KR0127313B1 - H-브리지 전기모터 제어방법 및 장치 - Google Patents
H-브리지 전기모터 제어방법 및 장치Info
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따른 제어회로 및 이에 제어되는 H-브리지 전기모터의 개략적인회로도.
제2도는 전기 모터 구동회로의 제어스위치에 인가된 최종 코멘트 신호와 최초 코멘드 신호와의 관계를 도시한 논리표.
제3도 (a)내지 (d)는 제1도의 제어회로를 사용하지 않는 경우의 전기 모터에 대한 여러가지 동작 파라미터들의 관계를 시간적으로 표현한 그래프.
제4도 (a)내지 (d)는 제1도 제어 회로를 사용하는 경우의 제3도(a) 내지 (d)에 각각 대응하는 그래프.
제5도 제1도의 제어회로에 사용된 스위치 구동 또는 변환 회로의 회로도.
제6도 (a)내지 (h)는 제5도 회로에서 나타나는 여러 가지 신호들의 관계를 시간적으로 표현한 타이핑도.
제7도 (a)내지 (d)는 제5도 회로에서 나타나는 선택된 신호들의 관계를 제6도 (a)내지 (h)와는 다른 스케일로 시간적으로 표현한 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의설명
1 : 전기모터 2, 3 : 리드
4, 5 : 전기도체 10 : 직류원
11, 12, 13, 14 : 제어스위치 19 : 구동 또는 변환 회로
20 : 제어회로 23 : 지연 장치
28 : 부호 비교 장치 42 : 비교기
55 : 절대값 생성 장치.
본 발명은 전기모터의 동작을 제어하는 것에 관한 것으로, 특히 직류(D.C) 전기모터의 동작을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
H-브리지 모터 제어회로라 보통 불리어지는 회로장치에 의해 가역 영구자석 D.C. 전기모터의 권선에 전기 에너지를 공급하는 것이 알려져 있는데, 이 회로장치는 권선의 각각의 단부를 전류원의 음(-) 및 양(+)단자 각각에 접속시키는 전기도체를 포함한다. 이러한 타입의 모터 제어회로에 있어서는 각각의 단자와 각각의 권선 단부 사이의 상기 전기 도체 각각에 제어스위치가 설치된다. 이로써, 전기 모터이 동작을 제어하는 것이 가능한데, 즉 제어스위치들중 일부 스위치를 폐쇄위치(전류 통과 허용)에 있게 하고 나머지 제어스위치들을 개방위치(전류 통과 차단)에 있게 함으로써 한방향으로의 회전 동작, 역방향으로의 회전 동작, 다이나믹 제동 및 비동작을 제어하는 것이 가능하다.
상기 H-브리지 모터 제어회로를 활용하여 전기 모터를 동작시키는데 있어서, 한 방향으로의 비교적 고속 또는 최대 속도에서 반대 방향의 비교적 고속 또는 최대 속도로 전기모터 회전방향을 역전시키는 일이 가끔 필요하다. 이러한 조건하에서, 역전 개시시 전기 모터에 존재하는 자속계는, 감속중에 전기모터가 발전기로서의 역할을 하므로, 모터 권선에서 전류 스파이크를 유도한다. 이 유도된 전류 서어지의 발생과 동시에, 전력원으로부트 권선에 공급되는 차동전압의 기울기는 앞서 폐쇄된 제어스위치를 개방된 제어스위치를 폐쇄위치로 스위칭함으로써 역전된다. 요구되는 역회전 속도가 상당할 때, 상기한 전자기 현상들의 조합으로 인해, 전기 모터가 정지한 시점에서 개시중에 발생되는 전류 스파이크보다 더큰(보통 훨씬 더큼) 전체 크기의 전류 스파이크가 발생된다. 사실상, 한 방향으로의 최대 속도 회전에서 반대방향으로의 최대 속도 회전으로 역전되는 경우, 전류 스파이크의 크기는 정상 개시 전류 스파이크 약 2배이다.
이러한 현상은 비교적 큰 전류 스파이크가 정상 개시 전류 스파이크에 기초하여 보통 설계되거나 또는 정격이 정해진 전기 모터 회로에 손상을 입힐 수 있으므로 매우 바람직하지 못하다. 또한, 전류 스파이크의 진폭은 모터의 정격 전류를 초과할 만큼 클 수 있고, 이러한 모터에 사용되는 영구자석을 적어도 부분적으로 비자화시킬 수 있게된다. 부분적인 비자화가 발생되는 경우 그렇지 않은 경우 보다 모터를 동작시키는데 있어서 더 큰 전류가 필요해진다. 그 결과로서, 권선, 트랜지스터 및 모터 효율모두가 손상받는다. 이러한 문제점을 피하기 위해, 최대 역회전 속도동안 발생하는 것을 포함한 과전류 스파이크를 처리할 수 있도록 전기모터 및 관련 회로를 과잉 설계하여 왔다. 그래서, 전기모터 설계에는 전류 서어지에 의한 영향을 덜 받는 영구자석과 큰 표면적으로 인하여 관련 전력 손실로부터 야기되는 열을 소멸시킬 수 있는 대형의 모터 케이싱과 서어지를 소멸시키고 그에 저항할 수 있는 제어 트랜지스터/모듈 어셈블리가 사용되어 왔다. 그러나, 전기 모터와 관련 회로 및 부품에 대한 상기화 같은 과잉설계는 전기 모터 어셈블리의 크기, 무게 및 가격을 증가시키게 된다.
