KR100492758B1

KR100492758B1 - 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로

Info

Publication number: KR100492758B1
Application number: KR10-2003-0011708A
Authority: KR
Inventors: 양천석
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2005-06-07
Also published as: KR20040076378A

Abstract

본 발명은 전자식 개폐기와 전자식 모터 보호릴레이(EMPR)가 직렬로 연결되어 전동기를 직접 기동하거나 스타-델타 결선 변경에 의한 소프트 스타터 등의 방식으로 전동기를 기동하는 전동기 기동 및 보호 장치에서 최적의 정지 제어에 의해 전동기를 보다 유연하게 정지시키는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 전동기(30)에 공급되는 3상 전원(R,S,T)을 단속하기 위해 직렬 접속된 배선용 차단기(21) 및 개폐기의 기계식 접점부(29)와; 각 상의 전류를 검출하는 전류검출부(24A) 및, 선간전압을 검출하는 선간전압 검출부(24B)와; 상기 기계식 접점부(29)와 병렬접속된 반도체 스위치부(27)의 구동을 제어하는 반도체스위치 구동부(26)와; 선간전압을 상전압으로 변환하고, 이를 기준으로 영전압 시점을 검출하여 전동기(30)의 다양한 부하특성에 대응할 수 있도록 위상각 제어신호를 생성하는 제어부(25)와; 상기 위상각 제어신호를 이용하여, 상기 기계식 접점부(29)와 병렬접속된 반도체 스위치부(27)의 구동을 제어하여 상기 전동기(30)가 유연하게 정지되도록 하는 반도체스위치 구동부(26)에 의해 달성된다.

Description

하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로{CONTROL CIRCUIT FOR STOP OF HYBRID MOTOR STARTER}

본 발명은 하이브리드 모터 스타터(HMS: Hybrid Motor Starter)의 전동기 정지 제어기술에 관한 것으로, 특히 전자식 개폐기(electromagnetic contactor)와 전자식 모터 보호릴레이(EMPR: Electronic Motor Protection Relay)가 직렬로 연결되어 전동기를 직접 기동하거나 스타-델타 결선 변경에 의한 소프트 스타터 등의 방식으로 전동기를 기동하는 전동기 기동 및 보호 장치에서, 최적의 정지 제어에 의해 전동기를 보다 유연하게 정지시킬 수 있도록 한 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로, 전동기(Motor)를 기동시키는 방식에는 전자식 개폐기를 이용하여 전원 전압을 직접 전동기에 공급하는 직입 기동방식, 3개의 전자식 개폐기를 사용하여 유도전동기의 권선을 기동시에는 스타 결선 형태로, 운전 중에는 델타 결선 형태로 절환시키는 스타-델타 소프트 스타터(Soft Starter) 방식이 있다.

그런데, 상기 직입 기동방식은 전동기에 많은 돌입전류를 유발시켜 전동기를 손상시키게 될 뿐만 아니라, 개폐기의 접점부도 손상시키게 되는 문제점이 있다.

또한, 스타-델타 소프트 스타터 방식은 별다른 돌입전류를 유발시키지 않지만 개폐기를 3개나 필요로 하고, 주변에 타이머나 보조 스위치 등을 사용해야 하며, 경우에 따라 스타-델타 결선 변경을 지원하지 못하는 전동기도 있기 때문에 모든 경우에 사용할 있는 방식이 되지 못한다.

한편, 상기 두 가지 방식은 모두 전동기를 정지시키고자 할 때, 인가 전원을 즉시 차단하는 방법으로 전동기를 정지시키게 되는데, 이 경우 펌프 등의 부하가 걸린 상태에서 즉시 전원을 차단하면 전동기의 갑작스런 정지로 인하여 큰 수격현상이 발생되고, 이에 의해 시스템이 손상되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 모두 해결하기 위한 방법은 전동기 인가전압의 레벨을 제어할 수 있는 SSSS(SSSS: Solid-state Switched Soft Starter)를 사용하거나, VVVF(VVVF: Variable Voltage Variable Frequency) 제어기를 사용하는 것이 바람직 하지만, 이러한 장비의 가격이 통상의 스타-델타 기동 방식의 장비에 비하여 상당히 고가이기 때문에 적용하는데 어려움이 있었다. 또한, 반도체 스위치로만 구성된 SSSS는 전류 통전 시 스위치 양단의 손실 때문에 열이 발생하므로 이를 방지하기 위해 히트 싱크(Heat Sink)를 필요로 한다.

