인버터에서 캐리어 주파수를 높이면 어떤 장점과 단점이 있나요?

Question

인버터 설정 항목을 보면 캐리어 주파수를 변경할 수 있는 기능이 있다고 들었습니다. 주파수를 높이면 모터가 더 부드럽게 운전된다고 하는데, 반대로 단점도 있다고 하더라고요. 왜 이런 차이가 발생하는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 어떤 기준으로 캐리어 주파수를 설정하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

캐리어 주파수를 높이면 모터 소음이 감소하고 전류파형이 부드러워져 운전 품질이 향상 될 수 있습니다. 하지만 인버터 내부 스위칭 횟수가 증가하여 발열이 커지고 출력 요량이 제한될 수도 있습니다. 현장에서는 모터 용량과 케이블 길이 소음 요구사항 인버터의 허용 사양을 고려하여 제조사 권장 범위내에서 캐리어 주파수를 설정합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

캐리어의 주파수를 높이면 모터의 고주파 소음이 줄어들고 회전이 부드러워지는 효과는 있습니다. 하지만 스위칭을 너무 자주 하게 되면서 인버터에 발열이 급증할 수가 있습니다. 게다가 누설 전류와 전자파의 노이즈가 커져서 주변 기기에 장애를 줄 수가 있죠.

​ 그래서 현장에서는 보통 2~5kHz 기본값으로 두고 사용하고 있습니다. 그리고 만약 소음 때문에 주파수를 올려야 되는 상황이라면은 노이즈 필터나 리액터를 추가하는 방법이 있죠. 그리고 발열을 고려해서 인버터 용량은 넉넉하게 잡고 설정하시는 게 무엇보다 중요하겠습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 인버터의 캐리어 주파수는 pwm스위칭을 얼마나 빠르게 할지를 정하는 값입니다. 이 값을 높이면 모터에 공급되는 전류 파형이 더 매끄러워져 모터 소음이 줄고 운전이 부드러워지는 장점이 있습니다.

특히 낮은 캐리어 주파수에서는 모터에서 “삐-” 또는 “윙-” 같은 고주파음이 더 잘 들릴 수 있는데, 캐리어 주파수를 높이면 이 소리가 줄어드는 경우가 많습니다.

하지만 단점도 있습니다. 스위칭 횟수가 많아지기 때문에 인버터 내부의 IGBT 같은 소자가 더 자주 동작하게 되고, 그만큼 스위칭 손실과 발열이 증가합니다. 그래서 인버터 효율이 조금 떨어질 수 있고, 경우에 따라 출력전류 허용치가 줄어들 수 있습니다. 또한 고주파 노이즈나 누설전류가 증가해 접지나 EMC 문제가 더 민감해질 수도 있습니다.

현장에서는 보통 모터 소음, 인버터 발열, 부하 크기, 케이블 길이, 주변 온도, 노이즈 환경을 함께 보고 설정합니다. 소음이 중요하면 캐리어 주파수를 어느 정도 높이고, 고부하·고온 환경이라면 너무 높이지 않는 방향으로 조정합니다. 최종적으로는 인버터 제조사가 제시한 권장 범위를 따르는 것이 가장 안전합니다.

즉, 캐리어 주파수를 높이면 모터 운전은 조용하고 부드러워지지만, 인버터 발열과 스위칭 손실, 고주파 노이즈는 증가할 수 있다고 이해하면 됩니다.