KR100448720B1 - Eddy Current Exciter Controller - Google Patents

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KR100448720B1
KR100448720B1 KR10-2002-0025085A KR20020025085A KR100448720B1 KR 100448720 B1 KR100448720 B1 KR 100448720B1 KR 20020025085 A KR20020025085 A KR 20020025085A KR 100448720 B1 KR100448720 B1 KR 100448720B1
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장원석
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(주)한국비이피
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles

Abstract

본 발명은 디지털 입, 출력 신호 처리를 소프트웨어의 설정에 의하여 동작하도록 하고, RS-232통신포트를 통해 주변 장치와 신호 처리가 이루어지도록 하며, 제어 알고리즘을 여러 개의 데이터 처리 모듈로 구분하여 처리토록 함으로써 안정성 및 정밀성 증대를 도모하도록 한 이시 익사이터 컨트롤러에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 인텔리전트 CPU의 플래시 메모리에 기록되는 프로그램에 의하여 원하는 설정값과 실제 측정되는 속도 혹은 토오크 입력값의 차이를 계산하여 그 편차의 크기에 따라 정해진 컨트롤러의 소프트웨어 프로그램 기능에 따라 출력을 조절하도록 한다. 여기서 컨트롤러의 내부에 사용되는 CPU의 동작 특성 및 기능을 용도에 따라 손쉽게 프로그램의 변경만으로 변경시킬 수 있고, CPU의 동작 상태 및 처리되는 데이터의 내용을 RS-232 통신포트를 사용하여 컨트롤러 내부의 동작 정보를 주변 장치에 전송하여, 컨트롤러의 자기 진단 기능의 용의성과 필요시 데이터 획득 장치와 결합하여 처리되는 데이터를 실시간으로 획득할 수 있도록 한다.The present invention operates the digital input and output signal processing by setting the software, the signal processing with the peripheral device through the RS-232 communication port, and by separating the control algorithm into a plurality of data processing modules to process The present invention relates to an iscile exciter controller for increasing stability and precision. The present invention calculates a difference between a desired setting value and a speed or torque input value actually measured by a program recorded in a flash memory of an intelligent CPU. The output is adjusted according to the software program function of the controller determined by the magnitude of the deviation. Here, the operation characteristics and functions of the CPU used inside the controller can be easily changed by simply changing the program according to the purpose, and the operation status of the CPU and the contents of the processed data can be changed using the RS-232 communication port. The information is transmitted to the peripheral device so as to obtain the processed data in real time by combining the ease of use of the self-diagnostic function of the controller with the data acquisition device if necessary.

또한 제어 알고리즘 및 데이터 처리 루틴을 플래시 메모리에 저장하여 제품의 성능을 향상시키고, 불안정성을 최소화하고, 가장 기본적인 구성요소로 설계되어 소형 대용량의 컨트롤러를 실현하고, 문제 발생 요인을 최소화하여 제품의 안정성을 대폭 향상시키게 된다.In addition, control algorithms and data processing routines are stored in flash memory to improve product performance, minimize instability, and are designed with the most basic components to realize small, large-capacity controllers, and to minimize problems. It will greatly improve.

Description

이시 익사이터 컨트롤러{Eddy Current Exciter Controller}Eddy Current Exciter Controller

본 발명은 이시 익사이터 컨트롤러(Eddy Current Exciter Controller)에 관한 것으로서, 특히 디지털 입, 출력 신호 처리를 소프트웨어의 설정에 의하여 동작하도록 하고, RS-232통신포트를 통해 주변 장치와의 신호 처리가 이루어지도록 하며, 제어 알고리즘을 여러 개의 데이터 처리 모듈로 구분하여 처리토록 함으로써 안정성 및 정밀성 증대를 도모하도록 한 이시 익사이터 컨트롤러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an Eddy Current Exciter Controller, and in particular, to operate digital input and output signal processing by software setting, and to perform signal processing with a peripheral device through an RS-232 communication port. In addition, the present invention relates to an iscici controller for improving stability and precision by dividing a control algorithm into multiple data processing modules.

통상, 동력계(E)는 회전자에서 발생하는 기전력의 크기를 변화시키는 전류 공급 및 동력계의 형식의 차이에 따라, 교류(AC) 동력계, 직류(DC) 동력계, 와류(EC) 동력계로 대별된다.Usually, the dynamometer E is roughly classified into an alternating current (AC) dynamometer, a direct current (DC) dynamometer, and an eddy current (EC) dynamometer according to the difference in the type of the current supply and the dynamometer which changes the magnitude of the electromotive force generated in the rotor.

한편, 구동 장치의 구성에 따라 엔진의 성능 및 내구 시험용의 엔진용 동력계 또는 실 차량의 성능, 차량 구동시 발생되는 배기 가스 측정용의 차량 동력계 등의 다양한 용도에 적용되는 것이 동력계 컨트롤러이다.On the other hand, the dynamometer controller is applied to various applications, such as the engine dynamometer for engine performance and durability test or the performance of a real vehicle, the vehicle dynamometer for exhaust gas measurement generated when driving the vehicle, depending on the configuration of the drive device.

주지한 바와 같이, 동력계 컨트롤러는 동력계의 동작 모드를 설정하고, 원하는 물리량을 컨트롤러에 대응하는 신호로 변환하여 최종 동력계에 공급되는 전류를 제어하는 것으로, 동력계의 용량에 따른 최대 전류의 용량, 전류 제어의 정밀도, 주변 환경에 따른 운전의 내구성 등이 제품 평가의 기준이었다.As is well known, the dynamometer controller sets the operating mode of the dynamometer, converts a desired physical quantity into a signal corresponding to the controller, and controls the current supplied to the final dynamometer. The maximum current capacity and current control according to the capacity of the dynamometer The accuracy of the product and the durability of driving according to the surrounding environment were the criteria for product evaluation.

특히, 전류제어의 정밀성은 동작 모드의 복잡성으로 더욱 중요 사항으로 대두되고 있으며, 또한 시험품의 성능 개선을 위해 평가 항목을 검증하기 위해 요구되는 데이터의 종류 및 양이 증가됨에 따라 주변 장치와 신호 처리를 위한 인터페이스의 간소화 및 다양성이 요구되고 있으며, 교류 전원을 직류 전류로 변환하기 때문에 효율의 증대가 컨트롤러 성능의 중요 항목이 된다.In particular, the precision of current control is becoming more important due to the complexity of the operation mode. Also, as the type and amount of data required to verify the evaluation items for improving the performance of the EUT increase, the peripheral device and the signal processing are increased. Increasing efficiency is an important factor in controller performance because AC interface is converted into DC current.

이에 관해 종래의 EC 익사이터 컨트롤러는 신호처리 및 핵심이 되는 제어부를 수동형 아날로그 제어소자를 사용하므로, 하드웨어의 구성이 복잡하고, 동작 효율이 낮다는 단점이 있었다.On the other hand, the conventional EC exciter controller uses a passive analog control element as a signal processing and a control unit as a core, and thus has a disadvantage of complicated hardware configuration and low operation efficiency.

