KR101531341B1 - A detector for malfunction of 3-phase capacitor - Google Patents

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KR101531341B1
KR101531341B1 KR1020140023230A KR20140023230A KR101531341B1 KR 101531341 B1 KR101531341 B1 KR 101531341B1 KR 1020140023230 A KR1020140023230 A KR 1020140023230A KR 20140023230 A KR20140023230 A KR 20140023230A KR 101531341 B1 KR101531341 B1 KR 101531341B1
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정현삼
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A detector for a malfunction of three-phase capacitor according to an embodiment of the present invention comprises: a passive element passing current through, the current being output from a neutral point connected with a three-phase capacitor; a detecting part detecting a direct current element by sensing voltage on both ends of the passive element; and a controller, which determines whether the three-phase capacity performs a malfunction by comparing the direct current element with a threshold value. The detector for a malfunction of a three-phase capacitor may rapidly and accurately detect whether the three-phase capacitor, which filters out a system control signal, performs a malfunction.

Description

3상 커패시터 고장 검출기{A DETECTOR FOR MALFUNCTION OF 3-PHASE CAPACITOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-

본 발명의 개념에 따른 실시예는 3상 커패시터 고장 검출기 및 이를 포함하는 3상 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계통 제어 신호(계통 전류) 필터링하는 3상 커패시터의 고장 유무를 판별하는 3상 커패시터 고장 검출기 및 이를 포함하는 3상 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase capacitor fault detector and a three-phase control system including the three-phase capacitor fault detector. More particularly, the present invention relates to a three-phase capacitor fault detector for detecting a fault in a three- A capacitor fault detector and a three-phase control system including the same.

발전기 또는 각종 공업용 제품의 생산을 위한 설비에는 회전력을 얻기 위한 전동기가 포함되어 있다. 기존의 전동기는 직류 전동기로 쓰여지고 있었으나 최근에는 교류 전동기가 더 많이 쓰이고 있다.The equipment for the production of generators or various industrial products includes electric motors for obtaining rotational power. Conventional motors have been used as DC motors, but AC motors have been used more recently.

교류 전동기의 속도와 토크의 제어, 교류 3상 계통의 전류, 및 전력 제어는 별도의 제어 장치에 의해 제어된다. 상기 제어 장치는 상용 전원(예컨대, 220V)을 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 다시 원하는 주파수와 전압을 가진 교류 전압으로 변환하게 된다. 또는 상기 제어 장치는 상용 전원(예컨대, 220V)을 직접 원하는 주파수와 전압을 가진 교류 전압으로 변환할 수 있다. 이 과정에서 계통 제어 신호에 많은 리플(ripple)이 발생하며, 계통에 공급되는 전력의 질을 향상 시키기 위해 혹은 규제를 만족시키기 위해 필터가 필요하다. 또한, 이 과정에서 고주파 노이즈가 발생될 수 있으며, 상기 고주파 노이즈를 제거하기 위해 필터가 사용된다. 이때, 상기 필터의 고장 유무를 신속하고 정확하게 판단하여 대처할 필요가 있다.The control of the speed and torque of the AC motor, the current of the AC three-phase system, and the power control are controlled by separate control devices. The control device converts a commercial power source (for example, 220V) to a DC voltage, and converts the converted DC voltage to an AC voltage having a desired frequency and voltage again. Alternatively, the control device can convert a commercial power source (for example, 220 V) directly into an AC voltage having a desired frequency and voltage. In this process, many ripples are generated in the system control signal, and a filter is required to improve the quality of the power supplied to the system or to satisfy regulations. In addition, high-frequency noise may be generated in this process, and a filter is used to remove the high-frequency noise. At this time, it is necessary to quickly and accurately determine whether the filter is faulty and cope with it.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 필터에 포함되는 3상 커패시터의 고장 유무를 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 3상 커패시터 고장 검출기 및 이를 포함하는 3상 제어 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a three-phase capacitor fault detector capable of quickly and accurately determining whether a three-phase capacitor included in a filter is faulty, and a three-phase control system including the same.

본 발명의 실시예에 따른 3상 커패시터 고장 검출기는 3상 커패시터가 연결된 중성점으로부터 출력되는 전류를 통과시키는 수동소자, 상기 수동소자 양단의 전압을 센싱하여 직류 성분을 검출하는 검출부 및 상기 직류 성분과 임계값을 비교하여 상기 3상 커패시터의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.The three-phase capacitor failure detector according to an embodiment of the present invention includes a passive element for passing a current output from a neutral point connected to a three-phase capacitor, a detector for detecting a DC component by sensing a voltage across the passive element, And determining whether the three-phase capacitor is faulty.

