정전:정전 시 드라이브는 무엇을 합니까?

공공 전력 공급은 일반적으로 안정적이지만 장애가 발생합니다. UPS 및/또는 백업 발전기와 같은 백업 공급 장치가 연결되어 있지 않는 한 공급이 완전히 중단되면 모든 전기 장비가 중지됩니다. 전원이 다시 들어오면 장비가 시작하도록 설계된 방식으로 꺼진 상태에서 다시 시작됩니다. 그러나 동작이 그렇게 분명하지 않은 경우 짧은 중단 또는 전압 강하의 형태를 취하는 교란 종류가 있습니다.

짧은 전압 강하가 드문 일이 아닙니다. 낙뢰나 나무 등과 같은 낙하물에 의해 발생하는 라인 오류로 인해 발생할 수 있습니다. 공공 전력 시스템에서 오류가 발생할 때마다 전압 강하가 전체 시스템 주변의 오류 지점에서 전파됩니다. 전력 회사 보호 장치는 200ms 영역의 시간 척도에서 결함이 있는 회로를 트립하고, 그 후에 대부분의 소비자에게 전력이 복구되며, 때로는 회로 차단기를 자동으로 여러 번 시도한 후에 복구됩니다. 그러나 이 시간 동안 전력 소비자는 결함으로부터의 전기적 거리에 따라 다양한 깊이의 전압 강하를 경험합니다. 중공업에서 대형 모터를 직접 온라인으로 시동할 때도 전압 강하가 발생합니다.

전기 장비가 딥 또는 중단 동안과 그 이후에 올바르게 작동하는 것이 중요하며, 이는 쉽게 간과됩니다. 짧거나 얕은 딥을 통과해야 합니다. 이것이 가능하지 않은 경우 올바른 동작은 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 일부 응용 프로그램에서 장비는 예기치 않은 시작으로 인한 위험을 피하기 위해 수동으로 또는 여러 모터에 대한 조정 제어 하에 자동으로 정지하고 다시 시작될 때까지 기다려야 합니다. 다른 응용 프로그램에서는 제어된 방식으로 전원이 다시 들어오면 장비를 자동으로 다시 시작해야 합니다. 올바르게 다시 시작하지 않으면 제조 공장의 생산 손실, 리프트에 갇힌 사람과 같은 비상 사태, 에어컨 시스템이 작동하지 않는 등의 비상 사태가 발생할 수 있으며 재설정을 위해 값비싼 서비스 방문이 필요한 모든 종류의 전자 장치가 발생할 수 있습니다.

딥 및 중단

가장 짧은 강하 및 중단은 일반적으로 지속 시간이 약 10ms 또는 주전원의 1/2 주기입니다. 약 10초를 초과하는 것은 전력 손실로 간주됩니다. 동작을 자세히 살펴봐야 하는 지속 시간 범위는 주로 10ms에서 최대 약 500ms입니다. 이 범위에서 설계 오류는 프로세서 정지 또는 충돌 또는 데이터 손상과 같은 잘못된 동작을 초래할 수 있습니다.

3상 시스템에서 낙뢰와 떨어지는 물체는 종종 한 단계에만 영향을 미치기 때문에 결함은 종종 한 단계에만 영향을 미칩니다. 그러나 결함은 세 가지 모두로 퍼질 수 있습니다. 고전압 전송 시스템의 단상 접지 오류는 델타 스타 변압기 다음으로 저전압 배전 시스템에서 선간 오류로 나타납니다. 모터 시동으로 인한 딥은 세 단계 모두에 영향을 미칩니다.

에너지 저장 및 통과

일반적인 주전원 전자 회로에는 정류된 전압을 부드럽게 하기 위해 내부 DC 공급 라인에 연결된 상당히 큰 커패시터가 있으며 일반적으로 회로가 약 10ms에서 20ms 동안 작동하도록 유지하기에 충분한 에너지를 저장합니다. 짧은 딥 또는 중단의 경우 계속해서 정상적으로 작동하며 저전압을 감지하는 전원 모니터 회로가 있을 수 있습니다. 그런 다음 비휘발성 메모리에 일부 필수 데이터를 저장하고 시스템을 알려진 상태로 전환하기 위해 짧은 루틴을 실행할 시간이 있습니다. 이 상태에서 전원 공급 장치가 반환되면 다시 시작할 수 있습니다. 최대 약 100ms의 라이드스루가 필요한 경우 추가 커패시턴스를 추가하여 이를 달성할 수 있으며 그 이상으로 일종의 배터리 또는 UPS가 필요합니다.

