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KR20130056060A - 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20130056060A
KR20130056060A KR1020110121795A KR20110121795A KR20130056060A KR 20130056060 A KR20130056060 A KR 20130056060A KR 1020110121795 A KR1020110121795 A KR 1020110121795A KR 20110121795 A KR20110121795 A KR 20110121795A KR 20130056060 A KR20130056060 A KR 20130056060A
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김홍주
권순만
이종무
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한국전기연구원
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    • H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

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Abstract

본 발명은 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터; 상기 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자와 연결되어 스위칭 소자가 턴-온되는 경우 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자; 상기 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부; 및 상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부;를 포함함으로써, 상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호할 수 있고, 기존에 사용되던 다이오드 브릿지 타입 혹은 IGBT 브릿지 타입의 컨버터 시스템에 용이하게 적용시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법 {3 phase converter system for protecting open phase problem and control method thereof}
본 발명은 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법으로서, 더욱 상세하게는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상에 결상이 생기면 결상 신호를 출력하고, 컨버터의 제어기 및 종래의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터 내에서 사용되었던 스위칭 소자를 제어하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터 장치는 크레인용 인버터 드라이버, 승강기 모터 드라이버, 풍력 발전기, 고전압 대용량 모터용 드라이버 등의 다양한 산업 분야에서 사용해왔었다. 종래부터 사용해온 컨버터 장치 또는 시스템에는 다이오드 브릿지 타입의 컨버터와 IGBT 브릿지 타입의 컨버터 등이 있다.
다이오드 브릿지 타입의 컨버터에 대해서는 도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 다이오드 브릿지 3상 AC/DC 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터에서 시간 흐름에 따른 동작 변화를 도시한 그래프이다.
다이오드 브릿지 타입의 컨버터는 도 1에 도시된 것처럼 3상 교류전원(11)에서 다이오드 브릿지(12)를 통하여 캐패시터와 저항으로 구성된 DC 링크부(13)에 전압을 형성한다. 부하(14) 쪽에서 전력을 요구하는 경우에는 다이오드 브릿지(12)를 통하여 계통에서부터 DC 링크부(13) 쪽으로 전력을 보내며, 부하(14) 측 전력이 DC 링크부(13) 쪽으로 넘어오는 경우에는 즉, 부하(14)에서 DC 링크부(13)로 흐르는 전류의 양이 증가하는 경우 DC 링크부(13)의 전압을 모니터링하여 이 전압이 일정 레벨을 넘어갈 때, DC 링크부(13)에 연결된 스위치(15)를 턴-온(turn-on)하여 넘어온 전력이 저항(16)을 통하여 열로 발산시킨다.
다이오드 브릿지 타입의 컨버터의 구체적인 동작 변화를 살펴보면 도 2에 도시된 것처럼 초기 동작 상태에서 DC 링크부의 전압(21)이 일정하게 유지되는데, 이때 부하 측에서 DC 링크부 측으로 흐르는 전류의 양이 증가(23)한다. 이처럼 부하로부터 DC 링크부로 넘어오는 전력이 증가함에 따라 DC 링크부의 전압은 상승하여 일정 레벨에 도달(22)하게 된다. DC 링크부의 전압이 일정 레벨에 도달하면, 내부 소자 보호를 위해 DC 링크부와 연결된 스위치가 턴-온(25)되고, 스위치와 연결된 저항을 통해 넘어온 전력을 열로 발산한다. DC 링크부의 전압이 일정 레벨에서 일정하게 유지(22)되고 부하 측에서 DC 링크부 측으로 흐르는 전류의 양이 감소(24)하면, 스위치는 턴-오프(turn-off, 26)된다.
이러한 다이오드 브릿지 타입의 컨버터는 시스템 구성이 간단하고 제어도 간단하다는 장점이 있는 반면, 열로 발산시키는 저항의 부피가 크고 저항에서 발생하는 열을 식히는 냉각장치가 추가로 필요하여, 전력의 소비가 많다는 단점이 있었다.
