VVVF 제어

VVVF 제어란

VVVF 제어는 인버터로 교류 전동기의 전압과 주파수를 함께 가변하는 제어 방식이다.

전동기 속도는 공급 주파수에 비례하므로 주파수를 바꾸면 속도가 바뀐다.

그러나 주파수만 바꾸면 자속이 변해 토크가 부족하거나 전동기가 과열된다.

세 가지 구성 요소

구성은 정류부, 직류링크, 인버터 세 부분으로 나뉜다.

정류부는 교류를 직류로 바꾸고, 직류링크는 콘덴서로 맥동을 줄인다.

인버터는 스위칭 소자로 직류를 원하는 전압과 주파수의 교류로 바꾼다.

V/f 일정 제어 원리

핵심은 V/f를 일정하게 두는 것이다. 그러면 자속이 거의 일정해져 토크를 유지한다.

주파수만 바꾸면 자속이 변해 전동기가 포화되거나 토크가 줄어든다.

그래서 주파수에 비례하여 전압도 함께 바꾼다. 이것이 V/f 일정 제어다.

계산 예제

동기속도는 120에 주파수를 곱하고 극수로 나눈 값이다.

4극 전동기를 60Hz에서 30Hz로 낮추면 동기속도는 1800rpm에서 900rpm이 된다.

주파수가 절반이면 동기속도도 절반이 된다. 전압도 같은 비율로 낮춘다.

60Hz에서 30Hz로 낮출 때 함께 낮춰야 하는 것을 직접 골라 보자.

정답과 흔한 실수

정답은 전압이다. 주파수를 낮추면 전압도 함께 낮춰야 자속이 일정하다.

흔한 실수는 VVVF를 주파수만 바꾸는 제어로 쓰는 것이다.

답안에는 전압과 주파수를 함께 가변한다는 점과 그 이유를 적어야 한다. 빠뜨리면 감점이 크다.

정격 주파수 이상에서는 전압을 정격으로 고정하고 주파수만 올린다.

정리

정리하면 VVVF는 전압과 주파수를 함께 가변하는 제어 방식이다.

구성은 정류부, 직류링크, 인버터이며 V/f 일정 제어로 자속을 유지한다.

효과는 에너지 절감과 정밀 속도 제어이고, 단점은 고조파와 노이즈다.