또한 단순 비교 차이에 의한 출력을 발생하기 때문에 복잡한 시험 모드에 능동적인 대처가 불가능하며, 주변 장치와의 신호처리에도 단순 릴레이 등의 사용이 많아 장기 사용에 따른 내구성이 떨어지고, 고장 발생 시에도 문제점 파악 및 수리 등에 많은 시간이 소요되는 문제점을 발생하였다.In addition, since the output is generated by a simple comparison difference, it is impossible to proactively cope with complex test modes, and due to the use of simple relays for signal processing with peripheral devices, durability due to long-term use decreases, and problems are identified even when a failure occurs. And a problem that takes a lot of time, such as repair.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 EC 익사이터 컨트롤러에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Therefore, the present invention has been proposed to solve various problems occurring in the conventional EC exciter controller as described above.

본 발명의 목적은, 디지털 입, 출력 신호 처리를 소프트웨어의 설정에 의하여 동작하도록 하고, RS-232통신포트를 통해 주변 장치와 신호 처리가 이루어지도록 하며, 제어 알고리즘을 여러 개의 데이터 처리 모듈로 구분하여 처리토록 함으로써 안정성 및 정밀성 증대를 도모하도록 한 이시 익사이터 컨트롤러를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to operate the digital input and output signal processing by the setting of the software, to perform signal processing with the peripheral device through the RS-232 communication port, and to divide the control algorithm into a plurality of data processing modules It is to provide an isci exciter controller which can improve the stability and precision by processing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 "이시 익사이터 컨트롤러"는,"Ish exciter controller" according to the present invention for achieving the above object,

인텔리전트 CPU의 플래시 메모리에 기록되는 프로그램에 의하여 원하는 설정값과 실제 측정되는 속도 혹은 토오크 입력값의 차이를 계산하여 그 편차의 크기에 따라 정해진 컨트롤러의 소프트웨어 프로그램 기능에 따라 출력을 조절하도록 한다. 여기서 컨트롤러의 내부에 사용되는 CPU의 동작 특성 및 기능을 용도에 따라 손쉽게 프로그램의 변경만으로 변경시킬 수 있고, CPU의 동작 상태 및 처리되는 데이터의 내용을 RS-232 통신포트를 사용하여 컨트롤러 내부의 동작 정보를 주변 장치에 전송하여, 컨트롤러의 자기 진단 기능의 용의성과 필요시 데이터 획득 장치와 결합하여 처리되는 데이터를 실시간으로 획득할 수 있도록 한다.The program recorded in the flash memory of the intelligent CPU calculates the difference between the desired setting value and the actual measured speed or torque input value, and adjusts the output according to the software program function of the controller determined according to the magnitude of the deviation. Here, the operation characteristics and functions of the CPU used inside the controller can be easily changed by simply changing the program according to the purpose, and the operation status of the CPU and the contents of the processed data can be changed using the RS-232 communication port. The information is transmitted to the peripheral device so as to obtain the processed data in real time by combining the ease of use of the self-diagnostic function of the controller with the data acquisition device if necessary.

또한 제어 알고리즘 및 데이터 처리 루틴을 플래시 메모리에 저장하여 제품의 성능을 향상시키고, 불안정성을 최소화한다.In addition, control algorithms and data processing routines are stored in flash memory to improve product performance and minimize instability.

또한 일반적인 컨트롤러는 전원제어 모듈에서 발생하는 전기적 잡음이나 간섭을 최소화하기 위하여 제어 모듈, 구동 모듈, 전원 모듈, 필터 모듈 및 기타 보호 장치 등으로 구성되어 제품의 크기가 대형이며 및 내부에 복잡한 회로 결선 등으로 하드웨어의 구성이 복잡하고, 제작 및 유지 보수가 어려우나, 본 발명에 의한 컨트롤러는 가장 기본적인 구성요소로 설계되어 소형 대용량의 컨트롤러를 실현하고, 문제 발생 요인을 최소화하여 제품의 안정성을 대폭 향상시키게 된다.Also, general controller is composed of control module, drive module, power module, filter module, and other protection devices to minimize electrical noise or interference generated from power control module. The hardware configuration is complicated, and production and maintenance are difficult, but the controller according to the present invention is designed as the most basic component to realize a small-capacity controller, and greatly improves the stability of the product by minimizing the problem occurrence factor. .

도 1은 본 발명에 의한 이시 익사이터 컨트롤러의 적용 예시도이고,1 is an exemplary view of applying the exciter controller according to the present invention;

도 2는 본 발명에 의한 이시 익사이터 컨트롤러의 구성을 보인 블록도이고,Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the exciter controller according to the present invention,

도 3은 도 2의 제어부의 일 실시예 구성도이고,3 is a configuration diagram of an embodiment of a control unit of FIG. 2;

도 4는 도 2의 게이트 신호 출력부의 일 실시예 구성도이고,4 is a diagram illustrating an embodiment of a gate signal output unit of FIG. 2;

도 5는 도 2의 전류 센서부의 일 실시예 구성도이고,5 is a configuration diagram of an embodiment of the current sensor unit of FIG. 2;

도 6은 도 2의 회전수 입력부의 일 실시예 구성도이고,6 is a configuration diagram of an embodiment of the rotational speed input unit of FIG. 2;

도 7은 도 2의 토오크 입력부의 일 실시예 구성도이고,7 is a configuration diagram of an embodiment of the torque input unit of FIG. 2;

도 8은 도 2의 교류 전원 입력부의 일 실시예 구성도이고,8 is a configuration diagram of an embodiment of an AC power input unit of FIG. 2;

도 9는 본 발명에서 소프트웨어 순위를 설명하기 위한 도면이고,9 is a view for explaining the software ranking in the present invention,

도 10은 도 2의 디지털 위상 제어부의 일 실시예 구성도이고,FIG. 10 is a configuration diagram of an embodiment of a digital phase controller of FIG. 2;

도 11은 도 2의 전류 제어부의 일 실시예 구성도이다.FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of the current controller of FIG. 2.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 엔진100: engine

300 : EC 익사이터 컨트롤러300: EC exciter controller

500 : 데이터 수집 및 시스템 제어부500: data collection and system control

400 : EC 동력계400: EC dynamometer

710 : 제어부710: control unit

711 : 전류 센서부711: current sensor unit

712 : 교류 전원 입력부712: AC power input unit

716 : 토오크 입력부716: torque input unit

717 : 회전수 입력부717 rotation speed input unit

718 : 게이트 신호 출력부718: gate signal output unit

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention according to the technical spirit as described above.

본 발명에 의한 와류 익사이터 컨트롤러는, 각종 엔진 혹은 실 차량 및 기타 구동장치 등의 성능 및 내구 강성을 시험하기 위해 회전수, 토오크 혹은 실차 모사 등의 동작 모드를 사용자가 임의로 설정하고, 설정 동작 모드에 따라 시험 장치의 구동 원에서 발생하는 토오크를 흡수 제어하거나 구동 장치의 구동 회전수 등을 제어하기 위하여 사용된다.The vortex exciter controller according to the present invention arbitrarily sets an operation mode such as rotational speed, torque, or actual vehicle simulation in order to test the performance and durability of various engines, real vehicles, and other driving devices. It is used to absorb or control the torque generated from the driving source of the test apparatus or to control the driving speed of the driving apparatus.

