KR101260611B1

KR101260611B1 - 고압 인버터의 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR101260611B1
Application number: KR1020110071788A
Authority: KR
Inventors: 전재현
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-05-03
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: JP5559263B2; JP2013027310A; CN102891649A; US20130020976A1; US9093892B2; CN102891649B; EP2549637B1; EP2549637A2; EP2549637A3; ES2752746T3; KR20130010963A

Abstract

본 발명은 고압 인버터를 정속 운전, 가속 운전 또는 감속 운전하는 상태에서 순시정전이 발생할 경우에 고압 인버터에서 출력되는 전압의 레벨을 조절하여 안정하게 동작시킬 수 있도록 하는 고압 인버터의 제어장치 및 방법에 관한 것으로서 사용자가 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터가 출력할 출력전압을 감소시킬 감속 기울기 및 출력전압을 증가시킬 가속 기울기를 설정하고, 제어부가 스위칭 제어신호를 발생하고, 발생한 스위칭 제어신호에 따라 고압 인버터가 스위칭되어 전동기를 구동시키는 상태에서 정전 판단부의 출력신호로 정전의 발생여부를 판단하며, 정전의 발생이 판단될 경우에 제어부가, 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 스위칭 제어신호를 발생하면서 정전의 복귀 여부를 판단하며, 정전이 복귀될 경우에 제어부가, 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 스위칭 제어신호를 발생하고, 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 제어부가, 정전의 발생 이전 상태에 따라 스위칭 제어신호를 발생하여 고압 인버터를 운전한다.

Description

고압 인버터의 제어장치 및 방법{Apparatus and method for controlling high voltage inverter}

본 발명은 고압 인버터의 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고압 인버터가 전동기를 정속 운전, 가속 운전 또는 감속 운전하는 상태에서 순시정전이 발생할 경우에 고압 인버터에서 출력되는 전압의 레벨을 조절함으로써 순시정전이 발생할 경우에도 고압 인버터가 전동기를 안정하게 동작시킬 수 있도록 하는 고압 인버터의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

산업체에서 상용 교류전력을 직접 고압 전동기에 인가하여 사용할 경우에 주파수가 60㎐로 고정되고, 에너지의 절감이 거의 이루어지지 않는다.

최근에는 에너지의 절감이 큰 이슈가 되면서 고압 인버터의 사용이 증대되고 있다.

고압 인버터는 3.3㎸, 6.6㎸ 또는 10㎸ 등의 고압을 사용하여 전동기를 구동시키는 것으로서 주로 관성이 큰 산업용 부하를 구동시키는데 사용된다. 예를 들면, 상기 고압 인버터는 산업체에 중요한 팬(Fan) 및 펌프(Pump) 등과 같은 부하들을 구동시키는데 널리 사용되고 있다.

일 예로 부하가 팬을 회전시키는 전동기일 경우에 고압 인버터가 전동기의 회전속도를 제어하여 풍량을 조절함으로써 최적의 에너지 절감을 이룰 수 있다.

이러한 고압 인버터가 팬 및 펌프 등과 같이 관성이 큰 부하를 구동시킴에 있어서, 기상의 변화 및 전력공급 등의 문제로 인하여 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터에 트립(trip)이 발생할 수 있다.

평균적으로 1년에 약 5회 정도의 순시정전이 발생하고 있다고 측정되고 있다. 상기 인버터에 순시정전에 대한 대비가 없을 경우에 주요한 부하의 설비에 치명적인 고장을 유발시킬 수 있고, 이는 제품에 대한 불량 및 인명의 피해를 가져올 수 있는 중요한 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 순시정전이 발생하였을 경우에, 상기 고압 인버터에 트립이 발생됨이 없이 전동기를 안정하게 구동시킬 필요가 있다.

