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KR101790134B1 - 인버터의 고장진단 방법 - Google Patents

인버터의 고장진단 방법 Download PDF

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KR101790134B1
KR101790134B1 KR1020160065853A KR20160065853A KR101790134B1 KR 101790134 B1 KR101790134 B1 KR 101790134B1 KR 1020160065853 A KR1020160065853 A KR 1020160065853A KR 20160065853 A KR20160065853 A KR 20160065853A KR 101790134 B1 KR101790134 B1 KR 101790134B1
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South Korea
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inverter
ground fault
duty ratio
switches
control signal
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KR1020160065853A
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김광만
황순환
홍장표
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 인버터의 고장진단 방법은, 압축기를 오프상태에서 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가되는 단계, 상기 압축기에 연결된 인버터에 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 인가하는 단계, 상기 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 최소 듀티비 값으로부터 기준 듀티비 값까지 점차적으로 증가시키는 단계, 상기 듀티비가 증가하는 동안, 상기 인버터의 상전류를 감지하는 단계 및 상기 감지된 상전류에 근거하여, 지락(Ground Fault)의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인버터의 고장진단 방법{ERROR DIAGNOSIS METHOD FOR INVERTER}
본 발명은 인버터의 고장진단을 수행하는 방법에 관한 것이다.
압축기 또는 압축기 모터는 다양한 전자기기에 적용된다. 압축기를 탑재한 전자기기는 압축기의 동작을 제어하기 위한 인버터(Inverter)를 구비한다. 구체적으로, 상기 압축기 또는 압축기 모터는 3상 모터로 형성될 수 있으며, 3상 모터에 대응되는 인버터도 3개의 상에 각각 대응되는 스위치의 쌍을 포함할 수 있다.
인버터는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 상기 변환된 직류전압을 스위칭하여 교류전압을 생성한다. 인버터에서 생성된 교류전압은 부하(load)로 전달되어 사용되는데, 사용자가 원하는 전압 및 원하는 주파수의 교류전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.
인버터에서 직류전압을 교류전압으로 변환시키는데 사용되는 스위칭 소자로는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용하는 것이 일반적이다. 부하 예를 들면 교류전동기로 교류전압을 출력하는 인버터의 출력단에 지락(Ground Fault)이 발생할 경우, 인버터는 부하에 공급하는 전류뿐만 아니라 지락에 의한 전류를 함께 출력한다.
구체적으로, 전자기기에 포함된 인버터의 3상으로 형성된 출력선 중 어느 한 상이 그라운드에 접촉되면 지락이 발생할 수 있다. 또한, 모터의 상과 프레임간 절연 파괴시 지락이 발생할 수 있다.
지락 전류는 지락의 상태에 따라 결정되는 것으로서 지락 전류의 크기가 인버터에서 사용하고 있는 스위칭 소자의 정격 전류보다 크거나, 부하에서 요구되는 전류 이외의 전류인 지락 전류가 지속적으로 스위칭 소자를 경유하여 출력되면, 스위칭 소자를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.
한편, 지락이 발생하더라도, 모터를 포함하는 시스템과 그라운드 사이의 임피던스(Impedance)가 상대적으로 큰 경우에는, 지락에 의해 발생되는 지락 전류의 크기가 상대적으로 작기 때문에, 지락을 검출하기 어려운 문제점이 있다.
반대로, 상기 시스템과 그라운드 사이에 존재하는 임피던스가 상대적으로 작은 경우에는, 지락에 의해 발생되는 지락 전류의 크기가 상대적으로 크기 때문에, 지락에 의한 소자 손상이 극대화되는 문제점이 있다.
즉, 지락이 발생하였음에도 지락의 발생 여부를 검출하지 못한다면, 다양한 반도체로 구성된 PCB로 지락 전류가 흘러들어가게 되어, 상기 PCB가 손상될 우려가 있다.
