KR100242001B1 - Method and apparatus for restricting current in switched reluctance motor - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 모터의 회전에 제동을 가실 시를 포함한 모터의 속도에 대한 전류값을 가변 설정하여 연속적인 큰 전류의 흐름을 제한하고 스위칭소자의 파손을 방지하기 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 방법 및 장치에 관한 것이다.Disclosed is a current limiting method of a switched reluctance motor for limiting the flow of a large current and preventing breakage of the switching element by varying the current value for the speed of the motor, including braking the rotation of the motor. Relates to a device.

본 발명은, 다상의 고정자와 회전자로 구성된 모터와, 상기 모터의 회전속도를 검출하는 엔코더와, 상기 검출된 회전속도와 위치의 차를 가지고 스위칭소자들을 제어하여 모터를 구동하는 장치에 있어서: 상기 엔코더에서 얻어진 모터의 회전속도를 연산하는 수단; 상기 고정자 권선에 흐르는 구동전류를 감지하는 전류감지수단; 상기 연산된 회전속도에 따라 속도별 최대 허용전류 제한값을 가변적으로 결정하는 전류제한값 결정수단; 및 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값과 상기 감지한 모터의 구동전류를 연산하여 상기 스위칭소자들의 구동을 억제시키는 전류제한수단으로 이루어짐을 그 특징으로 한다.The present invention relates to a device for driving a motor by controlling a switching element having a motor consisting of a stator and a rotor of a multiphase, an encoder for detecting a rotational speed of the motor, and a difference between the detected rotational speed and position: Means for calculating a rotational speed of the motor obtained by the encoder; Current sensing means for sensing a drive current flowing through the stator windings; Current limit value determining means for variably determining a maximum allowable current limit value for each speed according to the calculated rotation speed; And current limiting means for inhibiting driving of the switching elements by calculating the maximum allowable current limit value for each speed and the detected driving current of the motor.

따라서, 회전에 제동을 가할 시에 SR모터의 회전속도에 대한 기준 전류 이상으로 흘릴 경우에 전류 값을 가변 설정하여 스위칭소자를 통해 흘려줄 수 있고 스위칭소자의 자기온도에 관계없이 전류를 정확히 제한할 수 있는 효과가 제공된다.Therefore, when applying the brake to rotation, if the current flows more than the reference current for the rotational speed of the SR motor, the current value can be variably set and flowed through the switching device, and the current can be accurately limited regardless of the magnetic temperature of the switching device. The effect is provided.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RESTRICTING CURRENT IN SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}Current limiting device for switched reluctance motors {METHOD AND APPARATUS FOR RESTRICTING CURRENT IN SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor : 이하 ″ SR모터″ 라 약칭함)의 구동에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SR모터의 회전에 제동을 가할 시(브레이크 기능을 작동시킬 시)에 연속적인 큰 전류의 흐름에 의해 스위칭소자가 발열·소손되는 것을 방지하기 위한 한 방법으로서, 제동을 가할 시를 포함하여 SR모터의 회전속도에 대한 전류 값을 가변 설정하여 연속적인 큰 전류의 흐름을 제한하도록 하는 SR모터의 전류 제한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the operation of a switched reluctance motor (abbreviated as " SR motor "), and more particularly, to continuous operation when braking (rotating brake function) of the rotation of the SR motor. As a way to prevent the switching device from generating heat or burn out by the flow of large current, it is possible to limit the continuous flow of large current by variably setting the current value for the rotational speed of the SR motor including braking. The present invention relates to an SR motor current limiting method and apparatus.

일반적인 SR모터의 내부구조가 도 1에 제시되어 있다.The internal structure of a typical SR motor is shown in FIG.

즉, 일반적인 SR모터(100)는 회전축에 설치되는 회전자(101)의 주위에 배치된 고정자(102)의 코어(Core)에 고정자 권선(103, 또는 아마추어 코일)이 권취되어 있어, 그 고정자 권선(103)에 인버터회로부에서 발생되는 3상 전류를 통전시킬 때에 자화되는 고정자(102)의 코어와 회전자(101)간에 작용하는 흡인력에 의해서 토크(Torque)가 발생되며, 이처럼 3상, 즉 다시 말해서 각 R, S, T상의 고정자 권선(103)에 3상 전류를 순차적으로 통전시켜 줌으로써 회전자(101)가 회전되는 구조를 갖는다.That is, the general SR motor 100 has a stator winding 103 or an armature coil wound around the core of the stator 102 disposed around the rotor 101 installed on the rotating shaft, and the stator winding Torque is generated by the suction force acting between the rotor 101 and the core of the stator 102 that is magnetized when energizing the three-phase current generated by the inverter circuit section 103. Thus, three-phase, i.e., again In other words, the rotor 101 is rotated by sequentially energizing the stator winding 103 of each of the R, S, and T phases.