그러므로 본 발명이 해결하려는 과제는 고압 인버터가 전동기를 구동시키는 상태에서, 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터의 출력전압을 조절하여 트립이 발생됨이 없이 전동기를 안정하게 구동시킬 수 있는 고압 인버터의 제어장치 및 방법을 제공한다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 고압 인버터의 제어장치는, 회전 동력을 발생하는 전동기와, 교류전력을 발생하여 상기 전동기를 구동시키는 고압 인버터와, 정전이 발생하여 외부로부터 교류전력이 입력되지 않는지의 여부를 검출하는 정전 검출부와, 상기 정전 검출부가 정전을 검출할 경우에, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 정전이 복귀되어 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 정전의 발생 이전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 운전하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제어부는 정전이 판단될 경우에 상기 고압 인버터가 출력하는 교류전력의 주파수를 정전이 발생되기 전의 주파수로 고정시켜 출력하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 정전이 복귀되었을 경우에 상기 고압 인버터의 운전 상태에 따라 교류전력의 주파수를 가변시키게 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속운전, 가속운전 또는 감속 운전하는 상태에서 정전이 발생하였는지의 여부를 판단하고, 판단한 운전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 정속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 가속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 가속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 감속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 감속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는 정전이 발생된 후 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과될 경우에 상기 스위칭 신호를 발생하지 않아 상기 고압 인버터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 고압 인버터의 제어방법은, 사용자가 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터부가 출력할 출력전압을 감소시킬 감속 기울기 및 출력전압을 증가시킬 가속 기울기를 설정하는 단계와, 제어부가 스위칭 제어신호를 발생하고, 발생한 스위칭 제어신호에 따라 고압 인버터부가 스위칭되어 전동기를 구동시키는 상태에서 정전 판단부의 출력신호로 정전의 발생여부를 판단하는 단계와, 상기 정전의 발생이 판단될 경우에 상기 제어부가, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하면서 정전의 복귀 여부를 판단하는 단계와, 상기 정전이 복귀될 경우에 상기 제어부가, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하는 단계와, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 제어부가, 상기 정전의 발생 이전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정전이 판단될 경우에 상기 제어부가, 고압 인버터가 출력하는 교류전력의 주파수를 정전이 발생되기 전의 주파수로 고정시켜 출력하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 정전이 복귀되었을 경우에 상기 고압 인버터의 운전 상태에 따라 교류전력의 주파수를 가변시키게 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속운전, 가속운전 또는 감속 운전하는 상태에서 정전이 발생하였는지의 여부를 판단하고, 판단한 운전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 정속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 가속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 가속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전동기를 감속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 신호를 발생하며, 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 감속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 정전이 발생된 후 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과될 경우에 상기 제어부가 상기 스위칭 신호를 발생하지 않아 상기 고압 인버터를 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고압 인버터의 제어장치 및 방법에 따르면, 고압 인버터가 운전하여 전동기를 구동시키는 상태에서 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터가 출력하는 주파수는 고정시키고, 출력전압을 감소시켜 출력하도록 제어한다.

그러므로 순시정전의 운전 설정시간 이내에 정전이 복귀되었을 경우에 고압 인버터에 트립이 발생하지 않고, 다시 전동기를 정상으로 운전할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 일반적인 인버터의 구성을 예로 들어 보인 도면,
도 2는 본 발명의 제어장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면,
도 3은 본 발명의 제어방법의 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도,
도 4는 본 발명의 제어방법에서 전동기의 정속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도,
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제어방법에서 전동기의 정속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 제어방법에서 전동기의 가속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도,
도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제어방법에서 전동기의 가속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 제어방법에서 전동기의 감속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도, 및
도 9의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제어방법에서 전동기의 감속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

일반적으로 인버터는, 외부로부터 입력되는 교류전력을 평활부가 직류전력으로 변환하여 스위칭부로 출력하고, 상기 스위칭부는 상기 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하며, 발생한 교류전력을 부하로 공급하여 구동시키고 있다.

상기 부하로 교류전력을 공급하여 구동시키고 있는 상태에서 외부로부터 입력되는 교류전력이 차단될 경우에 상기 평활부는 상기 스위칭부로 직류전력을 공급하지 못하게 된다.

이 때, 상기 부하는 회전 관성에 의하여 계속 구동되면서 역기전력이 회생되고, 회생된 역기전력은 인버터를 통해 상기 평활부로 역류하게 된다.