한편, IGBT 브릿지 타입의 컨버터에 대해서는 도 3 및 도 4를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 종래의 IGBT 브릿지 3상 AC/DC 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 시간 흐름에 따른 동작 변화를 도시한 그래프이다.
IGBT 브릿지 타입의 컨버터는 상술한 다이오드 브릿지 타입의 컨버터의 문제점을 개선하기 위한 시스템으로서, 도 3에 도시된 것처럼 3상 교류전원(31)에서 스위칭 동작이 가능한 IGBT 브릿지(33)를 통하여 캐패시터와 저항으로 구성된 DC 링크부(34)에 전압을 형성한다. 부하(35) 쪽에서 전력이 필요한 경우 IGBT 브릿지(33)를 통하여 계통에서 DC 링크부(34)로 전력을 전해주고, 부하(35) 측에서 전력이 DC 링크부(34)로 넘어오는 경우 IGBT 브릿지를 제어하여 계통으로 전력을 보낸다. 상용화된 IGBT 브릿지 타입의 컨버터는 3상 교류전원의 위상을 감지하는 PLL(Phase Locked Loop, 32), DC 링크부(34)의 전압 제어를 위한 전압 제어부(36), DC 링크부(34)의 캐패시터를 충전하기 위한 전류 제어부(37), PWM(Pulse Width Moduation) 제어부(38) 등으로 이루어져 있고, 각각을 제어하는 알고리즘들이 학계에 상세하게 보고되고 있다.
IBGT 브릿지 타입의 컨버터의 구체적인 동작 변화를 살펴보면 도 4에 도시된 것처럼 초기 충전상태에서 DC 링크부의 전압은 승압(41)을 시작하여 일정 레벨에서 일정하게 유지(42)된다. 이때 부하 측에서 DC 링크부 측으로 흐르는 전류의 양이 증가(43)하여 감소(44)할 때까지, 전압 제어부, 전류 제어부 및 PWM 제어부에서 DC 링크부 및 IGBT 브릿지를 제어함에 따라 그 전류가 계통으로 전달되어 DC 링크부의 전압을 일정(42)하게 제어하게 된다.
이러한 IGBT 브릿지 타입의 컨버터는 저항이 없기 때문에 부피가 작고 열의 발생이 적기 때문에 냉각 설비가 없다는 장점이 있다. 그러나 제어가 복잡하고 특히, 특정 동작점에서 불안정하게 제어된다면 계통이 무한 소스처럼 동작하여 IGBT 소자나 게이트 드라이버 등이 파괴될 위험이 있다. 무엇보다도 계통 전원이 컨버터로 불평형하게 공급된다면 예를 들어, 3상 중 한 상이나 2상, 또는 3상 모두에서 결상이 생기면, 제어가 불완전하게 이루어져 위험하게 된다. 특히, 트롤리바(Trolley Bar)를 통하여 3상 교류전원을 공급받는 크레인이나 승강기에서는 결상 문제가 흔히 발생하여 IGBT 브릿지 타입의 컨버터를 이용하는데에 문제가 있었다.
결상 문제와 관련하여 도 5를 참고하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 5는 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 입력 불평형이 생긴 경우 오류 동작을 나타낸 그래프이고, DC 링크부의 전압(51), 부하 측에서 계통으로 전해 오는 전류(52), 3상 교류전원(53) 및 q축 전압인 Vq(54)가 시간 흐름에 따라 변화하는 것을 나타낸다.
입력 3상 교류전원(53)이 평형상태를 유지하는 정상 동작 구간(55)에서 부하 쪽에서 DC 링크로 전류(52)가 증가하는 경우, 컨버터는 정상적으로 동작하여 DC 링크부의 전압(51)을 일정하게 유지시킨다. q축 전압인 Vq(54)도 3상 교류전원의 피크값으로 일정하게 유지된다. 그러나, 3상 교류전원(53)이 불평형하게 공급되는 결상 상태 구간(56)에서 Vq(54)가 일정한 값을 유지하지 못함을 확인할 수 있고, 컨버터 제어에서 오류가 발생하여 DC 링크부의 전압(51)이 한계 값을 넘어서는 현상이 발생한다. 3상 계통이 다시 정상으로 돌아와 일정 시간이 경과한 상태를 나타낸 구간(57)에서 전체 시스템이 정상동작함을 확인할 수 있다.