실시예에 따라 상기 검출부는 상기 수동소자 양단의 전압을 검출하는 전압 검출기, 상기 검출된 전압의 제곱 성분을 생성하는 곱셈기 및 상기 제곱 성분을 필터링하여 직류 성분을 검출하는 저역 통과 필터를 포함한다.According to an embodiment, the detection unit includes a voltage detector for detecting a voltage across the passive element, a multiplier for generating a square component of the detected voltage, and a low-pass filter for filtering the squared component to detect a DC component.

실시예에 따라 상기 제어부는 상기 3상 커패시터를 고장으로 판단한 경우 컨버터의 동작을 중지하기 위한 제어 신호를 생성한다.According to an embodiment of the present invention, the controller generates a control signal for stopping the operation of the converter when the three-phase capacitor is determined to be faulty.

실시예에 따라 상기 임계값은 커패시턴스 오차, 및 상기 3상 커패시터의 오차율을 고려하여 결정된다.According to an embodiment, the threshold value is determined in consideration of a capacitance error and an error rate of the three-phase capacitor.

본 발명의 실시예에 따른 3상 제어 시스템은 상기 3상 커패시터 고장 검출기, 상기 3상 커패시터 고장 검출기의 제어에 따라 3상 교류 전압을 공급받아 계통 제어 신호를 생성하는 컨버터 및 3상 인덕터 및 상기 3상 인덕터와 병렬로 연결된 상기 3상 커패시터를 포함하고 상기 계통 제어 신호를 필터링하는 필터를 포함한다.The three-phase control system according to the embodiment of the present invention includes a three-phase inductor and a three-phase inductor, which receives a three-phase AC voltage under the control of the three-phase capacitor failure detector and the three- And a filter including the three-phase capacitor connected in parallel with the phase inductor and filtering the system control signal.

본 발명의 실시예에 따른 3상 커패시터 고장 검출기에 의하면, 계통 제어 신호를 필터링하는 3상 커패시터의 고장 유무를 신속하고 정확하게 검출해 낼 수 있다.According to the three-phase capacitor fault detector according to the embodiment of the present invention, it is possible to quickly and accurately detect the failure of the three-phase capacitor for filtering the system control signal.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3상 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 필터와 3상 커패시터 고장 검출기를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 3상 커패시터 고장 검출기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 도 1에 도시된 3상 커패시터 고장 검출기의 동작 방법을 설명하기 위핸 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a three-phase control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a more detailed view of the filter and the three-phase capacitor fault detector shown in Figure 1;
3 is a timing chart for explaining the operation of the 3-phase capacitor failure detector.
4 is a flow chart for explaining a method of operating the 3-phase capacitor failure detector shown in FIG.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Specific structural and functional descriptions of embodiments according to the concepts of the present invention disclosed in this specification or application are merely illustrative for the purpose of illustrating embodiments in accordance with the concepts of the present invention, The examples may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein or in the application.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to specific forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first and / or second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the art unless explicitly defined herein Do not.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3상 제어 시스템(10)을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a three-phase control system 10 in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 3상 제어 시스템(10)은 컨버터(converter, 100), 필터(filter, 200), 계통(system, 300), 및 3상 커패시터 고장 검출기(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a three-phase control system 10 may include a converter 100, a filter 200, a system 300, and a three-phase capacitor fault detector 400.

컨버터(100)는 3상 교류 전원(미도시)으로부터 3상 교류 전압을 공급받아 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)를 생성할 수 있다. 3상 교류 전원(미도시)은 가정용 또는 공업용으로 공급되는 상용전원으로서 예컨대, 60Hz로 고정된 주파수와 220V로 고정된 전압을 가질 수 있다. 컨버터(100)는 3상 교류 전원(미도시)으로부터 3상 교류 전압을 공급받아 변압 및 정류 과정을 거쳐 직류 형태로 전압을 저장할 수 있다. 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)는 계통을 제어하기 위한 3상의 전류 형태의 신호로서, 계통 전류를 의미한다.The converter 100 can generate the system control signals SCS1 to SCS3 by receiving the three-phase AC voltage from the three-phase AC power source (not shown). The three-phase alternating current power supply (not shown) is a commercial power supply supplied for home or industrial use, and may have a fixed frequency of 60 Hz and a fixed voltage of 220 V, for example. The converter 100 may receive a three-phase AC voltage from a three-phase AC power source (not shown), store the voltage in a DC form through transforming and rectifying processes. The system control signals SCS1 to SCS3 are three-phase current signals for controlling the system, which means a system current.

