실제 적용 분야에서 주파수 변환기에는 일반적으로 성능 안정성을 보장하고, 장비 수명을 연장하며, 전력망 및 장비에 대한 부정적인 영향을 효과적으로 방지하기 위해 리액터, 필터, 제동 저항기 및 제동 장치가 장착되어야 합니다. 각 구성 요소의 기능과 그 이유는 다음과 같습니다.

1. 반응기
리액터는 일반적으로 주파수 변환기의 입력 또는 출력에 추가됩니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

고조파 및 전류 변동 감소: 주파수 변환기는 고조파, 특히 저주파 고조파(예: 5차 및 7차 고조파)를 생성합니다. 이러한 고조파는 전류 변동을 유발하고 모터 작동에 영향을 미치며 전력망에 부담을 가중시킵니다. 리액터는 이러한 고조파를 효과적으로 억제하고 전력망 및 기타 장비에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

전류 변동을 원활하게 합니다. 리액터는 주파수 변환기 스위칭 주파수가 전류에 미치는 영향을 줄이고, 전류 파형을 더 원활하게 하며, 전력망의 전류 고조파를 줄이는 데 도움이 됩니다.

과전압 및 과전류 제한: 리액터는 어떤 경우 과전압이나 과전류 발생을 제한하여 주파수 변환기와 모터를 손상으로부터 보호할 수 있습니다.

설치 이유: 장비를 보호하고, 전력망과 전기 장비에 대한 고조파의 영향을 줄이며, 고주파 변동 및 과전류 문제를 피하기 위함입니다.

2. 필터
필터는 일반적으로 인버터 출력단에 사용됩니다. 필터의 기능은 다음과 같습니다.

고주파 고조파 제거: 인버터에서 발생하는 고주파 스위칭 노이즈는 모터 및 기타 전기 장비에 영향을 줄 수 있습니다. 필터는 고주파 노이즈를 필터링하여 시스템 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

모터의 작동 환경을 개선합니다. 필터는 모터에 대한 고주파 고조파의 영향을 제거하고 모터 과열, 진동, 소음 등의 문제를 방지하며 모터 작동의 안정성을 향상시킵니다.

전자파 간섭(EMI) 감소: 필터는 전자파 간섭을 효과적으로 감소시켜 장비가 전자파 적합성(EMC) 표준을 충족하도록 보장하고 다른 전자 장비의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않도록 합니다.

설치 이유: 고주파 간섭 및 고조파를 줄이고, 시스템의 전기적 환경을 개선하며, 모터 및 기타 장비를 간섭으로부터 보호합니다.

3. 제동 저항
제동 저항기는 일반적으로 브레이크 장치와 함께 사용됩니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

회생 에너지 흡수: 인버터로 구동되는 모터가 정지하면 모터의 회전 관성이 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 인버터로 되돌려 보냅니다. 적절한 조치를 취하지 않으면 과도한 회생 에너지로 인해 DC 버스 전압이 과도해져 인버터가 손상될 수 있습니다. 제동 저항은 이러한 과도한 에너지를 흡수하여 열 에너지로 변환하여 DC 버스 전압이 과도해지는 것을 방지합니다.
제동 효과 개선: 고속 모터 구동 애플리케이션에서 제동 저항기는 모터가 빠르게 감속하는 데 효과적으로 도움을 주고 모터가 정지할 때 관성으로 인해 너무 높은 역전류가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.
설치 이유: 모터의 재생 에너지를 흡수하여 특히 잦은 시작/정지가 있는 애플리케이션에서 인버터와 모터의 안전한 작동을 보장합니다.

4. 제동 장치
제동 장치는 제동 저항과 함께 사용됩니다. 제동 장치는 주로 제동 저항의 작동을 제어하고 조정하는 역할을 합니다.

