점보다 입력 전압이 크게 되면 과전류 트립이 발생하는 문제점이 있다.

다시 말하자면, 전동기 기동시에는 출력 주파수가 거의 0으로 되고, 전동기 회로로의 전류 공급 및 제한은 전동기 내의 저항에 의하여 결정된다. 그런데 저속 운전의 경우, 특히 전동기 기동의 경우에 전원 전압 10% 변동은 전동기 전류 변동에서는 10% 이상이 되기 때문에, 출력 전압 비율 설정 시점과 다른 전압이 입력되면 과전류 트립 또는 기동 토크 부족 문제가 발생하는 문제점이 있고, 이를 방지하기 위해, 종래에는 사용자가 수시로 부스트 전압 값을 재설정해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 변동된 인버터 입력 전압에 따라 출력 전압 비율을 자동으로 보정함으로써, 부스트 전압을 재설정하는 등의 불편함을 초래하지 않고서도 인버터 입력 전압이 변동되더라도 일정한 인버터 출력 전압이 출력되도록 하는 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인버터 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부와; 전동기 정격 전압으로부터 인버터 기준 전압을 연산하여 출력하는 기준 전압 발생부와; 상기 인버터 입력 전압과 인버터 기준 전압으로부터 출력 전압 비율 보정값을 연산하여 출력하는 보정 연산부와; 상기 보정값을 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율과 연산하여 보정된 인버터 출력 전압 비율을 출력하는 보상 연산부로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 전동기 정격 전압으로부터 연산된 기준 전압과 인버터 입력부에서 검출된 인버터 입력 전압으로부터 인버터 출력 전압 보정값을 연산하는 단계와; 상기 보정값과 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율을 연산하여 보정된 인버터 출력 전압 비율을 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 블록도인데, 이에 도시된 바와 같이, 인버터 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부(1)와, 전동기 정격 전압으로부터 인버터 기준 전압을 연산하는 기준 전압 발생부(11)와, 입력 전압과 기준 전압을 비교하여 출력 전압 비율 보정값을 출력하는 보정 연산부(12)와, 미리 연산된 출력 전압 비율과 출력 전압 비율 보정값을 연산하여 보정된 출력 전압 비율을 출력하는 보상 연산부(13)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 출력 주파수와 부스트 전압으로부터 출력 전압 비율을 결정하는 종래의 출력 전압 비율 연산부(2)로부터 출력 전압 비율과, 본 발명에 따른 보정된 출력 전압 비율을 선택할 수 있도록 하는 출력 전압 비율 선택기(14)를 추가로 포함한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.

전동기 가속 또는 감속 기울기, 및 운전 지령에 의하여 출력 주파수가 결정되면, 기존 범용 인버터 제어와 마찬가지로, 출력 전압 비율 연산부(2)는 상기 결정된 출력 주파수 및 사용자가 설정한 부스트 전압으로부터 인버터 입력 전압에 대한 인버터 출력 전압 비율을 계산하여 출력한다.

보정 연산부(12)는 상기 인버터 출력 전압 비율에 곱해질 보정값을 연산하여 출력한다. 즉, 입력 전압 검출부(1)로부터의 입력 전압과 기준 전압 발생부(11)로부터의 기준 전압을 비교하여, 입력 전압이 기준 전압보다 크면 음(-)의 보정값, 반대인 경우 양(+)의 보정값을 연산하여 인버터(3)에 출력한다.

보상 연산부(13)는 보정 연산부(12)로부터의 보정값과 출력 전압 비율 연산부(2)로부터의 출력 전압 비율을 연산하여 보정된 출력 전압 비율을 출력한다.

이에 따라, 입력 전압이 부족 전압이면 양(+)으로 보정된 출력 전압 비율, 반대의 경우 음(-)으로 보정된 출력 전압 비율이 보상 연산부(13)로부터 출력되게 되고, 이에 따라 입력 전압이 변동되더라도 일정한 인버터 출력 전압을 보장할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시예는, 출력 전압 비율 연산부(2)로부터의 출력 전압 비율과 보상 연산부(13)로부터의 보정된 출력 전압 비율을 선택하여 인버터에 입력할 수 있도록 출력 전압 비율 선택기(14)를 추가로 포함한다.

이에 따라, 입력 전압의 변동이 거의 없는 때에는 출력 전압 비율 연산부(2)로부터 곧바로 인버터에 미리 연산된 출력 전압 비율을 출력하도록 하고, 입력 전압의 심하게 변동할 수 있는 때에는 보상 연산부(13)로부터 보정된 출력 전압 비율이 인버터에 입력되도록 선택할 수 있다.

다음의 표 1 내지 표 3은, 본 발명을 적용하여 입력 전압이 변동되는 경우에 출력 전압의 변동 결과를 측정한 것으로서, 부하 부담을 변동시키면서 측정한 실험 결과이다.

표 1: 인버터 iP 5A, 5.5kW, 200V에서의 실험 조건

표 2: 표 1의 조건 1에서의 실험 결과

표 3: 표 1의 조건 2에서의 실험 결과

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라, 인버터 입력 전압이 변동되더라도 출력 전압이 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되고, 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해지는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 가능하다는 것은 당업자에 자명할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 입력 전압의 변동에 따라 출력 전압 비율을 변동시킴으로써, 전동기 구동 시스템의 설정을 빈번히 변경시키지 않고서도 일정한 인버터 출력 전압을 출력할 수 있도록 하는 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims

인버터 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부와;

전동기 정격 전압으로부터 인버터 기준 전압을 연산하여 출력하는 기준 전압 발생부와;

상기 인버터 입력 전압과 인버터 기준 전압으로부터 출력 전압 비율 보정값을 연산하여 출력하는 보정 연산부와;

상기 보정값을 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율과 연산하여 보정된 인버터 출력 전압 비율을 출력하는 보상 연산부와;

상기 보정된 인버터 출력 전압 비율과 상기 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율 중에서 어느 하나를 선택하여 출력하는 인버터 제어 입력 선택부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터 입력 전압 변동 보상 장치.
삭제
전동기 정격 전압으로부터 연산된 기준 전압과 인버터 입력부에서 검출된 인버터 입력 전압으로부터 인버터 출력 전압 비율 보정값을 연산하는 단계와;

상기 보정값과 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율을 연산하여 보정된 인버터 출력 전압 비율을 출력하는 단계와;

상기 보정된 인버터 출력 전압 비율과 상기 미리 연산된 인버터 출력 전압 비율 중에서 어느 하나를 선택하여 인버터 구동부에 출력하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터 입력 전압 변동 보상 방법.
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