따라서 압축기에서 지락이 발생하더라도, 인버터 및 인버터를 포함하는 PCB(Printed Circuit Board) 기판을 보호하기 위해, 지락 여부를 정확하고 신속하게 검출할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인버터에 운전 지령이 입력되기 전에, 지락의 발생 여부를 판단할 수 있는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 지락 상태에서의 구동을 방지하는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 인버터를 포함하는 시스템과 그라운드 사이의 임피던스 크기와 무관하게 지락의 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 지락 전류에 의한 반도체 소손을 방지할 수 있는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 인버터 고장진단 방법은, 압축기를 오프상태에서 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가되는 단계, 상기 압축기에 연결된 인버터에 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 인가하는 단계, 상기 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 최소 듀티비 값으로부터 기준 듀티비 값까지 점차적으로 증가시키는 단계, 상기 듀티비가 증가하는 동안, 상기 인버터의 상전류를 감지하는 단계, 상기 감지된 상전류에 근거하여, 지락(Ground Fault)의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 듀티비가 증가하는 동안, 상기 인버터에 병렬로 연결된 커패시터의 양단 전압을 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하거나, 상기 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터에 상기 PWM 제어신호가 인가되기 전에, 입력 전원의 전위가 영전위인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 PWM 제어신호를 인가하는 단계는, 상기 입력 전원의 전위 값이 부호 변화점인 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격동안 PWM 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 듀티비가 증가될 때마다, 상기 상전류와 기준 전류 값을 비교하는 과정, 상기 상전류가 상기 기준 전류 값보다 크면, 카운트 변수를 증가시키는 과정, 상기 카운트 변수가 소정의 숫자보다 크면, 지락의 발생을 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 듀티비가 기준 듀티비 값에 도달하기 전까지, 상기 카운트 변수가 소정의 숫자보다 작으면, 상기 압축기가 정상 상태인 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 PWM 제어신호가 인가되기 전에, 상기 압축기에 연결된 인버터에 포함된 복수의 스위치 중 상기 상전류가 흐르는 션트저항에 연결된 일부의 스위치를 온시키고, 나머지 스위치를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 션트저항에 연결된 일부의 스위치가 온 상태인지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 나머지 스위치가 오프 상태인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 상기 PWM 제어신호의 주파수는, 입력전원의 주파수의 배수인 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 실시 예에 따르면, 지락이 발생된 것으로 판단되면, 상기 인버터를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 지락의 발생 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 압축기 모터 및 인버터를 포함하는 시스템과 그라운드 사이의 임피던스 크기와 무관하게, 지락의 발생 여부를 검출할 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 압축기 구동장치에서 지락이 발생하더라도, 압축기 구동장치에 포함된 반도체의 소손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 압축기 구동장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 인버터 고장진단 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 인버터 고장진단 방법의 또 다른 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 인버터 고장진단 방법의 또 다른 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 인버터의 고장 여부를 진단하기 위한 기준으로 이용되는 파라미터의 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하의 도 1에서는 본 발명에 따른 압축기 구동장치(100)의 일 실시예가 설명된다. 참고로, 본 발명에 개시된 압축기 구동장치(100)는 압축기를 이용하는 모든 전자기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 압축기 구동장치(100)는 냉장고, 공기조화기 등에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 압축기 구동장치(100)는 모터부(110), 인버터부(120), 정류부(130), 입력전원부(140), 입력부(150), 출력부(160) 및 제어부(180) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 모터부(110)는 압축기 모터일 수 있다. 예를 들어, 상기 모터부(110)는 3상 모터일 수 있다.
또한, 정류부(130)는 입력전원부(140)로부터 입력전원을 인가받고, 인가받은 입력전원을 정류하여 직류 전압의 형태로 변환할 수 있다. 즉, 정류부(130)에서는 일정한 레벨의 직류 전압이 출력될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 정류부(130)의 양단은 커패시터(Cap)와 연결되며, 상기 커패시터는 정류부(130)로부터 출력되는 직류 전압을 평활화하고 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 커패시터(Cap)는 직류 링크 커패시터(DC Link Capacitor)일 수 있다.
이와 같이 직류 링크 커패시터에 의해 평활된 직류전압은 인버터부(120)에 전달될 수 있다.
인버터부(120)는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 인버터부(120)는 모터부(110)가 3상 모터인 경우, 각 상에 대응하는 스위치 쌍을 포함할 수 있다. 즉, 인버터부(120)는 제1 내지 제6 스위치(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치로는 MOSFET, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등이 주로 사용된다.
인버터부(120)는 직류 링크 커패시터에 의해 전달된 직류전압을 3상 교류 전원으로 변환하여, 모터부(110)에 인가할 수 있다. 이와 같은 인버터부(120)는 3-레벨 인버터로 정의된다.
도 1을 참조하면, 인버터부(120)와 직류 링크 캐패시터 사이에는 션트저항(Rs)이 구비될 수 있다. 상기 션트저항(Rs)은 모터부(110)의 상전류를 감지하기 위한 것이다.