이와는 달리, 큰 전류 스파이크를 방지하도록 모터 코멘드 정격을 제한하는 것이 제안되어 왔다. 그러나. 정격 제한이 큰 모터 코멘드 변화에 대한 큰 전류 스파이크를 방지할 정도로 충분히 높다면, 작은 모터 코멘드 변화에 대한 전기 모터응답이 또한 손상을 받는다.
외부 코멘드 신호에 응답하여 H-브리지 모터 제어 회로의 제어 스위치들을 동작시키는 여러 가지 제어장치가 또한 예컨대 미합중국 특허 제4,217,528호, 제4,494,181호, 제4,527,103호 및 제4,544,869에 의해 이미 알려져 있다. 그러나, 공지된 이라한 제어장치는 하나 이상의 전술한 단점을 갖고 있는데, 즉 이러한 제어장치는 권선을 통해 흐르는 전류의 자동 제어를 전혀 제공하지 않거나, 또는 전류 제어가 보드 전체에 대하여, 즉 큰 모터 코멘드 역전 뿐만 아니라 작은 모터 코멘드 역전에 대해서도 인가된다.
따라서, 본 발명의 통상적인 목적은 종래기술의 단점들을 해결하는 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 제1목적은 H-브리지 가역 D.C. 모터의 동작을 제어함과 동시에 동일타입의 종래 장치가 갖는 단점을 갖지 않는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 과전류 스파이크를 발생시키는 역전 코멘드를 자동적으로 인식하고 과전류 스파이크를 방지하도록 상기한 인식에 응답하여 모터의 제어를 수정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 구성상 비교적 간단하고 제조하는데 비용이 적게들며, 사용하기에 용이하고 동작하는데 있어서 신뢰성 있는 장치의 설계를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4목적은 전류 흐름이 과도한 경우에 정회전 또는 역회전 동안 전기 모터 권선을 통해 흐르는 전류를 자동 제한할 수 있게 하는 H-브리지 가역 D.C. 모터의 동작을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들은 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+)및 음(-)단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는 본 발명의 장치에 의해 이루어지는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하게 된다. 본 발명의 방법에 따르면, 전기 모터이 회전 방향 역전이 발생하는 때를코멘드 신호로부터 결정하는 단게와 상기 결정시에 권선 양단부가 각각의 제어 스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어 상기 동작 신호 및 상기 소정의 코멘드 신호값이 변환될 때 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 대채 코멘드 신호로 최초 코멘드 신호를 일시적으로 대체시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 결정 수단은 상기 최초 코멘드 신호의 지연 신호를공급하는 수단과 상기 최초 코멘드 신호를 상기 지연 신호와 비교하고, 그 비교 결과 전기 모터의 회전 방향을 역전시켜야 하는 것으로 판명된 경우 제어 신호를 발생시키는 수단과 회전 방향의 역전으로 권선을 통하는 전류가 소정의 크기를 초과하는 때를 최초 코멘드 신호값으로부터 검출하는 수단과 초과 검출시에만 대체 수단을 동작시키는 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-) 단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는 방법에 관한 것인데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기모터를 한 회전 방향 또느 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하게 된다. 본 발명의 방법은, 회전 방향 역전이 발핸하는 때를 코멘드 신호로부터 결정하는 단계와, 상기 결정시에 권선 양단부가 각각의 제어 스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어, 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특징을 갖는 대체 코멘드 신호로 최초 코멘드 신호를 일시적으로 대체시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 공급하는 단계와 최초 코멘드 신호를 상기 지연 신호와 비교하고, 그 비교결과가 전기 모터의 회전 방향을 역전시켜야 하는 것으로 판명되 경우 제어신호를 발생시키는 단계와 상기 지연 신호 및 최초 코멘드 신호를 상호 감산하는 단계와 상기 감산 결과의 절대값을 생성하는 단계와 소정의 임계값과 상기 절대값을 비교하여 절대값이 임계값을 초과하는 경우에만 부가적인 제어신호를 발생시키는 단계와 상기 제어 신호와 부가 제어 신호를 동시 발생시켜 동시 발생시에만 응답하여 동작 신호를 발생시키는 단계와 상기 동작 신호에 응답하여 상기 코멘드 신호의 지연 신호에서 소정의 코멘드 신호값으로 스위칭되는 출력 신호를 출력하는 단계와 출력 신호 및 동작신호를 제어 스위치를 스위칭하기 위한 최종 코멘드 신호로 변화시키는 단계를포함하는데, 상기 최종 코멘드 신호는 권선 양단부가 각각의 제어 스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어, 상기 동작 신호와 소정의 코멘드 신호값이 변환되는 경우 전기 모터가 다이나믹 제동을 수반하는 특징을 갖는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 제1도를 참조하면, 참조 부호 1은 전기모터를 나타낸다. 가역성의 영구자석 D.C. 모터로 구성된 전기모터(1)은 그것의 리드(2,3)중 하나에 각각 접속되는 양단부를 갖는 최소한 하나의 권선을 포함하는데, 이것은 공지된 것이므로 그 도시를 생략하였다. 리드(2)는 D.C. 원(10)의 양(+)(8) 및 음(-)(9) 단자에 전기 도체(4,6)를 통해 각각 접속되고, 리드(3)는 D.C.원(10)의 양(+)(8) 및 음(-)단자(-)(9)에 전기 도체(5,7)를 통해 각각 접속된다.