일반적인 가변 속도 드라이브에서 높은 전력 처리량으로 인해 커패시터는 10ms 동안에도 정격 부하 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 저장하지 않습니다. 부하 전력이 당시에 매우 낮지 않는 한 커패시터 저장 에너지를 사용하여 간단한 방법으로 딥을 통과할 현실적인 가능성은 없습니다. 일부 특수 응용 프로그램에서는 추가 외부 커패시터, 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 DC 버스에 연결하여 승차감을 보장하지만 일반적으로 너무 비쌉니다.

반면에 모터 관성에 기계적으로 저장된 일부 유용한 에너지가 있을 수 있습니다. 응용 프로그램에 따라 이 에너지의 일부를 사용하여 전원이 다시 들어올 때를 대비하여 드라이브를 실행 가능한 상태로 유지하는 것이 가능할 수 있습니다.

드라이브 스루

그림 1은 AC 드라이브의 주요 전원 구성 요소를 보여줍니다. 초크는 선택 사항이며 승차감에 거의 영향을 미치지 않습니다.

그림 1:AC VSD의 주 전원 구성요소

정류기는 단방향이며 전원은 AC 공급 장치에서 DC 버스로만 전달할 수 있습니다. 인버터와 모터는 양방향이므로 모터를 자화 상태로 유지하기에 충분한 에너지가 있는 경우 모터에서 드라이브 DC 버스로 에너지를 되돌릴 수 있습니다.

드라이브 컨트롤러는 DC 버스 전압을 측정하므로 전압 강하를 감지할 수 있습니다. AC 공급의 짧은 중단은 커패시터가 방전됨에 따라 DC 전압이 떨어지기 때문에 딥과 같은 효과를 가집니다. 몇 가지 가능한 상황이 있으며 자세한 동작은 사용 중인 모터 제어 모드에 따라 다릅니다. 기본 고정 V/f 비율을 사용하는 간단한 개방 루프 제어를 고려해 보겠습니다.

전원 손실 감지 레벨에 도달하기 전에 전압이 회복되는 경우에도 정상 작동이 계속됩니다. 소프트 충전 회로의 이점 없이 커패시터가 재충전될 때 입력 전류의 짧은 서지가 발생합니다. 드라이브는 손상 없이 이 서지를 견딜 수 있도록 설계되었지만 특히 동일한 차단기에서 여러 드라이브가 공급되는 경우 이러한 상황에서 회로 차단기가 작동하는 것으로 알려져 있습니다.

공급 손실 루틴:

응용 프로그램의 요구 사항에 맞게 선택할 수 있는 세 가지 작업을 선택할 수 있는 사용자 선택 가능한 모드 매개변수가 있습니다.

1. 조치 없음(공급 손실 기능 비활성화됨)
2. 정지 램프
3. 승차

옵션 1에서 모터가 코스팅 정지합니다. 전압이 공급 손실 감지 수준 아래로 떨어지면 드라이브가 아무 작업도 수행하지 않습니다. 전압이 저전압 검출 레벨 이하로 계속 떨어지면 드라이브가 비활성화되고 모터가 프리런 정지합니다. 전원이 반환되면 드라이브에 대한 활성화 및 실행 명령이 여전히 존재하는 경우 드라이브가 자동 재시작을 실행합니다.

옵션 2 일반적으로 애플리케이션이 여러 개의 조정된 움직임을 필요로 하고 드라이브가 독립적인 작업을 시도하지 않아야 하는 경우에 선택됩니다. 전압이 공급 손실 감지 레벨 아래로 떨어지면 모터가 정지합니다. 드라이브가 모터를 감속하는 동안 전원이 다시 들어오면 드라이브는 모터를 계속해서 감속하여 정지합니다. 그렇지 않으면 드라이브가 저전압 상태로 들어가 셧다운됩니다.

공급이 반환된 경우 드라이브가 정지한 후 일부 Control Techniques 제품 간에 세부 동작에 차이가 있습니다.

• Unidrive M700 및 관련 제품의 경우:모터가 정지하면 드라이브는 비활성화 상태로 들어가고 다시 작동하려면 활성화 신호를 토글해야 합니다.
• Unidrive M100 ~ M400 및 관련 제품의 경우:모터가 정지한 후 활성화 및 실행 명령이 계속 존재하는 한 드라이브는 다시 시작되고 모터 속도를 기준 속도까지 다시 램프합니다.

