PWM Inverter SystemPWM Inverter System의의 과전압에과전압에 대한대한Micro Surge Micro Surge 대책대책

Tell : (82Tell : (82--31)78631)786--6300, Fax : (826300, Fax : (82--31)78631)786--63996399http://www.intechhttp://www.intech--fa.co.krfa.co.kr

EE--mail : mail : jslee@intechjslee@intech--fa.co.krfa.co.krTell : Tell : (82(82--2)4692)469--8860, Fax : (828860, Fax : (82--2)4692)469--88628862

http://www.enthttp://www.ent--korea.comkorea.comEE--mail : mail : dhchang@entdhchang@ent--korea.comkorea.com

개발배경개발개발 배경배경

□□ 19801980년대년대 이후이후 전력전력 변환변환 기술기술 발전발전

□□ 에너지에너지 절감절감 및및 자동화자동화, , 가변속가변속 제어로제어로 인해인해 필수적인필수적인 요소로요소로 발전발전□□ PWM PWM 기법기법 및및 스위칭스위칭 소자의소자의 발달발달□□ 고속고속 스위칭스위칭 동작동작 및및 PWM PWM 기법으로기법으로 인한인한 성능성능 향상향상

□□ 고속고속 스위칭스위칭 동작동작 및및 PWM PWM 기법으로기법으로 인한인한 문제점문제점 발생발생

INVERTER INVERTER 적용적용 시시 문제점과문제점과 대책대책

장장 점점

1) 1) 에너지에너지 절감효과가절감효과가 크다크다. (20%~60%). (20%~60%)

2) 2) 공장공장 자동화에자동화에 용이하다용이하다. .

((고속운전고속운전, , 전동기전동기 병렬운전병렬운전, , 연속적인연속적인 운전운전 가능가능))

3) 3) 기존의기존의 유도유도 전동기전동기 사용사용 ((전동기전동기 개조개조 및및 설치설치 불필요불필요))

4) 4) 부드러운부드러운 운전운전 및및 정지정지 ((전동기전동기 마모마모 감소감소, , 수명수명 연장연장))

5) 5) 정밀한정밀한 자동제어에자동제어에 용이용이 ((원격원격 및및 자동제어자동제어 가능가능))

문문 제제 점점

1) 1) 절연파괴절연파괴 현상현상

2) Micro Surge 2) Micro Surge 전압전압 ((전동기전동기 수명수명 단축단축 및및 소손소손 발생발생 요인요인))

3) 3) 전동기전동기 누설전류누설전류

4) NOISE 4) NOISE 발생발생

5) EMI 5) EMI 노출노출 (Radio Frequency(Radio Frequency등등 전자파전자파 장해장해 발생발생))

대대 책책

1) INVERTER 1) INVERTER 출력단출력단 NOISE FILTER NOISE FILTER 설치설치

2) INVERTER2) INVERTER와와 MOTORMOTOR간간 Cable Cable 길이길이 최소화최소화

3) INVERTER 3) INVERTER 주변기기의주변기기의 전선전선 및및 신호선과의신호선과의 설치설치 간격간격 유지유지

11

Inverter 사용시문제점Inverter Inverter 사용사용 시시 문제점문제점

INVERTERINVERTER

1) 1) 절연파괴절연파괴 발생발생

2) Micro Surge 2) Micro Surge 전압전압 발생발생 ((전동기전동기 수명수명 단축단축 및및 소손소손 발생발생 요인요인))

3) 3) 전동기전동기 누설전류누설전류 발생발생

4) NOISE 4) NOISE 발생발생

5) EMI 5) EMI 노출노출 (Radio Frequency(Radio Frequency등등 전자파전자파 장해장해 발생발생))

6) 6) 동일동일 전원전원 계통의계통의 기기에기기에 영향영향 발생발생

EMI EMI 방사방사 NOISENOISE3 Phase3 Phase480V480V

LONG CABLELONG CABLE

MOTORMOTOR

EMI EMI 전도전도 NOISENOISE

MOTOR MOTOR 소손소손

INVERTER INVERTER 출력출력 전압전압 파형파형 손상된손상된 INVERTER INVERTER 출력출력 전압전압 파형파형

타타 기기기기 오동작오동작

22

기술적성과기술적기술적 성과성과

1) 1) 절연파괴절연파괴 억제억제

2) Micro Surge 2) Micro Surge 전압전압 억제억제

3) 3) 전동기전동기 누설전류누설전류 억제억제

4) NOISE 4) NOISE 감소감소

5) EMI 5) EMI 장애장애 감소감소

INVERTERINVERTER

FILTER FILTER 설치설치3 Phase3 Phase480V

MOTORMOTOR480V

LONG CABLELONG CABLE

INVERTER INVERTER 출력출력 전압전압 파형과파형과 동일INVERTER INVERTER 출력출력 전압전압 파형 동일파형

33

FILTER 구성FILTER FILTER 구성구성

FILTER FILTER 회로회로 구성도구성도

Long

Cable M

Vs

Ls

d

n

Cd2

Cd1

Vd

Va

VbVc

iaib

ic

V1V2

V3

Vc

+-

icn

RC

L

V1V2

V3

LL

RR

CC

LL

RR

CCViVi VoVo

3Phase3Phase480V480V

Diode RectifierDiode Rectifier IGBT INVERTERIGBT INVERTER

MOTORMOTOR

44

FILTER SimulationFILTER SimulationFILTER Simulation

No FilterNo Filter

LCR Filter(A)LCR Filter(A)