한편, 전동기의 운전 중에도 역상, 결상, 불평형, 과부하, 과전류 등을 감시하고, 그 감시 결과를 근거로 전동기에 공급되는 전원의 이상유무를 판단하여 전동기를 보호해 주는 전자식모터 보호용 릴레이(EMPR : Electronic Motor Protection Relay)가 사용된다. 그러나, 통상적으로 이러한 전동기 기동장치 및 EMPR이 단독으로 사용되기 보다는 MCC(MCC : Motor Control Center)라는 판넬 내에 단위 랙(Rack) 형태로 장착되어 사용되기 때문에 이러한 장치들을 서로 연결하는 배선작업을 필요로 한다. 따라서, 이러한 단위 랙 제작 시 배선 작업이 간단하고 주어진 공간 내에서 가능한 많은 랙을 장착할 수 있다면 판넬 제조 비용을 많이 절감할 수 있는 장점이 있기 때문에 MCC 제조업체에 큰 반향을 일으킬 수 있게 된다. 결국, 부피가 작으면서도 전동기를 부드럽게 기동시킬 수 있는 장치가 절실하게 요구되고 있는 실정에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 전동기의 기동, 정지 및 보호, 감시 기능을 갖는 MCC용 단위 랙의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 3상 전원단자(R,S,T)가 회로차단기(MCCB)(11)를 통해 전자식 모터보호용 릴레이부(EMPR)(12)에 접속되고, 그 릴레이부(12)의 출력단이 한편으로는 전원용 개폐기(13)의 3개의 접점을 각기 통해 전동기(16)의 U,V,W 권선에 접속되며, 다른 한편으로는 운전용 개폐기(14)를 통해 상기 전동기(16)의 권선(X,Y,Z)에 접속되어 그 각각의 접속점이 기동용 개폐기(15)의 3 접점에 각기 접속되고, 보조회로(17)가 상기 전자식 모터보호용 릴레이(12)와 상기 3개의 개폐기(13),(14),(15)에 연결되어 시퀀스 제어를 담당하게 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전동기(16)가 기동할 때의 동작을 살펴보면, 회로 차단기(11)의 세 접점이 단락(on)되면, 이에 의해 전자식 모터보호용 릴레이부(12)의 제어회로에 전원이 공급되고, 이때부터 그 전자식 모터보호용 릴레이부(12)는 전동기(16)의 선로에 공급되는 전류를 계속 감시하기 시작한다.

이와 같은 상태에서, 보조회로(17)에 연결된 기동 스위치(푸쉬 버튼)로부터 명령이 전달되면, 전원용 개폐기(13)와 기동용 개폐기(15)의 접점이 단락되고, 이에 의해 전동기(16)는 스타결선(또는 Y결선) 형태가 되어 회전을 시작한다.

이때, 전동기(16)의 결선에 인가되는 전압은 정격 전압의 배의 정격 전압만 인가된다. 이와 같이 전동기(16)에 인가되는 전압이 낮기 때문에 초기의 돌입전류는 상당히 감소된다. 하지만, 일정 시간이 경과된 후에 기동용 개폐기(15)를 개방(off)시키고, 운전용 개폐기(14)를 단락시키면 전동기(16)의 결선 형태가 델타 형태로 전환되어 이때부터 전동기(16)에 정격전압이 공급된다. 이러한 동작을 위해 보조회로(17)에는 타이머, 보조 계전기, 푸쉬버튼 등이 필요하게 된다.

다음에 전동기(16)의 정지 동작은, 보조회로(17)에 연결된 정지 스위치로부터 정지 명령이 전달되면, 상기 전원용 개폐기(13)와 운전용 개폐기(14)를 즉시 동시에 개방시켜 그 전동기(16)에 인가되는 전원이 차단되고, 이에 의해 전동기(16)는 부하 토크에 따라 정지하게 된다.

한편, 전자식 모터보호용 릴레이부(12)는 전동기(16)가 회전을 시작하여 전류가 흐르기 시작하면 그 전동기(16)에 흐르는 전류를 연속적으로 측정하면서 전원 전압의 위상 순서를 점검하여 역상인지 정상인지를 판단하게 된다. 만약, 이상이 발견되면 곧바로 상기 전원용 개폐기(13)를 개방시켜 전동기(16)에 공급되는 전원을 차단시킨다.

