KR0162045B1 - 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치에 관한 것으로, 영구자석 동기모터(40)의 위치 및 속도정보를 검출하여 U,V,W상 출력펄스로 변환하여 출력하는 엔코더(50)에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따라 엔코더 커넥터의 이탈여부를 판단하고 엔코더 커넥터가 이탈했을 경우에는 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부(60)에 디스플레이함과 동시에 상기 영구자석 동기모터(40)의 회전정지신호를 출력하는 마이크로프로세서(70); 및 상기 마이크로프로세서(70)에서 출력된 회전정지신호를 입력받아 상기 인버터부(30)를 제어하여 상기 영구자석 동기모터(40)로 입력되는 정현파전류를 차단하는 인버터제어부(80)를 포함하여 구성되어, 엔코더 커넥터의 이탈을 손쉽게 검출할 수 있는 것이다.

Description

영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치

제1도는 본 발명에 따른 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치의 개략적인 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 중분형 엔코더의 출력 펄스 파형도.

제3도는 본 발명에 따른 증분형 엔코더의 출력 시퀀스 표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 3상전원 20 : 컨버터부

30 : 인버터부 40 : 영구자석 동기모터

50 : 엔코더 60 : 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부

70 : 마이크로프로세서 80 : 인버터 제어부

본 발명은 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치에 관한 것으로, 영구자석 동기모터의 위치 및 속도정보용 센서인 엔코더로부터 출력되는 U,V,W상 출력펄스에 따라 마이크로프로세서가 엔코더 커넥터의 이탈 여부를 판단하여 엔코더 커넥터가 이탈되었을 경우에는 영구자석 동기모터로 입력되는 주전원을 차단함과 더불어 엔코더 커넥터의 이탈 상태를 디스플레이 하도록 된 영구 자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로, AC모터의 제어장치는 크게 나누어서 파워부와 제어부로 구성되며, 상기 파워부는 컨버터부와 회생전력흡수부 및 인버터부의 3개 부분으로 구성되어 있다.

상기 파워부의 컨버터부는 상용전원(교류)을 정류하여 직류로 변환하는 다이오드 브리지와 평활콘덴서로 구성되고, 상기 회생전력흡수부는 회생운전에 의해 부하에서 되돌아가는 전력을 우선 콘덴서에 흡수하고 콘덴서전압이 일정치를 넘으면 트랜지스터가 '온'되어 저항에 의해 회생전력을 열 소비하며, 인버터부는 직류전원에서 임의 주파수의 정현파 전류를 PWM 제어에 의해 만들고 있다.

한편, 상기 제어부는 속도제어부와, 전류제어부, 리졸버제어부 및, 보호회로로 나뉜다.

상기 리졸버제어부에서는 리졸버를 사용하여 회전각도와 회전속도신호를 만들고, 속도제어부에서는 이 회전속도를 피드백하여 속도기준과 대조하여 가속 또는 감속을 위한 전류진폭을 결정하며, 전류제어부에서는 이 전류진폭과 리졸버제어부에서의 회전각도신호에 의해 각 상의 전류기준신호를 만들어 전류 피드백신호와 대조해서 인버터부의 각상트랜지스터의 온/오프를 제어한다.

상기 회전각도와 회전속도신호를 만들어 내는 리졸버의 다른 방식으로는 증분형 엔코더가 있다.

