KR0179761B1 - A motor protecting apparatus for an elevator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘리베이터의 전동기 보호회로에 관한 것으로, 인버터에서 스위칭 소자로서 IGBT를 사용할 경우에는 스위칭소자의 짧은 상승시간과 인버터와 전동기 사이에 존재하는 전력선의 인덕턴스의 영향으로 전동기에 상당히 높은 스파이크 전압이 인가되는데, 이 스파이크 전압에 의해 전동기의 절연성이 파괴되는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 전동기의 입력단과 컨버터의 출력단 사이에 취부되는 3상브리지 다이오드를 구비하고, 상기 3상브리지 다이오드는 상기 전동기의 입력전압이 상기 컨버터의 직류링크전압보다 크게되면 이를 직류링크진압레벨로 제어함으로써 상기 전동기로 입력되는 스파이크 전압을 억제하는 엘리베이터의 전동기 보호회로를 안출한 것으로, 이의 작용을 통해 인버터를 통한 전압이 필요이상으로 커지게 되면 이를 제거하여 직류링크전압의 레벨로 되게함으로써 항상 안정된 전동기 제어전압이 출력되도록 하여 스파이크전압으로 인한 전동기의 절연파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a motor protection circuit of an elevator. When an IGBT is used as a switching element in an inverter, a significantly high spike voltage is applied to the motor due to the short rise time of the switching element and the inductance of the power line existing between the inverter and the motor. There is a problem that the insulation of the motor is destroyed by this spike voltage. The present invention includes a three-phase bridge diode mounted between the input terminal of the motor and the output terminal of the converter in order to solve this conventional problem, wherein the three-phase bridge diode has a larger input voltage of the motor than the DC link voltage of the converter When the voltage is controlled by the DC link suppression level, an elevator motor protection circuit is suppressed to suppress the spike voltage input to the motor. When the voltage through the inverter becomes larger than necessary, the DC link voltage is removed. By setting the level to, the stable motor control voltage is output at all times, thereby preventing the breakdown of the motor due to the spike voltage.

Description

엘리베이터의 전동기 보호회로Elevator Motor Protection Circuit

제1도는 종래 엘리베이터의 인버터 구동형 전동기의 블럭 구성도.1 is a block diagram of an inverter-driven electric motor of a conventional elevator.

제2도는 제1도에 있어서, 인버터의 상세 회로도.2 is a detailed circuit diagram of the inverter in FIG.

제3도는 제2도에 있어서, 접점(a,b)의 출력 파형도.3 is an output waveform diagram of a contact (a, b) in FIG.

제4도는 인버터의 입력단에 나타나는 스파이크전압의 출력 파형도.4 is an output waveform diagram of a spike voltage appearing at an input terminal of an inverter.

제5도는 인버터와 전동기 사이의 전력선에 존재하는 인덕턴스를 나타낸 설명도.5 is an explanatory diagram showing inductances present in a power line between an inverter and an electric motor.

제6도는 본 발명 엘리베이터의 전동기 보호회로의 블럭 구성도.6 is a block diagram of a motor protection circuit of the elevator of the present invention.

제7도는 인버터의 입력단에 나타나는 출력 파형도.7 is an output waveform diagram showing an input terminal of an inverter.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

110 : 컨버터 120 : 인버터110: converter 120: inverter

130 : 3상브리지 다이오드 IM : 전동기130: three-phase bridge diode IM: motor

L : 전력선L: power line

본 발명은 엘리베이터의 전동기 보호회로에 관한 것으로, 특히 고속 스위칭 인버터 구동형 유도전동기에 있어서, 컨버터의 출력단과 전동기의 입력단 사이에 3상 브리지 다이오드를 연결하여 직류링크단 전압보다 높은 스파이크 전압은 직류링크단 전압과 같아지도록 억제함으로써 전동기를 보호할 수 있는 엘리베이터의 전동기 보호회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor protection circuit of an elevator. In particular, in a high speed switching inverter driven induction motor, a spike voltage higher than a DC link terminal voltage is connected by connecting a three-phase bridge diode between the output terminal of the converter and the input terminal of the motor. The present invention relates to an electric motor protection circuit of an elevator that can protect an electric motor by suppressing it to be equal to a short voltage.