한편, 도 2에는 전술한 SR모터의 구동을 제어하기 위한 종래 기술의 구동제어회로가 제시되어 있다.On the other hand, Figure 2 shows a drive control circuit of the prior art for controlling the drive of the SR motor described above.

상기 구동제어회로는, 게이트단자에 인가되는 펄스폭변조신호(PWM)에 따라 컨버터부(도면에 미 도시)로부터 발생되어 입력되는 직류전압을 3상 전원으로 변화시켜 상기 SR모터(100)의 각 고정자 권선(103c),(103b),(103c)에 흐르는 전류를 제어하여 주는 각 한 쌍의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)로 이루어진 인버터부(104)와, 전류궤환용 복수의 다이오드(D1 내지 D6)로 구성되며, 상기 각 한 쌍의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)는 그 게이트단자에 펄스폭변조신호(PWM)가 입력될 때 도통되어 각 고정자 권선(103a),(103b),(103c)에 상기 통전신호와 동상인 전류를 흘려주어 통전시킴으로써, 각 R, S, T상 코어의 여자상태를 변화시켜 SR모터를 구동을 제어하게 된다.The driving control circuit changes the DC voltage generated from the converter unit (not shown in the drawing) into a three-phase power source according to the pulse width modulation signal PWM applied to the gate terminal, thereby changing the respective angles of the SR motor 100. Inverter section consisting of a pair of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5 and Q6 that control the current flowing through the stator windings 103c, 103b, and 103c. And a plurality of diodes D1 to D6 for current feedback, and each of the pair of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5 is a gate thereof. When the pulse width modulated signal PWM is input to the terminal, it is turned on and energizes each stator winding 103a, 103b, 103c by supplying a current in phase with the energized signal. The excitation state of the core is changed to control the operation of the SR motor.

이러한 SR모터(100)는, 각 상의 고정자 권선(103a),(103b),(103c)을 통전시켜 고정자(102)의 코어를 자화시킬 때 그와 회전자(101)간의 상대적인 위치에 따라 회전방향이 결정되고 또한 회전자(101)를 회전 및 정지시킬 수 있기 때문에, 회전자(101)의 속도 및 위치를 검출하는 것이 중요한데, 일반적으로 SR모터(100) 내부에는 도 3에 제시된 바와 같이, 다수개의 홀(105)이 천공된 엔코더(106)가 회전자(101)에 결합되어 있고, 상기 홀(105)에 대향되어 수광소자와 발광소자가 쌍을 이룬 광센서(도시되지 않았음)가 설치되어 있어, 발광소자에서 발사된 빛이 엔코더(106)의 홀(105)을 투과하여 수광소자로 입사됨에 따라 소정의 검출신호가 발생되므로, 이에 기초하여 회전자(101)의 위치 및 속도를 검출할 수 있도록 되어 있다.The SR motor 100 rotates according to the relative position between the rotor 101 and the rotor 101 when the stator windings 103a, 103b, and 103c are energized to magnetize the core of the stator 102. Since this is determined and the rotor 101 can be rotated and stopped, it is important to detect the speed and position of the rotor 101. In general, as shown in FIG. An encoder 106 having two holes 105 drilled therein is coupled to the rotor 101, and an optical sensor (not shown) is installed to face the hole 105 so that the light receiving element and the light emitting element are paired. Since the light emitted from the light emitting element passes through the hole 105 of the encoder 106 and enters the light receiving element, a predetermined detection signal is generated, and thus the position and speed of the rotor 101 are detected based on this. I can do it.

이처럼 검출된 회전자(101)의 위치에 따라 구동제어회로에 공급되는 펄스폭변조신호(PWM)를 결정하므로, 결과적으로 SR모터(100)의 회전방향이 결정되거나 또는 회전자(101)가 회전 및 정지되는 것이다.Since the pulse width modulation signal PWM supplied to the drive control circuit is determined according to the position of the rotor 101 thus detected, as a result, the rotation direction of the SR motor 100 is determined or the rotor 101 rotates. And stop.

한편, 상기 회전자(101)가 고정자(102)의 각 코어 중에 임의의 상을 갖는 코어에 접근할수록 인덕턴스는 증가하고, 회전자(101)와 임의의 상을 갖는 코어가 일치하였을 때 인덕턴스는 최대가 되며, 또한 회전자(101)가 임의의 상을 갖는 코어로부터 멀어질수록 인덕턴스는 감소하게 된다.On the other hand, as the rotor 101 approaches a core having any phase among the cores of the stator 102, the inductance increases, and when the rotor 101 and the core having any phase coincide, the inductance is maximum. In addition, the inductance decreases as the rotor 101 moves away from the core having any phase.