참조문자 A, B, C 및 D 순서로 표시되는 각각의 제어스위치(11,12,13,14)는 전기 도체들(4,5,6,7) 사이에 설치된다. 제어스위치(11,12,13,14)는 공지된 어떤 구성으로도 될 수 있는데, 예컨대 트랜지스터, 전자기 릴레이등으로 구성될 수 있다. 제어 스위치(11,12,13,14)는 리드(2, 3)를 단자(8,9)로부터 분리시키는 도시된 개방위치와 각 단자(8 또는 9)와 결합된 각 전기 도체(4,5,6 또는 7)를 통하여 각 리드(2 또는 3)를 각 단자(8 또는 9) 에 전기적으로 접속시키는 도시되지 않은 폐쇄위치로 스위칭될 수 있다.
스위치(11,12,13,14)의 폐쇄 및 또는 개방은 제1도에서 화살표를 가진 라인(15,16,17,18)으로 각 도시된 각각의 최종 코멘드 신호에 응답하여 발생한다. 라인(15,16,17,18)은 제어스위치 (11,12,13,14)가 예를 들어 트랜지스터로 구성될 경우 각 제어스위치의 제어 입력에 직접 접속되는 전기 도체일 수 있고, 또는 제어스위치(11,12,13,14)가 예컨대 전자기 릴레이등으로 구성될 경우, 일련의 증폭기, 트랜지스터 등과 같이 더욱 복잡한 장치를 나타낼 수도 있다. 라인(15,16,17,18)은 나중에 설명되는 방식으로 동작하는 구동 또는 변환 회로(19)의 각각의 출력을 구성하며, 이 회로(19)는 본 발명에 따라서 구성된 제어회로(20)의 일부분을 구성한다.
제어 회로(20)의 동작은 그것의 코멘드 입력단자(21)에 공급되는 최초, 즉 초기 코멘드 신호들에 의해 결정된다. 이러한 최초 코멘드 신호들은 지금까지 알려진 전기 모터 구동회로에 공급되는 것과 동일한 형태이다. 그런, 이러한 알려진 장치와는 달리, 상기 코멘트 신호들은 구동 또는 변환 회로(19)에도 달하기 전에 제어 회로(20)에 의해 먼저 처리되어 모터 회전 방향 역전의 크기에 관한 정보를 추출하고 그에 따라 스위치(11,12,13,14)를 동작시키거나 그 동작을 변형시키게 된다.
이것을 달성하기 위해, 최초 코멘드 신호들이 종래 구성의 지연 장치(23)의 입력에 코멘드 입력단자(21)로부터 라인(2)을 통하여 공급되며, 지연 장치(23)는 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 발생시킨다. 또한,최초 코멘드 신호들은 합산 장치(26)의 비반전 입력에 분기 라인(24, 25)을 통하여 공급된다. 동시에, 또 다른 분기라인(27)은 최초 코멘드 신호들을 부호 비교 장치(28)의 한 입력에 공급한다. 지연 최초 코멘드 신호인 지연 장치(23)의 출력신호는 출력 라인(29)과 분기라인(30)을 통하여 합산 장치(26)의 반전 입력에 공급되고, 상기 합산 장치(26)는 최초 코멘드 신호들과 그 지연 신호간의 차이를 나타내는 출력 신호를 발생시킨다.
동시에, 지연 신호는 또 다른 분기라인(31)을 통하여 부호 비교 장치(28)의 다른 입력에 공급된다. 부호 비교 장치(28)는 공지된 구성의 것도 가능하며, 라인(27, 31)을 통하여 부호 비교 장치(28)의 입력에 공급된 입력 신호들의 부호가 동일할 경우 제1값(예를 들면 2진수 0)의 2진 신호를 발생시키고, 라인(27, 31)을 통하여 공급된 입력 신호들의 부호가 다를 경우 제2값(예를 들면 2진수1)의 2진 신호를 발생시키도록 동작한다. 또한, 지연 최초 코멘드 신호가 스위치(35)의 한단자(33)에 다른 분기라인(32)을 통하여 공급되며, 스위치(35)의 다른 단자(34)는 접지된다. 공지된 어느 구성으로도 될 수 있는 스위치(35)는 지연 최초 코멘드 신호가 자신을 통하여 코멘드라인(36)에 전파되게끔 코멘드라인(36)을 스위치 단자(34)와 접속시키는 도시되지 않은 다른 위치 사이에서 스위칭 신호에 응답하여 스위칭 될 수 있다. 접지는 2진수 0값을 가질 수 있다.