또한, 도 1을 참조하면, 정류부(130)와 입력전원부(140) 사이에는 리액터(LRe)가 구비될 수 있다. 상기 리액터(LRe)는 정류부(130)에 입력전원이 인가되는 때, 정류부(130)에 발생될 수 있는 돌입전류에 의한 변압기의 충격을 안정시킨다.
한편, 제어부(180)은 3-레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어 신호를 인버터부(120)로 출력한다. 여기서, 인버터 제어 신호는 일반적으로 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 신호일 수 있다. 상기 PWM 제어 신호는 인버터에 포함된 스위치의 듀티비(Duty Ratio)를 조절하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다.
입력부(150)는 모터부(110)의 작동, 인버터부(120)의 작동과 관련된 사용자 입력을 인가받을 수 있다. 또한, 입력부(150)는 사용자 입력이 인가되면, 상기 인가된 사용자 입력에 대응되는 신호를 제어부(180)로 전달할 수 있다.
또한, 출력부(160)는 제어부(180)로부터 소정의 신호를 수신하며, 수신된 신호에 근거하여 동작할 수 있다. 구체적으로, 상기 출력부(160)는 발광다이오드, LED, OLED, 부저와 같은 출력소자를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 인버터의 출력단에 지락(Ground Fault)이 발생하는 경우, 그라운드(G)로부터 입력전원부(140)의 양의 단자(L)까지 전류(I)가 흐를 수 있다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았으나, 인버터의 출력단에 지락(Ground Fault)이 발생하는 경우, 그라운드(G)로부터 입력전원부(140)의 음의 단자(N)까지 전류가 흐를 수도 있다.
이하에서는 위와 같은 압축기 구동장치(100)를 탑재한 시스템에서, 인버터의 고장진단을 수행하는 방법에 대해 설명한다. 특히, 인버터의 지락 발생 여부를 검출하는 방법에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 인버터 고장진단 방법의 일 실시예가 도시된다.
제어부(180)는 압축기가 오프상태에서 온상태로 전환되기 전에, 인버터에 지락이 발생했는지 여부를 검사할 수 있다.
즉, 제어부(180)는 압축기 구동장치(100)를 포함하는 시스템의 전원을 키거나, 상기 시스템이 휴지상태에서 동작상태로 전환되는 때에, 상기 압축기 구동장치(100)에 포함된 인버터에 지락이 발생했는지 여부를 검사하기 위한 지락 검사 알고리즘을 개시할 수 있다.
지락 검사 알고리즘이 개시되면, 제어부(180)는 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 최소 듀티 값에서부터 기준 듀티 값까지 점차적으로 증가시킬 수 있다(S201). 예를 들어, 상기 최소 듀티비 값은 1/16일 수 있으며, 상기 기준 듀티비 값은 1/2일 수 있다.
구체적으로, 제어부(180)는 인버터부(120)의 스위치가 설정된 최소 듀티비로 동작하도록, 상기 인버터부(120)에 최소 듀티비에 대응되는 PWM 제어신호를 기 설정된 시간 간격동안 인가할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 상기 스위치의 듀티비를 미리 설정된 듀티비 증가분만큼 증가시키도록 PWM 제어신호를 변경할 수 있으며, 변경된 PWM 제어신호를 상기 기 설정된 시간 간격동안 인버터부(120)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 미리 설정된 듀티비 증가분은 1/16 일 수 있다.
이와 같이, 제어부(180)는 상기 스위치의 듀티비를 기준 듀티비에 도달할 때까지 점차적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 제어부(180)는 상기 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비가 증가하는 동안, 상전류와, 직류 링크 커패시터 양단의 전압을 감지할 수 있다(S202).
구체적으로, 제어부(180)는 인버터부(120)에 연결된 션트저항(Rs)에 흐르는 상전류를 감지할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 인버터부(120)에 병렬로 연결된 직류 링크 커패시터(Cap)의 양단에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.
제어부(180)는 감지된 상전류와 직류 링크 커패시터 양단의 전압에 근거하여, 인버터부(120)에 지락이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S203).
즉, 제어부(180)는 감지된 상전류가 기준 전류 값을 초과하면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 감지된 직류 링크 커패시터 양단의 전압이 기준 전압 값 이상 변화하면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 제어부(180)는 인버터부(120)의 스위치의 듀티비가 점차적으로 증가할 때마다, 지락의 발생 여부를 판단할 수 있다.
