JP2004248489A

JP2004248489A - モータ用電源供給装置

Info

Publication number: JP2004248489A
Application number: JP2003383079A
Authority: JP
Inventors: Jang-Hyoun Youm; 長▲ヒュン▼ 廉
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-09-02
Also published as: US20040155623A1; KR20040072409A; KR100500525B1; CN1521932A

Abstract

【課題】部品数が減少され、製品サイズ及び製造コストを減らすことができるモータ用電源供給装置を提供する。
【解決手段】一対の電源供給端を有するＤＣ電源供給部と、一対の電源供給ラインを通じてＤＣ電源供給部の電源供給端にそれぞれ接続される一対の接続端とを有し、ＤＣ電源供給部により供給された電源を切換して複数の電源入力端を備えたモータに供給するインバータを有するモータ用電源供給装置において、一対の接続端を相互に連結する付加ライン内に配置されたブレイキング抵抗と、接続端の中のいずれか一つに配置されて、該当接続端に対応する電源供給端と付加ライン内に選択的に連結するスイッチング部と、スイッチング部を制御する制御部とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の電源供給端を有するＤＣ電源供給部と一対の電源供給ラインを通じて前記ＤＣ電源供給部の電源供給端にそれぞれ接続される一対の接続端とを有し、前記ＤＣ電源供給部により供給された電源を切換して、複数の電源入力端を備えたモータに供給するインバータを有するモータ用電源供給装置に関する。さらに詳しくは、ダイナミックブレイキング回路とインバータがインバータの構成要素の中で一部を共有することにより、部品数、製品サイズ及び製造コストを減らすことができるモータ用電源供給装置を提供することである。

３相モータは、三角形状に結線されたコイルを有するモータである。３相モータの電源供給装置は、図１に示すように、常用交流電源（ＡＣ１１０／２２０Ｖ）を供給するＡＣ電源供給部１２０と、ＡＣ電源供給部１２０からの交流電源を整流するダイオード整流部１３０と、ダイオード整流部１３０で整流された電源を平滑させるコンデンサ１４０と、コンデンサ１４０からの直流電源を多様な周波数を有する交流電源に切換して、３相電源を出力するインバータ１５０と、３相モータの電源入力端１１２をショート（Ｓｈｏｒｔ）させるダイナミックブレイキング回路１７０と、を含む。また、モータの電源供給装置は、初期電源の印化時にコンデンサ１４０への突入電流を防止するための突入電流防止回路（図示せず）と、コンデンサ１４０からの出力電圧を一定に維持させるためのＰＦＣ（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路（図示せず）と、コンデンサ１４０を過電圧から保護するための過電圧保護回路（図示せず）をさらに含むことが一般的である。

インバータ１５０内には、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を発生させるＰＷＭ部（図示せず）とＰＷＭ部の直四角形波信号によりオンオフされる多くのトランジスタが設けられる。また、電源供給装置は、ＰＷＭ制御信号によりトランジスタをオンオフさせてインバータ１５０の交流３相電源を制御して、モータの回転速度を調節する機能をする制御部（図示せず）を含む。

インバータ１５０は、コンデンサ１４０にそれぞれ並列に連結された三つのインバーティング回路１５２からなり、各インバーティング回路１５２はトランジスタ１５４ｂとダイオード１５４ａが並列に連結された一対のインバーティング素子１５４と構成される。ここで、モータ１１０の各電源入力端１１２は、インバーティング回路１５２のインバーティング素子１５４の間に連結されてインバータ１５０から３相電圧が入力される。

ダイナミックブレイキング回路１７０は、モータ１１０の各電源入力端１１２に一対ずつのダイナミックブレイキングダイオード１７６がそれぞれ正／逆方向に連結されている。また、それぞれ正／逆方向に連結される一対ずつのダイナミックブレイキングダイオード１７６は、抵抗１７２及びリレー部１７４と並列に連結される。このようなダイナミックブレイキング回路１７０は、モータ１１０の駆動時にモータ１１０が急停止することができるようにし、モータ１１０の停止後には外部の力によりモータ１１０が強制に回転することを防止することになる。ここで、リレー部１７４は、モータの駆動時にオフされた状態を維持し、モータ１１０の停止段階やモータ１１０の停止後にオンされてモータ１１０を急停止させたり外部からの力によるモータの回転を拘束する。

ところが、このような従来のダイナミックブレイキング装置は、モータ１１０の停止段階や停止後にだけその機能を行うので、電源が印加されコンデンサ１４０が充電された後、即ち定常的なモータ１１０の作動時にはその機能が回路動作上に不要になる。

しかし、一般的にダイナミックブレイキング回路１７０において、外部力によりモータ１１０が回転される時、導通されたモータ１１０の巻線に流れる大きい電流によるモータ１１０の損傷を防止することができる抵抗１７２として、容量の大きい抵抗やサーミスタを使用することになった。