다만, 오류가 발생한 결상 상태 구간(56)에서 계통에 흐르는 전류가 급격히 증가하여 IGBT 소자와 게이트 드라이브가 파괴될 수 있으며, 시스템을 셧 다운시키는 보호 모드가 가동되는 경우 전원 공급이 불가능해져 원활한 시스템 운영에 차질이 생기는 문제점이 있다. 이때, 컨버터 제어의 중단으로 DC 링크부의 전압이 상승하여 DC 링크부의 캐패시터도 파괴될 수 있는 위험이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 종래의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터와 IGBT 브릿지 타입의 컨버터가 갖는 장단점을 융합하여 복합적으로 동작시키는 컨버터 시스템과 그 제어방법을 제안한다.
IGBT 브릿지 타입의 컨버터를 이용하여 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 경우 3상에 결상이 생기면 결상 상태에 있음을 판단하고, 컨버터의 제어기 및 종래의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터 내에서 사용되었던 스위칭 소자를 제어하여 안정적으로 전체 컨버터 시스템를 제어할 수 있는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템은, 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터; 상기 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자와 연결되어 스위칭 소자가 턴-온되는 경우 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자; 상기 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부; 및 상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부;를 포함하고, 상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템은, 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자와 연결되어 스위칭 소자가 턴-온되는 경우 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자를 구비하는 다이오드 브릿지 타입의 컨버터; 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터; 상기 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부; 및 상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부;를 포함하고, 상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 결상 판단부는 상기 기준 범위 밖에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 고장카운터를 구비하고, 상기 고장카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값보다 커지면 상기 결상 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직한 결상 처리부는 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-온되도록 제어하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직한 결상 처리부는 상기 기준 범위 내에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 정상카운터를 구비하고, 상기 정상카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-오프시키고 상기 컨버터의 제어기를 턴-온되도록 제어하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면인 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 제어방법은, 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 q축 전압인 Vq를 얻는 제1 단계; 결상 판단부에서 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 제2 단계; 및 결상 처리부에서 상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제3 단계;를 포함하고, 상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 제2 단계는, 상기 결상 판단부 내 고장카운터에서 상기 Vq가 기준 범위 밖에 있는 횟수를 카운팅하는 카운팅 단계와, 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값보다 커지면 상기 결상 신호를 출력하는 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직한 제3 단계는, 상기 결상 신호를 결상 처리부에서 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키는 제어기 턴-오프 단계와, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-온되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-온 단계와, 상기 스위칭 소자와 연결된 열발산 소자에서 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 단계를 포함하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직한 제3 단계는, 상기 결상 처리부 내 정상카운터에서 상기 Vq가 기준 범위 내에 있는 횟수를 카운팅하는 카운트 단계와, 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-오프되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-오프 단계와, 상기 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 컨버터의 제어기를 턴-온되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 제어기 턴-온 단계를 포함하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법을 이용하면, 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호할 수 있다.