설정된 동작 모드와 물리량에 따라 동력계 권선에 직류 전류를 제어하여 공급한다. 이때 공급되는 전류의 크기에 따라 회전체 판에 와류가 생성되고, 와류의 크기에 의해 기전력이 발생되며, 그 기전력의 크기는 전류량의 제곱에 비례한다. 이를 이용하여 구동 원의 동작 모드 및 물리량을 동력계를 이용하여 효율적으로 제어하게 된다.DC current is controlled and supplied to the dynamometer winding according to the set operation mode and physical quantity. At this time, a vortex is generated in the rotor plate according to the amount of current supplied, and an electromotive force is generated by the size of the vortex, and the magnitude of the electromotive force is proportional to the square of the amount of current. By using this, the operating mode and physical quantity of the driving source can be efficiently controlled by using a dynamometer.

도 1은 본 발명에 의한 EC 익사이터 컨트롤러가 적용된 시스템의 구성을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing a configuration of a system to which an EC exciter controller according to the present invention is applied.

디젤 혹은 가솔린을 연료로 사용하는 내연 엔진(100)에서 발생하는 동력은 트로틀 밸브(200)의 개도 정도에 따라 공급되는 연료 및 공기의 혼합비 변동에 대응하게 엔진 동력 축의 회전수 및 토오크가 변환된다.The power generated by the internal combustion engine 100 using diesel or gasoline as fuel is converted into a rotational speed and torque of the engine power shaft corresponding to a change in the mixing ratio of fuel and air supplied according to the opening degree of the throttle valve 200.

이때 정해진 트로틀 밸브(200)의 개도에 기준하여 엔진의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여 EC 익사이터 컨트롤러(300)는 EC동력계(400)의 권선에 공급되는 전류의 양을 조정하여 발생되는 기전력을 변화시킨다.At this time, the EC exciter controller 300 adjusts the electromotive force generated by adjusting the amount of current supplied to the winding of the EC dynamometer 400 in order to maintain a constant number of revolutions of the engine based on the determined opening of the throttle valve 200. Change.

예를 들어, 엔진의 회전수가 증가하면 동력계 축에 설치된 회전수 측정 센서에서 측정된 값이 증가하고, EC 익사이터 컨트롤러(300)에서는 데이터 수집 및 시스템 제어부(500)에서 설정된 회전수와 증가된 회전수의 편차를 계산하여 EC 동력계(400)의 권선에 공급되는 전류를 증가시켜 엔진의 부하를 증가시켜주게되며, 이에 따라 증가된 부하에 의해 엔진의 회전수는 감소하게 된다.For example, as the engine speed increases, the value measured by the rotation speed measurement sensor installed in the dynamometer shaft increases, and the EC exciter controller 300 collects the data and the rotation speed set by the system controller 500 increases and increases the rotation. By calculating the deviation of the number to increase the current supplied to the winding of the EC dynamometer 400 increases the load of the engine, thereby reducing the number of revolutions of the engine by the increased load.

이와 반대로 엔진의 회전수가 감소하면 동력계 권선에 공급되는 전류를 감소시켜 엔진의 부하를 감소시키고, 이때 감소된 부하에 의해 엔진의 회전수는 증가하게 된다.On the contrary, when the engine speed decreases, the current supplied to the dynamometer winding is reduced to reduce the load of the engine. At this time, the engine speed increases by the reduced load.

또한, 정해진 트로틀 밸브(200)의 개도에 기준하여 엔진(100)의 토오크를 일정하게 유지하기 위해서 EC 익사이터 컨트롤러(300)에서는 EC동력계(400)의 권선에 공급되는 전류의 양을 조정하여 발생되는 기전력을 변화시킨다. 엔진의 출력이 증가하면 동력계 외함에 설치된 토오크 측정 센서에서 측정된 값이 증가하고, EC 익사이터 컨트롤러(300)에서는 데이터 수집 및 시스템 제어부(500)에서 설정된 토오크와 증가된 토오크의 편차를 계산하여 EC동력계(400)의 권선에 공급되는 전류를 감소시켜 엔진의 부하를 감소시켜주고, 이에 따라 감소된 부하에 의해 엔진의 출력도 감소하게 된다. 이때 상대적으로 동일한 출력에서 EC동력계(400)에서 흡수하는 부하의 감소로 엔진의 회전수는 증가한다. 반대로 엔진의 출력이 감소하면 동력계 권선에 공급되는 전류가 증가하여 엔진의 부하를 증가시키고 이때 증가된 부하에 의해 엔진의 출력은 증가된다.In addition, the EC exciter controller 300 adjusts the amount of current supplied to the winding of the EC dynamometer 400 in order to maintain a constant torque of the engine 100 based on the determined opening degree of the throttle valve 200. Change the electromotive force. As the output of the engine increases, the value measured by the torque measurement sensor installed in the dynamometer enclosure increases, and the EC exciter controller 300 calculates the deviation between the torque set by the data collection and the system controller 500 and the increased torque, and then the EC. By reducing the current supplied to the winding of the dynamometer 400 reduces the load of the engine, thereby reducing the output of the engine by the reduced load. At this time, the number of revolutions of the engine increases due to a decrease in the load absorbed by the EC dynamometer 400 at a relatively same output. On the contrary, when the output of the engine decreases, the current supplied to the dynamometer winding increases to increase the load of the engine, and the output of the engine increases by the increased load.

도1에서 미설명 부호 600은 차량 구동 롤러를 나타낸 것이다.In FIG. 1, reference numeral 600 denotes a vehicle driving roller.

도 2는 본 발명에 의한 EC 익사이터 컨트롤러의 구성을 보인 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of an EC exciter controller according to the present invention.

공급되는 전원은 220V 단상 혹은 3상 모두 사용이 가능하며, 이는 결선 방식에 따라 정해진다.The power can be supplied in either 220V single or three phases, depending on the wiring method.

입력 필터(702)는 입력 전원이 보호용 퓨즈 혹은 차단기(701)를 통과한 후 게이트신호에 의해서 동작하는 SCR(703)을 통과할 때 SCR(703)의 동작으로 발생되는 전기 잡음이 전원 공급부로 인가되는 것을 차단한다.The input filter 702 applies electrical noise generated by the operation of the SCR 703 to the power supply when the input power passes through the protective fuse or the circuit breaker 701 and passes through the SCR 703 operated by the gate signal. Block it from becoming

아울러 출력 필터(704)는 직류를 교류로 바꾸어 전류량을 제어하는 SCR(703)의 출력에서 발생되는 구형 파형을 완화하여 EC동력계(400)의 특성을 향상시킨다.In addition, the output filter 704 improves the characteristics of the EC dynamometer 400 by mitigating a rectangular waveform generated at the output of the SCR 703 that controls the amount of current by changing the direct current into alternating current.