これにより、回路設計時に製品のサイズが大きくなり、ダイオード整流モジュール１７６及び容量の大きい第１接点リレー１７４等のような部品数が増加し、結果的に製品全体のサイズ及び製造コストが大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、ダイナミックブレイキング回路がインバータの構成要素の中の一部を共有することにより、部品数、製品サイズ及び製造コストを減らすことができるモータ用電源供給装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、一対の電源供給端を有するＤＣ電源供給部と、一対の電源供給ラインを通じて前記ＤＣ電源供給部の電源供給端にそれぞれ接続される一対の接続端とを有し、前記ＤＣ電源供給部により供給された電源を切換して複数の電源入力端を備えたモータに供給するインバータを有するモータ用電源供給装置において、前記一対の接続端を相互に連結する付加ライン内に配置されたブレイキング抵抗と、前記接続端の中のいずれか一つに配置されて、前記該当接続端に対応する電源供給端と前記付加ライン内に選択的に連結するスイッチング部と、前記スイッチング部を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記ＤＣ電源供給部は、ＡＣ電源供給部と、ＡＣ電源供給部から供給される電源を整流する整流部と、前記整流部により整流された電源を平滑させるコンデンサと、を含むことが好ましい。

また、前記インバータは、前記コンデンサの両端にそれぞれ並列に連結され、トランジスタとダイオードとが並列に連結された一対のインバーティング素子を有する複数のインバーティング回路を含み、前記モータの前記各電源入力端は、前記各インバーティング回路のインバーティング素子の間に連結されることができる。

さらに、前記スイッチング部は、前記抵抗を前記インバーティング回路にそれぞれ並列に連結させる第１接点と、前記コンデンサを前記インバーティング回路にそれぞれ並列に連結させる第２接点と、を有するリレーであることが好ましい。

また、前記制御部は、前記リレーを第１接点に接続されるように制御し、この時前記インバーティング回路内のトランジスタをそれぞれターンオフさせることができる。

本発明によると、ダイナミックブレイキング回路とインバータとがインバータの構成要素の中で一部を共有することにより、部品数を減少させることができ、結果的に製品のサイズ及び製造コストを減らすことができる。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。また、各図面で同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、その説明は一部省略する。また、３相モータに使用される電源供給装置に例えて説明する。

図２は本発明の一実施形態によるモータ用電源供給装置の回路図である。図面に示すように、本発明によるモータ用電源供給装置は、常用交流電源（ＡＣ１１０／２２０Ｖ）を供給するＡＣ電源供給部１２０と、ＡＣ電源供給部１２０からの交流電源を整流するダイオード整流部１３０と、ダイオード整流部１３０で整流された電源を平滑させるコンデンサ１４０と、コンデンサ１４０からの直流電源を多様な周波数を有する交流電源に切換して、３相電源を出力するインバータ１５０と、を含む。

また、本発明によるモータ用電源供給装置は、キャパシタの電源供給端１４０ｂと連結されたインバータ１５０の接続端１５０ｂに一端が固定されているブレイキング抵抗１６０と、インバータ１５０の他接続端１５０ａに配置されてブレイキング抵抗１６０の他端に接続される第１接点１６５ａと、コンデンサ１４０の他電源供給端１４０ａに接続される第２接点１６５ｂとを有するスイッチング部１６５と、スイッチング部１６５の第２接点１６５ｂに接続されてモータに電源が供給されたり、スイッチング部１６５の第１接点１６５ａに接続されてブレイキング抵抗１６０及びインバータ１５０がダイナミックブレイキング機能を行うように制御する制御部１８０と、を有する。

インバータ１５０は、コンデンサ１４０にそれぞれ並列に連結された三つのインバーティング回路１５２からなり、各インバーティング回路１５２はトランジスタ１５４ｂとダイオード１５４ａが並列に連結された一対のインバーティング素子１５４とからなる。ここで、モータ１１０の各電源入力端１１２は、インバーティング回路１５２のインバーティング素子１５４の間に連結されてインバータ１５０から３相電圧が入力される。

スイッチング部１６５は、ブレイキング抵抗１６０をインバーティング回路１５２にそれぞれ並列に連結させる第１接点１６５ａと、コンデンサ１４０をインバーティング回路１５２にそれぞれ並列に連結させる第２接点１６５ｂと、を有する第２接点リレーからなる。

制御部１８０は、モータの駆動時にスイッチング部１６５が第２接点１６５ｂに接続されてモータに電源が供給されたり、モータに電源が印加されなかったり、モータの急制動時にスイッチング部１６５が第１接点１６５ａに接続されてブレイキング抵抗１６０及びインバータ１５０がダイナミックブレイキング機能を行うことができるように制御する。

本発明によるスイッチング部１６５、ダイオード１５４ａ及びブレイキング抵抗１６０は、ダイナミックブレイキング回路により動作される。即ち、スイッチング部１６５が第１接点１６５ａに接続される時、モータ１１０の各電源入力端１１２に一つの共通抵抗１６０とそれぞれ並列に接続された一対ずつのダイオード１５４ａが正／逆方向に連結されて構成される。これにより、ダイナミックブレイキング回路は、スイッチング部１６５が第１接点１６５ａに接続される時、モータ１１０が急停止できるようにし、モータ１１０の停止後には外部力によりモータ１１０が強制に回転することが防止される。ここで、ダイナミックブレイキング回路は、スイッチング部１６５が第１接点１６５ａに接続される時、ブレイキング抵抗１６０と連結されることにより、外部力によりモータ１１０が回転しようとする時、モータ１１０の巻線に流れる大きい電流を相殺してモータ１１０の損傷を防止することができる。