옵션 3 일반적으로 애플리케이션이 드라이브가 가능한 한 독립적인 작동을 계속해야 하는 경우에 선택됩니다. 드라이브는 제어된 방식으로 모터 속도 설정을 감소시켜 모터 자속이 유지되고 속도가 떨어질 때 모터와 부하에 기계적으로 저장된 에너지가 드라이브로 반환됩니다. 에너지는 모터 자화 전류를 유지하고 드라이브의 제어 회로에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 에너지가 고갈되기 전에 전원이 다시 들어오면 드라이브가 모터를 다시 설정 속도로 가속합니다.

성공적인 승차감의 가능성은 분명히 당시의 기계적 부하와 모터 및 부하의 특정 관성에 달려 있습니다.

전압 강하가 3상 전원의 한 위상에서만 발생하는 경우 회수된 에너지는 누락된 위상 전압 간격 동안 정류기의 "갭을 채우"면 되며, 이는 3상보다 훨씬 적은 에너지를 필요로 합니다. 딥하고 성공적인 라이드 스루로 이어질 가능성이 가장 높습니다.

자동 재설정 시도 횟수 제한

원하는 수 또는 무제한으로 설정할 수 있습니다.

회전 모터 재시작:

이 모든 옵션에서 자동 재시작을 선택한 경우 "회전하는 모터 잡기" 루틴이 필요한지 여부를 고려해야 합니다. 드라이브가 모터의 제어를 유지하는 경우, 즉 램프 또는 라이드 스루 상태에서는 이것이 필요하지 않습니다. 그러나 저전압 트립이 발생하면 모터가 더 이상 제어되지 않습니다. 관성 및/또는 팬의 공기 흐름과 같은 외부 요인으로 인해 계속 회전할 수 있습니다. 이 경우 회전하는 모터 알고리즘이 활성화되어 있지 않으면 재시작에 실패할 수 있습니다.

전원 강하, 중단 및 라이드스루에 대한 표준 및 요구 사항

정전 및 정전에 대한 전기 제품의 내성에 대한 국제 표준 및 EU 조화 표준이 있습니다. EU에서는 이는 EMC 지침의 법적 적용을 받습니다. 나머지 세계에서는 일반적으로 EMC법보다는 제품 품질의 문제로 간주됩니다. 위상당 16A 미만 정격 장비의 경우 테스트 표준은 IEC 61000-4-11(EU의 EN 61000-4-11)이지만 이 표준은 광범위한 선택적 테스트 수준을 제공하며 합격/불합격 기준이 없습니다. 정확한 요구 사항을 찾으려면 제품 표준을 참조해야 합니다. 일반적인 요구 사항은 산업 장비에 대한 일반 내성 표준인 IEC 61000-6-2에서 가져올 수 있습니다.

장비는 딥 동안 및 그 이후에 지정된 대로 작동해야 하며 저장된 데이터의 손실이나 손상이 발생하지 않아야 합니다. 이것은 정격 출력 전력을 계속 공급한다는 의미에서 문자 그대로 통과를 필요로 하지 않고 의도한 대로만 작동한다는 점에 유의하십시오. 테스트의 목적은 중단/중단 후 중단 상태 또는 손상된 저장된 데이터와 같은 오류 또는 버그를 찾는 것입니다. 테스트가 드라이브를 통합하는 기계에 적용되는 경우 전체 기계가 딥 동안 및 이후에 의도한 대로 작동하도록 드라이브를 올바르게 구성해야 합니다.

위상당 정격이 16A 이상인 장비의 경우 또 다른 테스트 표준 IEC 61000-4-34가 있습니다. 이 표준은 테스트 장비의 어려움과 비용 때문에 거의 사용되지 않습니다. 고전력 드라이브의 동작은 시뮬레이션과 저전력 모델에서 확장하여 안정적으로 예측할 수 있습니다.

전력 방해에 대한 또 다른 표준은 미국 ITIC(Information Technology Industry Council)에서 제공하며 때때로 IT 장비에 대해 지정됩니다. 테스트 방법을 정의하지 않고 단자 전압 동작만 정의합니다. ITIC 곡선(이전의 CBEMA 곡선)은 최대 20ms의 중단에 대한 지속적인 작동을 보여줍니다. 단상 전원에만 적용되며 3상에 쉽게 적응하지 않습니다.

이전 논의에서 드라이브가 특히 3상 전원을 사용하여 부하를 감속하여 충분한 저장된 에너지를 회수할 수 있는 경우 드라이브 스루 모드에서 이를 달성할 수 있음을 알 수 있습니다.

그림 2:ITIC(이전의 CBEMA) 곡선