제어부(710)는 안정화 소자 및 변환기 소자에서 출력되는 신호를 입력받고, 소프트웨어적으로 토오크의 편차를 계산하여 그 차이만큼 제어를 수행하여 토오크를 항상 일정하게 유지시켜줌으로써 정밀성 및 정확성을 향상시킨다.The control unit 710 receives the signals output from the stabilization element and the converter element, calculates the deviation of the torque in software and performs control by the difference, thereby maintaining the torque at all times, thereby improving precision and accuracy.

여기서 제어부(710)에는 홀 효과를 이용하여 동력계에 공급되는 직류 전류의 양을 측정하는 전류 센서부(711)를 구비한다.The control unit 710 is provided with a current sensor unit 711 for measuring the amount of direct current supplied to the dynamometer using the Hall effect.

또한 메인보드에 필요한 전원 및 교류 전원의 위상을 감지하기 위한 교류 전원 입력부(712)가 구현되고, 주변 장치와 내부 동작 데이터 전송 및 외부 명령을 수신하기 위한 RS-232 통신포트(713)가 있다.In addition, the AC power input unit 712 for sensing the phase of the power supply and AC power required for the motherboard is implemented, and there is an RS-232 communication port 713 for transmitting internal operation data and external commands with a peripheral device.

또한 통신 장애의 발생시에도 컨트롤러의 기능의 안정성을 높이고, 기본 동작 조건 설정 및 원할한 제어를 유지하기 위한 디지털 입력포트(714)와 동작 상태 표시 및 외부 장치와 인터페이스를 위한 디지털 출력포트(715)가 있다.In addition, the digital input port 714 for improving the stability of the function of the controller even in the event of communication failure, and for setting basic operating conditions and maintaining smooth control, and a digital output port 715 for displaying operation status and interface with external devices. have.

디지털 입력포트(714)에는 포토 커플러(707) 또는 외부 장치의 디지털 출력 등으로 연결될 수 있으며, 디지털 출력포트(715)에는 포토 트랜지스터(708) 혹은 외부 장치의 디지털 입력 등으로 연결될 수 있다. 동력계(400)에서 발생하는 토오크의 상태를 감지하기 위해서 토오크 입력부(716)가 있으며, 이는 로드셀(705)과 연결된다. 또한 동력계(400)의 회전수를 측정하기 위한 회전수 입력부(717)가 있으며, 이는 엔코더(706 : 혹은, 펄스 픽업)과 연결된다.The digital input port 714 may be connected to a photo coupler 707 or a digital output of an external device, and the digital output port 715 may be connected to a photo transistor 708 or a digital input of an external device. The torque input unit 716 is provided to detect a state of torque generated from the dynamometer 400, which is connected to the load cell 705. There is also a rotation speed input unit 717 for measuring the rotation speed of the dynamometer 400, which is connected to the encoder 706 (or pulse pickup).

또한 상기 SCR(703)을 제어하기 위한 게이트 신호 출력부(718)가 구비되어 있으며, 전원 주파수에 동기한 SCR 화이어링(Firing)을 위해서 디지털 위상 제어부(719)가 구비되고, 전류 제어 데이터의 처리를 위한 전류 제어부(720)가 구비되어 있다.In addition, a gate signal output unit 718 for controlling the SCR 703 is provided, and a digital phase controller 719 is provided for SCR firing in synchronization with the power frequency, and the current control data is processed. There is provided a current controller 720 for.

종래의 컨트롤러에서는 토오크 및 회전수를 측정하기 위해서는 별도의 로드셀에서 발생하는 낮은 mv신호를 수 Volt로 증폭하고, 로드셀에 여기 전압을 인가하기 위해서 신호용 별도의 모듈과 회전수를 측정하기 위한 센서에서 발생되는 주파수를 수 Volt의 전압으로 변환하기 위한 별도의 모듈을 장착하고 있으나, 본 발명에서는 별도의 모듈을 사용하지 않고, 안정화 소자 및 변환기 소자를 사용하여 신호를 입력받고, 소프트웨어적인 제어를 수행하여 정밀성 및 정확성을 구현하고 있다.In the conventional controller, in order to measure torque and rotational speed, the low mv signal generated in a separate load cell is amplified to several Volt, and a separate module for signal and a sensor for measuring the rotational speed are applied to apply an excitation voltage to the load cell. Although it is equipped with a separate module for converting the frequency into a voltage of several Volt, in the present invention, instead of using a separate module, the signal is input using a stabilizing element and a converter element, and software control is performed for precision. And accuracy.

도 3은 상기 제어부의 일 실시예를 보인 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment of the controller.

단일 클록으로 수행되는 130개의 명령, 32*8 일반 용도의 레지스터, 8MHz 클럭 기준 8MIPS 등의 상위 기능을 보유하고 있다. 내부에 프로그램 및 데이터 메모리를 위한 플래시 메모리가 있다. 또한, 3개 채널의 타이머/카운터가 있으며, 3개 채널의 PWM(펄스폭변조), 8개 채널의 10비트 아날로그/디지털 변환기, 프로그램 가능한 시리얼 UART, 32개 채널의 프로그램 가능한 포트(714, 715, 717, 718)로 구분되어 있다.It features high-level features, including 130 instructions executed on a single clock, 32 * 8 general-purpose registers, and 8MIPS at 8MHz clock. There is flash memory for program and data memory inside. There are also three channels of timers / counters, three channels of PWM (pulse width modulation), eight channels of 10-bit analog-to-digital converters, programmable serial UARTs, and 32 channels of programmable ports (714, 715). , 717, 718).

포트(714)에는 EC 익사이터 컨트롤러의 동작 모드를 외부에서 설정하기 위한 디지털 입력부와 동력계에 공급되는 전류량 신호 입력부(714-1)가 있으며, 포토 커플러(707)를 사용하여 외부의 전원과 격리하였다.The port 714 has a digital input unit for setting the operating mode of the EC exciter controller externally and a current amount signal input unit 714-1 supplied to the dynamometer, and is isolated from the external power source using the photo coupler 707. .

포트(717)는 컨트롤러의 동작상태를 외부와 인터페이스하기 위한 아날로그 신호 출력부와 회전수 측정 신호 입력부(717-1)가 있다.The port 717 has an analog signal output unit and a rotation speed measurement signal input unit 717-1 for interfacing the operating state of the controller with the outside.

아날로그 신호 출력부는 12비트 아날로그/디지털 변환기(717-2)를 사용하여 0 ~ 10V 직류를 발생하여 준다.The analog signal output unit generates a 0 to 10V DC by using a 12-bit analog-to-digital converter 717-2.

포트(718)에는 교류 전원을 직류 전류로 변환하는 SCR(703)을 구동하기 위한 게이트 동작 신호 출력포트(718-1)와 회전 방향 및 전원 위상 측정용 입력포트(718-2)(718-3)가 있다.The port 718 has a gate operation signal output port 718-1 for driving the SCR 703 for converting AC power into DC current, and input ports 718-2 and 718-3 for measuring rotation direction and power phase. There is).