스위치(35)의 동작은 합산 장치(26) 및 부호 비교 장치(28)의 출력 신호들에 의해 제어된다. 부호 비교장치(28)의 출력 신호는 설계상 AND 게이트로 구성되는 것으로 도시되어 있는 논리소자(38)을 통하여 공지구성의 절대치 생성 구성으로 되어 있는 장치(40)의 입력에 공급되며, 상기 장치(40)는 합산 장치(26)의 출력신호의 절대값을 생성하게끔 동작한다. 이어서, 이 절대값은 공지된 구성의 비교기(42)에 접속라인(41)을 통하여 전송되며, 비교기(42)는 이 절대값을 기준값, 즉 임계값과 비교하는데 상기 임계값은 공급라인(43)을 통해 비교기(42)에 공급되는 것으로 도시되어 있다. 비교기(42)는 상기 절대값이 임계값을 초과할 경우 제1의 2진 신호(예를 들면 2진수 1)를 발생시키고, 절대값이 임계값 이하일 경우 제2의 2진 신호(예를 들면 2진수 0)을 발생시킨다. 이어서, 비교기(42)의 각각의 2진 신호가 접속라인(44)을 통하여 논리 소자(38)의 또다른 입력에 공급된다.
논리 소자(38)는 접속 라인(37,44)을 통하여 그것의 입력에 공급된 두 개의 입력 신호가 제1의 2진값(즉, 상기 예일 경우 2진수 1)을 가질 경우에만 하나의 2진값(상기한 상태에서 예를 들면 2진수1)신호를, 그리고 입력 신호들이 제1및 제2의 2진값의 모든 나머지 조합을 갖는 경우에는 다른 2진값(예를 들면 2진수 “0”) 신호를 소자의 출력(45)에서 발생시킨다. 이어서, 논리 소자(38)의 출력 신호는 화살표를 가진 라인(46)으로 도시된 바와 같이 두 위치 사이에서 스위치(35)를 스위칭하기 위한 제어 즉 동작 신호로서 사용된다. 또한, 라인(46)은 스위치(11내지 14)의 스위칭에 관하여 앞서 기재된 바와 동일한 방식으로 동작한느 공지된 임의의 동작장치를 나타낸다. 상술된 실시예에서, 스위치(35)는 는뢰 소자(38)의 출력신호가 하나의 2진값을 가질 경우 코멘드 라인(36)을 접지된 단자(34)와 접속시키는 도시되지 않은 위치와 논리 소자(38)의 출력신호가 다른 2진값을 가질 경우 코멘드 라인(36)을 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 수신하는 단자(33)와 접속시키는 도시된 위치로 스위칭된다.
또한, 논리 소자(38)의 출력 신호는 분기된 오프라인(47)을 경유하여 구동 또는 변환 회로(19)의 한입력(48)에 다이나믹 제동 플래그 신호로서 공급된다. 코멘드라인(36)은 구동 또는 변환 회로(19)의 또 다른 입력(49)에 접속되어 스위치(35)에 의해 공급되는 중간 코멘드 신호를 상기 또다른 입력(49)에 공급한다. 이어서, 구동 또는 변환 회로(19)는 그 입력들(48,49)에 각각 공급된 다이나믹 제동 플래그 신호 및 중간 코멘드 신호에 따라서 최종 코멘드 신호들을 발생시키며, 이 최종 코멘드 신호들은 그 출력(15,16,17,18)에서 나타나고 스위치(11,12,13,14)의 위치들을 각각 제어한다.
스위치 구동 또는 변환 회로(19)의 구성에는 회로(19)에 대한 특정 구성의 동작에 대한 세부사항을 설명할 때 보다 더 상세히 설명될 것이다. 여기에서는 회로(19)가 제 2도의 논리표로 도시되는 방식으로 최종 코멘드 신호들을 발생한다는 것만 이해한다. 논리표에서 볼 수 있듯이, 다이나믹 제동 플래그가 오프(즉, 입력(48)에서의 플래그 신호가 2진수“0”)이면, 즉 전기 모터(1)가 한 방향으로 그 회전을 지속하거나, 또는 권선에서의 전류 크기가 과도하지 않은 경우에 전기 모터(1)의 회전 방향이 역전되면, 스위치 A, B, C 및 D(또는 11,12,13,14)는 최초 코멘드 신호의 지연 신호로 구성된 중간 코멘드 신호들에 응답하여 공지된 방식으로 동작된다는 것을 알수 있다. 구동 또는 변환 회로(19)의 이러한 동작모드는 이러한 동작모드를 수행하는 회로로서 잘 알려져 있기 때문에, 이점에서 더이상의 세부사항을 설명할 필요는 없겠다.
한편, 종래에서 벗어나서, 다이나믹 제동 플래그가 온(즉, 입력(48)에서의 플래그 신호가 2진수“1”)일 경우, 즉 전기 모터(1)의 회전 방향이 역전되고 권선에서의 전류 크기가 과도할 경우, 스위치 A, B, C 및 D(또는 11,12,13,14)는 전기 모터(1)의 권선의 양 단부가 전력원(10)의 단자들(8, 9) 중 하나(예시된 실시예에서는 단자(9))에 동시 접속되는 방식으로 동작한다. 따라서, 전기 모터(1)은 권선은 이 상태에서 단락 회로로 되고, 권선에서 유도된 전류는 새로운 회전 방향에 대응하는 극성 전류가 전기 모터(1)의 권선에 전력원(10)으로부터 공급되기 전에 소멸된다.