통상적인 경우에 있어서, 상기 펄스폭변조신호(PWM)는 회전자(101)의 회전속도에 무관하게 인덕턴스가 증가하는 시점을 기준으로 0°∼7.5°만큼 앞선 지점에서 일정하게 출력되도록 설계되어 있다.In a typical case, the pulse width modulated signal PWM is designed to be constantly output at an advanced point from 0 ° to 7.5 ° based on the point of time when the inductance increases regardless of the rotational speed of the rotor 101. .

전술한 바와 같은, 일반적인 SR모터를 구동하는데 있어서, 통상적으로 전류의 제한값은 스위칭소자가 최대로 흘릴 수 있는 전류로 설정(또는 조금 적게 설정)을 하게 되고, 보통의 스위칭소자는 자기온도에 따라 흘릴 수 있는 전류 값이 달라 온도가 상승하게 되며, 이 온도를 방열시키기 위해서 통상적으로 방열판을 사용하여 스위칭소자의 온도를 관리하게 된다.As described above, in driving a general SR motor, the current limit value is usually set (or set a little less) that the switching element can flow at a maximum, and a normal switching element may flow according to its own temperature. Since the current value is different, the temperature rises, and in order to heat the temperature, a heat sink is typically used to manage the temperature of the switching element.

그러나, 전술한 일반적인 SR모터의 구동을 제어하기 위한 종래 기술의 구동제어회로는 잘 알려진 바와 같이, SR모터 구동 시에 방열판을 이용하여 스위칭소자에서 발생되는 열을 방열시켜 어느 정도의 보호는 할 수는 있지만, 특히 SR모터의 제동을 가할 시에는 스위칭소자에 연속적인 큰 전류가 가해지게 되고 이러한 동작이 연속될 경우 방열판 자체만을 가지고 스위칭소자의 온도를 커버할 수 없게되고, 그 결과 스위칭소자가 발열되어 파손됨을 알 수 있다.However, the drive control circuit of the related art for controlling the driving of the general SR motor described above can be protected to some extent by dissipating heat generated by the switching element by using a heat sink when driving the SR motor. However, especially when the SR motor is braked, a large continuous current is applied to the switching element, and if such operation is continuous, the temperature of the switching element cannot be covered with only the heat sink itself. As a result, the switching element generates heat. It can be seen that the broken.

따라서, 스위칭소자로 정해진 기준전류 이상으로 전류를 흘릴 수 없는 문제점을 내재하고 있는 것이다.Therefore, there is a problem in that a current cannot flow beyond the reference current determined by the switching element.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 기술에서, SR모터의 구동제어 회로가 가지는 SR모터에 제동을 가할 시에 연속적으로 가해지는 큰 전류에 기인하여 스위칭소자가 파손되는 점과 정해진 기준전류 이상으로 전류를 흘릴 수 없다는 문제점들을 배제한 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 제동을 가할 시를 포함하여 회전속도에 대한 최대 전류 값을 가변 설정하여 연속적으로 큰 전류가 흐르는 것을 제한하도록 하는 SR모터의 전류 제한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, in the above-described conventional technique, the switching element is damaged due to the large current continuously applied when braking the SR motor of the drive control circuit of the SR motor, and the current exceeds a predetermined reference current. As one aspect of the present invention, the current limiting method of the SR motor to limit the continuous flow of a large current by varying the maximum current value for the rotational speed including braking is excluded. And to provide a device.

본 발명의 다른 견지로서, 제동을 가할 시에 SR모터의 회전속도에 대한 기준 전류 이상으로 흘릴 경우에 전류 값을 가변 설정하여 스위칭소자를 통해 흘려줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.In another aspect of the present invention, when the braking is applied to flow over the reference current for the rotational speed of the SR motor, the current value is set variable to allow the flow through the switching element.

본 발명의 또 다른 견지로서, 스위칭소자의 자기온도에 관계없이 전류를 정확히 제한하도록 하는데 그 목적이 있다.As another aspect of the present invention, the object is to accurately limit the current regardless of the magnetic temperature of the switching element.

도 1은 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general switched reluctance motor.

도 2는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동을 제어하기 위한 종래 기술의 구동제어회로도.2 is a prior art drive control circuit diagram for controlling the drive of a switched reluctance motor;

도 3은 도 1의 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자에 결합되는 엔코더를 보인 일예시도.3 is an exemplary view showing an encoder coupled to the rotor of the switched reluctance motor of FIG.

도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치의 바람직할 실시예를 나타낸 블록도,4 is a block diagram showing a preferred embodiment of a current limiting device of a switched reluctance motor according to the present invention;

도 5는 도 4의 스위치드 릴럭턴스 모터의 권선에 흐르는 전류의 파형도.5 is a waveform diagram of current flowing through a winding of the switched reluctance motor of FIG. 4;

도 6은 모터의 회전에 제동을 가할 시에 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 속도에 대한 전류 제한값을 보인 파형도이다.Figure 6 is a waveform diagram showing the current limit value for the speed of the switched reluctance motor according to the present invention when applying braking to the rotation of the motor.