포트(715)에는 프로그램 가능한 시리얼 RS-232 통신용 입출력부와, 컨트롤러의 동작 상태를 외부와 인터페이스 하기 위한 디지털 출력부, 사용자 용도의 설정 신호 입력부 그리고 동력계의 토오크를 입력받는 신호 입력부(715-1)가 있다. 디지털 출력부는 릴레이를 구동하기 위한 충분한 출력을 얻기 위하여 별도의 드라이버(715-2)를 사용하였으며, 또한 포토 트랜지스터(708)를 사용하여 외부의 전원과 격리한다. 그리고 RS-232신호는 전기 잡음의 영향을 감소하기 위하여 트랜지스터(715-3)를 사용하여 신호를 증폭시켜준다. 설정 신호 입력부는 0 ~ 10V 직류신호를 주파수로 변환하여 주파수 변환기(715-4)를 경유한다.The port 715 has a programmable serial RS-232 communication input / output unit, a digital output unit for interfacing the operating state of the controller to the outside, a setting signal input unit for user use, and a signal input unit 715-1 for receiving torque of a dynamometer. There is. The digital output unit uses a separate driver 715-2 to obtain sufficient output to drive the relay, and is also isolated from an external power supply using the photo transistor 708. The RS-232 signal amplifies the signal by using the transistor 715-3 to reduce the influence of electrical noise. The setting signal input unit converts a 0 to 10V DC signal into a frequency and passes through the frequency converter 715-4.

도 4는 상기 게이트 신호 출력부(718)의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.4 is a diagram illustrating an exemplary configuration of the gate signal output unit 718.

고전압/전류 달링턴 드라이버(721)에서는 SCR(703)을 제어하기 위한 미약한 게이트 신호를 증폭하고, 초크 코일(722)에서는 상기 고전압/전류 달링턴 드라이버(721)에서 증폭된 SCR 게이트 신호의 간섭 및 잡음을 감소시킨 양질의 신호로 필터링을 한다.The high voltage / current Darlington driver 721 amplifies the weak gate signal for controlling the SCR 703, and the choke coil 722 uses the interference and noise of the SCR gate signal amplified by the high voltage / current Darlington driver 721. Filter by high quality signal with reduced.

도 5는 상기 전류 센서부(711)의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.5 is a diagram illustrating an embodiment of the current sensor unit 711.

전류 센서(731)에서 홀 효과를 이용하여 동력계에 공급되는 직류 전류의 양을 측정하고, 차동 증폭기(732)에서 상기 측정한 값을 차동 증폭시켜 전류 피드백 신호를 획득한다.The current sensor 731 measures the amount of DC current supplied to the dynamometer using the Hall effect, and differentially amplifies the measured value in the differential amplifier 732 to obtain a current feedback signal.

도 6은 상기 회전수 입력부(717)의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.6 is a diagram illustrating an embodiment of the rotation speed input unit 717.

전압 안정화부(741)에서는 상기 엔코더(706)에서 발생한 펄스 신호를 안정화시키고, 디퍼렌셜 라인 리시버(742)에서 상기 안정화된 신호를 회전수 측정 신호로처리하여 출력한다.The voltage stabilizer 741 stabilizes the pulse signal generated by the encoder 706, and processes the stabilized signal as a rotation speed measurement signal by the differential line receiver 742.

도 7은 상기 토오크 입력부의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.7 is a diagram illustrating an embodiment of the torque input unit.

동력계에서 발생하는 토오크를 측정하기 위해 로드셀(705)에 공급되는 여기전압을 항상 안정되게 공급해주기 위해서 전압 안정기를 사용하여 여기전압을 안정화시키고, 전류 드라이버를 통해 충분한 구동 전류로 만들어 로드셀(705)에 공급해준다.In order to stably supply the excitation voltage supplied to the load cell 705 to measure the torque generated by the dynamometer, the excitation voltage is stabilized using a voltage stabilizer, and a sufficient driving current is made through the current driver to the load cell 705. Supply it.

동력계는 회전 방향과 동일한 방향으로 힘이 발생하고, 이 힘이 로드셀(705)내부의 스트레인 게이지(Strain Gauge)에 변형을 발생시키며, 이때 변형 양에 비례하는 전기 저항이 변화하여 전기적 평형 상태의 브리지에 불균형이 발생되고, 이때 안정화된 전원의 공급으로 발생되는 비리지 시그널의 정확도를 높여준다.The dynamometer generates a force in the same direction as the rotational direction, and this force causes a strain in the strain gauge inside the load cell 705. At this time, the electrical resistance in proportion to the amount of deformation is changed, so that the bridge of the electrical equilibrium state is changed. An imbalance occurs in the circuit, which increases the accuracy of the drift signal generated by a stabilized supply of power.

차동 증폭기(751)는 상기 발생된 브리지 시그널을 차동 증폭하게 되고, CMOS 타이머(752)는 상기 차동 증폭된 신호의 크기에 비례하는 펄스 신호를 발생하여 토오크 피드백 신호로 출력한다.The differential amplifier 751 differentially amplifies the generated bridge signal, and the CMOS timer 752 generates a pulse signal proportional to the magnitude of the differentially amplified signal and outputs it as a torque feedback signal.

도 8은 상기 교류 전원 입력부(712)의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.8 is a diagram illustrating an embodiment of the AC power input unit 712.

입력된 전원을 제어용으로 변환하기 위하여 변압기(761)로 전압 강하를 시킨 후, 브리지 소자(762)를 사용하여 교류를 직류로 변환시킨다. 변환된 직류전원에는 교류 성분이 포함되어 있으므로 전압 안정기(763)를 사용하여 완전한 직류전원을 발생한다.After the voltage is dropped by the transformer 761 in order to convert the input power to control, the AC is converted into DC using the bridge element 762. Since the converted DC power includes an AC component, a voltage stabilizer 763 is used to generate a complete DC power.

아울러 SCR을 효율적으로 제어하기 위해서는 각 상의 0점 교번을 감지하여야 하며 이를 위하여 위상 검출부(764)에서는 정확하게 위상을 검출하고, 그 검출된위상 신호를 출력하게 된다.In addition, in order to efficiently control the SCR, it is necessary to detect the zero point alternation of each phase. For this purpose, the phase detector 764 accurately detects the phase and outputs the detected phase signal.

본 발명에서의 소프트웨어는 8MHz 클록 주파수로 동작되는 Atmel Atmega163 프로세서에서 작동된다. 각 기능은 4개의 데이터 처리 단계로 구분되어 있으며, 각 기능의 용도 및 정밀성에 따라 인터럽트 우선 순위에 따라 도 9와 같이 10KHz, 360Hz, 120Hz로 확정된 데이터 처리 단계와 마지막 CPU의 처리 부하에 따라 처리되는 하위처리 단계로 구분되어 있다.The software in the present invention runs on an Atmel Atmega163 processor operating at an 8 MHz clock frequency. Each function is divided into four data processing steps, and processing is performed according to the processing load of the final CPU and the data processing step determined at 10KHz, 360Hz, and 120Hz as shown in FIG. 9 according to the interrupt priority according to the purpose and precision of each function. Are divided into subprocessing steps.