그러므로 상기 인버터는 상기 평활부의 전압과 순시정전시 발생하는 역기전력을 검출하고, 검출한 평활부의 전압 및 역기전력으로 순시정전의 여부를 판단하며, 순시정전이 발생되었다고 판단될 경우에 상기 부하로 출력하는 주파수를 낮추는 방식을 사용하고 있다.

이러한 일반적인 인버터의 기술을 도 1의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 인버터의 구성을 예로 들어 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 인버터이다. 상기 인버터(100)는 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 교류전력으로 변환한 후 전동기(110)로 출력하여 구동시킨다.

여기서, 상기 전동기(110)는 예를 들면, 산업체 전반에서 사용되고 있는 팬 또는 펌프 등을 구동시키는데 사용된다.

상기 인버터(100)는 정류부(102), 평활부(104) 및 스위칭부(106)를 포함한다.

상기 정류부(102)는 외부로부터 입력되는 교류전력을 정류하여 맥류전력으로 변환한다.

상기 평활부(104)는 상기 정류부(102)가 정류한 맥류전력을 평활하여 직류전력으로 변환한다.

상기 스위칭부(106)는 상기 평활부(104)가 평활한 직류전력을 상기 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 교류전력으로 변환하고, 변환한 교류전력을 상기 전동기(110)로 출력하여 구동시킨다.

부호 120은 전압 검출부이다. 상기 전압 검출부(120)는 상기 평활부(104)가 상기 스위칭부(106)로 출력하는 직류전압의 레벨을 검출한다.

부호 130은 회생전압 검출부이다. 상기 회생전압 검출부(130)는 상기 전압 검출부(120)의 출력전압을 이용하여, 순시정전이 발생하였을 경우에 상기 전동기(110)에서 역기전력이 발생되고, 발생된 역기전력이 상기 스위칭부(106)를 통해 상기 평활부(104)의 커패시터(도면에 도시되지 않았음)에 충전되는 회생전압의 레벨을 검출한다.

부호 140은 제어부이다. 상기 전압 검출부(120)의 검출전압과 상기 회생전압 검출부(130)가 검출하는 회생전압에 따라 스위칭 제어신호를 발생하고, 발생한 스위칭 제어신호를 상기 인버터(100)의 스위칭부(106)로 출력한다.

이러한 구성을 가지는 인버터는 외부로부터 입력되는 상용 교류전력을 인버터(100)의 정류부(102)가 맥류전력으로 정류하고, 정류한 맥류전력을 평활부(104)가 평활하여 직류전력으로 변환하며, 변환한 직류전력이 스위칭부(106)에 공급된다.

이와 같은 상태에서 제어부(140)는 전동기(110)의 구동에 따른 각종 센서신호들 및 상태신호들에 따라 스위칭 제어신호를 발생한다.

상기 제어부(140)가 발생한 스위칭 제어신호에 따라 스위칭부(106)가, 상기 평활부(104)에서 출력되는 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고, 생성한 교류전력이 전동기(110)에 인가되어 구동된다.

이와 같이 동작함에 있어서, 전압 검출부(120)는 상기 평활부(104)가 상기 스위칭부(106)로 출력하는 직류전압의 레벨을 검출하고, 검출한 직류전압의 레벨을 상기 제어부(140)로 출력한다.

그리고 회생전압 검출부(130)는 상기 전압 검출부(130)의 검출전압을 이용하여, 순시정전이 발생할 경우에 발생되는 회생전압을 검출하고, 검출한 회생전압을 상기 제어부(140)로 출력한다.

이와 같은 상태에서 상기 제어부(140)는 상기 전압 검출부(120) 및 상기 회생전압 검출부(130)의 출력전압을 이용하여 순시정전이 발생하였는 지의 여부를 판단한다.

상기 판단 결과 순시정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(140)는 상기 회생전압 검출부(130)가 검출하는 회생전압을 측정하고, 측정한 회생전압을 기준으로 정전 기준 값, 저전압 트립 전압 값, 복전 기준 전압 값 및 회생량의 값 등을 비교하여 정상모드에서 인버터(100)를 운전하거나, 인버터(100)의 출력전압을 차단하거나 또는 정전모드로 동작하여 인버터(100)가 출력하는 교류전력의 주파수를 낮춤으로써 순시정전이 발생한 경우에도 전동기(110)를 정지시키지 않고, 상기 전동기(110)의 구동속도를 감속시켜 상기 전동기(110)의 정전에 따른 피해를 최소화할 수 있도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 인버터를 운전하는 것은 순시정전이 발생하였을 경우에 기준 전압 값을 기준으로 하여 그 값의 비교에 따른 여러 동작모드가 설정되어 출력 주파수를 낮추는 방식을 적용하는 것이다.