<도면의주요부분에대한부호의설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

104 : 인버터부 106 : 엔코더104: inverter section 106: encoder

200 : 전류감지부 201 : 마이크로 컴퓨터200: current sensing unit 201: microcomputer

202 : 전류제한부 203 : 속도감지부202: current limiting unit 203: speed detecting unit

204 : 위치감지부 205 : 전류제한값 결정부204: position sensing unit 205: current limit value determining unit

206 : 감산기 207 : 파형결정부206: subtractor 207: waveform determination unit

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치는, 다상(polyphase)의 고정자에 대한 회전자의 상대적인 위치에 따라 상기 고정자의 각 상의 여자 상태를 스위칭하기 위한 각 상의 스위칭 소자를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,The current limiting device of the switched reluctance motor according to the present invention for achieving the above objects, each phase for switching the excited state of each phase of the stator in accordance with the position of the rotor relative to the stator of the polyphase In a switched reluctance motor comprising a switching element,

상기 회전자의 회전축에 결합되어 회전함에 따라 동심 슬리트군의 각각의 슬리트를 광학적으로 관통하는 빛에 의해 이산적으로 위치 검출 펄스를 발생시키는 엔코더와;An encoder for generating position detection pulses discretely by light optically penetrating each of the slits of the concentric slits group as the rotor is coupled to the rotation axis of the rotor;

단위 시간 동안 검출되는 상기 위치 검출 펄스를 계수하여 상기 회전자의 회전 속도를 산출·감지하는 속도감지부와;A speed sensing unit for counting and detecting the rotational speed of the rotor by counting the position detection pulses detected during a unit time;

상기 회전자가 회전함에 의해 가변되는, 다상의 고정자에 대한 회전자의 상대적인 위치를 소정 각도 분해능으로 감지하는 위치 감지부와;A position sensing unit for sensing the relative position of the rotor with respect to the multi-phase stator with a predetermined angular resolution, which is varied by the rotation of the rotor;

상기 고정자에 권취된 고정자 권선에 흐르는 구동전류를 감지하는 전류 감지부와;A current sensing unit sensing a driving current flowing through the stator winding wound around the stator;

상한선과 하한선이 설정된 범위 내에서 상기 감지된 회전속도에 비례하는 속도별 최대 허용전류 제한값을 룩업 테이블화하여 저장한 상태에서 상기 속도 감지부로부터 회전 속도가 인가됨에 따라 해당하는 속도별 최대 허용전류 제한값을 결정하여 펄스폭 변조 신호 형태로 출력하는 전류제한값 결정부; 및The maximum allowable current limit value for each speed is applied as the rotation speed is applied from the speed sensor in a state where the maximum allowable current limit value for each speed proportional to the detected rotation speed is stored as a look-up table in the upper and lower limits. A current limit value determining unit for determining and outputting a pulse width modulated signal; And

상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값과 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류를 비교 연산한 결과, 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류가 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값을 초과할 시에 상기 각 상의 스위칭 소자의 구동을 억제시키는 전류제한부로 구성되는 것이 바람직하다.A switching element of each phase when the detected driving current of the stator winding exceeds the determined maximum allowable current limit value for each speed as a result of comparing the determined maximum allowable current limit value for each speed with the detected driving current of the stator winding. It is preferable that it consists of a current limiting part which suppresses the drive of a.

여기서, 상기 전류제한부는, 상기 전류제한값 결정부로부터 출력된 펄스폭 변조 신호 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 아날로그-디지털 변환하여 아날로그 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 출력하는 저역통과필터와;The current limiting unit may include: a low pass filter configured to analog-to-digital convert a maximum allowable current limit value for each speed in the form of a pulse width modulation signal output from the current limit value determiner to output the maximum allowable current limit value for each speed in an analog form;

상기 저역 통과 필터부로부터 아날로그 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 입력받고, 상기 전류 감지부에서 감지한 고정자 권선의 구동전류를 입력받아 비교 연산을 수행하는 비교기와;A comparator configured to receive a maximum allowable current limit value for each speed in an analog form from the low pass filter unit, and to perform a comparison operation by receiving a drive current of the stator winding detected by the current sensing unit;

상기 비교기의 비교 결과, 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류가 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값을 초과할 시에 상기 각 상의 스위칭 소자로 인가되는 전류를 접지시키는 온/오프 스위칭부로 구성되는 것이 바람직하다.As a result of the comparison of the comparator, it is preferable that the on / off switching unit grounds the current applied to the switching element of each phase when the sensed driving current of the stator winding exceeds the determined maximum allowable current limit value for each speed. .