컨버터(100)는 고속 스위칭 동작이 가능한 복수의 변환용 IGBT 인버터들(미도시)을 이용해 상기 저장된 전압으로부터 가변 주파수와 가변 전압을 갖는 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)를 생성할 수 있다.The converter 100 can generate the system control signals SCS1 to SCS3 having the variable frequency and the variable voltage from the stored voltage by using a plurality of conversion IGBT inverters (not shown) capable of high speed switching operation.

필터(200)는 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)에 포함될 수 있는 리플 성분 및 노이즈를 감소 혹은 제거할 수 있다. 즉, 필터(200)는 컨버터(100)의 복수의 변환용 IGBT 인버터들(미도시)의 고속 스위칭 동작에서 발생할 수 있는 고주파 노이즈를 제거하여 필터링된 계통 제어 신호(SCS1'~SCS3')를 생성할 수 있다. 필터(200)의 상세한 구성과 동작은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.The filter 200 can reduce or eliminate the ripple component and noise that may be included in the system control signals SCS1 to SCS3. That is, the filter 200 removes the high-frequency noise that may occur in the high-speed switching operation of the plurality of conversion IGBT inverters (not shown) of the converter 100 to generate the filtered system control signals SCS1 'to SCS3' can do. The detailed configuration and operation of the filter 200 will be described later with reference to Fig.

계통(300)은 계통(system), 예컨대 발전기 또는 각종 공업용 제품의 생산을 위한 설비에 포함되는 교류 전동기로 구현될 수 있다. 계통(300)은 가변 주파수 및 가변 전압을 갖는 필터링된 계통 제어 신호(SCS1'~SCS3')에 의해 결정되는 회전 속도 및 회전 방향에 따라 동작할 수 있다.The system 300 may be implemented with an alternating current motor included in a system, for example, a generator or a facility for the production of various industrial products. The system 300 can operate in accordance with the rotational speed and direction of rotation determined by the filtered system control signals SCS1 'to SCS3' having a variable frequency and a variable voltage.

3상 커패시터 고장 검출기(400)는 필터(200)에 포함되는 3상 커패시터(도 2의 220)의 고장 유무를 검출하여 고장 여부에 따라 제어 신호(CS)를 생성할 수 있다. 컨버터(100)는 제어 신호(CS)에 따라 동작을 멈추거나 계속 동작할 수 있다. 3상 커패시터 고장 검출기(400)의 상세한 구성과 동작은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.The three-phase capacitor failure detector 400 can detect the failure of the three-phase capacitor (220 in FIG. 2) included in the filter 200 and generate the control signal CS according to the failure. Converter 100 may stop or continue to operate according to control signal CS. The detailed configuration and operation of the three-phase capacitor failure detector 400 will be described later with reference to Fig.

도 2는 도 1에 도시된 필터(200)와 3상 커패시터 고장 검출기(400)를 보다 상세히 나타낸 도면이다. 도 3은 3상 커패시터 고장 검출기(400)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 2 is a more detailed view of the filter 200 and the three-phase capacitor fault detector 400 shown in FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the three-phase-capacitor-failure detector 400. FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 필터(200)는 3상 인덕터(210) 및 3상 커패시터(220)를 포함할 수 있다.1 through 3, the filter 200 may include a three-phase inductor 210 and a three-phase capacitor 220.