그러나 고압 인버터와 같이 관성이 큰 부하를 구동시킬 경우에는 감속시간이 짧고, 이로 인하여 상기 부하에 의해 회생되는 전압에 의하여 스위칭부(106)를 구성하는 스위칭 소자들에 과전압이 인가되어 손상된다.

즉, 고압 인버터는 통상적으로 복수 개의 단상 인버터를 직렬 연결하여 사용하고 있는 것으로서 출력하는 전압의 레벨에 따라 스위칭 소자들의 개수가 달라지게 되고, 중성점에 가까이 위치하는 스위칭 소자들일수록 회생전압에 의하여 트립이 발생할 가능성이 매우 높다.

도 2는 본 발명의 제어장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 본 발명의 고압 인버터이다. 상기 고압 인버터(200)는 외부로부터 입력되는 교류전력을 정류 및 평활하여 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭시켜 교류전력으로 변환한다.

부호 210은 전동기이다. 상기 전동기(210)는 상기 고압 인버터(200)가 변환한 교류전력을 입력하여 구동된다.

부호 220은 정전 판단부이다. 상기 정전 판단부(220)는 상기 외부로부터 입력되는 교류전력이 정전 등으로 인하여 입력되지 않는지의 여부를 검출한다.

부호 230은 제어부이다. 상기 제어부(230)는 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터(200)를 구동시키고, 상기 정전 판단부(220)가 정전을 검출할 경우에 미리 설정된 시간동안 상기 고압 인버터(200)가 발생하는 교류전력의 주파수를, 상기 정전 판단부(220)가 정전을 검출하였을 때의 주파수로 고정시킨 상태에서 상기 고압 인버터(200)가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 제어하며, 상기 미리 설정된 시간이 경과되기 전에 상기 교류전력이 다시 정상으로 공급될 경우에, 상기 고압 인버터(200)를 원래의 상태로 복귀시킨 후 정상 운전하게 스위칭 제어신호를 발생한다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 제어장치는 외부에서 입력되는 교류전력을 고압 인버터(200)가 정류하고, 평활하여 직류전력으로 변환한다.

그리고 상기 고압 인버터(200)는 상기 변환한 직류전력을, 제어부(230)가 발생하는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭시켜 고압의 교류전력을 발생하고, 발생한 고압의 교류전력을 전동기(210)에 인가하여 구동시킨다.

이와 같은 상태에서 정전 판단부(220)는 외부로부터 교류전력이 정상으로 입력되는지의 여부를 판단한다.

상기 판단 결과 정전이 발생하였을 경우에 상기 정전 판단부(220)는 정전의 발생을 상기 제어부(230)에 알린다.

그러면, 상기 제어부(230)는, 상기 고압 인버터(200)가 발생하는 교류전력의 주파수를 상기 정전 판단부(220)가 정전을 검출하였을 때 발생하였던 주파수로 고정시킨 상태에서 상기 고압 인버터(200)가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 스위칭 제어신호를 발생한다.

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 미리 설정된 시간이 경과되기 전에 상기 교류전력이 다시 정상으로 공급될 경우에 원래의 상태로 상기 고압 인버터(200)를 복귀시켜 상기 전동기(210)를 정상 운전하게 스위칭 제어신호를 발생한다.

도 3은 본 발명의 제어방법의 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 먼저 사용자가 사용자 인터페이스부(도면에 도시되지 않았음)를 조작하여 순시정전이 발생하였을 경우에 운전할 것인지의 여부를 설정한다(S300).

상기 순시정전 운전을 설정하였을 경우에 제어부(230)는 사용자의 조작에 따라 순시정전의 운전시간을 설정한다(S302).

