인버터(Inverter) 정리 및 설계 1. 개요 A. 인버터의 개념을 정리한 B. 인버터 설계 료. 구성품의 설계 방 을 정리한 료. 2. 정의 일반 인 정의 는 류전 을 교류전 면(SMPS에서 사용하는 원리) 교류를 으 류 변환하는 장치이 바꾸 바꾸어 주는 장치를 말하는데, 이 과정에서 다 에 인버터라 말함. 3. 구성 A. 위와 같이 구성을 전압형 인버터라 ① 컨버터 부 말함. 그 교류 좀 류를 다 정 히 말하 의의 교류 바꿔주는 과정이 있기 때문 3상 다이오드 모듈을 사용하 ② 류 정류 킴. 류전압을 평활콘덴서를 이용하 평활 킴. DC-LINK 부 DC-LINK 내의 ③ 교류전압을 인버터 부 정류된 류 전압을 (PWM 제어방 스위칭을 통해 펄스 형태의 교류전압으 을 이용하 전압과 주파수를 동 변형. 에 제어.) 4. Inverter의 특징 및 장∙단점 A. 특징 ① 1, 2상한 운전만 능하며, 4상한 운전이 필요한 경우에는 Dual Converter를 사용. ② 전류 파형의 Peak치 높으므 주 와 변압기 용량이 필요 이상으 커 짐. ③ PWM 파형에 의해 Inverter와 Motor간에 Absorber를 부착 하 B. 말아 함. ④ Inverter의 주 를 Turn-Off ⑤ Inverter 출 ① 모든 부하에서 정류(Commutation) 주파수 위 광 간이 짧은 IGBT, FET 및 Transistor을 사용. 위함. 장점 ② 도제어 위 1 : 10 까 실. ③ Inverter 계통의 효율이 매우 높음. ④ 제어회 ① 유도성 부하만을 사용. 및 이론이 비교 C. 단점 률 개선용 진상콘덴서 및 서 간단. 실. ② Regeneration을 하 면 Dual Converter ③ 스위칭 ④ 전동기 ⑤ dv/dt Protection이 필요. 및 출 필요. 변압기의 이용률이 낮음. 과열되는 등 전동기의 수명이 짧음. 5. 이론적인 파형 6. 구성품의 설계 방법 A. Diode Module(DM) ① 흐르는 전류 DM의 1 LEG P = √속  V  I I DIODE I DIODE를 구하면 = P/ √속  V  cos   i. P : 인버터 용량 [kW] ii. cos : iii.  : 효율 Diode 률 흘러 들어 과부하 내량을 -  cos   이므 DIODE 6 DM 사용 는 전류는 I 해 : DIODE이므 , DM 결정 허용전류의 150% 함. I DIODE =I DIODE 1.5 ( Diode 전류 Max : 160A ) 2 DM 사용 ② DIODE =I DIODE  1.5 ( I DIODE/3 = 1ARM에 흐르는 전류 ) DM의 내압 VRRM = 순 ③ :I 최대값  과전압 내량  V  전압 RIPPLE율 i. 순 최대값 : √소 ii. 과전압 내량 : 200% iii. 전압 RIPPLE율 : 110% 55KW(85KVA) Inverter DM 선정 예 I DIODE = (85000)/(√속  440  0.82) = 136A I DIODE = 136  1.5 = 204A 2 MD을 사용하는 경우 1 ARM당 흐르는 전류는 204/3 = 68A ④ V=220V일 경우 내압 예 VRRM = √소 2  440  1.1 = 1369V 그러므 B. 1369V이상의 값이 필요함. IGBT Module 인버터 IGBT 선정 및 선정 IGBT 험에 관한 기술 료(20150225김동완) 참조. C. 평활콘덴서 평활용 콘덴서는 출 Level이하 되 전압이 최 않도 일 때, 최대의 부하 선정. 전압이 최 걸 도 DC전압이 전압 검 일 때 정류된 DC Line의 전압 . VMAX = √2 ×VINPUT(MIN) 정상 동 을 위한 DC Line의 최 Level(440V급 Inverter의 경우 전압 VMIN은 Inverter의 사양에서 규정하는 540VDC)보다는 커 하며 보통 VMAX의 90%정도 산 정. VMIN = 0.9 ×VMAX = 0.9 ×√2 × VINPUT(MIN) > DC Line Under Voltage Level ① DC Line 콘덴서 계산 방 전압 ② 전압 i. VAC : Line ii. VMOTOR : Motor 출 iii. ILINE : Line iv. IMOTOR : Motor 출 v. Line 주파수 (50 또는 60 Hz) vi. 화k : ≥ 0.04 For 범6U R더cti덕i더r vii. 화k : ≥ 0.15 ~ 0.소0 FOR 범6법I (IG범T) R더cti덕i더r viii. Lk : Line 인 턴스, 최 전압 전류 전류 값 ix. c1 : 60㎌ ~ 80㎌ / Motor 전류 (일반 x. C1 : Capacitor 용량 xi. Np : No. of Capacitor xii. Capacitor 수량 인 값) Series 110kW(180kVA)Inverter Capacitor 선정 방 예 VAC : 440[V], VMOTOR : 440[V], F : 60Hz, uk : 0.04, c1 : 80[㎌], C1 : 2200[㎌], C1 : 3300[㎌], Np : 2 = (1.5  P)/√3 × VAC = (1.5110000)/√3  440 = 216.5A IMOTOR ∴ IMOTOR ILINE = 216.5A = (110000)/√3  440  0.75 = 192.4A ∴ ILINE = 192.4A Lk = (VAC/√3화k)/(ω ILINE) = (440/√3 0.04)/ 377  192.4 = 0.14mH (최 Line Inductance >0.14mH ω = 소  π  f = 377 Ceqv = c1  IMOTOR = 80  10-6  216.5 = 0.01732 Nc = Np2  Ceqv/C1 = 22  0.01732/3300 × 10-6 = 20.9 3300㎌를 사용할 경우 22EA, 6800㎌를 사용할 경우 10EA 필요. 값) 내압은 400V, 450V급으 사용. 7. 인버터 수명 A. 부품 교환 기 평활 콘덴서와 알루미늄 콘덴서는 이와 타이머 등은 변 B. 인을 해줘 5년 냉 함. 하 팬은 3년, Fuse는 10년 그리 릴레 만 사용환경과 사용률에 따라서 교환년수 되어짐. 수명 단축 요인 ① 온도, 습도 높거나 변 심한 장 ② 운전과 정 ③ 전원(전압, 주파수, 파형왜 ④ 진동, 충격이 많은 장 ⑤ 마모, 염분, 산성 에서 사용하는 경우. 를 빈번하게 하는 경우. )과 부하의 변동이 큰 경우. 에 설치된 경우. 스, 유 수 등의 유해 스, 오일분진 등의 환경에서 사용 하는 경우. ⑥ 사용 전 보관상황이 나쁘거나 장기간 보존된 경우. ⑦ 전원용량이 인버터 용량보다 매우 큰 경우( 10배 이상).