또한, 기동 중에도 전동기(16)에 공급되는 전류량이 규정치 이상으로 증가하여 규정된 시간 이상 지속되면 전동기(16)를 보호하기 위하여 전원용 개폐기(13)를 개방시키고, 전동기(16)에 연결된 선로의 이상이나 전동기(16) 자체 권선의 이상에 의해 결상이 발생되는 경우에도 그 전원용 개폐기(13)를 개방시켜 전동기(16)를 보호하는 역할이 수행된다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 기동 시 돌입전류량을 상당히 줄일 수 있지만, 완전한 소프트 스타터 특성을 갖지 못하며, 인가 전원을 즉시 차단하는 방식으로 전동기를 정지시키게 되는데, 이때 펌프 등의 부하가 걸려 있으면 전동기의 갑작스런 정지로 인하여 큰 수격현상이 발생되는 등의 문제점이 있었다. 더욱이 3개의 개폐기와 1 개의 타이머 및 1 개의 보조 계전기가 필요하기 때문에 이들을 위해 많은 공간을 할애해야 되고, 이들을 연결하기 위한 선도 복잡하기 때문에 MCC반에 장착시킬 때 매우 불리한 조건을 갖게 된다. 뿐만 아니라, 전동기의 개폐가 빈번한 경우에는 개폐기 접점에서 발생하는 아크 때문에 개폐기의 접점이 쉽게 손상되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 솔리드 스테이트 스위치로 구성되어 있는 소프트 스타터를 사용하게 되는데, 이와 같은 경우, 소프트 스타터 자체의 가격이 인버터나 VVVF보다 저렴(1/3 정도의 가격)하지만 여전히 개폐기로 구성된 스타-델타 기동 방식에 비해서는 비싼 편이다. 또한, 솔리드 스테이트 스위치로 구성된 소프트 스타터의 크기도 반도체 스위치에 의한 연속운전을 고려한 설계로 인하여 부피가 큰 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자식 개폐기와 전자식 모터 보호릴레이(EMPR)가 직렬로 연결되어 전동기를 직접 기동하거나 스타-델타 결선 변경에 의한 소프트 스타터 등의 방식으로 전동기를 기동하는 시스템에서, 전동기를 아주 유연하게 정지시키는 기능을 저가로 구현한 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로를 제공함에 있다.

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전동기(30)에 공급되는 3상 전원(R,S,T)을 단속하기 위해 직렬 접속된 배선용 차단기(21) 및 개폐기의 기계식 접점부(29)와; 후술할 제어부(25)에 의해 구동되어 상기 기계식 접점부(29)의 접점을 단락시키는 구동코일(SM)과; 상기 배선용 차단기(21)에서 기계식 접점부(29)측으로 공급되는 각 상의 전류를 검출하기 위한 변류기부(23)와; 상기 변류기부(23) 내의 각 변류기(23R,23S,23T)를 통해 각 상의 전류를 검출하는 전류검출부(24A)와; 전동기(30)에 공급되는 각 상의 선간전압을 검출하는 선간전압 검출부(24B)와; 선간전압을 상전압으로 변환하고, 이 전압을 기준으로 영전압 시점을 검출하여 다양한 전동기 부하특성에 대응할 수 있도록 위상각 제어신호를 생성하는 제어부(25)와; 상기 제어부(25)에서 출력되는 위상각 제어신호를 이용하여, 상기 기계식 접점부(29)와 병렬접속된 반도체 스위치부(27)의 구동을 제어하여 상기 전동기(30)가 유연하게 정지되도록 하는 반도체스위치 구동부(26)와; 시스템의 동작 상황을 표시함과 아울러, 시스템 제어를 위한 사용자의 설정값을 받아들이기 위한 표시/설정부(28)로 구성하였다.