제1도는 종래 엘리베이터의 인버터 구동형 전동기의 블럭 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 3상교류 입력전압(3상AC)을 직류로 변환하는 컨버터(110)와, 상기 컨버터(110)의 직류링크 출력전압을 평활하는 평활콘덴서(C1)와; 상기 평활콘덴서(C1)의 출력전압을 교류로 변환하여 전동기(IM)의 속도제어를 행하는 인버터(120)로 구성된다.1 is a block diagram of an inverter-driven motor of a conventional elevator. As shown in FIG. 1, a converter 110 for converting a three-phase AC input voltage (three-phase AC) into a direct current, and a direct current link of the converter 110 is shown. A smoothing capacitor C1 for smoothing the output voltage; The inverter 120 converts the output voltage of the smoothing capacitor C1 into alternating current to control the speed of the motor IM.

이와 같이 구성된 종래 장치의 작용에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional device configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

3상교류입력전압(3상AC)이 인가되면 컨버터(110)는 이를 직류로 정류하여 출력하는데, 그 직류링크전압을 Vdc 라고 하면, 인버터(120)의 상세 회로를 나타낸 제2도에서 접점(a)와 접점(b)사이의 전압(Vab)는 제3도에 도시한 바와 같이 +Vdc 와 -Vdc전압으로 나타난다.When the three-phase AC input voltage (three-phase AC) is applied, the converter 110 rectifies and outputs the DC. When the DC link voltage is Vdc, the contact point (Fig. 2) shows the detailed circuit of the inverter 120. The voltage Vab between a) and contact b is represented by + Vdc and -Vdc voltages as shown in FIG.

상기 제3도와 같은 출력파형에 대해 좀더 자세히 설명하면, 인버터(120)의 스위칭소자(S1, S6)가 온되면 전압(+Vdc)이 나타나고, 스위칭소자(S3, S4)가 온되면 전압(-Vdc)이 나타난다. 만약, 모두 오프되면 전압(0V)이 나타난다.Referring to the output waveform shown in FIG. 3 in more detail, when the switching devices S1 and S6 of the inverter 120 are turned on, a voltage (+ Vdc) appears, and when the switching devices S3 and S4 are turned on, a voltage (−) is shown. Vdc) appears. If both are off, the voltage (0V) appears.

상기에서 다른 스위칭소자, 예를 들어 에스씨알(SCR) 또는 트랜지스터 등의 스위칭소자를 사용했을 때의 인버터의 스위칭주파수는 최고 3-5㎑로 제한되어 있다.The switching frequency of the inverter when using other switching elements, for example SCR or transistors, is limited to a maximum of 3-5 kHz.

그러나 최근 들어 IGBT를 이용한 인버터의 스위칭 주파수는 최고 20㎑까지 수행할 수 있도륵 되어있어 전압의 상승시간이 매우 짧아지게 되었다.In recent years, however, the switching frequency of inverters using IGBTs can be up to 20kHz, resulting in very short rise times.

그리고 인버터의 출력전압은 전력선(L)을 거쳐 전동기(IM)에 입력되는데, 이 전력선(L)은 최소 수 m 에서 최고 수십 m 이상까지 길게 연결되어 있다.The output voltage of the inverter is input to the motor IM via the power line L, which is connected for a long time from at least several m to at least several tens of m.

그런데 상기 전력선(L)에는 제5도에 도시한 바와 같이 미소한 양의 인덕턴스가 존재하는데, 이 인덕턴스는 전력선(L)의 길이가 길어짐에 따라 점점 큰 값이 된다.However, as shown in FIG. 5, a small amount of inductance exists in the power line L, and the inductance becomes larger as the length of the power line L becomes longer.

더구나 IGBT를 사용한 인버터에서는 전압 상승시간이 짧기 때문에 전동기 입력단(a', b')에는 제4도에 도시한 바와 같은 직류링크전압(Vdc) 이상의 매우 높은 스파이크 전압이 나타나게 된다.In addition, since the voltage rise time is short in the inverter using the IGBT, a very high spike voltage of the DC link voltage Vdc as shown in FIG. 4 appears at the motor input terminals a 'and b'.