또한, 상기 전류 감지부는 일단이 전류궤환용 다이오드를 통해 각 상 중 어느 한 상의 고정자 권선에 결합되고 타단이 전원단자의 마이너스 측에 접속된 저항소자인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the current sensing unit is a resistance element, one end of which is coupled to the stator winding of one of each phase through a current feedback diode, and the other end of which is connected to the negative side of the power supply terminal.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.And, there may be a plurality of embodiments of the present invention, hereinafter will be described in detail with respect to the most preferred embodiment.

이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.This preferred embodiment makes it possible to better understand the objects and advantages of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the current limiting device of the switched reluctance motor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치의 바람직할 실시예를 나타낸 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing a preferred embodiment of the current limiting device of the switched reluctance motor according to the present invention.

본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류제한 장치의 바람직한 실시예는 도 4에 도시한 바와 같이, 다상의 고정자와 회전자로 구성된 SR모터와, 상기 SR모터의 회전자에 결합되어 그 SR모터의 회전속도를 검출하는 엔코더(106)와, 마이크로 컴퓨터(201)에 내장되어 상기 엔코더(106)에서 검출한 회전속도에 상응하는 전기적신호로부터 SR모터의 현재 속도와 현재 회전자의 위치를 연산하는 속도감지부(203) 및 위치감지부(204)와, 상기 속도감지부(203) 및 위치감지부(204)에서 연산된 SR모터의 현재 회전속도와 현재 회전자의 위치의 차 값을 발생하는 감산기(206)와, 상기 감산기(206)에서 구해진 차값에 따라 펄스폭변조신호를 결정하여 상기 인버터부(104)의 각각의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)를 도통 및 차단시켜 상기 SR모터의 고정자에 권선된 각상의 고정자 권선(103a),(103b),(103c)에 전원단자(Vdc)의 직류전류를 통전시키는 파형결정부(207)와, 상기 일단이 상기 인버터부(104)의 전류궤환용 다이오드(D1)를 통해 고정자 권선(103a)에 접속되고 타단이 전원단자(Vdc)의 마이너스에 접속되어 SR모터의 구동전류를 감지하는 저항과 같은 전류감지부(200)와, 상기 속도감지부(203)에서 연산된 SR모터의 회전속도에 따라 기 저장되어 있는 속도별 최대 허용전류 제한값을 가변적으로 결정하여 펄스폭변조신호로 하여 출력한는 전류제한값 결정부(205)와, 상기 전류제한값 결정부(205)에서 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값과 상기 전류감지부(200)에서 감지한 SR모터의 구동전류를 비교하여 그 결과 값에 따라 상기 각 한 쌍의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)의 구동을 제어하는 전류제한부(202)로 구성한 것으로, 본 발명에서 종래의 기술과 동일부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 이하에서는 이의 동작을 생략하기로 한다.A preferred embodiment of the current limiting device of the switched reluctance motor according to the present invention is an SR motor composed of a stator and a rotor of a multiphase, as shown in Figure 4, coupled to the rotor of the SR motor of the SR motor A sense of speed that calculates the current speed of the SR motor and the position of the current rotor from the encoder 106 for detecting the rotational speed and the electrical signal built into the microcomputer 201 corresponding to the rotational speed detected by the encoder 106. Subtractor 206 for generating a difference value between the current rotation speed of the SR motor and the position of the current rotor calculated by the branch unit 203 and the position detecting unit 204 and the speed detecting unit 203 and the position detecting unit 204. And a pulse width modulation signal is determined according to the difference value obtained by the subtractor 206, and each switching element Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 of the inverter unit 104 is determined. ) Is turned on and off so that each phase wound on the stator of the SR motor Waveform determination unit 207 for energizing the direct current of the power supply terminal Vdc to the child windings 103a, 103b, and 103c, and one end of the current feedback diode D1 of the inverter unit 104. Connected to the stator winding 103a and the other end connected to the negative of the power supply terminal Vdc, and the current sensing unit 200 as a resistor for detecting the drive current of the SR motor, and the speed sensing unit 203 The speed limit determined by the current limit value determining unit 205 and the current limit value determining unit 205 which variably determine the maximum allowable current limit value for each speed previously stored according to the rotation speed of the SR motor and output the result as a pulse width modulation signal. The maximum allowable current limit value of each pair and the driving current of the SR motor sensed by the current sensing unit 200 are compared, and the pair of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4 (Q5) consists of a current limiting section 202 that controls the driving of (Q6), The same reference numerals are given to the same parts as the above description, and the operation thereof will be omitted below.

이와 같이, 구조를 가지는 본 발명의 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치는, 제동을 가할 시를 포함한 SR 모터의 회전속도에 대한 최대의 전류가 연속적으로 가해질 경우에 대하여 다음과 같은 동작을 한다.As described above, the current limiting device of the switched reluctance motor of the present invention having the structure performs the following operation with respect to the case where the maximum current to the rotational speed of the SR motor is continuously applied, including when braking is applied.

