▒ 출력 1.5kW 3상 모터 인버터의 설계기술(연구개발 전문 기술자료 제공) ▒ 산업용 원칩마이컴에 의한 고지능 VVVF 제어에 관한 자료

산업용 원칩마이컴에 의한 고지능 VVVF 제어가 가능한

출력 1.5kW 3상 모터 인버터의 설계기술(소스파일 제공)

국제테크노정보연구소 기술정보분석팀

A4/16P

18,000원

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인버터는 직류전압을 임의의 주파수와 전압의 교류전압으로 변환하는 회로이다. AC 모터를 효율적으로, 그리고 유연하게 제어할 수 있기 때문에 에어컨에서부터 전동차에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 인버터에는 자동차용품으로서 판매되고 있는 소전력용의 방형파 인버터, 모터제어에 사용하는 PWM(Pulse Width Modulation) 인버터 등이 있다.
종래는 범용의 인버터 유닛으로 모터를 제어하는 것이 많았지만, 최근에는 인버터를 내장하여 회전수를 자유로이 설정하거나 유연한 기동이나 정지가 가능한 인텔리전트 액추에이터가 증가하고 있다.
여기서 소개하는 인버터도 원래 펌프를 동작시키는 모터에 내장하여 사용할 목적으로 설계 시제한 것이다. 가격을 더욱 낮추기 위해 종래의 인버터에 비해 회로를 컴팩트하게 설계했다.
여기서 사용한 원칩마이컴은 노이즈 등에 아주 강하기로 정평이 있는 H8/3048F를 사용하였으며, PWM 제어기능이 있으므로 프로그래밍에 의해 간단하게 PWM 제어를 하여 여러 가지 기능을 실현할 수 있다. 예를 들면 출력전압과 주파수를 자유로이 바꿀 수 있는 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 제어가 가능하다. 게다가 공작기계 등에 사용하는 주파수와 더불어 직선적으로 전압이 증가하는 정토크 모드와 팬이나 펌프에 사용하는 전압이 주파수의 제곱으로 증가하는 저감 토크 모드를 갖추고 있으며, 그리고 각 모드에 있어서 60Hz, 90Hz, 100Hz, 120Hz로 최대 출력전압에 도달하는 합계 8종류의 출력 주파수-출력전압 패턴(V-F 패턴)을 준비했다. 물론 기저 주파수도 가변이다. 즉, 인버터의 전원을 투입하면 스위치로 미리 설정한 출력 주파수-출력전압 특성 커브에 따라, 인버터의 출력 주파수가 상승하여 기저 주파수에 도달하면 그 주파수로 안정된다.

본고에서는 16비트 마이컴 H8/3048F, 3상 브리지 드라이버, IGBT 모듈을 사용한 1.5kW 출력의 3상 모터 인버터를 설계하여 시제한 내역을 R&D 전자기술자가 여러 형태로 접근하여 응용할 수 있도록 분석하고, 회로도 공개 및 시제품 내용, 시제한 사진, 소스 프로그램 공개 등을 통해 실제 설계와 제작 기법을 알기 쉽게 구체적으로 해설하고 있다. 이것을 토대로 원하는 사양의 인버터 개발에 도움이 되었으면 한다.

■ 주요내용

1. 인버터의 개요
   ■ 현재의 인버터 동향 ■ 설계 시제한 모터 인버터의 특징
2. 시스템의 구성과 회로도 해설
   ■ AC-DC 컨버터부
   ■ 제어부
      □ 시스템을 설정하는 조작부 □ 시스템을 제어하는 마이컴
      □ 브리지 드라이버부(드라이버 IC, 과전류 보호회로)
      □ 운전주파수와 에러 표시를 하는 LED 표시부
      □ 인버터부
3. PWM 파형의 생성 기법
   ■ 삼각파의 생성과 사인파 데이터 ■ 상보 PWM 제어기능의 이용
   ■ 사인파 데이터의 생성법
4. 출력 파형의 관측
   ■ 출력 파형
      □ 전압의 실측 파형 □ FFT 애널라이저에 의한 스펙트럼 분석
   ■ 출력의 기본파 성분의 관측 ■ 출력전류 파형
5. VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 제어
   ■ 출력 주파수의 변경      ■ 출력전압의 변경
6. 프로그램의 개요와 시제할 때의 유의사항
   ■ 마이컴 프로그래밍에는 C와 어셈블리 언어 사용
   ■ 시험제작할 때의 주의점

기술자료 PDF 파일 목록

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