또한, 크레인과 승강기와 같이 다이오드 브릿지 타입의 컨버터를 사용하는 기존 시스템에서 IGBT 브릿지 타입의 컨버터를 병렬로 연결하고 본 발명의 결상 판단부 및 결상 처리부를 추가 연결함으로써, 용이하게 본 발명을 적용시킬 수 있고, 모터 감속 시 생기는 전력을 계통으로 전달하여 전력을 절약하고 스위칭 소자의 크기 및 냉각기의 용량을 작게 할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 트롤리 바(trolley bar) 및 IGBT 브릿지 타입의 컨버터를 통해서 3상 교류전원을 공급받는 기존 시스템에서 생길 수 있는 3상 결상 상황에서도 본 발명을 적용하여 안정적으로 컨버터를 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 다이오드 브릿지 3상 AC/DC 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터에서 시간 흐름에 따른 동작 변화를 도시한 그래프이고,
도 3은 종래의 IGBT 브릿지 3상 AC/DC 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 시간 흐름에 따른 동작 변화를 도시한 그래프이고,
도 5는 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 입력 불평형이 생긴 경우 오류 동작을 나타낸 그래프이고,
도 6은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 PLL이 좌표 변환을 수행하는 것을 나타낸 블록도이고,
도 7은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 중 한 상에 대해 결상이 생긴 경우 회전좌표계 변환 결과를 나타낸 그래프이고,
도 8은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 중 2상 또는 3상 모두에 대해 결상이 생긴 경우 회전좌표계 변환 결과를 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 제어방법에서 3상 결상을 판단하는 방법에 대한 순서도이고,
도 10은 도 9의 3상 결상 판단방법을 이용한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 제어방법에서 3상 결상 판단 이후 3상 결상을 처리하는 방법에 대한 순서도이고,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 14는 도 12 및 도 13의 3상 컨버터 시스템을 적용시킨 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 및 그 제어방법은 3상에서 결상이 생기면 이를 파악하여 컨버터의 제어기와 스위칭 소자를 제어함으로써 불평형 3상 교류전원이 입력되어도 안정적으로 컨버터를 제어하는 데에 특징이 있다.
구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법은, 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 q축 전압인 Vq를 얻는 제1 단계; 결상 판단부에서 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 위 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 제2 단계; 및 결상 처리부에서 그 결상 신호를 수신받아 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제3 단계;를 포함하고, 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 제어방법 중에서 우선적으로 3상교류전원이 결상 상태에 있는지 여부를 판단하는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 PLL이 좌표 변환을 수행하는 것을 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 3상 교류전원의 위상을 감지하는 PLL(32) 등이 동작하여 도 6에 도시된 각 좌표계에서 위상 변환이 이루어진다. 3상 교류전원(a상, b상, c상)이 정지 좌표계(61)를 통해 α축, β축 값이 얻어지고, 계속해서 d-q 변환이 이루어지는 회전 좌표계(62)를 통해 d축, q축 값이 얻어진다. d축 값은 0으로 설정하고, q축 값은 3상 교류전원의 피크 값으로 일정한 값인 Vq의 직류전원으로 나타낼 수 있다.
이러한 q축 전압인 Vq에 대하여 3상에 결상이 생긴 경우 어떠한 변화가 생기는지 도 7 및 도 8을 참고하여 살펴본다.
도 7은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 중 한 상에 대해 결상이 생긴 경우 회전좌표계 변환 결과를 나타낸 그래프로서, 3상에 결상이 없는 경우 q축 변환 값(71)은 3상 교류전원의 피크 값을 갖는 것을 확인할 수 있으며, 3상 중 가장 앞서는 한 상에 결상이 생긴 경우(73) q축 변환 값(72)은 일정하지 않고 진동하는 것을 알 수 있다. 3상 중 위상이 중간인 한 상에서 결상이 생긴 경우(75) 및 3상 중 가장 늦는 상 한 상에 결상이 생긴 경우(77)에도 마찬가지로 q축 변환 값(74) 및 q축 변환 값(76) 각각은 일정하지 않고 진동하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 8은 도 3의 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 중 2상 또는 3상 모두에 대해 결상이 생긴 경우 회전좌표계 변환 결과를 나타낸 그래프로서, 3상 중 2상에서 결상이 생긴 경우(82) q축 변환 값(81)은 일정한 값이 아니고 진동함을 알 수 있고, 3상 모두에서 결상이 생긴 경우(84) q축 변환 값(83)은 0이 됨을 확인할 수 있다.
이러한 결과를 활용한 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법 내 3상 결상 여부를 판단하는 방법은 3상 결상을 판단하는 방법에 대한 순서도를 나타낸 도 9를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
3상 결상 판단을 시작하면(S90), 제1 단계로서 3상 교류전압을 직류전압으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 교류전압을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 q축 전압인 Vq를 계산해낸다(S91). 이어서 제2 단계로서 결상 판단부에서 계산된 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 그 기준 범위를 벗어난 경우(S92의 'YES') 결상 신호를 출력하고(S96) 결상 판단을 종료한다(S97).