도 3은 도 2에서 제어부(25)의 일실시 구현예를 보인 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 선간전압 검출부(24B)에 의해 검출된 해당 선간전압을 소정 위상만큼 지연시켜 출력하는 상전압 변환부(301)와; 상기 상전압 변환부(301)의 출력전압을 대상으로 영전압 크로싱 시점을 검출하는 영전압 검출부(302)와; 상기 영전압 검출시점을 기준으로 톱니파를 생성하는 톱니파 발생부(303)와; 상기 톱니파 발생부(303)에서 출력되는 톱니파와 후술 할 위상각 제어전압 발생부(310)의 출력신호를 비교하여 그에 따른 게이트전압을 출력하는 비교부(304)와; 상기 비교부(304)에서 출력되는 게이트전압과 펄스발생부(311)의 출력신호를 앤드조합하는 앤드게이트(305)와; 시퀀스 제어부(312)에서 출력되는 게이트제어신호와 상기 앤드게이트(305)의 출력신호를 앤드조합하여 반도체스위치 구동부(26)에 출력하는 앤드게이트(306)와; 상기 전류검출부(24A)에서의 검출전류 및 영전압 검출부(302)의 영전압 크로싱 검출결과를 근거로, 반주기 동안의 전류치를 적산하는 반주기전류 적산 산출부(307)와; 상기 반주기 동안의 전류치와 기동전류 프로파일을 공급받아, 소정의 연산과정을 통해 유연한 기동을 위한 각 제어신호를 생성하는 유연기동 제어부(308)와; 상기 반주기전류 적산 산출부(307)에서 출력되는 적산 전류값과 정지전압 프로파일 발생부(314)에서 출력되는 전압 제어 프로파일을 근거로, 전동기(30)의 유연 정지동작을 위한 각 제어신호를 생성하는 유연정지 제어부(309)와; 시퀀스 제어부(312)에서 출력되는 선택신호에 따라 상기 유연기동 제어부(308)의 출력신호나 유연정지 제어부(309)의 출력신호를 선택하여 상기 비교부(304)에 전달하는 위상각 제어전압 발생부(310)와; 상기 비교부(304)에서 출력되는 게이트전압을 펄스발생부(311)의 출력신호에 실어서 출력하기 위한 펄스를 발생하는 펄스 발생부(311)와; 사용자의 요구에 따라 동작 시퀀스 제어에 의해 유연한 기동 및 정지를 위한 선택신호를 출력하는 시퀀스 제어부(312)와; 상기 시퀀스 제어부(312)의 제어를 받아 상기 유연기동 제어부(308)에 기동전류 프로파일을 제공하는 기동전류 프로파일 발생부(313)와; 상기 시퀀스 제어부(312)의 제어를 받아 소정의 연산기능을 수행하여 전압 제어 프로파일을 생성하는 정지전압 프로파일 발생부(314)와; 상기 시퀀스 제어부(312)의 제어를 받아 표시/설정부(28)에 운전 상황을 표시하기 위한 제어기능을 수행하는 운전상태 표시제어부(315)와; 안전운전을 위해 운전상태를 감시하여 이상 상태가 검출될 때 그 검출신호를 상기 정지전압 프로파일 발생부(314)에 통보하는 운전상태 감시/보호부(316)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 소프트 스타터 및 소프트 스톱에 대한 제어 블록도로서, 이는 도 2의 하이브리드 모터 스타터(HMS)(22)에서 R 상의 제어에 대한 상세 구현예를 나타낸 것이다. 나머지 S 및 T상 또한 동일한 구조로 되어 있고, 각각의 위상차가 2/3 씩 발생하므로 최종 제어신호 역시 동일한 위상차로 각 상에 인가되도록 되어 있다. 따라서, 본 발명의 작용을 설명함에 있어서, 이 R 상을 예로하여 설명하면 다음과 같다.

배선용 차단기(21)의 접점(21R,21S,21T)이 단락(on)되어 하이브리드 개폐기(22)에 제어 전원이 확보된 상태에서, 사용자가 전동기(30)를 구동시키기 위해 런/스톱 스위치(Run/Stop)를 런(Run) 위치로 절환하면 제어부(25)에 도 4의 (a)와 같은 런제어신호()가 입력된다.

이때, 상기 제어부(25)는 상기 런제어신호()를 인지하여 구동코일(SM)에 도 4의 (b)와 같은 구동전압()을 출력한다. 실제 시스템의 경우 상기 구동코일(SM)에 구동전압()을 인가하기 위한 스위칭 장치로서 릴레이 접점이 많이 사용되므로 도 4의 (b)와 같이 소정 구간() 만큼 지연 시간을 갖은 후 그 구동코일(SM)이 동작된다.

