인버터의 기본원리

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인버터의 기본원리 에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

시간이 짧은 IGBT, FET 및 TRANSISTOR을 사용 한다.
⑤ 인버터 출력주파수 범위가 광범위하다.
5) 전압형 인버터의 장.단점
① 장점
ⓐ 모든 부하에서 정류( COMMUTATION )가 확실하다.
ⓑ 속도제어 범위가 1 : 10 까지 확실하다.
ⓒ 인버터 계통의 효율이 매우 높다.
ⓓ 제어회로 및 이론이 비교적 간단하다.
ⓔ 주로 소, 중용량에 사용한다.
② 단점
ⓐ 유도성 부하만을 사용할수 있다.
ⓑ REGENERATION을 하려면 DUAL CONVERTER가 필요하다.
ⓒ 스위칭 소자 및 출력 변압기의 이용률이 낮다.
ⓓ 전동기가 과열되는 등 전동기의 수명이 짧아 진다.
ⓔ dv/dt PROTECTION이 필요하다.
3. 인버터의 내부 회로 구성
(1) 컨버터 부
컨버터부는 3상 교류 입력전압을 직류로 변환시키는 Diode Module( DM )과 EMI 노이즈 제거를 위해 Surge Absorber( ZNR )로 구성 된다.
(2) DC LINK 부
컨버터부에서 정류된 DC 전압을 Filtering(평활)시키는 전해 콘덴서( CB ), 전원 OFF시 전해 콘덴서에 충전돤 전압을 방전시키는 방전저항( RB )와 인버터 운전시 VDC에서 발생되는 스위칭노이즈를 제거하기 위한 고조파용 고전압 Film 콘덴서( C ), 그리고 입력전원 ON시 과전류에 의해 PM( IPM, TR. )소자의 손상을 방지하는 전류제한저항( RS )와 RLY( 84a )로 구성된다.
또한, 인버터 출력단 SHORT 및 기타 문제발생시 과전류에 의한 POWER 소자 손상 방지용 DC REACTOR가 들어 있다.
(3) 인버터 부
컨버터부에서 변환된 직류를 TRANSISTOR, IGBT 등의 반도체 소자를 이용하여 PWM 제어방식에 의해 DC 전압을 임의의 교류 전압 및 주파수를 얻으며, 또한 TURN-ON 및 OFF시 주소자에 인가되는 과전압과 스위칭 손실을 저감시키거나 전력용 반도체의 역바이어스 2차 항복 파괴 방지를 목적으로 연결된 SNUBBER 회로로 구성된다.
4. 인버터 제어방식
(1) PAM(Pulse Amplitude Modulation) 제어방식
1)주회로 구성
2) 회로 설명
PAM 제어는 컨버터부에서 AC전압을 DC전압으로 변환시 DIODE MODULE 대신 SCR MODULE을 사용하여 위상 제어기법으로 직류전압을 제어하고, 동시에 인버터부에서 주파수를 제어하는 방식이다. 즉, 하기 그림과 같이 전압의 진폭 및 주파수를 제어하는 방식이다.
PAM 제어시 인버터 출력 전압 파형
(2) PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식
1) 주회로 구성
2) 회로 설명
PWM 제어는 컨버터부에서 DIODE MODULE을 이용하여 AC전압을 DC전압 으로 정류시켜 콘덴서로 평활시킨 다음, 인버터부에서 직류전압을 CHOPPING 하여 펄스폭을 변화시켜서 인버터 출력전압을 변화시키며, 동시에 주파수를 제어하는 방식이다.
즉,아래 그림 과 같이 제어하는 방식으로, 펄스폭이 1/2주기에 있어서 같은 간격인 등펄스폭 제어와 중앙부에서 양단으로 좁아지는 부등 펄스폭제어가 있다.

① 부동 펄스폭 제어방식





















< 부등 PULSE 폭 제어방식 >
② 등 펄스폭 제어방식
< 등 PULSE 폭 제어방식 >
3) PWM 펄스 변조 원리



fR : 기준신호( 정현파 ) fc : 비교신호( 삼각파 )
fC는 일정한 주파수로 유지한 상태에서 fR의 신호의 진폭 및 주기를 가변시켜 펄스의 폭을 가변함으로 ,인버터의 출력전압과 주파수를 동시에 제어하는 방식이다.
(3) PWM &PAM 제어방식 비교
순
제어방식 항 목
PWM 제어
PAM 제어
부등간격제어(PM)
등간격제어(DM)
1
출력 전압 파형
PWM 구형파
PWM 구형파
정현파
2
출력 전류 파형
정현파
정현파
구형파
3
적용 인버터
전압형 인버터
전류형 인버터
4
제어회로
복 잡
간 단
간 단
5
모터효율
○
△
×
6
인버터 효율
95% 정도
90% 정도
7
전원 역율
80 ∼ 94%
90% 정도
8
진 동
○
△
9
전원 고조파
○
×
10
장점
응답성이 좋다
전원역률이 높다
주회로가 간단하다
모터 효율이 높다
저속 진동영향이 적다
고속운전이 가능
응답성이 좋다
전원역률이 높다
인버터 효율이 높다
회로가 간단하다
고차 노이즈가 적다
내구성이 강하다
11
단점
고차 NOISE가 큼.
과부하 내량이
적음.
전원이용율이 낮다.
저속에서 진동이 큼
고차 NOISE가 큼
전원 역율이 낮다.
응답성이 나쁘다.
주회로가 복잡하다.
저속에서 진동이 큼.
5. 인버터의 주요 제어기능
(1) 과부하 제한 기능
(2) 전자 Thermal 기능
(3) 직류제동 기능
(4) TORQUE BOOST 기능
(5) 주파수 JUMP 기능
(6) 주파수 상. 하한 LIMIT 기능
(7) 다단속 기능
(8) 제2 제어 기능
(9) 제2 가감속 기능
(10) FREE-RUN-STOP 기능
(11) 외부 트립 기능
(12) 복전 재시동 방지 기능
(13) 상용 절체 기능
(14) DATA 소프트록 기능
(15) 전류 입력 선택 기능
(16) 리세트 기능
(17) 주파수 원격 조작 기능 : 증속( UP ), 감속( DOWN )
(18) 아날로그 주파수 지령에 대한 출력주파수 GAIN. BIAS 기능
(19) 시동시 주파수 정지 시간 설정 기능
(20) 순정 재시동 기능
(21) 초기 설정 기능
(22) AUTO-TUNING 기능
(23) 퍼지 가.감속 기능
6. 인버터의 주요 보호기능
(1) 부족전압 보호
(2) 과전압 보호
(3) 순시 과전류 보호
(4) 과부하 보호
(5) 실속 방지
(6) 순시 정전 보호
(7) 지락 보호
(8) 결상 보호
(9) 방열판 과열 보호
(10) 제동저항기 과부하 보호
(11) EEPRON, CPU &CT ERROR
(12) 외부 트립
(13) 복전후 재시동 방지
(14) 수전 과전압 보호
(15) 파워 모듈 보호