이러한 상태는 전기모터(1)가 본 발명을 사용하지 않고 동작하는 경우를 나타내는 제 3도의 (a)내지 (d)와 비교하여 제4도의 (a)내지 (d)에 도시되어 있다. 제3도의 (a)내지 (d)도에서 볼 수 있듯이, 전기 모터(1)가 종래의 방식으로 동작될 경우에는, 순간 최초 코멘드 신호가 스위치(11,12,13,14)의 동작을 직접 제어하도록 사용되어 모터 속도가 한 방향으로의 고속 회전에서 반대 방향으로의 고속 회전으로 빠르게 변한다. 이러한 역전으로 인해, 크기가 모터(1)의 개시 전류 스파이크 보다 2배 정도 큰 고전류 스파이크(50)가 발생하게 된다.
한편, 제4도의 (a) 내지 (d)도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서 동작하는 경우에는, 어느 과도한 회전 방향 역전 동안의 전기 모터(1)의 동작이 2단계로서 달성되며, 상반 극성으로 권선이 여자되는 사이에서 다이나믹 제동(51)이 삽입되어 있다. 그 결과, 전기 모터(1)의 회전 속도는 다이나믹 제동중에 0으로 우선 감소되고, 다이나믹 제동 플래그가 중지된 후 반대 방향으로의 소망의 회전 속도로 다시 가속화된다. 전기 모터 전류는 다이나믹 제동 초기에는 제 스파이크(52)를, 반대 방향으로의 회전초기에는 제 2스파이크(53)를 나타낸다. 또한 전류 스파이크(52,53)의 크기가 스파이크(50)보다 훨씬 작으며, 통상적으로 이들 각각은 정지 상태로부터 각각의 회전 방향으로의 소망의 속도로 전기 모터(1)가 동작 개시할 때에 발생하는 개시 스파이크에 대응한다는 것을 알 수 있다. 전기모터(1)의 다이나믹제동 시간 크기는 회전방향이 역전될 경우의 소정 크기에 비례한다. 일단 다이나믹 제동 시간 기간이 경과하며, 새로운 전류 극성이 전기 모터(1)의 권선에 인가되고, 모터(1)는 새로운 소망의 동작 속도로 가속화된다.
본 발명에 따른 기술은 몇가지 이점을 갖는다. 우선, 큰 크기 코멘드만이 영향을 받고, 작은 레벨의 코멘드 응답은 영향을 받지 않는다. 두 번째, 구동 회로에서 작은 피크 전류만이 발생하기 때문에 열손실이 작은 소형의 저가 모터 구동기회로를 사용할 수 있다. 또한, 방사되고 유도되는 전기 모터의 잡음양이 감소된다. 끝으로, 모터(1)에서의 최저 피크 전류는 최저 열발생을 통해 모터 수명을 증가시키고, 전기 모터(1)의 영구 자석의 감자(감자)기회도 줄어들게 된다.
스위치(11내지 14)를 구동시키는 구동 또는 변환 회로(19)에 대한 실시예의 구성이 제 5도를 참조하여 이제 설명될 것이며, 여기서 제1도와 일치하여 참조부호(48, 49)는 다이나믹 제동 플래그 입력 및 중간 코멘드 입력을 각각 나타낸고, 참조 부호(15,16,17,18)는 스위치(11내지 14)의 스위칭을 제어하는 회로(19)의 각 출력을 나타낸다 .
코멘드 입력(49)은 전기적 접속부(54)를 경유하여 장치(40)와 유사하거나 동일 구성을 갖는 절대값 생성 장치(55)의 입력에 접속되고, 전기적 접속부(56)를 경유하여 공지된 구성의 방향 판별 장치(57)에 접속되며, 방향 판별 장치(57)는 중간 코멘드 신호의 값이 최소한 0과 같을 경우 하나의 2진값(2진수“1”)신호를 발생시키고, 중간 코멘드 신호의 값이 0이하로 떨어질 경우 다른 2진값(2진수“0”)신호를 발생시킨다.
장치(55)의 출력에서 나타나는 중간 코멘드 신호의 절대값은 전기적 접속부(58)를 통하여 비교기(59)의 한 입력에 공급되고, 저주파 발진기(60)의 출려 신호는 전기적 접속부(61)를 통하여 비교기(59)의 또다른 입력에 공급된다. 발진기(60)는 동작하여 기본 펄스폭 변조 주파수를 결정하는 통상 사용가능한 톱니파 발진기이다.
비교기(59)는 발진기(60)의 출력 신호를 장치(55)의 출력에서 나타나는 중간 코멘드 신호의 절대값과 비교한다. 절대값의 크기가 발진기(60)의 톱니파형 출력 신호의 순서 크기를 초과할 경우, 비교기(59)의 출력 신호는 2진수 1값을 갖고, 그렇지 않을 경우에는, 2진수 “0”값을 갖는다. 따라서 비교기(59)는 폭이 중간 코멘드 신호의 절대값에 대한 순시 크기에 의해 결정되는 펄스 변조 신호를 발생시킨다.