바람직한 제2 단계는, 결상 판단부 내 고장카운터(Fcnt)에서 Vq가 기준 범위 밖에 있는 횟수를 카운팅하는 카운팅 단계(S93)와, 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값(Fcnt_H)보다 커지면(S95의 'YES') 결상 신호를 출력하는 출력 단계(S96)를 포함하여 이루어질 수 있다. Vq가 기준 범위 내에 있으면(S92의 'NO') 고장카운터(Fcnt) 값을 0으로 설정(S94)하고, 다시 q축 전압 Vq를 계산할 수 있다(S91). 결상 신호의 빈번한 출력을 막고자 미리 설정된 고장 기준값(Fcnt _H)은 바람직하게 30으로 설정하여 고장카운터(Fcnt) 값이 이보다 작으면(S95의 'NO') 다시 q축 전압 Vq를 계산(S91)하도록 제어하고, 출력 단계(S96)에서는 Flagset 값을 1로 설정하는 방식으로 결상 신호를 출력할 수 있다.
이때, Vq 값이 기준 범위 내인지 판단함에 있어서, 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정될 수 있다. 220√2는 약 311 볼트로 3상 교류전원의 피크 값에 해당하고, 보다 확실하게 결상 상태일 때 결상 신호를 출력하도록 마진 역할을 하는 α, β는 잡음을 고려할 때, 20으로 설정되는 것이 바람직하다.
아울러, 도 9의 3상 결상 판단방법을 이용한 결과를 나타낸 그래프인 도 10를 참고하면, 결상이 생긴 경우(101) Vq 값(102)은 진동하며 결상 신호로서 Flagset 값이 1을 출력하여 고장 또는 오작동 발생을 검출할 수 있다.
계속해서 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템 제어방법 중에서 결상 신호가 출력된 이후 즉, 3상에서 결상이 생긴 이후의 처리 방법에 대해 도 11을 참고하여 설명한다.
3상 결상 처리를 시작하면(S100), 제3 단계로서 결상 처리부에서 상술한 결상 신호를 수신(S101)받아 컨버터의 제어기를 턴-오프(S102)시키고, 상술한 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단(S104)하여 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어(S107, S110)한 뒤 결상 처리를 종료한다(S111). 이때, 제어기의 적분 이득 값을 0으로 리셋시킬 수 있는데(S102), 이는 제어기가 턴-오프 되어 있는 동안 제어기의 적분 항으로 인해 제어 오차가 누적됨에 따라 결상 처리가 종료(S111)된 후 제어기가 정상 모드에서 동작할 때 이상 제어 현상을 방지하기 위함이다.
바람직한 제3 단계는, 결상 신호를 결상 처리부에서 수신받아(S101) 컨버터의 제어기를 턴-오프시키는 제어기 턴-오프 단계(S102)와, 상술한 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서(S104의 'NO') 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값(VdcH)보다 커지면(S106의 'YES') 스위칭 소자를 턴-온되도록 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-온 단계(S107)와, 스위칭 소자와 연결된 저항 등과 같은 열발산 소자에서 전달된 전력을 열로 발산시키는 열발산 단계(S107)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, Vq가 상술한 기준 범위를 벗어나 있으면 정상카운터(Ncnt) 값을 0으로 설정(S105)한 후 DC 링크부의 전압과 DC전압 기준값(VdcH)을 비교하는 단계로 넘어갈 수 있다. 덧붙여, DC 링크부의 전압이 바람직한 DC전압 기준값(VdcH)인 760보다 작아지는 경우(S106의 'NO') 그리고 DC 링크부의 전압을 유지하기 위한 열발산 단계 종료 후에 다시 q축 전압 Vq를 계산(S103)하도록 제어할 수 있다.