DC 버스 전압 제어: 인버터 작동 시 모터 관성으로 인해 DC 버스로 과도한 에너지가 역류하여 버스 전압이 상승할 수 있습니다. 제동 장치의 기능은 DC 버스 전압을 모니터링하는 것입니다. 전압이 너무 높으면 자동으로 제동 저항을 작동시켜 과도한 에너지를 흡수하여 버스 전압이 기준치를 초과하지 않도록 합니다.
빠른 제동 제공: 제동 장치와 저항기가 함께 작동하여 모터가 정지하거나 브레이크를 역회전할 때 인버터가 과도한 에너지를 빠르게 소모할 수 있도록 하여 모터 정지 시간을 줄이고 제어 시스템의 효율성을 향상시킵니다.
설치 이유: 재생 에너지의 역류를 제어하고, 인버터를 과전압으로부터 보호하며, 빠르고 안전한 모터 제동을 보장합니다.

요약
인버터의 실제 적용에서 리액터, 필터, 브레이크 저항기 및 브레이크 유닛을 설치하면 다음과 같은 효과가 있습니다.
고조파를 효과적으로 억제하고, 전자파 간섭을 줄이며, 장비와 전력망의 안정성을 보장합니다.
모터 동작의 효율과 수명을 향상시키고, 고주파 소음으로 인한 모터 과열, 소음, 진동 등의 문제를 줄입니다.
모터의 재생 에너지를 처리하고, 인버터 DC 버스 전압이 너무 높아지는 것을 방지하며, 시스템의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다.
따라서 이러한 구성 요소를 합리적으로 구성하면 인버터의 성능을 크게 향상시키고, 시스템의 안전성을 높이며, 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.
가변 주파수 드라이브(VFD)를 사용할 때 모든 애플리케이션에 리액터, 필터, 제동 저항기, 제동 장치 등의 설치가 필요한 것은 아닙니다. 이러한 구성 요소의 설치 여부는 특정 애플리케이션 환경, 시스템 요구 사항 및 장비 작동 조건에 따라 달라집니다. 이러한 구성 요소를 추가하는 몇 가지 일반적인 이유와 시나리오는 다음과 같습니다.

1. 원자로가 필요한 상황
높은 그리드 고조파 오염: 그리드 전원 공급 조건이 불안정하거나 그리드에 강한 고조파 오염이 있는 환경에서 인버터를 사용하는 경우, 리액터는 인버터 스위칭 주파수에서 생성되는 고조파를 줄이는 데 도움이 되어 그리드에 더 큰 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.
높은 인버터 전력: 고전력 인버터, 특히 50kW 이상의 인버터를 적용할 경우, 리액터는 전류 변동을 효과적으로 줄이고 전력망과 장비에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
대규모 그리드 전압 변동: 리액터는 그리드 전압 변동을 억제하여 특히 그리드 전압이 불안정하거나 취약한 지역에서 인버터의 정상적인 작동을 보장할 수 있습니다.
대표적인 적용 분야: 발전소, 중장비, 광산 등 고전력 부하가 걸리는 인버터; 엄격한 산업 그리드 환경이 요구됨.

2. 필터가 필요한 상황
모터 드라이브의 고주파 노이즈 문제: 인버터에서 발생하는 고주파 스위칭 노이즈는 모터 및 주변 전자 장비에 전자기 간섭(EMI)을 유발할 수 있습니다. 애플리케이션에서 전자기 간섭을 줄여야 하거나, 민감한 전자 장비(예: PLC, 센서 등)가 근처에서 작동하는 경우 필터가 매우 필요합니다.
전자파 적합성(EMC) 요구 사항 준수: 장비가 엄격한 EMC 표준을 충족해야 하는 경우 필터는 전자파 복사 및 전도의 간섭을 효과적으로 줄여 장비가 국가 또는 국제 전자파 적합성 표준을 충족하도록 할 수 있습니다.
모터 작동 개선: 인버터가 모터를 구동할 때 모터 과열, 소음 또는 진동 증가와 같은 문제가 발생할 경우, 필터는 고주파 고조파로 인한 영향을 줄일 수 있습니다.
대표적인 적용 분야: 고정밀 제조, 실험실 장비, 통신 장비, 의료 장비 등 전자파 간섭에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 분야.