비교기(59)의 출력은 제 1플립플롭(63)의 데이타 입력 D에 전기적 접속부(62)를 통하여 공급된다. 주파수의 크기가 저주파 발진기(60)의 출력 신호보다 크고 출력으로서 구형파형을 발생하느 고주파 발진기(64)의 출력 신호는 전기적 접속부(65)를 통하여 제 1플립플롭(63)의 클력 입력 CK에 공급된다. 호로(19)의 다이나믹 제동플래그 입력(48)은 전기적 접속부(68)를 통하여 제 1플립플롭(63)의 리셋 입력 R에 공급된다.
제 1플립플롭(63)의 출력 Q는 전기적 접속부(69)를 통해 제 2플립플롭(67)의 데이타 입력 D에 접속된다. 제 1 및 제 2플립플롭(63, 67)의 출력 Q는 각각의 전기적 접속부(70, 71)를 경유하여 NOR 게이트(74)의 각 입력에 접속되고, 제 1 및 제 2 츨립플롭(63, 67)의 반전 출력
는 각가그이 전기적 접속부(72, 73)를 경유하여 OR게이트(75)의 각 입력에 접속된다.
다이나믹 제동 신호가 “오프”로 동작하는 동안, 제 1플립플롭(63)의 입력 CK에 공급된 클럭 신호의 상승 구간에서 플립플롭(63)의 입력 D에 공급되는 신호는 플립플롭(63)의 Q출력에서 출력되고,출력에서는 논리가 반전되어 출력되며, 제 2플립플롭(67)의 입력 CK에 공급된 클럭 신호의 다음 상승 구간에서는 같은 방식으로 플립플롭(67)의 Q 및
출력에 전송된다.
NOR 게이트(74)의 출력은 각각의 전기적 접속부(76, 77)통해 OR 게이트(80, 81)의 제 1입력에 결합되고, OR 게이트(75)의 출력은 각각의 전기적 접속부(78, 79)를 통해 NOR 게이트(82, 83)의 제 1입력에 결합된다. OR 게이트(80,81)의 출력은 스위치(13, 14)에 이르는 라인(17,18)에 접속되고, NOR 게이트(82, 83)의 출력은 스위치(11, 12)에 이르는 라인(15, 16)에 접속된다.
방향 판별 장치(57)의 출력은 전기적 접속부(84,85,86)를 통하여 OR 게이트(80) 및 NOR 게이트(82)의 각각의 다른 입력에 직접 접속되고, 전기적 접속부(87)에 배치된 인버터(89)를 경유하여 각각의 전기적 접속부(84,87,88)를 통하여 OR 게이트(81) 및 NOR 게이트(83)의 각각의 다른 입력에 간접 접속된다. 이로 인해, 제6도의 (a)에 관련된 제 6도의 (e)내지 (h)에 도시된 바와 같이, 이로 인해 회로(19) 입력(49)의 중간 코맨드 신호값이 0이상일 경우에는 스위치(11)는 영구 개방되고, 스위치(13)는 영구폐쇄되며, 회로(19) 입력(49)의 중간 코맨드 신호값이 0이하일 경우에는 스위치(12)는 영구 개방되고 스위치(14)는 영구 폐쇄되게 된다.
또한, 제6도의 (a)내지 (h)의 좌측 반 부분에서 도시된 바와 같이, 다이나믹 제동 플래그가 세트되지 않을 경우, 즉 회로(19) 입력(48)의 다이나믹 제동 플래그 신호가 2진수 “0”값을 가질 경우, 스위치(12, 14)는 회로(19) 입력 (49)의 중간 코맨드 신호값이 0이상일때(제6도 (a)내지 (h)의 제 1쿼터부분 참조)개방 및 폐쇄 상태를 교호시켜서, 스위치(11)가 영구 개방되고 스위치(13)가 영구 폐쇄된 상태에서 제1도에서와 같이 전류가 전기 도체(5, 7)중 어느 하나와 전기 도체(6)간을 우측방향으로 전기 모터(1)의 권선을 통하여 흐르고, 전기 모터(1)가 한 방향으로 회전하도록 동작된다.
한편, 제6도의 (a)내지 (h)의 제 2쿼터 부분에 도시된 바와 같이, 회로(19) 입력 (49)의 중간 코멘드 신호값이 0이하이고 회로(19) 입력(48)의 다이나믹 제동 플래그 신호가 2진수 “0”값을 계속 유지할 경우, 스위치(11,13)는 개방 및 폐쇄 상태사이를 교호시켜, 스위치(12)가 영구 개방되고 스위치(14)가 영구 폐쇄된 상태에서 제 1도에서 고려되는 바와 같이 전류가 전기 도체(4, 6)중 어느 하나와 전기 도체(7)간을 죄측 방향으로 전기 모터(1)의 권선을 통하여 흐르고, 전기 모터(1)가 회전 방향중 다른 방향으로 회전하도록 동작된다. 각각의 이러한 경우에서 알 수 있듯이, 폭이 중간 코멘드 신호의 순시 절대값에 비례하는 펄스는 방향 신호에 따라 적당한 스위치로 전송된다.