상기와 같은 증분형 엔코더를 사용한 영구자석 동기모터에서 엔코더 커넥터의 이탈을 검출하기 위해 종래에는, 엔코더의 출력펄스를 이용하여 엔코더 커넥터의 이탈 여부를 검출하는 별도의 하드웨어를 구성하여 엔코더 커넥터의 이탈을 검출하였으므로 영구자석 동기모터의 제어장치를 제작하는 조립 공정이 증가하여 제조비용이 상승되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 영구자석 동기모터의 위치 및 속도정보용 센서인 엔코더로부터 출력되는 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따라 마이크로프로세서가 엔코더 커넥터의 이탈 여부를 판단하여 엔코더 커넥터가 이탈되었을 경우에는 영구자석 동기모터로 입력되는 주전원을 차단함과 더불어 엔코더 커넥터의 이탈 상태를 디스플레이 하도록 된 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치는, 상용전원(교류)을 정류하여 직류로 변환하는 다이오드 브리지와 평활콘덴서로 구성된 컨버터부와, 상기 컨버터부에서 출력된 직류에서 임의 주파수의 정현파전류를 PWM 제어에 의해 만드는 인버터부, 상기 인버터부에서 출력된 정현파전류에 의해 구동되는 영구자석 동기모터, 및 상기 영구자석 동기모터의 위치 및 속도정보를 검출하여 U,V,W상 출력펄스로 변환하여 출력하는 엔코더로 구성되는 AC서보모터에 있어서, 상기 엔코더에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따라 엔코더 커넥터의 이탈여부를 판단하고, 엔코더 커넥터가 이탈했을 경우에는 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부에 디스플레이함과 동시에 상기 영구자석 동기모터의 회전정지신호를 출력하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서에서 출력된 회전정지신호를 입력받아 상기 인버터부를 제어하여 상기 영구자석 동기모터로 입력되는 정현파전류를 차단하는 인버터제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

영구자석 동기모터를 제어하기 위한 증분형 엔코더의 출력펄스의 파형도는 제2도(a)에 도시된 바와 같이, A상과 B상은 상호간에 90°의 위상차를 갖는 펄스 파형이고, Z상은 원점신호 펄스로서 모터가 1회전할 때 1회 출력되는 신호이다.

그리고, 영구자석 동기모터의 초기 구동을 위해 제공되는 U,V,W상 출력펄스는 제2도(b)에 도시된 바와 같이, U,V,W상 출력펄스 각각이 120°위상차를 가지며 모터 1회전시 모터의 극대수만큼 펄스가 반복 출력된다.

따라서, 상기 증분형 엔코더에서 출력된 U,V,W상 출력펄스의 조합을 조사함으로써 엔코더 커넥터의 이탈을 검출하는 것이 가능한 것이다.

즉, 제3도는 본 발명에 따른 증분형 엔코더의 출력 시퀀스 표로서, 상기 증분형 엔코더에서 출력된 U,V,W상 출력펄스의 조합은 영구자석 동기모터의 회전방향에 따라 101 - 001 - 011 - 010 - 110 - 100의 순서로 반복 출력되거나, 001 - 101 - 100 - 110 - 010 - 011의 순서로 반복 출력된다.

상기와 같이 반복 출력되는 출력펄스의 조합 상태를 살펴보면 000과 111의 두 가지 출력펄스의 조합은 존재하지 않음을 알 수 있다.

따라서, 마이크로프로세서에서 U,V,W상 출력펄스의 조합을 입력받았을 때 출력펄스의 조합이 000과 111이외의 경우에는 모터를 계속 작동시키고, 출력펄스의 조합이 000 또는 111에 해당하는 경우에는 엔코더 커넥터가 연결되지 않은 경우로 판단하여 영구자석 동기모터로 입력되는 주전원을 차단하고 엔코더 커넥터의 이탈을 디스플레이하여 엔코더 커넥터의 이탈을 검출하는 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치의 개략적인 구성도로서, 상용전원(10)을 정류하여 직류로 변환하는 다이오드 브리지와 평활콘덴서로 구성된 컨버터부(20)와; 상기 컨버터부(20)에서 출력된 직류에서 임의 주파수의 정현파전류를 PWM 제어에 의해 만드는 인버터부(30); 상기 인버터부(30)에서 출력된 정현파전류에 의해 구동되는 영구자석 동기모터(40); 상기 영구자석 동기모터(40)의 위치 및 속도정보를 검출하여 U,V,W상 출력펄스로 변환하여 출력하는 엔코더(50); 상기 엔코더(50)에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따란 엔코더 커넥터의 이탈여부를 판단하고 엔코더 커넥터가 이탈했을 경우에는 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부(60)에 디스플레이함과 동시에 상기 영구자석 동기모터(40)의 회전정지신호를 출력하는 마이크로프로세서(70); 및 상기 마이크로프로세서(70)에서 출력된 회전정지신호를 입력받아 상기 인버터부(30)를 제어하여 상기 영구자석 동기모터(40)로 입력되는 정현파전류를 차단하는 인버터제어부(80)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

컨버터부(20)가 상용전원(10)을 정류하여 직류로 변환시켜 출력하면, 상기 컨버터부(20)에서 출력된 직류는 인버터부(30)에서 임의 주파수의 정현파전류로 변환되어 영구자석 동기모터(40)로 공급되므로 영구자석 동기모터(40)가 구동하게 되는 것이다.