그리고 순시정전이 발생하였을 경우에 출력 전압을 감속시킬 감속 기울기를 설정하고(S304), 또한 순시정전이 발생된 후 다시 교류전력이 공급될 경우에 출력 전압을 증가시킬 가속 기울기를 설정한다(S306).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 제어신호를 발생하여 고압 인버터(200)를 스위칭시키고, 상기 스위칭에 따라 상기 고압 인버터(200)는 소정의 주파수 및 전압을 가지는 고압의 교류전력을 발생하여 전동기(210)를 구동시킨다.

이와 같이 제어부(230)가 고압 인버터(200)를 스위칭시켜 전동기(210)를 구동시키는 상태에서 정전 판단부(220)는 교류전력이 정상으로 공급되지 않는 정전이 발생하였는지의 여부를 판단하고, 판단신호를 상기 제어부(230)로 출력한다.

상기 제어부(230)는 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 고압 인버터(200)를 스위칭시키는 상태에서 상기 정전 판단부(220)의 판단신호를 입력하여 정전이 발생하였는지의 여부를 판단한다(S308).

상기 판단 결과 정전이 발생하지 않았을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 고압 인버터(200)를 스위칭시키는 동작을 계속 수행하고, 순시정전의 발생에 따른 동작을 종료한다.

상기 판단 결과 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 현재 순시정전의 발생에 따른 운전이 설정되어 있는지의 여부를 판단한다(S310).

순시정전의 발생에 따른 운전이 설정되어 있지 않을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)의 동작을 정지시키고 종료한다.

그리고 순시정전의 발생에 따른 운전이 설정되어 있을 경우에 상기 제어부(230)는 현재 전동기(210)의 운전상태를 판단한다(S312). 즉, 상기 제어부(230)는 현재 전동기(210)를 정속운전, 가속운전 또는 감속운전을 하고 있는지의 여부를 판단한다.

상기 판단 결과 상기 전동기(210)를 정속운전하고 있는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 전동기(210)의 정속운전에 따른 순시정전 운전을 수행한다(S314).

그리고 상기 판단 결과 상기 전동기(210)를 가속운전하고 있는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 전동기(210)의 가속운전에 따른 순시정전 운전을 수행한다(S316).

또한 상기 판단 결과 상기 전동기(210)를 감속운전하고 있는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 전동기(210)의 감속운전에 따른 순시정전 운전을 수행한다(S318).

도 4는 본 발명의 제어방법에서 도 3의 단계(S314)의 전동기의 정속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 4를 참조하면, 제어부(230)는 고압 인버터(200)가 전동기(210)를 정속운전하는 상태에서 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 시간(t11)에 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 현재 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 정속 출력전압을 저장한다(S400).

그리고 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 정전이 발생하기 전의 출력 주파수로 고정시키고(S402), 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 미리 설정된 감속 기울기에 따라 하강시켜 출력하게 한다(S404).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 정전이 발생된 이후의 경과시간을 카운트하고(S406), 카운트한 정전 경과시간이 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내인지의 여부를 판단한다(S408).

상기 판단 결과 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내일 경우에 상기 제어부(230)는 정전 판단부(220)의 출력신호로 정전이 복귀되어 교류전력이 정상으로 입력되는지의 여부를 판단한다(S410).

상기 판단 결과 정전이 복귀되지 않았을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 단계(S402)로 복귀하여 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 고정시키고, 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 계속 하강시켜 출력하게 하며, 미리 설정한 순시정전 운전시간이 경과하였는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.

이와 같은 상태에서 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내(t12)에 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 정전이 복귀되어 다시 교류전력이 공급될 경우에 상기 제어부(230)는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 미리 설정된 가속 기울기에 따라 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 상승시킨다(S412).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 전압으로 복귀되는지의 여부를 판단하고(S414), 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 상태로 복귀될 경우에 상기 제어부(230)는 다시 고압 인버터(200)를 정상으로 제어하여 상기 전동기(210)를 다시 정속으로 운전시킨다(S416).

그리고 상기 단계(S408)에서 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과되어도 정전이 복귀되지 않을 경우에 순시정전이 발생하지 않은 것으로서 상기 제어부(230)는 고압 인버터(200)의 동작을 정지시키고(S418), 순시정전의 발생에 따른 동작을 종료한다.