이하에, 도 5, 도 6을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, FIG. 6, it demonstrates more concretely.

먼저, SR 모터의 고정자에 권선된 고정자 권선(103a),(103b),(103c)중 어느 하나의 고정자 권선에 흐르는 모터구동전류를 저항과 같은 전류감지부(200)가 감지하여 이후에 설명될 전류제한부(202)에 제공한다.First, the current sensing unit 200 such as a resistor senses the motor driving current flowing through the stator windings of the stator windings 103a, 103b, and 103c wound on the stator of the SR motor, and will be described later. The current limiting unit 202 is provided.

한편, 마이크로 컴퓨터(201)에 내장된 파형결정부(207)의 펄스폭변조신호에 의해 인버터부(104)의 각쌍의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)가 도통되면 전술한 각 상의 고정자 권선(103a),(103b),(103c)에는 도 4에서 살펴볼 수 있듯이, 상기 통전신호와 동상인 전원단자(Vdc)의 전류가 흘러 통전됨으로써 SR모터의 회전자가 회전을 하게 된다.On the other hand, each pair of switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5 of the inverter unit 104 by the pulse width modulation signal of the waveform determination unit 207 incorporated in the microcomputer 201. When Q6 is turned on, the stator windings 103a, 103b, and 103c of the above-described phases, as shown in FIG. 4, are energized by flowing the current of the power terminal Vdc in phase with the energized signal. Rotor of will rotate.

상기 도 5에서 a는 평상시에 각 상에 흐르는 전류를 나타낸 것이고, b는 이후에 설명될 제동을 가할 시에 각 상에 흐르는 전류를 나타낸 일예를 보인 것이다.In FIG. 5, a represents a current flowing in each phase in a normal state, and b shows an example of a current flowing in each phase in applying braking, which will be described later.

계속해서, 상기 SR모터의 회전자가 회전을 하게 되면 엔코더(106)는 그 SR모터의 회전속도를 감지하여 이에 상응하는 전기적신호로 마이크로 컴퓨터(201)에 내장된 속도감지부(203)와 위치감지부(204)에 제공하게 된다.Subsequently, when the rotor of the SR motor rotates, the encoder 106 senses the rotational speed of the SR motor, and the speed detecting unit 203 and the position detecting unit built in the microcomputer 201 are detected by the electric signal corresponding thereto. 204.

상기 속도감지부(203)는 엔코더(106)로부터 입력되는 전기적신호를 가지고 현재 SR모터의 회전속도를 연산하게 되고, 또한 위치감지부(204)는 회전자의 현재 위치를 연산하게 된다.The speed detector 203 calculates the rotational speed of the current SR motor with the electrical signal input from the encoder 106, and the position detector 204 calculates the current position of the rotor.

상기 연산된 위치 값은 감산기(206)에 제공되고 회전속도 값은 전류제한값 결정부(205)에 제공된다.The calculated position value is provided to the subtractor 206 and the rotational speed value is provided to the current limit value determination unit 205.

상기 전류제한값 결정부(205)는 상기 속도감지부(203)에서 연산된 SR모터의 현재 회전속도에 따라 룩업 테이블 상에 저장된 도 6과 같은 속도별 최대 허용 전류 제한값(I10)을 결정하여 이를 펄스폭변조신호(PWM)로 상기 전류제한부(202)에 제공하게 된다.The current limit value determination unit 205 determines the maximum allowable current limit value I10 for each speed as shown in FIG. 6 stored in the lookup table according to the current rotation speed of the SR motor calculated by the speed detection unit 203, and determines the pulse width. The modulation signal PWM is provided to the current limiting unit 202.

다시 말해서 도 6에서와 같이, 제동을 가할 시의 SR모터의 회전속도(rpm)에 대해 각 상의 고정자 권선(103a),(103b),(103c)에 가할 전류의 제한값을 결정하여 출력하게 된다.In other words, as shown in FIG. 6, the limit value of the current to be applied to the stator windings 103a, 103b, and 103c of each phase is determined and output with respect to the rotational speed (rpm) of the SR motor during braking.

상기 전류제한부(202)는 저역필터부(202a)와 비교기(202b), 저항(R1) 및 트랜지스터와 같은 제어소자(202c)를 포함한다.The current limiter 202 includes a low pass filter 202a, a comparator 202b, a resistor R1 and a control element 202c such as a transistor.

따라서, 상기 저역필터부(202a)는 마이크로 컴퓨터(201)의 전류제한값 결정부(205)로부터 입력되는 펄스폭변조신호(PWM)를 아날로그신호로 변환하여 상기 비교기(202b)의 반전단자(-)에 기준 값으로 제공하게 된다.Accordingly, the low pass filter 202a converts the pulse width modulated signal PWM from the current limit value determiner 205 of the microcomputer 201 into an analog signal, thereby inverting the negative terminal of the comparator 202b. Will be provided as a reference value.