10KHz 데이터 처리는 매 100 마이크로 초마다 처리하는 가장 빠른 처리 루틴이며, 기본적으로 여러 개의 데이터 수집 기능과 함께 위상 제어 기능을 수행한다. 데이터 처리의 시작 시점에는 3개의 회전수, 토오크 및 사용자 설정 값을 주파수 값으로 변환된 데이터를 입력받은 후, 120Hz와 360Hz 데이터 처리를 수행하게 된다. 이 기능이 완료되면 최적의 효율로 남은 기능을 동작시키기 위해서 어셈블리 언어로 실행된다.10KHz data processing is the fastest processing routine that processes every 100 microseconds, and basically performs phase control with several data acquisition functions. At the start of the data processing, 120Hz and 360Hz data processing is performed after receiving data converted from three rotational speeds, torques, and user setting values into frequency values. Once this is done, it is executed in assembly language to operate the remaining functions with optimum efficiency.

시스템의 기능과 사용자 설정에 따른 모든 구현이 이 부분에서 발생한다. 능동적으로 메모리에 저장되거나 변경되는 증폭 계수, 피드백 혹은 설정 값 등의 다기능을 수행하는 외부 제어기라 할 수 있다. 또 다른 중요 기능은 차량 실 주행 묘사 혹은 아날로그 입, 출력 신호 처리이다. 이 데이터 처리는 120Hz의 낮은 속도이기 때문에 동작 효율을 높이기 위해서 "C"언어로 프로그램이 작성되었다. 이 부분의 초기 단계에서는 토오크, 속도 및 사용자 설정 입력을 수집하여 처리한다. 토오크 신호는 CMOS 타이머에서 30mv의 로드셀 신호를 33KHz의 주파수 값으로 변화하여 제어값으로 사용한다. 그 다음은 회전수 측정으로 프로세서에서 입력되는 펄스의주기를 측정 및 계산하여 회전수 입력값으로 제어에 사용된다.All implementations based on system functionality and user configuration take place here. It is an external controller that performs a multifunction such as amplification coefficient, feedback, or setting value which is actively stored or changed in memory. Another important feature is the description of cabin driving or analog input and output signal processing. Since this data processing is a low speed of 120 Hz, a program is written in the "C" language to improve the operation efficiency. The initial stages of this section collect and process torque, speed, and user input. The torque signal is used as a control value by changing the load cell signal of 30mv in the CMOS timer to a frequency value of 33KHz. Next, the rotational speed measurement measures and calculates the period of the pulse input from the processor and is used to control the rotational speed input value.

또 다른 기능은 2차 함수로 차량 저항을 계산하는 간편한 실 차량 모델 기능과 묘사되어야 하는 차량 중량에 가속도를 곱해서 추가되는 전기 관성 값을 구하는 것이다. 두 가지 기능의 결과는 힘(F)이며, 두 힘의 합은 실 차량 부하를 실행하는 경우 다른 제어기의 설정값으로 사용된다. 실 차량 부하 묘사에 요구되는 또 다른 기능은 차량 진행시 발생하는 저항을 계산하는 것이다. 이는 실 차량이 도로를 주행할 때 차량 중량, 차량 구름 저항 및 등판 각도에 따라 차량 속도 제곱에 비례하는 바람 손실 등 차량 전체에 인가되는 총 저항을 계산하여 동력계에서 그에 상응하는 차량 부하가 흡수되도록 제어하는 것이다. 또 다른 중요 기능은 제어기 및 데이터 분석기 등에 사용되는 토오크, 회전수 및 전류 값의 단위를 사용자 임의적으로 사용할 수 있도록 지원하는 것이다.Another function is a simple real vehicle model function that calculates vehicle resistance as a quadratic function and the electrical inertia value added by multiplying the acceleration by the vehicle weight to be described. The result of both functions is the force (F), and the sum of the two forces is used as the set point of the other controller when running a real vehicle load. Another function required to describe a real vehicle load is to calculate the resistance that occurs as the vehicle progresses. It calculates the total resistance applied to the entire vehicle, such as the vehicle weight, vehicle rolling resistance, and wind loss proportional to the square of the vehicle speed, depending on the angle of climb, so that the corresponding dynamometer is absorbed by the dynamometer It is. Another important feature is the ability to customize the units of torque, speed and current values used in controllers and data analyzers.

도 10은 상기 디지털 위상 제어부(719)의 일 실시예의 구성을 보인 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of the digital phase controller 719.

보상된 위상 값이 입력되면 루프 필터(775)의 출력값과 합산기(771)에서 합산되어 수치제어발진기(NCO)(772)의 주파수 값을 설정하게 된다. 디지털 위상 제어 루프는 종래 전압 조절형 발진기를 대치한 것이다. 디지털 위상 제어 루프는 60Hz 입력 전원 주파수에 따라 특정 감도를 갖게되고, 그 주파수는 루프 필터의 출력과 보상값의 합으로 설정된다. 소프트웨어는 디지털 위상제어 루프의 중심 주파수가 항상 정해진 일정 값으로 가정하지만, 실제 중심주파수는 특정 파라미터 정수로 결정된다. 디지털 위상제어 루프의 출력은 게이트 통전 순차제어 발생기(773)로 입력되고, 게이트 통전 순차제어 발생기(773)는 입력 전원의 한 사이클당 6회로 트리거되고, 어떤 조합의 SCR을 통전할지 결정한다. 여기에는 소프트웨어에 의해서 결정되는 3가지 가능한 통전 패턴과 초기화 설정이 있다. 이는 3상 정방향 회전, 3상 역 방향 회전, 그리고 단상 운전이다. 게이트 통전 순차제어 발생기(773)는 위상 검출기(774)에 피드백 신호를 제공하고, 효과적으로 디지털 위상 제어 루프의 출력을 6으로 나누어준다. 위상 검출기는 공급 전원의 트랜스포머 출력단 이후 위성 설정값을 입력받는다. 위상 검출기(774)의 출력은 구형 파형을 완만하게 처리하는 루프 필터(775)로 전달된다. 위상제어 과정이 완료되면 아날로그 입력단에서 SCR 출력 전류를 검출한다.When the compensated phase value is input, the output value of the loop filter 775 and the adder 771 are added to set the frequency value of the numerically controlled oscillator (NCO) 772. The digital phase control loop replaces conventional voltage controlled oscillators. The digital phase control loop has a specific sensitivity depending on the 60Hz input supply frequency, which is set to the sum of the loop filter's output and the compensation value. The software assumes that the center frequency of the digital phase control loop is always a fixed value, but the actual center frequency is determined by a specific parameter integer. The output of the digital phase control loop is input to the gate energization sequential generator 773, which is triggered six times per cycle of the input power source and determines which combination of SCRs are energized. There are three possible energization patterns and initialization settings as determined by the software. This is three phase forward rotation, three phase reverse rotation, and single phase operation. The gate energization sequential generator 773 provides a feedback signal to the phase detector 774 and effectively divides the output of the digital phase control loop by six. The phase detector receives the satellite set value after the transformer output stage of the power supply. The output of the phase detector 774 is passed to a loop filter 775 that gently processes the square waveform. When the phase control process is completed, the SCR output current is detected at the analog input.