또한 바람직한 제3 단계는, 결상 처리부 내 정상카운터(Ncnt)에서 Vq가 기준 범위 내에 있는(S104) 횟수를 카운팅하는 카운트 단계(S108)와, 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값(Ncnt_H)보다 커지면(S109의 'YES') 스위칭 소자를 턴-오프되도록 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-오프 단계(S110)와, 상기 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값(Ncnt_H)보다 커지면(S109의 'YES') 컨버터의 제어기를 턴-온되도록 결상 처리부에서 제어하는 제어기 턴-온 단계(S110)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 스위칭 소자 턴-오프 단계(S110)와 제어기 턴-온 단계(S110)는 시간 차이없이 동시에 일어날 수 있고, 3상이 정상 상태로 복귀했는지 정확한 판단을 하고자 미리 설정된 정상 기준값(Ncnt _H)은 바람직하게 1000으로 설정하여 정상카운터(Ncnt) 값이 이보다 작으면(S109의 'NO') 다시 q축 전압 Vq를 계산(S103)하도록 제어할 수 있다. 덧붙여, 결상 처리를 종료(S111)하기 전에 Flagset 값을 0으로 설정할 수 있다(S110).
이와 같이 본 발명에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법을 사용하면 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적으로 컨버터를 제어함으로써 컨버터의 내부 소자를 보호할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면인 결상 보호용 3상 컨버터 시스템은 이하 도 12 및 도 13을 참고하여 설명될 실시예에 나타난 것과 같이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템(120)은 도 12를 참고하면, 3상 교류전압을 직류전압으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터(121); 그 컨버터(121)에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 그 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자(122); 그 스위칭 소자(122)와 연결되어 스위칭 소자(122)가 턴-온되는 경우 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자(123); 3상 교류전압을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부(124); 및 위 결상 신호를 수신받아 컨버터의 제어기(126)를 턴-오프시키고, Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 스위칭 소자(122)의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부(125);를 포함하고, 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
IGBT 브릿지 타입의 컨버터(121)는 도 3에서 상술한 것과 같이, 3상 교류전원에서 스위칭 동작이 가능한 IGBT 브릿지를 통하여 캐패시터와 저항으로 구성된 DC 링크부에 전압을 형성한다. 컨버터의 제어기(126)로는 DC 링크부의 전압 제어를 위한 전압 제어부, DC 링크부의 캐패시터를 충전하기 위한 전류 제어부, PWM 제어부 등이 있고, 3상 교류전원의 위상을 감지하는 PLL도 IGBT 브릿지 타입의 컨버터(121)에 포함된다.
스위칭 소자(122)는 상술한 컨버터(121)에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 그 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하고, 열발산 소자(123)는 이러한 스위칭 소자(122)와 연결되어 스위칭 소자(122)가 턴-온되는 경우 전력을 열로 발산시킨다. 본 발명에서 스위칭 소자(122)와 열발산 소자(123)는 다양한 종류의 소자가 사용될 수 있지만, 도 1의 다이오드 브릿지 타입의 컨버터 내에서 사용된 스위치(15)와 저항(16)을 각각 적용시켜 사용하는 것이 바람직하다.
결상 판단부(124)는 3상 교류전압을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력한다.
결상 판단부(124)는 미리 설정된 기준 범위 밖에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 고장카운터를 구비할 수 있고, 그 고장카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값보다 커지면 결상 판단부(124)는 3상에서 결상이 생겼음을 알리는 결상 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. Vq값이 위 기준 범위 내인 경우 고장카운터 값을 0으로 설정하고 Vq 값을 다시 계산할 수 있으며, 고장카운터에서 카운팅된 값이 바람직한 고장 기준값인 30보다 작은 경우에도 Vq 값을 다시 계산할 수 있다.
이때, 미리 설정된 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 220√2는 약 311 볼트로 입력 측 3상 교류전원의 피크 값에 해당하고, 보다 확실하게 결상 상태일 때 결상 신호를 출력하도록 마진 역할을 하는 α, β는 잡음을 고려할 때, 20으로 설정되는 것이 바람직하다.
결상 처리부(125)는 상술한 결상 판단부(124)로부터 출력된 결상 신호를 수신받아 IGBT 브릿지 타입의 컨버터(121) 내에서 컨버터를 제어하는 제어기(126)를 턴-오프시키고, 상술한 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 스위칭 소자(122)의 스위칭 동작을 제어한다.