상기 전류제한부(202)의 비교기(202b)는 상기 전류감지부(200)로부터 감지되어 그의 비반전단자(+)로 입력되는 SR모터의 구동전류와 속도별 최대 허용 전류 제한값에 상응하는 전류를 비교하여 SR모터의 구동전류가 높으면, 즉 이때에는 도 5에서와 같이, 제동을 가할 시를 포함하여 SR모터의 회전속도에 대한 최대의 전류(b)가 연속적으로 흘렀을 경우이므로 비교기(202b)는 저항(R1)을 통해 트랜지스터와 같은 제어소자(202c)의 게이트에 고전위를 발생시켜 그 제어소자(202c)를 도통시켜 주게 된다.The comparator 202b of the current limiting unit 202 detects the current corresponding to the driving current of the SR motor sensed by the current sensing unit 200 and input to its non-inverting terminal (+) and the maximum allowable current limit value for each speed. In comparison, when the driving current of the SR motor is high, that is, at this time, as shown in FIG. 5, the maximum current b for the rotational speed of the SR motor continuously including the braking is performed. Through the resistor R1, a high potential is generated in the gate of the control element 202c such as a transistor to conduct the control element 202c.

따라서 상기 인버터부(104)의 스위칭소들의 게이트로 입력되는 파형결정부(207)의 펄스폭변조신호가 상기 제어소자(202c)를 통해 바이패스 됨으로써, 결과적으로 상기 인버터부(104)의 스위칭소자들이 차단되어 SR모터의 구동이 정지된다.Accordingly, the pulse width modulated signal of the waveform determination unit 207 inputted to the gates of the switching stations of the inverter unit 104 is bypassed through the control element 202c, and as a result, the switching element of the inverter unit 104. Are blocked, and the operation of the SR motor is stopped.

반대로, SR모터의 구동전류가 속도별 최대 허용 전류(I10) 제한값 보다 낮으면 인버터부(104)의 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)를 계속 구동시켜 주게 된다.On the contrary, if the drive current of the SR motor is lower than the maximum allowable current I10 for each speed, the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5 and Q6 of the inverter unit 104 continue. To drive.

그리고, 상기 스위칭소자(Q1)(Q2),(Q3)(Q4),(Q5)(Q6)의 게이트에 인가되는 펄스폭변조신호는 상기 속도감지부(203)에서 연산된 속도 값과 위치감지부(204)에서 연산된 위치 값이 마이크로 컴퓨터(201)내의 감산기(206)를 통해 감산된 차값에 의해 발생된다.The pulse width modulated signal applied to the gates of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5, Q6 may be a speed value calculated by the speed detector 203 and a position detector. The position value calculated at 204 is generated by the difference value subtracted through the subtractor 206 in the microcomputer 201.

여기서, SR모터의 고정자 권선(103a),(103b),(103c)에 전류를 최대로 흘려줄 필요가 있을 때에는, 즉 15A 정도 흘려줄 필요가 있을 때에는 전류제한값 결정부(205)에 도 6과 같이, 속도별 최대 허용 전류 제한값(I10)을 약 10A정도 설정하여 주면 된다.Here, when it is necessary to flow the current to the stator windings 103a, 103b, and 103c of the SR motor to the maximum, that is, when it is necessary to flow about 15A, the current limit value determining unit 205 is shown in FIG. Likewise, the maximum allowable current limit value I10 for each speed may be set to about 10A.

여기서, 비교기(202b)를 설치한 이유는, 파형결정부(207)로부터 결정된 펄스폭변조신호가 인버터부(104)의 스위칭소자에 제대로 입력되었는지를 비교하기 위함이다.The reason why the comparator 202b is provided is to compare whether the pulse width modulated signal determined from the waveform determination unit 207 is properly input to the switching element of the inverter unit 104.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 제동을 가할 시를 포함하여 회전속도에 대한 최대 전류 값을 가변 설정하여 연속적으로 큰 전류가 흐르는 것을 제한함으로써 스위칭소자들의 파손을 방지함을 알 수 있다.As a result, according to the present invention, it can be seen that the breakdown of the switching elements is prevented by variably setting the maximum current value for the rotational speed, including when braking is applied, to restrict the continuous flow of a large current.

이상에서와 같이, 본 실시 예에서는 제동을 가할 시에 SR모터의 회전속도에 대한 기준 전류 이상으로 흘릴 경우에 최대 허용전류 제한값을 가변 설정하여 스위칭소자를 통해 흘려줄 수 있는 것이 가능하다.As described above, in the present embodiment, when the braking is applied when the current flows above the reference current for the rotational speed of the SR motor, it is possible to variably set the maximum allowable current limit value and flow it through the switching element.