도 11은 상기 전류 제어부의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.11 is a diagram illustrating an embodiment of the current controller.

360Hz 데이터 처리 단계는 내부 전류 제어를 수행한다. 10KHz 데이터 처리가 28번 실행할 때마다 1번씩 처리되며 실제 동작은 357Hz로 처리된다. 제어는 피드 포워드 기능부(781)를 포함한 단순 비례 제어기(783)이다. 이는 몇 가지 이유로 선택되었다. 첫째 발생되는 편차는 대체로 높은 제어 감도만으로 충분한 시간 경과에서 최소화될 수 잇는 변수로 비례 제어만으로 처리가 가능하다. 둘째 약간의 편차가 발생되어도 전체 성능에 크게 영향을 주지 않는 중요 제어 기능이 아니다. 셋째 피드 포워드 기능이 있어 특정 큰 부하의 변화가 발생하여도 편차를 쉽게 최소화할 수 있기 때문이다.The 360 Hz data processing step performs internal current control. The 10KHz data processing is processed once every 28 runs and the actual operation is processed at 357Hz. The control is a simple proportional controller 783 including a feed forward function 781. This was chosen for several reasons. The first occurrence of the deviation is a variable that can be minimized over time with high control sensitivity, and can be handled only with proportional control. Second, even a slight deviation is not a critical control function that does not significantly affect the overall performance. Third, the feed forward function allows for easy minimization of deviations even with certain large load changes.

제1가산기(782)는 전류 설정값과 디지털 주파수 값으로 변환된 전류 피드백값을 가산하여 그 차를 출력한다. 여기서 인가되는 아날로그 피드백 전압은 아날로그를 디지털로 변환하는 변환기에서 부(-)전압을 변환할 수 없기 때문에 소프트웨어로 자동 0점 조절을 위하여 고의적으로 0준위보다 약간 높게 설정되었다. 시스템이 초기화될 때 0.5초의 시간 지연 동안, SCR 통전과 전류 제어를 실행하여 출력 전류를 0으로 제어한 이후에 전류 입력값과의 차이를 향후 전류 제어기의 보상을 위해 파라미터로 저장한다. 그리고 제2가산기(784)에서는 피드 포워드 기능부(781)의 출력과 비례 제어기(783)의 출력을 가산하여 편차를 출력하게 되고, 그 발생된 편차는 효과적인 제어 범위를 만족시키고, 디지털 위상제어 루프에서 오버플로가 발생하지 않도록 범위 제한기(785)를 거치게 된다. 이 편차 값은 위상 범위 제한기(786)를 거쳐서 위상 제어기의 제한된 주파수 반응을 보완하기 위하여 위상 보상 필터(787)로 보내진다. 최종 위상 보상값은 파라미터로 저장되어 위상 제어용으로 사용된다.The first adder 782 adds the current set value and the current feedback value converted into the digital frequency value and outputs the difference. The analog feedback voltage applied here is intentionally set slightly higher than the zero level for automatic zero adjustment by software, because the analog-to-digital converter cannot convert negative voltages. During the 0.5 second time delay when the system is initialized, the SCR energization and current control are performed to control the output current to zero, and then the difference with the current input is stored as a parameter for future compensation of the current controller. The second adder 784 adds the output of the feed forward function 781 and the output of the proportional controller 783 to output the deviation, and the generated deviation satisfies the effective control range, and the digital phase control loop. The range limiter 785 is passed to prevent overflow from occurring. This deviation value is passed through a phase range limiter 786 to a phase compensation filter 787 to compensate for the limited frequency response of the phase controller. The final phase compensation value is stored as a parameter and used for phase control.

이상에서 상술한 본 발명은, 인텔리전트 CPU의 플래시 메모리에 기록되는 프로그램에 의하여 원하는 설정값과 실제 측정되는 속도 혹은 토오크 입력값의 차이를 계산하여 그 편차의 크기에 따라 정해진 컨트롤러의 소프트웨어 프로그램 기능으로 출력을 자동 조절할 수 잇는 이점이 있다.According to the present invention described above, the difference between the desired setting value and the actual measured speed or torque input value is calculated by the program recorded in the flash memory of the intelligent CPU, and is output to the software program function of the controller determined according to the magnitude of the deviation. There is an advantage that can be adjusted automatically.

또한, 컨트롤러의 내부에 사용되는 CPU의 동작 특성 및 기능을 용도에 따라 손쉽게 프로그램의 변경만으로 변경시킬 수 있으며, CPU의 동작 상태 및 처리되는 데이터의 내용을 RS-232 통신포트를 사용하여 컨트롤러 내부의 동작 정보를 주변장치에 전송하여, 컨트롤러의 자기 진단 기능의 용의성과 필요시 데이터 획득 장치와 결합하여 처리되는 데이터를 실시간으로 획득할 수 있도록 도모해주는 이점이 있다.In addition, the operating characteristics and functions of the CPU used inside the controller can be easily changed by simply changing the program according to the purpose.The operating status of the CPU and the contents of the processed data can be changed using the RS-232 communication port. By transmitting the operation information to the peripheral device, there is an advantage in that the self-diagnostic function of the controller and in combination with the data acquisition device if necessary to obtain the processed data in real time.

또한 제어 알고리즘 및 데이터 처리 루틴을 플래시 메모리에 저장하여 처리함으로써 제품의 성능을 향상시키고, 불안정성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, by storing and processing control algorithms and data processing routines in flash memory, it is possible to improve product performance and minimize instability.

또한 일반적인 컨트롤러는 전원제어 모듈에서 발생하는 전기적 잡음이나 간섭을 최소화하기 위하여 제어 모듈, 구동 모듈, 전원 모듈, 필터 모듈 및 기타 보호 장치 등으로 구성되어 제품의 크기가 대형이며 및 내부에 복잡한 회로 결선 등으로 하드웨어의 구성이 복잡하고, 제작 및 유지 보수가 어려우나, 본 발명에 의한 컨트롤러는 가장 기본적인 구성요소로 설계되어 소형 대용량의 컨트롤러를 실현하고, 문제 발생 요인을 최소화하여 제품의 안정성을 대폭 향상시켜주는 이점이 있다.Also, general controller is composed of control module, drive module, power module, filter module, and other protection devices to minimize electrical noise or interference generated from power control module. The hardware configuration is complicated, and production and maintenance are difficult, but the controller according to the present invention is designed as the most basic component to realize a small-capacity controller, and greatly improves the stability of the product by minimizing the problem occurrence factor. There is an advantage.