이상에서 설명한 바와 같이 인버터에서 스위칭 소자로서 IGBT를 사용할 경우에는 스위칭소자의 짧은 상승시간과 인버터와 전동기 사이에 존재하는 전력선(L)의 인덕턴스의 영향으로 전동기에 상당히 높은 스파이크 전압이 인가되는데, 이 스파이크 전압에 의해 전동기의 절연성이 파괴되는 문제점이 있었다.As described above, when the IGBT is used as the switching element in the inverter, a very high spike voltage is applied to the motor due to the short rise time of the switching element and the inductance of the power line L existing between the inverter and the motor. There is a problem that the insulation of the motor is destroyed by the voltage.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 인버터의 입력단과 컨버터의 출력단 사이에 3상 브리지 다이오드를 연결하여 인버터 입력단에 인가되는 전압이 직류링크전압보다 높아지면 이를 제거하여 전동기의 입력단에는 항상 직류링크전압 레벨의 전압이 인가되도록 한 엘리베이터의 전동기 보호회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to connect the three-phase bridge diode between the input terminal of the inverter and the output terminal of the inverter to solve the above problems, if the voltage applied to the inverter input terminal is higher than the DC link voltage is always removed at the input terminal of the motor The present invention provides an elevator motor protection circuit for applying a voltage of a DC link voltage level.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘리베이터의 전동기 보호회로는 3상교류전원이 컨버터에 의해 직류로 정류되어 출력되면 이를 인버터에서 교류로 변환하여 전동기의 속도 등을 제어하는 인버터 구동형 전동기에 있어서, 전동기의 입력단과 컨버터의 출력단 사이에 취부되는 3상브리지 다이오드를 구비하고, 상기 3상브리지 다이오드는 상기 전동기의 입력전압이 상기 컨버터의 직류링크전압보다 크게되면 이를 직류링크전압레벨로 제어함으로써 상기 전동기로 입력되는 스파이크 전압을 억제하는 것을 특징으로 한다.In the motor protection circuit of an elevator for achieving the object of the present invention is an inverter-driven motor for controlling the speed of the motor by converting the three-phase AC power is rectified by a DC to the output from the inverter to the alternating current, And a three-phase bridge diode mounted between the input terminal of the motor and the output terminal of the converter, wherein the three-phase bridge diode controls the DC link voltage level when the input voltage of the motor is greater than the DC link voltage of the converter. It is characterized in that to suppress the spike voltage input to.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일실시예를 들어 상세히 설명한다.Hereinafter, the action and effect of the present invention will be described in detail with reference to one embodiment.

제6도는 본 발명의 일실시예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 3상교류 입력전압(3상AC)을 직류로 변환하는 컨버터(110)와; 상기 컨버터(110)의 출력전압을 평활하는 평활콘덴서(C1)와; 상기 평활콘덴서(C1)의 출력전압을 교류전압으로 변환하여 전동기(IM)의 속도제어를 행하는 인버터(120)와; 전동기(IM)의 입력단자와 상기 컨버터(110)의 양단에 연결되어 전동기(IM)의 입력단에 상기 컨버터(110)의 직류링크전압(Vdc)보다 높은 스파이크 전압이 발생하면 이를 직류링크전압(Vdc)레벨로 제어하여 출력하는 3상브리지 다이오드(130)로 구성한다.6 is an exemplary embodiment of the present invention, and as shown therein, a converter 110 for converting a three-phase AC input voltage (three-phase AC) into a direct current; A smoothing capacitor C1 for smoothing the output voltage of the converter 110; An inverter 120 for converting the output voltage of the smoothing capacitor C1 into an alternating voltage to control the speed of the motor IM; When a spike voltage higher than the DC link voltage Vdc of the converter 110 is generated at an input terminal of the motor IM and connected to both ends of the converter 110, the DC link voltage Vdc is generated. ) Is configured as a three-phase bridge diode 130 to control and output at the level.

이와 같이 구성한 본 발명의 일실시예의 작용에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings with respect to the operation of the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

3상교류입력전압(3상AC)이 인가되면 컨버터(110)는 이를 직류로 정류하여 직류링크전압(Vdc)를 출력하고, 평활콘덴서(C1)는 이를 평활하여 인버터(120)에 인가한다.When the three-phase AC input voltage (three-phase AC) is applied, the converter 110 rectifies the DC to output a DC link voltage Vdc, and the smoothing capacitor C1 smoothly applies it to the inverter 120.

상기 인버터(120)는 입력된 직류링크전압(Vdc)을 교류로 변환하여 전동기(IM)의 속도 등을 제어하는데, 이때, 상기 인버터(120)내의 스위칭소자(S1, S6)가 온되었을 때의 접점(a, b)의 전압(Vab)은 직류링크전압(Vdc)이 된다.The inverter 120 converts the input DC link voltage Vdc into AC to control the speed of the motor IM, and the like, when the switching elements S1 and S6 in the inverter 120 are turned on. The voltage Vab of the contacts a and b becomes the DC link voltage Vdc.