도 6은 본 발명의 제어방법에서 도 3의 단계(S316)의 전동기의 가속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 6을 참조하면, 제어부(230)는 고압 인버터(200)가 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 주파수를 증가시킴과 아울러 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 전압을 증가시켜 가속 운전을 하고 있는 상태에서 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 시간(t21)에 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 현재 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 가속 출력전압을 저장한다(S600).

그리고 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 고정시키고(S602), 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 미리 설정된 감속 기울기에 따라 하강시켜 출력하게 한다(S604).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 정전이 발생된 이후의 경과시간을 카운트하고(S606), 카운트한 정전 경과시간이 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내인지의 여부를 판단한다(S608).

상기 판단 결과 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내일 경우에 상기 제어부(230)는 정전 판단부(220)의 출력신호로 정전이 복귀되어 교류전력이 정상으로 입력되는지의 여부를 판단한다(S610).

상기 판단 결과 정전이 복귀되지 않았을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 단계(S602)로 복귀하여 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 고정시키고, 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 하강시켜 출력하게 하며, 미리 설정한 순시정전 운전시간이 경과하였는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.

이와 같은 상태에서 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내(t22)에 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 정전이 복귀되어 다시 교류전력이 공급될 경우에 상기 제어부(230)는 미리 설정된 가속 기울기에 따라 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 상승시킨다(S612).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 전압으로 복귀되는지의 여부를 판단한다(S614).

상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 전압으로 복귀될 경우에 상기 제어부(230)는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 주파수를 증가시킴과 아울러 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 전압을 증가시켜 상기 전동기(210)를 다시 정상으로 가속 운전을 수행한다(S616)

그리고 상기 단계(S608)에서 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과되어도 정전이 복귀되지 않을 경우에 순시정전이 발생하지 않은 것으로서 상기 제어부(230)는 고압 인버터(200)의 동작을 정지시키고(S618), 순시정전의 발생에 따른 동작을 종료한다.

도 8은 본 발명의 제어방법에서 도 3의 단계(S318)의 전동기의 감속 운전에 따른 순시정전 운전을 수행하는 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 8을 참조하면, 제어부(230)는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 주파수를 감소시킴과 아울러 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 전동기(210)로 출력하는 전압을 감소시켜 전동기(210)를 감속 운전하는 상태에서 도 9a에 도시된 바와 같이 시간(t31)에 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부(230)는 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 현재 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 감속 출력전압을 저장한다(S800).

그리고 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 고정시키고(S802), 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 미리 설정된 감속 기울기에 따라 하강시켜 출력하게 한다(S804).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 정전이 발생된 이후의 경과시간을 카운트하고(S806), 카운트한 정전 경과시간이 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내인지의 여부를 판단한다(S808).

상기 판단 결과 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내일 경우에 상기 제어부(230)는 정전 판단부(220)의 출력신호로 정전이 복귀되어 교류전력이 정상으로 입력되는지의 여부를 판단한다(S810).

상기 판단 결과 정전이 복귀되지 않았을 경우에 상기 제어부(230)는 상기 단계(S802)로 복귀하여 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력 주파수를 고정시키고, 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 하강시켜 출력하게 하며, 미리 설정한 순시정전 운전시간이 경과하였는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.

이와 같은 상태에서 미리 설정한 순시정전 운전시간 이내(t32)에 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 정전이 복귀되어 다시 교류전력이 공급될 경우에 상기 제어부(230)는 미리 설정된 가속 기울기에 따라 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 상승시킨다(S812).

이와 같은 상태에서 상기 제어부(230)는 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 상태로 복귀되는지의 여부를 판단한다(S814).