3상 인덕터(210)는 각각이 3상의 관계에 있는 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)를 입력받는 인덕터들(L1~L3)를 포함할 수 있다. 3상 커패시터(220)는 각각이 인덕터들(L1~L3)과 병렬로 연결되는 커패시터들(C1~C3)을 포함할 수 있다. 커패시터들(C1~C3) 각각은 일측단이 인덕터들(L1~L3) 각각과 연결되고, 타측단이 컨버터(100)의 중성점(N)과 연결될 수 있다. 도 2에서는 Y 결선 형태로 연결된 커패시터들(C1~C3)의 예를 들어 설명하고 있으나, 실시예에 따라 Δ(delta) 결선 형태로 연결된 커패시터들(C1~C3)에도 적용 가능하다.The three-phase inductor 210 may include inductors L1 to L3 each receiving three-phase system control signals SCS1 to SCS3. The three-phase capacitor 220 may include capacitors C1 to C3, which are connected in parallel with the inductors L1 to L3, respectively. Each of the capacitors C1 to C3 may have one end connected to each of the inductors L1 to L3 and the other end to the neutral point N of the converter 100. [ Although FIG. 2 illustrates an example of capacitors C1 to C3 connected in a Y wiring form, the present invention is also applicable to capacitors C1 to C3 connected in delta connection form according to an embodiment.

3상 인덕터(210)와 3상 인덕터(210)에 병렬로 연결된 3상 커패시터(220)는 저역 통과 필터(low pass filter)로서 동작할 수 있다. 즉, 필터(200)는 계통 제어 신호(SCS1~SCS3)의 고주파 노이즈를 제거하여 필터링된 계통 제어 신호(SCS1'~SCS3')를 생성할 수 있다. The three-phase inductor 210 and the three-phase capacitor 220 connected in parallel to the three-phase inductor 210 can operate as a low-pass filter. That is, the filter 200 can remove the high-frequency noise of the system control signals SCS1 to SCS3 to generate the filtered system control signals SCS1 'to SCS3'.

3상 커패시터 고장 검출기(400)는 저항(R), 검출부(420), 및 제어부(470)를 포함할 수 있다. The three-phase capacitor fault detector 400 may include a resistor R, a detector 420, and a controller 470.

저항(R)은 일측단이 중성점(N)에 연결되고 타측단이 접지에 연결되어 중성점(N)에서 출력되는 중성점 전류(I)를 통과시킬 수 있다. The resistor R can pass the neutral point current I that is connected to the neutral point N at one end and is connected to the ground at the other end to output the neutral point N at the neutral point N. [

검출부(420)는 저항(R)의 양단의 전압을 센싱(sensing)하여 직류 성분을 검출할 수 있다. 검출부(420)는 전압 검출기(430), 곱셈기(440), 및 LPF(450)를 포함할 수 있다.The detection unit 420 can sense the DC component by sensing the voltage at both ends of the resistor R. [ The detection unit 420 may include a voltage detector 430, a multiplier 440, and an LPF 450.

전압 검출기(430)는 저항(R)의 양단의 전압 차이를 센싱하여 상기 전압 차이에 대응하는 신호인 전압 신호(VS)를 생성할 수 있다.The voltage detector 430 may sense a voltage difference across the resistor R to generate a voltage signal VS which is a signal corresponding to the voltage difference.

도 3에 도시된 전압 신호(VS)는 제1 시각(t1) 이전에는 0V 의 레벨을 유지하다가 제1 시각(t1) 이후 정현파에 가까운 파형을 나타낸다. 전압 신호(VS)는 중성점 전류(I)와 저항(R)의 저항값에 의해 결정된다. 도 3에서는 저항(R)을 예시로 하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 커패시터, 인덕터 혹은 각 수동소자의 병렬 형태의 연결이 대신 사용될 수 있다.The voltage signal VS shown in Fig. 3 maintains a level of 0 V before the first time t1 and shows a waveform close to the sine wave after the first time t1. The voltage signal VS is determined by the resistance value of the neutral point current I and the resistance R. [ Although the resistor R is illustrated in FIG. 3, the scope of the present invention is not limited thereto, and a parallel connection of a capacitor, an inductor, or each passive element may be used instead.