또한 상기 적용례에 의하면, 제동을 가할 시에 연속적으로 큰 전류가 가해져 발생되는 스위칭소자들의 발열에 의해 소손 되는 것이 방지되고 큰 전류의 흐름도 가능하게 되어 시스템의 신뢰성이 보다 한층 향상됨을 알 수 있다.In addition, according to the above application, it can be seen that the braking is prevented from being burned out by the heat generation of the switching elements generated by applying a large current continuously, and the flow of the large current can be further improved, thereby improving the reliability of the system.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.In addition, while specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.

상술한 설명으로부터 분명한 것은 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치에 의하면, SR모터에 제동을 가할 시에 연속적인 큰 전류의 흐름에 의해 스위칭소자가 발열·소손되는 것이 방지되고 제동을 가할 시를 포함하여 SR모터의 회전속도에 대한 전류 값을 가변 설정하여 줌으로써 SR모터에 기준전류 이상 값도 흘려줄 수 있는 효과가 있다는 것이다.It is clear from the above description that the current limiting device of the switched reluctance motor of the present invention prevents the switching element from being generated and burned out by the continuous large current flow when braking the SR motor. In addition, by setting the current value for the rotational speed of the SR motor variably, there is an effect that can flow more than the reference current value to the SR motor.

Claims (3)

다상(polyphase)의 고정자에 대한 회전자의 상대적인 위치와 상기 회전자의 회전 속도에 따라 각 상의 여자 상태를 스위칭하기 위한 각 상의 스위칭 소자를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,In a switched reluctance motor comprising a switching element of each phase for switching the excited state of each phase according to the position of the rotor relative to the stator of the polyphase and the rotational speed of the rotor, 상기 고정자에 권취된 고정자 권선에 흐르는 구동전류를 감지하는 전류 감지부와;A current sensing unit sensing a driving current flowing through the stator winding wound around the stator; 상한선과 하한선이 설정된 범위 내에서 상기 회전자의 회전속도에 비례하는 속도별 최대 허용전류 제한값을 룩업 테이블화하여 저장한 상태에서 현 시점에서 감지된 회전자의 회전 속도에 대응되는 속도별 최대 허용전류 제한값을 결정하여 출력하는 전류제한값 결정부; 및The maximum allowable current for each speed corresponding to the rotation speed of the rotor detected at this time in the state that the maximum allowable current limit for each speed proportional to the rotational speed of the rotor is stored as a look-up table in the upper limit and the lower limit. A current limit value determination unit which determines and outputs a limit value; And 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값과 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류를 비교 연산한 결과, 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류가 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값을 초과할 시에 상기 각 상의 스위칭 소자의 구동을 억제시키는 전류제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치.A switching element of each phase when the detected driving current of the stator winding exceeds the determined maximum allowable current limit value for each speed as a result of comparing the determined maximum allowable current limit value for each speed with the detected driving current of the stator winding. A current limiting device of a switched reluctance motor, characterized in that it comprises a current limiting unit for suppressing the driving of. 제 1 항에 있어서, 상기 전류제한부는,The method of claim 1, wherein the current limiting unit, 상기 전류제한값 결정부로부터 출력된 펄스폭 변조 신호 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 아날로그-디지털 변환하여 아날로그 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 출력하는 저역통과필터와;A low pass filter outputting the maximum allowable current limit value for each speed in analog form by analog-to-digital converting the maximum allowable current limit value for each speed in the form of a pulse width modulation signal output from the current limit value determination unit; 상기 저역 통과 필터부로부터 아날로그 형태의 속도별 최대 허용전류 제한값을 입력받고, 상기 전류 감지부에서 감지한 고정자 권선의 구동전류를 입력받아 비교 연산을 수행하는 비교기와;A comparator configured to receive a maximum allowable current limit value for each speed in an analog form from the low pass filter unit, and to perform a comparison operation by receiving a drive current of the stator winding detected by the current sensing unit; 상기 비교기의 비교 결과, 상기 감지된 고정자 권선의 구동전류가 상기 결정된 속도별 최대 허용전류 제한값을 초과할 시에 상기 각 상의 스위칭 소자로 인가되는 전류를 접지시키는 온/오프 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치.As a result of the comparison of the comparator, it characterized in that the on / off switching unit for grounding the current applied to the switching element of each phase when the sensed drive current of the stator winding exceeds the maximum allowable current limit value for each speed Current limiting device for switched reluctance motors. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 감지부는,The method of claim 1, wherein the current sensing unit, 일단이 전류궤환용 다이오드를 통해 각 상 중 어느 한 상의 고정자 권선에 결합되고 타단이 전원단자의 마이너스 측에 접속된 저항소자인 것을 특징으로 한 스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한 장치.A current limiting device of a switched reluctance motor, wherein one end is a resistance element coupled to a stator winding of one of each phase through a current feedback diode and the other end connected to a negative side of a power supply terminal.
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