LCR Filter(B)LCR Filter(B)

Simulation Simulation 출력출력 파형파형Filter SimulationFilter Simulation

Filter Filter 설치설치 후후 Simulation Simulation Filter Filter 설치설치 전전 SimulationSimulation

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NO FILTER 9 8 8 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 4 4 4 4 44 4 3 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 4 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3

LPF 9 7 7 6 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 4 43 4 3 3 4 4 3 4 3 4 3 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 3 4 4 3 4 3 3 4 3 3 3 3 3 4 3 3

OUTPUT FILTER 9 8 7 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 4 44 4 5 3 4 3 3 4 3 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 4 3 3 3 3

1 2 3 4 5 6 7 8 910

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

Filter Filter 스펙트럼스펙트럼 분석분석

66

FILTER 부착시실측파형FILTER FILTER 부착시부착시 실측실측 파형파형

FILTER FILTER 설치설치 전전

FILTER FILTER 설치설치 후후

출력출력전압전압파형파형 누설누설전류전류파형파형 Common Mode NoiseCommon Mode Noise

77

제품특징및장점제품제품 특징특징 및및 장점장점

제품제품 특징특징 및및 장점장점

특특 징징

◘◘ 절연파괴절연파괴 억제억제

◘◘ Micro Surge Micro Surge 전압전압 억제억제

◘◘ 전동기전동기 누설전류누설전류 억제억제

◘◘ NOISE NOISE 감소감소

◘◘ EMI EMI 장애장애 감소감소

장장 점점

◘◘ 가격가격 저가저가 (TCI, ABB (TCI, ABB 등에등에 비해비해 1/4 )1/4 )

◘◘ 설치가설치가 간편간편

◘◘ 크기크기 및및 부피가부피가 적음적음

◘◘ 무게무게 적음적음

◘◘ 타타 제품의제품의 용량별용량별 비교시비교시 우월우월

M

MOTOR

IGBTINVERTER

DIODERECTIFIER

100m CABLE3 Phase, 480V

FILTER

MSF FILTER

88

유사제품비교유사유사 제품제품 비교비교

MSF Filter(B)MSF Filter(B)MSF MSF Filter(A)Filter(A)

MSF Filter(D)MSF Filter(D)MSF MSF Filter(C)Filter(C)

PartPartNumberNumber

CableCableLengthLength AMPsAMPs

LINELINEREACTORREACTOR

WattsWattsLossLoss

MSF 480MSF 480--005005

MSF 480MSF 480--008008

MSF 480MSF 480--018018

MSF 480MSF 480--030030

MSF 480MSF 480--050050

MSF 480MSF 480--080080

MSF 480MSF 480--130130

MSF 480MSF 480--170170

MSF 480MSF 480-- 260260

MSF 480MSF 480--340340

MSF 480MSF 480--450450

MSF 480MSF 480--750750

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

0.5~1%0.5~1%

5A5A

8A8A

18A18A

30A30A

50A50A

80A80A

130A130A

170A170A

250A250A

340A340A

450A450A

750A750A

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

100m100m

5050

5050

119119

119119

119119

119119

199199

199199

199199

199199

298298

298298

44

44

66

66

66

66

55

55

55

55

44

44

CarrierCarrierFrequencyFrequency

AA

BB

CC

DD

Dimensions (mm.)Dimensions (mm.)HeightHeight

208208

208208

343343

343343

343343

343343

455455

455455

455455

455455

448448

448448

WidthWidth

110110

110110

230230

230230

230230

230230

400400

400400

400400

400400

468468

468468

DepthDepth

104104

104104

149149

149149

149149

149149

216216

216216

216216

216216

181181

181181

99

유사제품기술력비교유사유사 제품제품 기술력기술력 비교비교

FILTER FILTER 유사유사 제품제품 기술기술 비교비교

개발개발 회사명회사명 기술기술 비교비교 생산생산 / / 가격가격 비교비교 시장시장 규모규모 기기 타타

TCITCI사사

(KLC)(KLC)

◘◘ 무게무게 및및 부피가부피가 큼큼

◘◘ 설치설치 및및 부착부착 어려움어려움

◘◘ 용량별용량별 제품화제품화 되어되어 있음있음

◘◘ 인버터인버터 출력출력 및및 모터모터 소손소손 동시에동시에 보호보호

◘◘ 가격이가격이 고가고가 ◘◘ 국외국외 시장시장

◘◘ 국내에는국내에는

필터필터 제품제품 없음없음

ABBABB사사

◘◘ 인버터인버터 PANEL PANEL 내부에내부에 설치설치

◘◘ 필터필터 자체자체 설치설치 및및 부착부착 없음없음

◘◘ 필터필터 주문형만주문형만 판매판매

◘◘ 무게무게 및및 부피가부피가 큼큼

◘◘ 국외국외 시장시장

((주주) ) 인텍인텍FAFA

(MSF(MSF--480)480)