3상 커패시터(220)가 3상 평형 상태에서 정상적으로 동작한다면, 중성점(N)에서 출력되는 중성점 전류(I)는 존재하지 않는다. 그러나, 3상 커패시터(220)의 커패시터들(C1~C3) 중 적어도 하나의 커패시터에 문제가 발생할 경우 중성점 전류(I)는 0 A가 아닌 특정한 파형을 갖는 신호의 형태로 나타나게 된다. 전압 신호(VS)는 옴(ohm)의 법칙에 따라 중성점 전류(I)와 저항(R)의 저항값의 곱의 값을 가지며 상기 저항값은 상수이므로 중성점 전류(I)의 파형과 동일한 파형을 갖는 신호이다. 즉, 전압 신호(VS)는 3상 커패시터(220)의 고장으로 인해 3상 평형이 깨지면서 발생하는 불평형 전류인 중성점 전류(I) 즉, 영상분(zero-phase-sequence component)에 의해 발생된다. 전압 신호(VS)는 직류 성분과 함께 다양한 주파수 성분(예컨대, 계통 주파수의 3배의 주파수 성분(ex. 180 Hz, 360Hz 등))을 포함할 수 있다. 비록 본 발명의 명세서에서는 전압 센싱의 경우를 예로 들었으나, 전압은 옴의 법칙에 따라 전류와 선형 관계를 가지므로 전류를 센싱하여도 무방하다.If the three-phase capacitor 220 operates normally in the three-phase equilibrium state, there is no neutral point current I output at the neutral point N. [ However, when a problem occurs in at least one of the capacitors C1 to C3 of the three-phase capacitor 220, the neutral point current I appears in the form of a signal having a specific waveform other than 0 A. The voltage signal VS has a value of the product of the resistance value of the neutral point current I and the resistance value of the resistor R in accordance with the law of ohm and the resistance value is a constant so that the same waveform as the waveform of the neutral point current I . That is, the voltage signal VS is generated by the neutral current I, that is, the zero-phase-sequence component, which is an unbalanced current generated when the three-phase equilibrium is broken due to the failure of the three-phase capacitor 220. The voltage signal VS may include various frequency components (for example, frequency components three times the system frequency (ex. 180 Hz, 360 Hz, etc.)) together with the direct current component. Although the voltage sensing is described as an example in the specification of the present invention, the voltage may have a linear relationship with the current according to the Ohm's law, so that the current may be sensed.

곱셈기(440)는 전압 신호(VS)를 입력받아 전압 신호(VS)의 제곱 성분(VSS)을 생성할 수 있다. 즉, 곱셈기(440)는 전압 신호(VS)를 정류시키고 정류된 신호끼리 곱하여 제곱 성분(VSS)을 생성할 수 있다. The multiplier 440 receives the voltage signal VS and can generate the square component VSS of the voltage signal VS. That is, the multiplier 440 can rectify the voltage signal VS and multiply the rectified signals to produce a square component (VSS).

도 3에 도시된 제곱 성분(VSS)은 전압 신호(VS)를 제곱 연산한 신호에 해당하며, 제1 시각(t1) 이후 전압 신호(VS)의 파형을 제곱한 형태를 나타낸다. 예컨대, 전압 신호(VS)의 파형이 sinθ라 가정하면 제곱 성분(VSS)은 sin2θ=(1-cos2θ)*0.5의 파형을 나타낼 수 있다.The square component VSS shown in Fig. 3 corresponds to a signal obtained by squaring the voltage signal VS and shows a waveform obtained by squaring the waveform of the voltage signal VS after the first time t1. For example, when the waveform of the voltage signal VS is sin?, The square component VSS can exhibit a waveform of sin 2 ? = (1-cos 2 ?) * 0.5.

LPF(450)는 저역 통과 필터로서 저역 필터링을 통해 제곱 성분(VSS)의 직류 성분(VD)을 검출할 수 있다. 즉, LPF(450)는 제곱 성분(VSS) 중 직류 성분(VD)을 검출할 수 있다. The LPF 450 is a low-pass filter and can detect the DC component VD of the square component VSS through low-pass filtering. That is, the LPF 450 can detect the DC component VD of the square component VSS.

도 3에서 직류 성분(VD)은 제1 시각(t1) 이후 일정한 제1 전압값(V1)을 가질 수 있다. In FIG. 3, the direct current component VD may have a constant first voltage value V1 after the first time t1.

제어부(470)는 직류 성분(VD)을 입력받아 직류 성분(VD)과 임계 값을 비교하여 3상 커패시터(220)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(470)는 3상 커패시터(220)의 고장 여부를 판단한 결과에 따라 제어 신호(CS)를 생성할 수 있다. The controller 470 receives the direct current component VD and compares the direct current component VD with a threshold value to determine whether the three-phase capacitor 220 fails. In addition, the controller 470 may generate the control signal CS according to a result of determining whether the three-phase capacitor 220 is faulty.

