Inverter Power Generator
1. 개요
휴대용 발전기는 원래 AVR 을 사용하여 전압을 조정하고, 가버너에 의해 엔진 회전수를 조정하여 주파수를 맞춘다. 이러한 정속도 회전방식은 연료소비량이 높고, 부하변동허용량이 낮아 급격한 사용량 변동시 발전기가 뻗어버리거나 기계가 뻗어버리는 사고가 발생한다. 특히, 0w 에서 갑자기 로드가 걸리는 경우, 가버너가 스로틀을 최대로 당기기에 순식간에 치고 올라오면서 전압이 엄청나게 튀어버리는 현상이 발생, 장비와 발전기 둘 다 태워먹는 일도 생긴다.또한 AVR에서 나온 전기품질이 좋지 못하다. 위 이미지는 똑같은 회사 똑같은 엔진이 달린 발전기인데 인버터 방식이냐 AVR 방식이냐에 따라 달라지는 출력파형을 보여준다.
2. 핵심 구성
- 3상 다극형 PMG(영구자석발전기)
- 엔진
- 인버터
- 가버너
가장 큰 차이는 역시 발전기 동체의 크기 차이일 것이다. 인버터 발전기는 발전기 동체서 수백~수KHz 의 전기를 만들어내는데, 이를 통해 엔진의 rpm 을 줄이고, 나아가 인버터에서 DC 정류시의 ripple 을 줄일 수 있도록 한다. 3상인 것도 한몫하지만. 덕분에 발전기가 상당히 앏고 가볍다.
발전기의 로터에는 보통 네오디뮴이 적용된다.
엔진 직결형.
엔진은 일반적인 발전기의 엔진셋팅과 약간 달라진다. 일반적인 발전기는 1800rpm(4극) 아니면 3600rpm(2극) 에 셋팅되나, 인버터 발전기의 엔진은 rpm이 아주 자유롭게 변해도 상관없기 때문에 낮게는 600부터 4100rpm 까지 자유롭게 움직일 수 있도록 셋팅된다. 정속엔진은 생각보다 만들기 힘든데, 인버터 발전기는 이런 부분에서 기술적 제약을 풀어준다.
내부 인버터는 3상을 정류하여 단상으로 재변환하는 형식을 사용한다. IGBT H-bridge 방식 VVVF PWM 제어를 하는 방식으로 많이 만드는데, 이는 인버터 발전기도 발전기인지라 로드변화에 따라, 특히 0w->최대부하로 바로 뛰는 경우 엔진의 rpm 이 많이 낮아지는 현상이 발생하므로 이를 보완하기 위해 주파수와 파형만을 유지한 체 전압을 떨궈버리거나[1] VVVF 제어를 해서 다 같이 추락시키는 방법을 써서 스톨 상태를 피한다.
가버너는 출력 주파수 기준으로 작동하기보단 출력 전원상태를 기준으로 작동하는데, 인버터가 요구하는 출력량을 맞추는 식으로 작동하므로 순시부하에서 유효동력까지 도달하는데 걸리는 시간은 많이 짧아졌다. 그 외에 자질구레한 차이가 많이난다.
3. 주요 차이
- 발전기가 상당히 작다.
발전기의 동체가 매우 작아지므로 들고다니는 수준으로도 만들어낼 수 있다. - rpm이 시시때때로 변한다. idle 에서도 계속 변한다.
idle에서 인버터 발전기의 가버너는 불안정하다. 일반 발전기와 달리 rpm을 lock 하지 못한다. - 대부분 방음형
인버터 발전기의 인버터 부분은 냉각을 요하는 파츠이며, 이를 위해 공기순환을 고려한 방음형 구성으로 만드는 게 안정성이 높다. 전면에 인버터가 달려 후면 배기팬에 의해 앞->뒤 형태의 순환구조를 가지게된다. - 출력파형이 사인파
가장 큰 장점으로, 브랜드마다 다르지만 어떤 경우에서도 주파수가 바뀌지 않는다. 그리고 출력파형도 오버로드가 걸리지 않는 이상은 변경되지 않는다.[2]
4. 그래도 발전기는 발전기다
발전기의 태생적인 한계는 그대로 가져온다.1. peak=ondemand
최대부하와 피크부하가 같다. 일반적인 전기기기는 peak 가 본 용량의 2배정도로 설정되는데, 엔진은 절대로 그렇게 되지 못하는 기계중 하나라서 발전기도 역시 peak 와 constant 가 같게 나온다. 인버터 발전기라도 이런 특성은 피해가지 못한다. 그래서 오히려 인버터 발전기가 모터달린 공구 쓰기에 좋다는 견해도 있다.[3]
2. 아이들 연료소비
아이들 런타임이나 전부하 런타임이 별 차이가 안나는 발전기의 특징은 역시 같이 따라온다. 다만, 스로틀 조절이 유연한 인버터 발전기는 그 갭이 좀 많이 크다.
[1] 로드를 낮춰 엔진 스톨상태에서 벗어나게 한 다음, 최대 스로틀을 당기게 하면서 출력전압을 올린다. 이 방식으로 스톨 상태에서 벗어나는 게 대부분의 인버터 발전기들.[2] 파고치가 낮아질 순 있다.[3] 발전기가 의도치 않은 soft start 를 진행하기 때문에 공구에 충격이 덜간다.