모터 드라이브 분석기를 활용한 AC 입력 동적 전력과 하모닉 분석

AC 입력 신호 포착

모터 드라이브에 입력되는 3상 240VAC 입력 전압 및 전류 신호를 포착할 시, 20초 동안 100MS의 포착 메모리와 5MS/s의 샘플링 속도로 신호를 잡아낸다. 이 때 채널 1·2·3은 상전압 신호를 포착해 표시하며, 채널 5·6·7은 3상 전류 신호를 골라내 나타낸다. MDA는 이렇게 파악한 파형을 사용자가 자세히 확인할 수 있도록 입력 전압과 전류 신호 중 몇 개의 주기를 확대해 보여준다.

또한, MDA는 라인 중립적인 방식으로 AC 입력 전압 신호를 프로빙하며, 전류 신호 파형에서 ‘Casecased H-Bride’ 가변 주파수 모터 드라이브의 전형적인 비선형성 동작을 표시한다.

측정을 지원하는 모터 드라이브 분석기 설정

사용자가 3상 이상의 시스템에서 신호를 측정하려면, 전압과 전류 프로브가 올바르게 연결되어 있어야 한다. 프로빙에 사용하는 차동 프로브나 전류 프로브의 방향이 바르지 못하면, 측정값에서 심각한 오류가 발생할 수 있기 때문이다. 텔레다인의 MDA는 AC 입력과 모터 드라이브 출력의 적절한 프로빙이 이뤄질 수 있도록 관련 메뉴와 연결 다이어그램을 제공한다.

엔지니어가 이 연결 다이어그램을 참고해 프로브를 연결한다면, 오류가 발생할 수 있는 확률을 줄일 수 있을 것이다. 또한, 사용자는 메뉴에서 3상 4와이어 시스템 측정을 지원하는 연결 다이어그램을 통해 AC 입력을 측정할 수 있다. 한편, MDA는 싱크 파형의 사이클을 기준으로 삼아 측정 작업을 진행하며, 포착된 시간의 평균에 기초한 측정 결과를 제시하는 일반적인 측정 장비들과는 달리, 평균값과 싱크 기준에 입력된 파형에 대한 사이클별 측정을 수행한다.

이로 인해 엔지니어는 매 주기마다 측정된 △ 실효값 △ 무효값 △ 위상차 및 역률 등을 측정·관측할 수 있는데다가, 과도 상태도 어렵지 않게 파악할 수 있다. 또한, 고객은 측정 가능한 파라미터와 자신에게 필요한 파라미터를 선택하도록 돕는 MDA의 화면을 활용할 수 있다.

시간 경과에 따라 주기별 측정값을 표시

MDA는 앞서 설명한 측정 파라미터 선택 메뉴에서 선택된 3상 측정 결과를 내포하고 있는 테이블을 표시한다.

이 테이블은 1,000개의 사이클에서 측정한 값들의 평균값을 나타내는데, 엔지니어가 측정값이 표시된 숫자 테이블에 있는 특정 셀을 클릭해 선택하면, 셀이 강조되면서 해당 값들과 관련된 파형이 나타난다. 파형은 △ Vrms(분홍색) △ Vthd(파란색) △ Ithd(초록색) △ PF(주황색) 등으로 표시되는데, 고객은 이 파형을 통해 각 파라미터의 동적 동작을 이해할 수 있다.

Zoom+Gate를 활용해 하모닉 왜곡이 발생한 위치에 접근

엔지니어는 MDA의 ‘Harmonics Calc’ 탭에서 가변 주파수 방식의 하모닉스를 계산해, THD에 영향을 미치는 다양한 하모닉스의 차수를 확인할 수 있다.

엔지니어가 적절한 선택 항목을 선택한다면, MDA는 다양한 전압 및 전류 신호와 연관된 하모닉스 차수값과 하모닉스 스펙트럼을 출력할 수 있다.

한편, MDA의 가변 주파수 방식은 각각의 주기와 차수별로 하모닉스의 사이클 대 사이클 DFT 계산을 활용한다. 이에 따라 사용자는 Zoom+Gate를 통해 포착한 전압과 전류 신호를 확대하고, 테이블에서 하모닉 차수로 범위를 지정한 후, 입력 신호의 특정 위치를 스펙트럼의 결과로 정할 수 있다.

또한, 고객은 Zoom+Gate를 통해 THD가 가장 높은 지점의 파형에 있는 시작 부분에서 파형을 관측할 수도 있다.

결론

비선형적으로 동작하는 부하이자, 적용된 부하에 따라 변화하는 드라이브 입력은 가변 주파수 모터 드라이브로 인해 왜곡을 일으킬 수 있다. 텔레다인의 MDA는 위와 같은 동적 동작을 쉽고 빠르게 측정하는데, 이 때문에 다양한 동적 조건에서 모터 드라이브의 성능을 극대화하는 동시에 왜곡을 최소화하길 원하는 엔지니어는 MDA를 활용해 원활한 작업을 진행할 수 있을 것이다.

자료 제공 : 텔레다인 르크로이 코리아