그리고 전동기(IM) 입력단(a', b')에서의 전압(Vab')은 이상적으로는 제3도와 같은 구형파의 형태가 되어야 하지만 실제로는 전력선(L)의 인덕턴스 때문에 제4도와 같은 직류링크전압(Vdc)보다 높은 스파이크 전압이 발생할 때가 있다.In addition, the voltage Vab 'at the input terminals a' and b 'of the motor IM should ideally be in the form of a square wave as shown in FIG. 3, but in reality, the DC link voltage as shown in FIG. 4 due to the inductance of the power line L. Sometimes spike voltages higher than (Vdc) occur.

이때, 상기 전동기(IM)의 입력단과 컨버터(110)의 출력단 사이에 3상브리지 다이오드(130)가 연결되어 있기 때문에, 만약 스위칭소자(S1, S6)을 온/오프할 때, 전동기(IM) 입력단(a', b')의 전압(Vab')이 직류링크전압(Vdc)보다 작을 때는 다이오드((D1, D3, D4, D6)가 역바이어스 되어 오프 상태가 된다.At this time, since the three-phase bridge diode 130 is connected between the input terminal of the motor IM and the output terminal of the converter 110, when the switching element (S1, S6) on / off, the motor (IM) When the voltage Vab 'of the input terminals a' and b 'is smaller than the DC link voltage Vdc, the diodes D1, D3, D4, and D6 are reverse biased and turned off.

따라서 3상 브리지 다이오드(130)가 동작하지 않은 상태의 전압이 전동기(IM)에 인가된다.Therefore, the voltage of the state in which the three-phase bridge diode 130 is not operated is applied to the motor IM.

그러나 전동기(IM) 입력단(a', b')의 전압(Vab')이 직류링크전압(Vdc) 보다 크게 되면 다이오드(D1, D6)가 온되어 제7도과 같이 스파이크 전압이 제거된다. 이에 따라 전동기(IM)의 입력전압(Vab')은 직류링크전압(Vdc) 레벨로 유지된다.However, when the voltage Vab 'of the input terminals a' and b 'of the motor IM is greater than the DC link voltage Vdc, the diodes D1 and D6 are turned on to remove the spike voltage as shown in FIG. Accordingly, the input voltage Vab 'of the motor IM is maintained at the DC link voltage Vdc level.

따라서 스파이크 전압이 제거된 정상레벨의 전압이 전동기(IM)에 인가된다.Therefore, the normal level voltage from which the spike voltage is removed is applied to the motor IM.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전동기의 입력단과 컨버터의 출력단 사이에 3상브리지다이오드를 연결하여 상기 인버터를 통한 전압이 필요이상으로 커지게 되면 이를 제거하여 직류링크전압의 레벨로 되게 함으로써 항상 안정된 전동기 제어전압이 출력되도록 하여 스파이크전압으로 인한 전동기의 절연파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention is always stabilized by connecting a three-phase bridge diode between the input terminal of the motor and the output terminal of the converter so that the voltage through the inverter becomes larger than necessary to remove the voltage to the level of the DC link voltage. By outputting the motor control voltage, there is an effect that can prevent the breakdown of the motor due to the spike voltage.

Claims (1)

3상교류전원이 컨버터에 의해 직류로 정류되어 출력되면 이를 인버터에서 교류로 변환하여 전동기의 속도 등을 제어하는 인버터 구동형 전동기에 있어서, 전동기의 입력단과 컨버터의 출력단 사이에 취부되는 3상 브리지 다이오드를 구비하고, 상기 3상브리지 다이오드는 상기 전동기의 입력전압이 상기 컨버터의 직류링크전압보다 크게되면 이를 직류링크전압레벨로 제어함으로써 상기 전동기로 입력되는 스파이크 전압을 억제하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 전동기 보호회로.In the inverter-driven motor that controls the speed of the motor by converting the three-phase AC power into a DC by the converter and outputting the same, the three-phase bridge diode mounted between the input terminal of the motor and the output terminal of the converter. And the three-phase bridge diode controls the spike voltage input to the motor by controlling the DC link voltage level when the input voltage of the motor is greater than the DC link voltage of the converter. Protection circuit.
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