예컨대, 제어부(470)가 3상 커패시터(220)를 고장으로 판단한 경우 하이 레벨(5V)의 제어 신호(CS)를 생성할 수 있으며, 이에 따라 컨버터(100)는 동작을 중지할 수 있다. 컨버터(100)의 동작이 중지되면, 사용자는 3상 커패시터(220)의 상태를 점검하여 3상 커패시터(220)의 전부 또는 일부를 교체/보수하는 작업을 수행할 수 있다.For example, when the control unit 470 determines that the three-phase capacitor 220 is in failure, the control unit 470 can generate the control signal CS of high level (5V), so that the converter 100 can stop the operation. When the operation of the converter 100 is stopped, the user can check the state of the three-phase capacitor 220 and perform replacement / repair of all or a part of the three-phase capacitor 220.

또한, 제어부(470)가 3상 커패시터(220)를 정상으로 판단한 경우 로우 레벨(0V)의 제어 신호(CS)를 생성할 수 있으며, 이에 따라 컨버터(100)는 동작을 중지하지 않고 정상적으로 동작할 수 있다.In addition, when the controller 470 determines that the three-phase capacitor 220 is normal, the control signal CS of the low level (0V) can be generated, so that the converter 100 operates normally without stopping the operation .

제어부(470)는 직류 성분(VD)의 전압값인 제1 전압값(V1)과 임계값을 비교하여 제1 전압값(V1)이 상기 임계값보다 큰 경우 3상 커패시터(220)를 고장으로 판단할 수 있고, 반대로 제1 전압값(V1)이 상기 임계값보다 작은 경우 3상 커패시터(220)를 정상으로 판단할 수 있다.The control unit 470 compares the first voltage value V1 which is the voltage value of the direct current component VD with the threshold value and outputs the third voltage value V1 as a failure when the first voltage value V1 is greater than the threshold value And when the first voltage value V1 is smaller than the threshold value, the three-phase capacitor 220 can be determined to be normal.

제어부(470)는 상기 임계값을 미리 저장할 수 있으며, 상기 임계값은 커패시턴스 오차 및 3상 커패시터(220)의 오차율에 따라 결정될 수 있다. 즉, 커패시턴스 오차는 3상 커패시터(220)의 실제 제작 시 발생하는 커패시턴스 오차(수 % 이내)를 의미한다. 3상 커패시터(220)의 오차율이란 오차 판별에 쓰이는 시그널 측정 오차율을 의미하며 이상적인 커패시터의 특성과 실제적인 커패시터의 특성 간의 차이를 말한다. 3상 커패시터(220)가 정상일지라도 커패시턴스 오차 또는 3상 커패시터(220)의 오차율에 따라 어느 정도의 전류가 중성점 전류(I)가 발생될 수 있다. 따라서, 정상적인 3상 커패시터(220)를 고장으로 판단하는 것을 막기 위해, 상기 임계값을 정할 때 3상 커패시터(220)의 오차율이 고려되어야 하며 정상적인 3상 커패시터(220)의 중성점 전류(I)에 대응하는 직류 성분(VD)의 전압값보다 충분히 크게(예컨대, 3 배 이상) 상기 임계값이 결정될 수 있다.The control unit 470 may store the threshold value in advance, and the threshold value may be determined according to the capacitance error and the error rate of the three-phase capacitor 220. That is, the capacitance error means a capacitance error (within several%) that occurs when the three-phase capacitor 220 is actually fabricated. The error rate of the three-phase capacitor 220 refers to a signal measurement error ratio used in error determination, and refers to a difference between an ideal capacitor characteristic and an actual capacitor characteristic. The neutral point current I can be generated to some extent according to the capacitance error or the error rate of the three-phase capacitor 220 even if the three-phase capacitor 220 is normal. Therefore, in order to prevent the normal three-phase capacitor 220 from being judged as a failure, the error rate of the three-phase capacitor 220 must be taken into account when determining the threshold value, and the error rate of the neutral- The threshold value can be determined to be sufficiently larger than the voltage value of the corresponding direct current component VD (for example, three times or more).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 3상 커패시터 고장 검출기에 의하면, 계통 제어 신호를 필터링하는 3상 커패시터의 고장 유무를 신속하고 정확하게 검출해 낼 수 있다.That is, according to the three-phase capacitor fault detector according to the embodiment of the present invention, it is possible to quickly and accurately detect the failure of the three-phase capacitor for filtering the system control signal.