이때, 엔코더(50)가 영구자석 동기모터(40)의 위치 및 속도정보를 검출하여 U,V,W상 출력펄스로 변환시켜 출력하면, 마이크로프로세서(70)가 상기 엔코더(50)에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 엔코더 커넥터의 이탈여부를 판단하여 엔코더 커넥터가 이탈했을 경우에는 상기 엔코더 커넥터가 이탈됐다는 것을 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부(60)에 디스플레이하는 한편, 상기 영구자석 동기모터(40)의 회전을 정지시키기 위한 회전정지신호를 인버터제어부(80)로 출력한다.

상기 인버터제어부(80)는 마이크로프로세서(70)로부터 회전정지신호를 입력받아 인버터(30)를 제어하여 영구자석 동기모터(40)로 입력되는 정현파전류를 차단함으로써 영구자석 동기모터(40)의 회전을 정지시킨다.

즉, 상기 엔코더(50)에서 출력되는 U,V,W상 출력펄스의 조합은 제3도에 도시된 바와 같이, 영구자석 동기모터(40)의 회전방향에 따라 101 - 001 - 011 - 010 - 110 - 100의 순서로 반복 출력되거나, 001 - 101 - 100 - 110 - 010 - 011의 순서로 반복 출력된다. 즉, 엔코더 커넥터가 정상 상태일 때, 엔코더에서 출력되는 U,V,W상 출력펄스의 조합에는 000과 111이 포함되지 않는다.

따라서, 마이크로프로세서(70)는 엔코더(50)에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 이 출력펄스의 조합이 000과 111이외의 경우에는 영구자석 동기모터(40)를 계속 작동시키고, 이 출력펄스의 조합이 000 또는 111에 해당하는 경우에는 엔코더 커넥터가 연결되지 않은 경우로 판단하여 영구자석 동기모터(40)로 입력되는 주전원을 차단하는 한편, 엔코더 커넥터의 이탈을 엔코더 커넥터 이탈검출표시부(60)에 디스플레이하여 엔코더의 이탈을 검출한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 영구자석 동기모터의 위치 및 속도정보용 센서인 엔코더로부터 출력되는 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따라 마이크로프로세서가 엔코더 커넥터의 이탈 여부를 판단하여, 엔코더 커넥터가 이탈되었을 경우에는 영구자석 동기모터로 입력되는 주전원을 차단함과 더불어 엔코더 커넥터의 이탈 상태를 디스플레이하도록 되어 있어, 엔코더 커넥터의 이탈을 손쉽게 감지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상용전원(10)을 정류하여 직류로 변환하는 다이오드 브리지와 평활콘덴서로 구성된 컨버터부(20)와; 상기 컨버터부(20)에서 출력된 직류에서 임의 주파수의 정현파전류를 PWM 제어에 의해 만드는 인버터부(30); 상기 인버터부(30)에서 출력된 정현파 전류에 의해 구동되는 영구자석 동기모터(40) 및; 상기 영구자석 동기모터(40)의 위치 및 속도정보를 검출하여 U,V,W상 출력펄스로 변환하여 출력하는 엔코더(50)를 포함하여 구성되는 AC서보모터에 있어서, 상기 엔코더(50)에서 출력된 U,V,W상 출력펄스를 입력받아 U,V,W상 출력펄스의 조합에 따라 엔코더 커넥터의 이탈여부를 판단하고, 상기 출력펄스의 조합이 000 또는 111인 경우 엔코더 커넥터의 이탈 상태를 감지하여 엔코더 커넥터 이탈 검출표시부(60)에 디스플레이함과 동시에 상기 영구자석 동기모터(40)의 회전정지신호를 출력하는 마이크로프로세서(70); 및 상기 마이크로프로세서(70)에서 출력된 회전정지신호를 입력받아 상기 인버터부(30)를 제어하여 상기 영구자석 동기모터(40)로 입력되는 정현파 전류를 차단하는 인버터제어부(80)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영구자석 동기모터의 엔코더 커넥터 이탈 검출장치.