보다 상세하게, 제어부(180)는 듀티비가 증가하는 동안, 감지된 상전류의 값이나 직류 링크 커패시터 양단의 전압의 변화가 지락 발생 조건에 대응되면, 디폴트 값이 0인 카운트 변수를 1씩 증가시킬 수 있으며, 카운트 변수가 소정의 값을 초과하면, 최종적으로 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아울러, 제어부(180)는 지락이 발생된 것으로 판단되면, 인버터부(120)를 비활성화시킬 수 있다. 즉, 제어부(180)는 지락이 발생된 것으로 판단되면, 인버터부(120)에 포함된 스위치를 모두 오프 상태로 전환시켜, 인버터부(120)와 인버터부(120)에 연결된 PCB 기판으로 지락에 의한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 지락이 발생된 것으로 판단되면, 부저가 경고음을 출력하거나, LED가 깜빡이도록 출력부(160)를 제어할 수 있다.
이하의 도 3에서는 본 발명에 따른 인버터 고장진단 방법에 대해 더욱 상세한 실시예가 설명된다.
제어부(180)에는 압축기를 오프상태에서 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가될 수 있다. 제어부(180)는 압축기를 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가되면, 지락 검사 알고리즘을 시작할 수 있다.
먼저, 제어부(180)는 인버터부(120)에 PWM 제어신호를 인가하기 전에, 상기 압축기에 연결된 인버터에 포함된 복수의 스위치 중 상기 상전류가 흐르는 션트저항에 연결된 일부의 스위치를 온시키고, 나머지 스위치를 오프시킬 수 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 제어부(180)는 션트저항(Rs)에 직접 연결된 제4 내지 제6 스위치(S4, S5, S6)를 턴 온시키고, 나머지 스위치인 제1 내지 제3 스위치(S1, S2, S3)을 턴 오프시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(180)는 상기 션트저항에 연결된 일부의 스위치가 온 상태인지 여부를 확인할 수 있고, 상기 나머지 스위치가 오프 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
이로써, 제어부(180)는 압축기 구동장치(100)를 포함하는 시스템이 지락 검사 알고리즘을 수행할 준비가 되었는지 여부를 검사할 수 있다.
한편, 제어부(180)는 션트저항(Rs)에 직접 연결된 제4 내지 제6 스위치(S4, S5, S6) 중 어느 하나가 오프되어 있거나, 션트저항(Rs)에 직접 연결되지 않은 제1 내지 제3 스위치(S1, S2, S3) 중 어느 하나가 온되어 있으면, 지락 검사와 압축기의 구동을 중단시킬 수 있다.
또한, 제어부(180)는 상기 인버터부(120)에 PWM 제어신호가 인가되기 전에, 입력 전원의 전위가 영전위(0V)인지 여부를 확인할 수 있다(S301).
제어부(180)는 입력 전원의 전위 값이 부호 변화점인 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격동안 PWM 제어신호를 인가할 수 있다.
제어부(180)는 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 설정할 수 있다(S302).
구체적으로, 제어부(180)는 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 최초에 최소 듀티 값으로 설정할 수 있고, 상기 듀티비가 기준 듀티비 값에 도달할 때까지 점차적으로 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 최소 듀티비 값은 1/16일 수 있으며, 상기 기준 듀티비 값은 1/2일 수 있다. 또 다른 예에서, 듀티비의 증가분은 1/16일 수 있다.
제어부(180)는 설정된 듀티비에 대응되는 PWM 제어신호를 인버터부(120)에 인가시킬 수 있다(S303).
구체적으로, 제어부(180)는 입력 전원의 전위 값이 부호 변화점인 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격동안 PWM 제어신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 기 설정된 시간 간격은, 입력전원의 주기의 4배에 대응될 수 있다.
이와 관련하여 도 5를 참조하면, PWM 제어신호(501), 상전류(502) 및 입력전원(503)의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 5를 참조하면, 제어부(180)는 입력전원(503)의 주기보다 긴 시간 간격동안, PWM 제어신호(501)를 인버터부(120)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 상긴 시간 간격은 입력전원(503)의 주기의 4배에 대응될 수 있다.