Claims (8)

삭제delete EC 익사이터 컨트롤러에 있어서,In EC exciter controller, 보호용 퓨즈 혹은 차단기를 통과한 입력 전원을 필터링하여 전기 잡음을 제거하는 입력 필터와;An input filter for filtering electrical power through the protective fuse or the circuit breaker to remove electrical noise; 교류를 직류로 변환하고 그 변환한 직류의 전류량을 제어하는 SCR과;An SCR for converting alternating current into direct current and controlling the amount of converted direct current; 상기 SCR의 출력에서 발생되는 구형 파형을 필터링하여 구형 파형을 완화시키는 출력 필터와;An output filter for filtering the square waveform generated at the output of the SCR to relax the square waveform; 토오크의 편차를 계산하여 그 차이만큼 제어를 수행하여 토오크를 항상 일정하게 유지시켜주기 위하여 홀 효과를 이용하여 동력계에 공급되는 직류 전류의 양을 측정하는 전류 센서부와, 메인보드에 필요한 전원 및 교류 전원의 위상을 감지하기 위한 교류 전원을 공급해주는 교류 전원 입력부와, 주변 장치와 내부 동작 데이터 전송 및 외부 명령을 수신하기 위한 RS-232 통신포트와, 통신 장애의 발생시에도 컨트롤러의 기능의 안정성을 높이고, 기본 동작 조건 설정 및 원활한 제어를 유지하기 위한 디지털 입력포트와, 동작 상태 표시 및 외부 장치와 인터페이스를 위한 디지털 출력포트와, 동력계에서 발생하는 토오크의 상태를 감지하기 위해서 토오크 입력부와, 동력계의 회전수를 측정하기 위한 회전수 입력부와, 상기 SCR을 제어하기 위한 게이트 신호를 출력하는 게이트 신호 출력부와, 전원 주파수에 동기한 SCR 화이어링을 위한 디지털 위상 제어부와, 상기 전류 센서부에서 감지한 전류 데이터를 처리하는 전류 제어부로 구성된 제어부를 포함함을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.The current sensor unit measures the amount of DC current supplied to the dynamometer using the Hall effect to calculate the deviation of the torque and to control the difference as much as possible to keep the torque constant. AC power input for supplying AC power to detect the phase of power, RS-232 communication port for transmitting peripheral operation and internal operation data and receiving external command, and improve the stability of controller function even in case of communication failure. Digital input port for setting basic operating conditions and maintaining smooth control, Digital output port for operating status display and external device interface, Torque input for detecting torque generated from dynamometer, Rotation of dynamometer Rotation speed input unit for measuring the number and gate scene for controlling the SCR And a controller comprising a gate signal output unit for outputting a call, a digital phase controller for SCR firing synchronized with a power frequency, and a current controller for processing current data sensed by the current sensor unit. Exciter controller. 제2항에 있어서, 상기 게이트 신호 출력부는,The method of claim 2, wherein the gate signal output unit, 상기 SCR을 제어하기 위한 미약한 게이트 신호를 증폭하는 고전압/전류 달링턴 드라이버와;A high voltage / current darlington driver for amplifying the weak gate signal for controlling the SCR; 상기 고전압/전류 달링턴 드라이버에서 증폭된 SCR 게이트 신호를 필터링하여 간섭 및 잡음을 감소시킨 양질의 신호를 출력하는 초크 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a choke coil configured to filter the SCR gate signal amplified by the high voltage / current Darlington driver and output a high quality signal with reduced interference and noise. 제2항에 있어서, 상기 전류 센서부는,The method of claim 2, wherein the current sensor unit, 홀 효과를 이용하여 동력계에 공급되는 직류 전류의 양을 측정하는 전류 센서와;A current sensor for measuring the amount of direct current supplied to the dynamometer using the Hall effect; 상기 전류센서에서 측정한 값을 차동 증폭시켜 전류 피드백 신호를 출력하는 차동 증폭기로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a differential amplifier configured to differentially amplify the value measured by the current sensor and output a current feedback signal. 제2항에 있어서, 상기 회전수 입력부는,The method of claim 2, wherein the rotation speed input unit, 상기 엔코더에서 발생한 펄스 신호를 안정화시키는 전압 안정화부와;A voltage stabilizer for stabilizing the pulse signal generated by the encoder; 상기 안정화된 신호를 회전수 측정 신호로 처리하여 출력하는 디퍼렌셜 라인 리시버로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a differential line receiver configured to process the stabilized signal as a rotation speed measurement signal and output the processed signal. 제2항에 있어서, 상기 토오크 입력부는,The method of claim 2, wherein the torque input unit, 상기 로드셀에서 출력되는 브리지 시그널을 차동 증폭하는 차동 증폭기와;A differential amplifier for differentially amplifying the bridge signal output from the load cell; 상기 차동 증폭된 신호의 크기에 비례하는 펄스 신호를 발생하여 토오크 피드백 신호로 출력하는 CMOS 타이머로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a CMOS timer generating a pulse signal proportional to the magnitude of the differentially amplified signal and outputting the pulse signal as a torque feedback signal. 제2항에 있어서, 상기 디지털 위상 제어부는,The digital phase controller of claim 2, 보상된 위상 값과 후단의 루프 필터의 출력값을 합산하는 합산기와;A summer for summing the compensated phase value and the output value of the loop filter at the next stage; 상기 합산기의 출력값에 대응하는 주파수를 출력하는 수치제어발진기와;A numerically controlled oscillator for outputting a frequency corresponding to the output value of the summer; 상기 입력 전원의 한 사이클당 6회로 트리거되고, 어떤 조합의 SCR을 통전할지 결정하는 게이트 통전 순차제어 발생기와;A gate energizing sequential control generator triggered six times per cycle of the input power source and determining which combination of SCRs to energize; 상기 게이트 통전 순차제어 발생기의 출력신호에서 위상을 검출하는 위상 검출기와;A phase detector for detecting a phase in an output signal of the gate energization sequential control generator; 상기 위상 검출기에서 출력되는 구형 파형을 완만하게 처리하는 루프 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a loop filter for smoothly processing the square waveform output from the phase detector. 제2항에 있어서, 상기 전류 제어부는,The method of claim 2, wherein the current control unit, 입력되는 전류 설정값을 피드 포워드 기능으로 처리하는 피드 포워드 기능부와;A feed forward function unit configured to process an input current setting value as a feed forward function; 상기 전류 설정값과 디지털 주파수 값으로 변환된 전류 피드백값을 가산하여 그 차를 출력하는 제1가산기와;A first adder for adding the current set value and the current feedback value converted into the digital frequency value and outputting the difference; 상기 제1가산기의 출력신호를 비례 제어하는 비례 제어기와;A proportional controller configured to proportionally control an output signal of the first adder; 상기 피드 포워드 기능부의 출력과 비례 제어기의 출력을 가산하여 편차를 출력하는 제2가산기와;A second adder configured to add an output of the feed forward function unit and an output of a proportional controller to output a deviation; 상기 발생된 편차의 범위를 제한하는 범위 제한기와;A range limiter for limiting a range of the generated deviation; 상기 범위 제한기의 출력신호를 위상 제한하는 위상 범위 제한기와;A phase range limiter for phase-limiting the output signal of the range limiter; 상기 위상 범위 제한기의 출력신호를 필터링하여 위상 제어기의 제한된 주파수 반응을 보완해주는 위상 보상 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 이시 익사이터 컨트롤러.And a phase compensation filter for filtering the output signal of the phase range limiter to compensate for the limited frequency response of the phase controller.
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