상기 판단 결과 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압이 정전이 발생한 이전의 상태로 복귀될 경우에 상기 제어부(230)는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 목표 주파수까지 하강시키고, 상기 고압 인버터(200)가 상기 전동기(210)로 출력하는 출력전압을 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 목표 전압까지 하강시킨 후 정상으로 상기 전동기(210)의 감속 운전을 수행한다(S816)

그리고 상기 단계(S808)에서 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과되어도 정전이 복귀되지 않을 경우에 순시정전이 발생하지 않은 것으로서 상기 제어부(230)는 고압 인버터(200)의 동작을 정지시키고(S818), 순시정전의 발생에 따른 동작을 종료한다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 인버터 102 : 정류부
104 : 평활부 106 : 스위칭부
110, 210 : 전동기 120 : 전압 검출부
130 : 회생전압 검출부 140, 230 : 제어부
200 : 고압 인버터 220 : 정전 판단부

Claims

스위칭 제어신호에 따라 고압의 교류전력을 발생하여 전동기를 구동시키는 고압 인버터;
정전이 발생하여 외부로부터 교류전력이 입력되지 않는지의 여부를 검출하는 정전 검출부; 및
상기 정전 검출부가 정전을 검출할 경우에, 상기 고압 인버터가 출력하는 교류전력의 주파수는 정전이 발생되기 전의 주파수로 고정하고, 상기 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 복전을 검출할 경우에, 상기 고압 인버터의 운전 상태에 따라 교류전력의 주파수를 가변하고, 상기 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하며, 복전후 상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전 이전으로 복귀한 경우, 정전의 발생 이전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 운전하는 제어부를 포함하는 고압 인버터의 제어장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 정전발생시 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속운전, 가속운전 또는 감속운전 중 어떤 상태에서 운전하였는지 판단하고, 운전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 제어하는 고압 인버터의 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 전동기를 정속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하며, 상기 전압 레벨이 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 전동기를 가속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하며, 상기 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 가속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 전동기를 감속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에 상기 제어부는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하고, 상기 정전 검출부가 정전의 복귀를 검출할 경우에 상기 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하며, 상기 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 감속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어장치.
제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제어부는,
정전이 발생된 후 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과될 경우에 상기 고압 인버터를 정지시키는 고압 인버터의 제어장치.
사용자가 순시정전이 발생하였을 경우에 고압 인버터가 출력할 출력전압을 감소시킬 감속 기울기 및 출력전압을 증가시킬 가속 기울기를 설정하는 단계;
정전의 발생여부를 판단하는 단계;
상기 정전의 발생이 판단될 경우에, 제어부가, 고압 인버터가 출력하는 교류전력의 주파수를 정전이 발생되기 전의 주파수로 고정하고, 상기 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 감속 기울기에 따라 감소시켜 출력하도록 스위칭 제어신호를 발생하면서 정전의 복귀 여부를 판단하는 단계;
정전이 복귀될 경우에, 상기 제어부가, 상기 고압 인버터의 운전 상태에 따라 교류전력의 주파수를 가변시켜 출력하고, 상기 교류전력의 전압 레벨을 미리 설정된 가속 기울기에 따라 증가시켜 출력하도록 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 단계; 및
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에, 상기 제어부가, 정전의 발생 이전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 제어하는 단계를 포함하는 고압 인버터의 제어방법.
삭제
제8항에 있어서, 상기 고압 인버터를 제어하는 단계는,
정전발생시 상기 고압 인버터가 전동기를 정속운전, 가속운전 또는 감속운전 중 어떤 상태에서 운전하였는지 판단하고, 운전 상태에 따라 상기 스위칭 제어신호를 발생하여 상기 고압 인버터를 제어하는 고압 인버터의 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 전동기를 정속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에, 상기 고압 인버터를 제어하는 단계는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 정속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 전동기를 가속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에, 상기 고압 인버터를 제어하는 단계는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 가속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 전동기를 감속운전하는 상태에서 정전이 발생하였을 경우에, 상기 고압 인버터를 제어하는 단계는,
상기 고압 인버터가 발생하는 교류전력의 전압 레벨이 상기 정전의 발생 이전 전압으로 복귀하였을 경우에 상기 고압 인버터가 상기 전동기를 감속 운전하게 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 고압 인버터의 제어방법.
제8항, 제10항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
정전이 발생된 후 미리 설정된 순시정전 운전시간이 경과될 경우에 상기 고압 인버터를 정지시키는 단계를 더 포함하는 고압 인버터의 제어방법.