제어부(180)는 상전류(502)의 피크(510)가 발생되면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
제어부(180)는 PWM 제어신호가 인가되는 동안, 인버터부(120)의 상전류를 감지할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 PWM 제어신호가 인가되는 동안, 인버터부(120)에 병렬로 연결된 커패시터의 양단 전압을 모니터링할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 제어부(180)는 상기 감지된 상전류 및 상기 커패시터의 양단 전압 중 적어도 하나에 근거하여 지락의 발생 여부를 판단할 수 있다(S310).
일 실시예에서, 제어부(180)는 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 전류 값은 5A일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어부(180)는 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 전위차는 50V 일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어부(180)는 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하거나, 상기 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 스위치의 듀티비가 증가될 때마다, 상기 상전류와 기준 전류 값을 비교할 수 있으며, 상기 상전류가 상기 기준 전류 값보다 크면, 카운트 변수를 증가시킬 수 있고, 상기 카운트 변수가 소정의 숫자보다 크면, 지락의 발생을 검출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(180)는 듀티비가 증가될 때마다, 상전류와 기준 전류 값을 비교하거나, 직류 링크 커패시터 양단의 전압 변화량과 기준 전압 변화량을 비교할 수 있다(S304).
제어부(180)는 상기 비교결과에 근거하여, 상기 상전류가 상기 기준 전류 값보다 크거나, 직류 링크 커패시터 양단의 전압 변화량이 기준 전압 변화량보다 크면, 제1 카운트 변수를 1씩 증가시킬 수 있다(S305). 이 경우, 상기 제1 카운트 변수는 초기 값이 0이고, 정수인 변수이다.
제어부(180)는 상기 제1 카운트 변수와 소정의 숫자를 비교할 수 있다(S306).
또한, 제어부(180)는 상기 제1 카운트 변수가 소정의 숫자보다 크면, 상기 제1 카운트 변수를 초기 값으로 재설정(S307)하고, 제2 카운트 변수를 1씩 증가시킬 수 있다(S308). 이 경우, 상기 제2 카운트 변수는 초기 값이 0이고, 정수인 변수이다. 예를 들어, 상기 소정의 숫자는 3일 수 있다.
제어부(180)는 제2 카운트 변수를 소정의 숫자와 비교할 수 있으며(S309), 상기 제2 카운트 변수가 소정의 숫자보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단할 수 있다(S310). 예를 들어, 상기 소정의 숫자는 3일 수 있다.
반면, 제어부(180)는 상기 제1 카운트 변수가 소정의 숫자보다 작으면, 듀티비가 증가되도록 상기 듀티비를 설정하는 단계(S302), 설정된 듀티비에 대응되는 PWM 제어신호를 인가하는 단계(S303), 지락 발생 조건을 판단하는 단계(S304)를 다시 수행할 수 있다.
마찬가지로, 제어부(180)는 상기 제2 카운트 변수가 소정의 숫자보다 작으면, 듀티비가 증가되도록 상기 듀티비를 설정하는 단계(S302), 설정된 듀티비에 대응되는 PWM 제어신호를 인가하는 단계(S303), 지락 발생 조건을 판단하는 단계(S304)를 다시 수행할 수 있다.
한편, 제어부(180)는 감지된 상전류가 기준 전류 값을 초과하지 않고, 직류 링크 캐패시터 양단의 전압 변화량이 기준 전압 변화량 값을 초과하지 않으면, 인가된 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비와 기준 듀티비 값을 비교할 수 있다(S311).
비교결과, 제어부(180)는 인가된 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비가 기준 듀티비보다 크면, 압축기 구동장치(100)가 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다(S312).
일 실시예에서, 입력부(150)는 기준 전류 값, 기준 전압 변화량 값, 기준 듀티비 값, 카운트 변수의 비교 대상으로 이용되는 숫자 중 적어도 하나와 관련된 사용자 입력을 인가받을 수 있다. 제어부(180)는 인가된 사용자 입력에 따라, 지락 검사 알고리즘의 민감도를 조정할 수 있다.
이하의 도 4에서는 본 발명에 따르는 인버터 고장진단 방법의 일 실시예가 설명된다.
도 4를 참조하면, 지락 검사의 개시 조건이 만족된 후, 제어부(180)는 인버터에 포함된 복수의 스위치에 대해 온오프 상태를 검사할 수 있다(S401). 즉, 제어부(180)는 미리 선택된 스위치가 온 상태인지 여부에 대해 검사할 수 있고, 나머지 스위치가 오프 상태인지 여부에 대해 검사할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 따라, 지락 검사를 수행할 수 있다(S402).