이제, 제6도의 (a)내지 (h)의 반의 우측 부분에서 또한 도시된 바와 같이, 다이나믹 제동 플래그가 세트되는 경우, 즉 회로(19) 입력(48)의 다이나믹 제동 플래그 신호가 2진수“1”값을 가질 경우, 플립플롭(63, 67)이 일정하게 리셋되어, 전기 모터(1)의 권선 양단분는 직류원(10)의 단자(9)를 공동 구비하는 스위치(13, 14)를 통하여 접속되고, 스위치(11, 12)를 개방하여 권선을 다른 단자(8)와 비접속되게 한다. 이러한 상태는 입력(48)에 전송된 제동 플래그 신호가 2진수“0”값을 재획득할 때까지 지속되는데, 이로 인해 전기 모터(1)가 다이나믹하게 제동된다.
제 1 및 제 2플립플롭이 주종 관계에 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 주종관계는 제7도의 (a)내지 (d)에 도시된 것과 같은 상황을 초래하며 중간 명령신호가 음(-)의 값을 갖는 회로(19)의 입력(48)에 공급되고, 다이나믹 제동 신호가 2진수“0”값을 갖는 입력(48)에 제공된다. 비교기 출력 신호가 2진수“0”에서 2진수“1”로 될때 스위치(11)가 개방된 후에 스위치(13)가 폐쇄된다는 것을 알 수 있다. 이것은 스위치(11,13)가 결코 동시에 폐쇄되지 않는다는 것을 의미하며, 라인(4,6)간이 단락 접속되면 D.C.원(10)의 단자(8, 9)간에도 단락 접속이 이루어지게 된다.
상기는 도면에 도시되지 않은 방식으로 회로(19) 입력(49)에 공급된 중간 코멘드 신호가 양(+)의 값을 갖고 입력(48)에 공급된 다이나믹 제동 신호가 2진수“0”값을 갖고 입력(48)에 공급된 다이나믹 제동 신호가 2진수“0”값을 갖는 상태에 적용 가능하다. 이러한 상태에서, 비교기 출력 신호가 2진수“0”에서 2진수 “1”로 될때 스위치(14)가 폐쇄되기 전에 스위치(12)는 개방되고, 비교기 출력 신호가 2진수 1에서 2진수 0으로 될 때 스위치(14)가 개방된 후에 스위치(12)는 폐쇄된다. 또한, 이것은 스위치(12,14)가 결코 동시에 폐쇄되지 않음을 의미하며, 라인(5,7)간이 단락 접속되면 D.C.원(10)의 단자(8,9)간에도 단락 접속이 이루어지게 된다. 따라서, 각각의 이러한 상태에서, 그러한 단락 회로로부터 야기되는, 라인(4내지7), 스위치(11내지 14) 및 또는 D.C.원(10)에 대한 손상이 신뢰성있게 배제된다.
본 발명이 전기 모터 제어 및 구동 회로의 특정 구성으로 구체화된 바와 같이 예시되고 기술되는 반면에, 본 발명은 이러한 특정 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서 결정된다.
Claims (10)
- 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-)단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하는 전기 모터 동작 제어 장치에 있어서, 상기 전기 모터의 상기 회전 방향에서의 역전이 발생하는 때를 상기 코멘드 신호들로부터 결정하여, 역전이 발생하는 때를 나타내는 제어 신호를 발생하는 수단과, 상기 출력 제어 신호에 응답하여, 권선의 양단부가 각각의 제어 스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 대체 코멘드 신호로 최로 코멘드 신호를 일시적으로 대체시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 결정 수단은 상기 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 공급하는 수단과, 상기 최초 코멘드 신호들을 상기 지연 신호와 비교하고, 그 비교 결과 전기모터의 회전 방향을 역전시켜야하는 것으로 판명된 경우 상기 대체 수단을 동작시키는데 사용되는 제어 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 결정 수단은 회전 방향 역전으로 인해 상기 권선을 통과하는 전류가 소정 크기를 초과할 때를 상기 최초 코멘드 신호값들로부터 검출하는 수단과 초과 검출시에만 상기 대체 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 각 제어 스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-)단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하는 전기 모터 동작 제어 장치에 있어서, 상기 전기 모터의 상기 회전 방향에서의 역전이 발생하는 때를 상기 코멘드 신호들로부터 결정하여, 역전이 발생하는 때를 나타내는 제어 신호를 발생하는 수단과 상기 출력 제어 신호에 응답하여, 권서의 양단부가 각각의 제어스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 대체 코멘드 신호로 최로 코멘드 신호를 일시적으로 대체 시키는 수단을 포함하는데, 상기 결정수단은, 상기 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 제공하는 수단과 상기 지연 신호와 상기 코멘드 신호를 비교하고, 그 비교 결과가 전기 모터의 회전 방향을 역전시켜야 하는 것으로 판명된 경우 상기 대체 수단을 동작시키는데 사용되는 제어 신호를 발생하는 수단과 상기 회전 방향의 역전으로 인해 상기 권선을 통해 흐르는 전류가 소정의 크기를 초과할 때를 상기 최초 코멘드 신호값으로부터 검출하는 수단을 포함하며, 상기 검출 사단은 상기 최초 코멘드 신호 및 상기 지연 신호를 상호 감산하는 수단과 상기 감산 결과의 절대값을 생성하는 수단과 소정의 