결상 처리부(125)는 미리 설정된 기준 범위 내에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 정상카운터를 구비할 수 있고, 그 정상카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 3상이 정상 상태로 복귀되었다고 판단하여 스위칭 소자(122)를 턴-오프시키고 컨버터의 제어기(126)를 턴-온되도록 제어할 수 있다. 정상카운터에서 카운팅된 값이 바람직한 정상 기준값인 1000보다 작은 경우에는 Vq 값을 다시 계산할 수 있다.
또한, 결상 처리부(125)는 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값보다 커지면 스위칭 소자(122)를 턴-온되도록 제어할 수 있다. 결상 처리부(125)가 스위칭 소자(122)를 턴-온 시킴에 따라 상술한 열발산 소자(123)에서 전달된 전력이 열로 발산될 수 있다. Vq값이 위 기준 범위 밖인 경우 정상카운터 값을 0으로 설정한 후 DC 링크부의 전압과 DC전압 기준값을 비교해볼 수 있고, DC 링크부의 전압이 바람직한 DC전압 기준값인 760보다 작은 경우에 Vq 값을 다시 계산할 수 있다.
이때, 결상 처리부(125)는 제어기(126)의 적분 이득 값을 0으로 리셋시키도록 동작할 수 있는데, 이는 제어기(126)가 턴-오프 되어 있는 동안 제어기(126)의 적분 항으로 인해 제어 오차가 누적됨에 따라 결상 처리부(125)의 동작이 종료된 후 정상 모드에서 제어기(126)가 동작할 때 이상 제어 현상을 방지하기 위함이다.
나아가 본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호용 3상 컨버터 시스템(130)은 도 13을 참고하면, 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 그 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자(132)와, 그 스위칭 소자(132)와 연결되어 스위칭 소자(132)가 턴-온되는 경우 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자(133)를 구비하는 다이오드 브릿지 타입의 컨버터(131); 3상 교류전압을 직류전압으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터(134); 3상 교류전압을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부(135); 및 위 결상 신호를 수신받아 컨버터의 제어기(136)를 턴-오프시키고, Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 스위칭 소자(132)의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부(137);를 포함하고, 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 한다.
다이오드 브릿지 타입의 컨버터(131)는 도 1에 대해 상술한 것과 같이, 3상 교류전원에서 다이오드 브릿지를 통하여 캐패시터와 저항으로 구성된 DC 링크부에 전압을 형성한다. 부하 측 전력이 DC 링크부 쪽으로 넘어오는 경우 DC 링크부의 전압을 모니터링하여 이 전압이 일정 레벨보다 높으면, DC 링크부에 연결된 스위칭 소자(132)를 턴-온(turn-on)하여 넘어온 전력이 열발산 소자(133)를 통하여 열로 발산시킨다.
본 발명의 다른 실시예의 스위칭 소자(132), 열발산 소자(133), IGBT 브릿지 타입의 컨버터(134), 결상 판단부(135) 및 결상 처리부(137)는 상술한 본 발명의 일실시예에서의 스위칭 소자(122), 열발산 소자(123), IGBT 브릿지 타입의 컨버터(121), 결상 판단부(124) 및 결상 처리부(125)와 각각 동일한 작동을 수행하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이러한 본 발명에 따른 실시예들을 시스템에 적용시키면 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 할 수 있다. 도 14는 도 12 및 도 13의 3상 컨버터 시스템을 적용시킨 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 DC 링크부 전압(141), q축 전압인 Vq(142), 부하에서 DC 링크부 측으로 흐르는 전류(143) 및 Flagset과 스위칭 소자에 대해 시간의 흐름에 따른 각각의 변화를 나타낸다. 세번째 그래프에서 부하에서 DC 링크부 측으로 흐르는 전류(143)가 점점 상승함과 동시에 두번째 그래프에서 3상 중 한 상(143)에서 결상이 발생한다. 이때, 일정하게 유지되던 Vq(142)가 진동하지만, 첫번째 그래프에서 DC 링크부 전압은 제어 가능한 범위에서 약간 상승했을 뿐 곧 일정 수준을 유지함을 확인할 수 있다. 이는 네번째 그래프에서 결상 판단부의 판단(145)을 통해 Flagset이 출력한 결상 신호(147)를 결상 처리부에서 수신하여 IGBT 브릿지 타입의 컨버터의 제어기를 턴-오프하고, 스위칭 동작 제어 신호(146)에 따라 스위칭 소자를 턴-온(148)시킨 결과로 판단할 수 있다. 3상이 정상으로 회복된 것으로 판단되는 구간(149)에서 스위칭 소자가 턴-오프되고, 제어기는 턴-온되어 전체 컨버터 시스템이 정상적으로 동작하는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
130 : 결상보호용 3상 컨버터시스템 131 : 다이오드 브릿지 타입 컨버터
132 : 스위칭 소자 133 : 열발산 소자
134 : IGBT 브릿지 타입 컨버터 135 : 결상 판단부
136 : 결상 처리부 137 : 컨버터의 제어기

Claims (11)

  1. 3상 컨버터 시스템에 있어서,
    3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터;
    상기 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자;