제어부(180)가 지락이 발생된 것을 감지하면, 인버터부(120)의 동작 상태를 확인할 수 있다(S403). 구체적으로, 제어부(180)는 지락이 발생된 것을 감지하면, 상기 PWM 제어신호를 인버터부(120)로부터 차단시키거나, 상기 PWM 제어신호를 제거할 수 있다.
아울러, 제어부(180)는 지락이 해제된 후, 압축기 구동장치(100)가 정상적으로 작동하는지 여부를 확인할 수 있다(S404). 즉, 제어부(180)는 PWM 제어신호의 출력과, 모터부(110)의 동작이 정상인지 여부를 확인할 수 있다.
본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 지락의 발생 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 압축기 모터 및 인버터를 포함하는 시스템과 그라운드 사이의 임피던스 크기와 무관하게, 지락의 발생 여부를 검출할 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르는 인버터 및 인버터의 고장진단 방법에 의하면, 압축기 구동장치에서 지락이 발생하더라도, 압축기 구동장치에 포함된 반도체의 소손을 방지할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 션트저항과, 상기 션트저항에 직접 연결된 복수의 스위치와, 상기 션트저항에 직접 연결되지 않은 복수의 스위치를 포함하는 인버터의 고장진단 방법에 있어서,
    압축기를 오프상태에서 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가되는 단계;
    상기 압축기를 온상태로 전환시키기 위한 제어 신호가 인가되면, 상기 션트저항에 직접 연결된 복수의 스위치가 온 상태인지 검사하고, 상기 션트저항에 직접 연결되지 않은 복수의 스위치가 오프 상태인지 검사하는 단계;
    상기 션트저항에 직접 연결된 복수의 스위치가 모두 온 상태이고, 상기 션트저항에 직접 연결되지 않은 복수의 스위치가 모두 오프 상태이면, 상기 인버터에 대해 지락 발생 여부를 판단하는 알고리즘을 개시하는 단계;
    상기 션트저항에 직접 연결된 복수의 스위치 중 어느 하나가 오프 상태이거나, 상기 션트저항에 직접 연결되지 않은 복수의 스위치 중 어느 하나가 온 상태이면, 상기 인버터에 대해 지락 발생 여부를 판단하는 알고리즘과 상기 인버터의 구동을 중단시키는 단계;
    상기 압축기에 연결된 인버터에 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 인가하는 단계;
    상기 PWM 제어신호에 대응되는 듀티비를 최소 듀티비 값으로부터 기준 듀티비 값까지 점차적으로 증가시키는 단계;
    상기 듀티비가 증가하는 동안, 상기 인버터의 상전류를 감지하는 단계;
    상기 감지된 상전류에 근거하여, 지락(Ground Fault)의 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 듀티비가 증가하는 동안, 상기 인버터에 병렬로 연결된 커패시터의 양단 전압을 모니터링하는 단계를 포함하고,
    상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 커패시터의 양단 전압이 소정의 시간간격 동안 기준 전위차 이상 변화하거나, 상기 감지된 상전류가 기준 전류 값보다 크면, 지락이 발생된 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인버터에 상기 PWM 제어신호가 인가되기 전에, 입력 전원의 전위가 영전위인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PWM 제어신호를 인가하는 단계는,
    상기 입력 전원의 전위 값이 부호 변화점인 시점으로부터, 기 설정된 시간 간격동안 PWM 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 듀티비가 증가될 때마다, 상기 상전류와 기준 전류 값을 비교하는 과정;
    상기 상전류가 상기 기준 전류 값보다 크면, 카운트 변수를 증가시키는 과정;
    상기 카운트 변수가 소정의 숫자보다 크면, 지락의 발생을 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지락의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 듀티비가 기준 듀티비 값에 도달하기 전까지, 상기 카운트 변수가 소정의 숫자보다 작으면, 상기 압축기가 정상 상태인 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 PWM 제어신호가 인가되기 전에, 상기 압축기에 연결된 인버터에 포함된 복수의 스위치 중 상기 상전류가 흐르는 션트저항에 연결된 일부의 스위치를 온시키고, 나머지 스위치를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 션트저항에 연결된 일부의 스위치가 온 상태인지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 나머지 스위치가 오프 상태인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    지락이 발생된 것으로 판단되면, 상기 인버터를 오프시키는 단계를 더 포함하는 인버터의 고장진단 방법.
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