상기 구동코일(SM)의 구동에 의해 개폐기의 주접점인 기계식 접점(29X,29Y,29Z)이 단락되는 순간에 부하인 전동기(30)에 많은 돌입전류가 흐르게 된다. 이때, 전류검출부(24A)는 변류기(23R)를 통해 R,S,T 상의 돌입전류를 검출하고, 선간전압 검출부(24B)는 각 상의 선간전압(,,)을 검출한다.

상기 선간전압 검출부(24B)에 의해 검출된 선간전압(,,) 중에서 선간전압(V_RS)이 상전압 변환부(301)에 의해 지연된 상전압()으로 변환되는데, 영전압 검출부(302)는 이로부터 영전압 크로싱 시점을 검출한다. 톱니파 발생부(303)는 상기 영전압 검출시점을 기준으로 도 5에서와 같은 톱니파()를 생성하여 이를 비교부(304)의 일측 입력으로 공급한다.

이와 같이, 각 상의 상전압에 대하여 영전압 크로싱 시점을 기준으로 한 톱니파를 생성하는 이유는, 전류 제어에 의한 출력전압과 비교하여 양방향의 반도체 스위치(예: SCR, TRIAC)(27R)의 R-S-T 3상에 대한 위상각 제어를 수행하기 위함이다.

반주기전류 적산 산출부(307)는 상기 전류검출부(24A)에서의 검출전류 및 영전압 검출부(302)의 영전압 크로싱 검출결과를 근거로, 반주기 동안의 전류치를 적산한다. 상기 적산 전류값을 근거로 상기 반도체 스위치(27R)를 적절히 제어하여 전동기(30)가 유연하게 기동(soft start)하도록, 유연기동 제어부(308)는 다음의 [수학식1],[수학식2]로 각 제어기능을 수행하고, 위상각 제어전압 발생부(111)를 통해 전압지령치 V(t)를 비교부(304)의 타측 입력으로 제공한다.

여기서,

상기 [수학식1]을 살펴보면, 최초에 V(0)=0이고, 에 의하여 그 다음 V(t)는 임의의 각으로 반도체 스위치(27R)의 구동을 제어하여 그 반도체 스위치(27R)가 구동하기 시작한다. 상기 반주기전류 적산 산출부(307)에 의한 계측전류의 적산치 Idc가 Idcref보다 작은 동안에는 V(t)가 계속 증가되다가, Idc가 더 커지면 에 의하여 V(t)는 더 이상 증가되지 않아 결과적으로, Idcref치로 전동기(30)의 부하전류를 제한하게 된다.

여기서, Idcref는 해당 전동기(30) 정격전류의 수백 %에 해당하는 값으로, 직접전류보다 훨씬 작은 값으로 제한하므로 전원에 과부하가 걸리지 않도록 함과 동시에 유연한 기동이 가능한 값으로 설정되도록 한다. 그리고, 전동기(30)의 특성상 정격속도 부근으로 속도가 증가되면 부하전류가 급격히 떨어지므로 Idc는 Idcref보다 작아진다. 이에 따라, 이때에도 가 작용하므로 결국 정상 속도에서는 최대 각으로 동작하여 소프트 스타트 동작을 완료하게 된다.

한편, 전동기(30)의 유연한 정지동작을 위한 제어과정을 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 상기 설명과 같이 상기 반주기전류 적산 산출부(307)가 상기 전류검출부(24A)의 검출전류 및 영전압 검출부(302)의 검출결과를 근거로, 반주기 동안의 전류치를 적산하여 그 적산 결과를 유연기동 제어부(308) 및 유연정지 제어부(309)에 출력한다.

또한, 정지전압 프로파일 발생부(314)는 다음의 [수학식3] 내지 [수학식5]를 연산하여 도 6의 (a)와 같은 전압 제어 프로파일을 생성한다. 상기 정지전압 프로파일 발생부(314)에서 도 6의 (a)와 같은 전압 제어 프로파일을 발생하기 위한 전압값 및 시간값 는 사용자가 표시/설정부(28)를 통해 입력하게 된다.