◘◘ 무게무게 및및 부피가부피가 작음작음

◘◘ 설치설치 및및 부착부착 쉬움쉬움

◘◘ 고용량고용량 및및 주문형주문형 개발개발 및및 제품화제품화 가능가능

◘◘ 인버터인버터 출력출력 및및 모터모터 소손소손 동시에동시에 보호보호

◘◘ 제품의제품의 소형화소형화 및및 부피부피 감소화감소화

◘◘ 용량별용량별 개발로개발로 제품화제품화 가능가능

◘◘ Cable Cable 길이에길이에 따른따른 주문형주문형 개발개발 가능가능

◘◘ 고용량고용량 개발개발 가능가능

◘◘ 인버터인버터 제품외제품외 타타 제품에제품에 설치설치 가능가능

◘◘ 필터필터 시리즈화시리즈화

생산생산 가능가능

◘◘ 가격이가격이 1/41/4

◘◘ 100m~300m 100m~300m

이하의이하의 주문형주문형

필터필터 제작제작 및및

생산생산 가능가능

◘◘ 국내국내 시장시장

1010

제품적용사례제품제품 적용적용 사례사례

((주주 ) PAN ASIA) PAN ASIA ((주주) ) 두산두산 중공업중공업 ((주주) ) 기아기아 자동차자동차

서울서울 지하철지하철 공사공사 ((주주) ) 인천인천 제철제철

현장현장 적용되어적용되어 사용되고사용되고 있는있는 업체업체

((주주) ) 쌍용정유쌍용정유 –– 쌍용정유쌍용정유 울산공장울산공장

((주주) ) 현대엘리베이터현대엘리베이터((주주) ) 현대현대 자동차자동차((주주) ) 엘지화학엘지화학((주주) ) 포스코포스코((주주) ) 철도철도 기술기술 연구원연구원((주주) PAN ASIA) PAN ASIA((주주) ) 두산두산 중공업중공업서울서울 지하철지하철 공사공사((주주) ) 기아기아 자동차자동차 –– 기아기아 자동차자동차 소하리소하리 공장공장

((주주) ) 인천인천 제철제철((주주) ) 남해남해 화학화학 외외 기타기타 다수다수......

1111

관련기술발표논문및자료관련관련 기술기술 발표발표 논문논문 및및 자료자료

1. 1. 안안 규규 복복 ((주주) ) 인텍에프에이인텍에프에이 전력전력 전자전자 연구소연구소““ 전동기전동기 소손소손 방지용방지용 Inverter Inverter 출력단출력단 Micro Surge Filter(LCR) Micro Surge Filter(LCR) 개발개발 ””전력전자학회지전력전자학회지 2001. 8. 202001. 8. 20--2121

2. 2. 최최 기기 수수 ((주주) ) 인텍에프에이인텍에프에이 전력전력 전자전자 연구소연구소““ Inverter Inverter 사용시사용시 마이크로마이크로 서지의서지의 문제점문제점 발생발생 원인과원인과 대책대책 ””계장계장 설비설비 2000. 12.2000. 12.

3. 3. 손손 요요 찬찬, , 이이 현현 동동, , 설설 승승 기기, (, (서울대서울대 공대공대 전기공학부전기공학부, , 현대현대 자동차자동차 연구연구 개발개발 본부본부 하이브리드하이브리드 전기차전기차 개발팀개발팀))““ 전동기전동기 구동구동 시스템에서의시스템에서의 EMI EMI 문제문제 ””전기학회지전기학회지 2000. 12. 162000. 12. 16

4. 4. YunYun HwanHwan--KyunKyun, Kim Lee, Kim Lee--Hun, Kim JunHun, Kim Jun--Ho, Won ChungHo, Won Chung--Yuen, Sung Yuen, Sung KyunKyun Kwan UniversityKwan UniversityChoiChoi KiKi--SooSoo, , BaeBae JungJung--Hwan INHwan IN--TECH FA Co., LtdTECH FA Co., Ltd““ A Switching Technique for Common Mode Voltage Reduction of 2A Switching Technique for Common Mode Voltage Reduction of 2--Level Inverter Level Inverter ””전력전자학술대회전력전자학술대회 2001. 7. 4. ~ 7. 72001. 7. 4. ~ 7. 7

5. H. K. 5. H. K. YunYun, L. H. Kim, J. H. Kim, C. Y. Won, Sung , L. H. Kim, J. H. Kim, C. Y. Won, Sung KyunKyun Kwan Univ., Kwan Univ., K. S. K. S. ChoiChoi, J. H. , J. H. BaeBae, In, In--Tech FA Co., KoreaTech FA Co., Korea

““ A Switching Technique for Common Mode Voltage Reduction of 2A Switching Technique for Common Mode Voltage Reduction of 2--Level Inverter Level Inverter ””ICPE 2001 International Conference on Power ElectronicsICPE 2001 International Conference on Power Electronics