    상기 스위칭 소자와 연결되어 스위칭 소자가 턴-온되는 경우 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자;
    상기 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부; 및
    상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부;를 포함하고,
    상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  2. 3상 컨버터 시스템에 있어서,
    부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자와 연결되어 스위칭 소자가 턴-온되는 경우 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 소자를 구비하는 다이오드 브릿지 타입의 컨버터;
    3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터;
    상기 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 얻은 q축 전압인 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 결상 판단부; 및
    상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 결상 처리부;를 포함하고,
    상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 결상 판단부는 상기 기준 범위 밖에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 고장카운터를 구비하고, 상기 고장카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값보다 커지면 상기 결상 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 결상 처리부는 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 결상 처리부는 상기 기준 범위 내에 q축 전압인 Vq가 있는 횟수를 카운팅하는 정상카운터를 구비하고, 상기 정상카운터에서 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-오프시키고 상기 컨버터의 제어기를 턴-온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 2에 있어서, 상기 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템.
  7. 3상 컨버터 시스템의 제어방법에 있어서,
    3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 IGBT 브릿지 타입의 컨버터에서 3상 교류전원을 정지좌표계 및 회전좌표계를 통해 변환시켜 q축 전압인 Vq를 얻는 제1 단계;
    결상 판단부에서 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 상기 기준 범위를 벗어난 경우 결상 신호를 출력하는 제2 단계; 및
    결상 처리부에서 상기 결상 신호를 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키고, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위 내인지 판단하여 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제3 단계;를 포함하고,
    상기 3상 중 어느 하나 이상의 상에서 결상이 생겨도 안정적인 컨버터 제어를 하여 컨버터 내부 소자를 보호하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 결상 판단부 내 고장카운터에서 상기 Vq가 기준 범위 밖에 있는 횟수를 카운팅하는 카운팅 단계와, 카운팅된 값이 미리 설정된 고장 기준값보다 커지면 상기 결상 신호를 출력하는 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 단계는,
    상기 결상 신호를 결상 처리부에서 수신받아 상기 컨버터의 제어기를 턴-오프시키는 제어기 턴-오프 단계와, 상기 Vq가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나 있으면서 컨버터에서 부하로부터 DC 링크부로 전력이 전달되는 경우 상기 DC 링크부의 전압이 미리 설정된 DC전압 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-온되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-온 단계와, 상기 스위칭 소자와 연결된 열발산 소자에서 상기 전력을 열로 발산시키는 열발산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 단계는,
    상기 결상 처리부 내 정상카운터에서 상기 Vq가 기준 범위 내에 있는 횟수를 카운팅하는 카운트 단계와, 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 스위칭 소자를 턴-오프되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 스위칭 소자 턴-오프 단계와, 상기 카운팅된 값이 미리 설정된 정상 기준값보다 커지면 상기 컨버터의 제어기를 턴-온되도록 상기 결상 처리부에서 제어하는 제어기 턴-온 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 기준 범위의 하한치는 220√2-α이고 상한치는 220√2+β이며, α, β는 잡음을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 결상 보호용 3상 컨버터 시스템의 제어방법.
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