前記の構成により、本発明によるモータ用電源供給装置の動作過程を図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明すると次の通りである。

まず、ＡＣ電源供給部１２０から最初電源が印加されると、ＡＣ電源供給部１２０から供給される電源がダイオード整流部１３０により整流され、ダイオード整流部１３０により整流された電源がコンデンサ１４０に充電される。

充電が完了されると、外部操作等によりモータ駆動信号が発生されると、図３Ａに示すように、スイッチング部１６５は第２接点１６５ｂに連結されてコンデンサ１４０に充電された電源がインバータ１５０に供給されるようにする。この時、インバータ１５０は、キャパシタ１４０から印加された電圧を３相の交流電圧に切換して、モータの電源入力端１１２を通じてモータ１１０に３相の交流電圧を供給することになる。

モータ１１０の駆動時に第２接点１６５ｂに接続されるスイッチング部１６５はモータの制動時に第１接点１６５ａに接続され、インバータ１５０のトランジスタ１５４ｂはターンオフされる。この時、ダイナミックブレイキング回路は、図３Ｂに示すように、ブレイキング抵抗１６０とインバータ１５０のダイオード１５４ａとを使用して、モータ１１０の電源入力端１１２をショートさせる。これにより、モータ１１０は早く停止することができる。

また、モータ１１０に電源が印加されない状態でスイッチング部１６５は、第１接点１６５ａに連結された状態を維持することにより、外部力によりモータ１１０が回転することを防止することができる。また、外部力によりモータ１１０が回転しようとする時に発生される大きい電流がブレイキング抵抗１６０により相殺されることにより、モータ１１０の損傷を防止することができる。

このような構成により、ダイナミックブレイキング回路に要求されるダイオードとしてインバータの構成要素の中で一部を採用することにより、部品数が減少され、結果的に製品サイズ及び製造コストを減らすことができる。

従来の技術によるモータ用電源供給装置の回路図である。本発明によるモータ用電源供給装置の回路図である。本発明によるモータ用電源供給装置のモータ駆動時の動作を示す図である。本発明によるモータ用電源供給装置のモータの制動時の動作を示す図である。

符号の説明

１１０モータ
１２０ＡＣ電源供給部
１３０ダイオード整流部
１４０コンデンサ
１４０ａ、１４０ｂ電源供給端
１５０インバータ
１５０ａ、１５０ｂ接続端
１５４ａダイオード
１５４ｂトランジスタ
１６０ブレイキング抵抗
１６５スイッチング部
１６５ａ第１接点
１６５ｂ第２接点
１７０ダイナミックブレイキング回路
１８０制御部

Claims

一対の電源供給端を有するＤＣ電源供給部と、一対の電源供給ラインを通じて前記ＤＣ電源供給部の電源供給端にそれぞれ接続される一対の接続端とを有し、前記ＤＣ電源供給部により供給された電源を切換して複数の電源入力端を備えたモータに供給するインバータを有するモータ用電源供給装置において、
前記一対の接続端を相互に連結する付加ライン内に配置されたブレイキング抵抗と、
前記接続端の中のいずれか一つに配置されて、前記該当接続端に対応する電源供給端と前記付加ライン内に選択的に連結するスイッチング部と、
前記スイッチング部を制御する制御部と、
を含むことを特徴とするモータ用電源供給装置。
前記ＤＣ電源供給部は、
ＡＣ電源供給部と、ＡＣ電源供給部から供給される電源を整流する整流部と、前記整流部により整流された電源を平滑させるコンデンサと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ用電源供給装置。
前記インバータは、前記コンデンサの両端にそれぞれ並列に連結され、トランジスタとダイオードとが並列に連結された一対のインバーティング素子を有する複数のインバーティング回路を含み、
前記モータの前記各電源入力端は、前記各インバーティング回路のインバーティング素子の間に連結されることを特徴とする請求項２に記載のモータ用電源供給装置。
前記スイッチング部は、前記抵抗を前記インバーティング回路にそれぞれ並列に連結させる第１接点と、前記コンデンサを前記インバーティング回路にそれぞれ並列に連結させる第２接点と、を有するリレーであることを特徴とする請求項２に記載のモータ用電源供給装置。
前記制御部は、前記リレーを第１接点に接続されるように制御し、この時前記インバーティング回路内のトランジスタをそれぞれターンオフさせることを特徴とする請求項４に記載のモータ用電源供給装置。
前記制御部は、前記モータの駆動時に前記リレーが第２接点に接続されるように制御し、前記モータの停止時に前記リレーが第１接点に接続されるように制御することを特徴とする請求項４に記載のモータ用電源供給装置。