도 4는 도 1에 도시된 3상 커패시터 고장 검출기(400)의 동작 방법을 설명하기 위핸 흐름도이다.4 is a flowchart for explaining a method of operating the three-phase capacitor failure detector 400 shown in FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 전압 검출기(430)는 중성점 전류(I)를 통과시키는 저항(R)의 양단의 전압 차이를 센싱하여 상기 전압 차이에 대응하는 신호인 전압 신호(VS)를 생성할 수 있다(S100).1 to 4, the voltage detector 430 senses the voltage difference between the two ends of the resistor R passing the neutral point current I, and generates a voltage signal VS as a signal corresponding to the voltage difference (S100).

곱셈기(440)는 전압 신호(VS)를 입력받아 전압 신호(VS)의 제곱 성분(VSS)을 생성할 수 있다(S110). LPF(450)는 저역 통과 필터로서 저역 필터링을 통해 제곱 성분(VSS)의 직류 성분(VD)을 검출할 수 있다(S120).The multiplier 440 receives the voltage signal VS and can generate the square component VSS of the voltage signal VS (S110). The LPF 450 is a low-pass filter and can detect the DC component VD of the square component VSS through low-pass filtering (S120).

제어부(470)는 직류 성분(VD)의 전압값인 제1 전압값(V1)과 임계값을 비교하여 제1 전압값(V1)이 상기 임계값보다 큰 경우 3상 커패시터(220)를 고장으로 판단할 수 있고(S130의 Yes 경로), 반대로 제1 전압값(V1)이 상기 임계값보다 작은 경우 3상 커패시터(220)를 정상으로 판단할 수 있다(S130의 No 경로).The control unit 470 compares the first voltage value V1 which is the voltage value of the direct current component VD with the threshold value and outputs the third voltage value V1 as a failure when the first voltage value V1 is greater than the threshold value (Yes path of S130). On the other hand, when the first voltage value V1 is smaller than the threshold value, the three-phase capacitor 220 can be judged as normal (No path of S130).

제어부(470)가 3상 커패시터(220)를 고장으로 판단한 경우(S130의 Yes 경로) 하이 레벨의 제어 신호(CS)를 생성할 수 있으며, 이에 따라 컨버터(100)는 동작을 중지할 수 있다(S140).When the control unit 470 determines that the three-phase capacitor 220 has failed (Yes path in S130), the control unit 470 can generate the control signal CS of the high level, so that the converter 100 can stop the operation S140).

발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

3상 제어 시스템(10)
컨버터(100)
필터(200)
계통(300)
3상 커패시터 고장 검출기(400)Three-phase control system (10)
Converter 100,
The filter (200)
The system (300)
The three-phase capacitor fault detector (400)

Claims (4)

3상 커패시터가 연결된 중성점으로부터 출력되는 전류를 통과시키는 수동소자;
상기 수동소자 양단의 전압 또는 전류를 센싱하여 직류 성분을 검출하는 검출부; 및
상기 직류 성분과 임계값을 비교하여 상기 3상 커패시터의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함하며,
상기 검출부는,
상기 수동소자 양단의 전압을 검출하는 전압 검출기;
상기 검출된 전압의 제곱 성분을 생성하는 곱셈기; 및
상기 제곱 성분을 필터링하여 직류 성분을 검출하는 저역 통과 필터를 포함하는 3상 커패시터 고장 검출기.A passive element for passing a current output from the neutral point to which the three-phase capacitor is connected;
A detector for detecting a direct current component by sensing voltage or current across the passive element; And
And a controller for comparing the DC component with a threshold value to determine whether the three-phase capacitor is faulty,
Wherein:
A voltage detector for detecting a voltage across the passive element;
A multiplier for generating a square component of the detected voltage; And
And a low-pass filter for filtering the squared component to detect a direct current component. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 3상 커패시터를 고장으로 판단한 경우 컨버터의 동작을 중지하기 위한 제어 신호를 생성하는 3상 커패시터 고장 검출기.The method according to claim 1,
Wherein the controller generates a control signal to stop the operation of the converter when the three-phase capacitor is determined to be in failure. 제1항에 있어서,
상기 임계값은 커패시턴스 오차, 및 상기 3상 커패시터의 오차율을 고려하여 결정되는 3상 커패시터 고장 검출기.The method according to claim 1,
Wherein the threshold value is determined in consideration of a capacitance error and an error rate of the three-phase capacitor.
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