3. 브레이크 저항기가 필요한 상황
빈번한 시동/정지 또는 제동 요구 사항: 빈번한 시동 및 정지가 필요한 상황에서는 관성으로 인해 모터에서 발생하는 회생 에너지로 인해 DC 버스 전압이 급격히 상승할 수 있습니다. 이 경우, 전압이 기준을 초과하는 것을 방지하고 인버터의 정상 작동을 보장하기 위해 이 에너지의 일부를 흡수하는 제동 저항이 필요합니다.
장기 작동이 필요한 고부하 애플리케이션: 모터 부하가 크고 장시간 작동할 경우, 특히 모터가 감속 또는 정지할 때 큰 역방향 에너지가 발생할 수 있습니다. 브레이크 저항은 모터가 관성으로 인해 과도한 전압을 생성하는 것을 방지할 수 있습니다.
빠른 정지 또는 부하 감속이 필요한 애플리케이션: 예를 들어 벨트 컨베이어 및 엘리베이터와 같이 빠른 정지가 필요한 애플리케이션에서 브레이크 저항기는 모터 감속을 가속화하고 정지 시간을 단축할 수 있습니다.
대표적인 적용 분야: 크레인, 컨베이어 벨트, 섬유 기계, 엘리베이터, 빠르게 시작 및 정지하는 팬 및 펌프 등.
4. 브레이크 유닛이 필요한 상황
회생 에너지 제어가 필요한 경우: 급정지 또는 역방향 제동 시 모터를 사용해야 하는 경우, DC 버스 전압이 너무 높을 수 있습니다. 브레이크 장치는 이 전압을 모니터링하고 제어하여 인버터 손상을 방지할 수 있습니다.
모터에서 피드백되는 회생 에너지가 큽니다. 고출력 인버터, 특히 팬, 펌프, 중장비 등과 같이 관성이 큰 부하를 사용하는 경우, 모터 관성에 의해 생성되는 회생 에너지가 큽니다. 브레이크 유닛은 브레이크 저항과 함께 사용되어 회생 에너지를 효과적으로 흡수하고 과전압으로 인한 고장을 방지합니다.
높은 부하와 높은 동적 조건에서 작동하는 경우: 예를 들어, 빈번한 속도 변경이 필요한 상황(예: 엘리베이터 및 크레인)에서 브레이크 장치는 피드백 에너지를 빠르게 소모하고 인버터와 모터를 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.
대표적인 적용 분야: 엘리베이터, 크레인, 벨트 컨베이어, 자동 생산 라인 등과 같은 높은 동적 응답 모터 구동 시스템.

요약:
이러한 구성 요소는 일반적으로 다음과 같은 경우에 필요합니다.

송전망 품질이 나쁘거나, 고조파가 크거나, 전압 변동이 클 경우, 인버터와 송전망을 보호하기 위해 리액터를 설치합니다.

전자파 간섭(EMI)에 대한 엄격한 요구 사항이 있거나 모터 작동의 원활함을 개선해야 하는 경우 필터를 설치합니다.
잦은 시동/정지 또는 급격한 감속이 필요한 애플리케이션의 경우 피드백 재생 에너지를 제어하고 인버터와 모터의 안전한 작동을 보장하기 위해 브레이크 저항기와 브레이크 장치를 설치하는 것이 필요합니다.
이러한 구성 요소의 설치 여부는 시스템의 특정 요구 사항, 부하 유형 및 작업 환경에 따라 달라집니다. 고출력, 빈번한 시동/정지 또는 엄격한 전기 환경 요건이 적용되는 애플리케이션의 경우, 일반적으로 이러한 추가 구성 요소가 고려됩니다.