임계값과 상기 절대값을 비교하여 상기 절대값이 상기 임계값을 초과하는 경우에만 부가 제어 신호를 발생하는 수단을 포함하며, 초과 검출시에만 상기 대체 수단을 동작시키는 수단과 상기 제어 신호와 상기 부가 제어 신호를 동시 발생시켜, 동시 발생에만 응답하여 상기 대체 수단을 동작시키기 위한 동작 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 제어 신호 및 부가 제어 신호는 2진 신호이며, 상기 동작 신호 발생 수단은 AND게이트인 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 대체 수단은 소정의 코멘드 신호값을 전송하는 동작 위치로 상기 코멘드 신호의 지연 신호를 전송하는 휴지 위치로부터의 상기 동작 신호에 의해 스위칭가능한 2-위치(two-po-sition)스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 대체 수단은 상기 2-위치 스위치의 출력 신호 및 상기 동작 신호를 상기 제어 스위치를 스위칭하기 위한 최종 스위칭 신호로 변환시키는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-)단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하여 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기 모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하는 전기 모터 동작 제어 장치에 있어서, 상기 최초 코멘드 신호의 지연 신호를 공급하는 수단과 상기 최초 코멘드 신호들을 상기 지연된 신호와 비교하고, 그 비교 결과가 전기 모터의 회전을 역전시켜야 하는 것으로 판명된 경우 제어신호를 발생시키는 수단과 상기 최초 코멘드 신호와 상기 지연 신호르 상호 감산하는 수단과 상기 감산 결과의 절대값을 생성하는 수단과 상기 절대값을 소정의 임계값과 비교하여 상기 절대값이 상기 임계값을 초과할 경우에만 부가 제어 신호를 발생기키는 수단과 상기 제어및 부가 제어 신호를 동시 발생시켜 동시 발생에만 응답하여 동작신호를 발생시키는 수단과, 소정의 코멘드 신호값을 전송하는 동작 위치로 상기 코멘드 신호의 지연 신호를 전송하는 휴지 위치로부터의 상기 동작 신호에 의해 스위칭가능한 2-위치 스위치와, 상기 2-위치 스위치의 출력 신호 및 상기 동작 신호를 제어 스위치 스위치용 최종 스위칭 신호로 변환시키는 수단을 구비하는데, 상기 스위칭 신호는 권선 양단부가 각각의 제어 스위치를 통하여 전류원 단자들 중 하나에만 접속되어 상기 변환 수단이 상기 동작 신호 및 상기 소정의 코멘드 신호값을 수신할 때 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 장치.
- 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-)단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기 모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하는 전기 모터 동작 제어 방법에 있어서, 상기 전기 모터의 회전 방향 역전이 발생하는 때를 상기 코멘드 신호로부터 결정하여, 역전이 발생하는 때를 나타내는 제어 신호를 발생하는 단계와 상기 출력 제어 신호에 응답하여 권선의 양단부가 각각의 제어스위치를 통해 하나의 전류원 단자에만 접속되어 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 대체 코멘드 신호로 최초 코멘드 신호를 일시적으로 대체시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 동작 제어 방법.
- 각 제어스위치를 통하여 전류원의 양(+) 및 음(-) 단자에 각각 접속되는 두개의 단부를 갖는 권선을 포함하는 가역 D.C. 전기 모터의 동작을 제어하는데, 상기 제어 스위치는 코멘드 신호에 응답하여 선택적으로 개폐되어 전기모터를 한 회전 방향 또는 반대 방향으로 동작시키기 위해 한 방향 또는 반대 방향으로 권선을 통해 흐르는 전류 흐름에 따라 상기 권선 양단에 전압차를 제공하는 전기 모터동작 제어 방법에 있어서, 상기 최초 명령 신호의 지연 신호를 공급하는 단계와 상기 최초 코멘드 신호들을 상기 지연 신호와 비교하고, 그 비교 결과 비교시 전기 모터의 회전을 역전시켜야 하는 것으로 판명된 경우 제어 신호를 발생시키는 단계와 상기 최초 코멘드 신호들과 상기 지연 신호를 상호 감산하는 단계와 상기 감산 결과의 절대값을 생성하는 단계와 상기 절대값을 소정의 임계값과 비교하여 상기 절대값이 상기 임계값을 초과할 경우에만 부가 제어 시놓를 발생시키는 단계와 상기 제어 및 부가 제어 신호를 동시 발생시켜 동시 발생에만 응답하여 동작신호를 발생시키는 단계와 상기 동작 신호에 응답하여 상기 코멘드 신호의 지연 신호에서 소정의 코멘드 신호값으로 스위칭되는 출력 신호를 출력한 단계와 상기 2-위치 스위치의 출력 신호 및 동작 신호를 제어 스위치를 스위칭하기 위한 최종 스위칭 신호로 변환시키는 단계를 구비하는데, 상기 스위칭 신호는 권선 양단부가 각각의 제어 스위치를 통하여 하나의 전류원 단자에만 접속되어 상기 동작 신호 및 상기 소정의 코멘드 신호값이 변환될 때 전기 모터의 다이나믹 제동을 수반하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 모터동작 제어 방법.
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