여기서,

참고로, 상기 K1∼K5는 정상상태시 전동기(30) 부하전류의 평균치()에 따른 값으로, 이는 전동기(30)의 부하의 종류에 따라 달라지는 값이며 실험적으로 결정된다.

이에 따라, 상기 유연정지 제어부(309)는 상기 반주기전류 적산 산출부(307)에서 출력되는 적산 전류값과 상기 정지전압 프로파일 발생부(314)에서 출력되는 전압 제어 프로파일을 근거로, 전동기(30)의 유연 정지동작을 위한 각 제어신호를 생성하여 상기 위상각 제어전압 발생부(310)에 출력한다.

한편, 시퀀스 제어부(312)는 사용자의 요구에 따라 도 4와 같은 동작 시퀀스 제어에 의해 유연한 기동 및 정지를 위한 선택신호(OPER_SEL)를 상기 위상각 제어전압 발생부(310)에 출력한다. 따라서, 상기 위상각 제어전압 발생부(310)는 상기 선택신호(OPER_SEL)에 따라 상기 유연기동 제어부(308)의 출력신호나 유연정지 제어부(309)의 출력신호를 선택하여 그에 따른 제어동작이 이루어지게 된다.

상기 비교부(304)는 도 5에서와 같이, 상기 톱니파 발생부(303)에서 출력되는 톱니파와 위상각 제어전압 발생부(310)의 출력신호를 비교하여 그에 따른 게이트전압(),(),()을 출력한다.

앤드게이트(305)는 상기 비교부(304)에서 게이트전압()이 "하이"로 출력되는 동안에 펄스발생부(311)의 출력신호가 실리는 형태로 앤드조합하여 출력한다. 또한, 다음 단의 앤드게이트(306)는 상기 시퀀스 제어부(312)로부터 게이트제어신호(SCR_BLOCK)가 "하이"로 입력될 때 상기 앤드게이트(305)의 출력신호를 그대로 반도체 스위치 구동부(26)에 전달하게 되므로 이때 각 제어가 이루어진다. 하지만, 상기 앤드게이트(306)에 상기 게이트제어신호(SCR_BLOCK)가 "로우"로 입력될 때에는 상기 앤드게이트(305)의 출력신호가 차단되어 상기 반도체 스위치 구동부(26)의 구동이 중지된다.

상기 시퀀스 제어부(312)는 운전상태 감시/보호부(316)로부터 입력되는 신호(TRIP_SIGNAL) 및 런/스톱 스위치의 출력신호(RUN/STOP)를 근거로 상기 게이트제어신호(SCR_BLOCK)를 발생한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전자식 개폐기와 전자식 모터 보호릴레이(EMPR)가 직렬로 연결되어 전동기를 직접 기동하거나 스타-델타 결선 변경에 의한 소프트 스타터 등의 방식으로 전동기를 기동하는 시스템에서, 전동기를 아주 유연하게 정지시킬 수 있도록 함으로써, 전동기의 갑작스런 정지로 인하여 펌프 부하의 수격현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 전동기의 MCC용 단위 랙의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 모터 스타터의 블록도.

도 3은 도 2에서 제어부의 상세 블록도.

도 4의 (a)-(h)는 본 발명에 의한 HMS 동작 타이밍도.

도 5는 본 발명에서 각 제어를 위한 위상 검출방법을 나타낸 파형도.

도 6의 (a)는 소프트 스톱 전압제어 프로파일의 개념도.

도 6의 (b)는 소프트 스톱 제어시 속도변화를 나타낸 설명도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

21 : 배선용 차단기 22 : 하이브리드 개폐기

23 : 변류기부 24A : 전류검출부

24B : 선간전압 검출부 25 : 제어부

26 : 반도체스위치 구동부 27 : 반도체스위치부

28 : 표시/설정부 30 : 전동기

Claims

전동기(30)에 공급되는 3상 전원(R,S,T)을 단속하기 위해 직렬 접속된 배선용 차단기(21) 및 개폐기의 기계식 접점부(29)와; 각 상의 전류를 검출하는 전류검출부(24A) 및, 선간전압을 검출하는 선간전압 검출부(24B)로 구성된 하이브리드 모터 스타터에 있어서,

해당 선간전압을 소정 위상만큼 지연시켜 출력하는 상전압 변환부(301) 및, 이 지연된 출력전압에서 영전압 크로싱 시점을 검출하는 영전압 검출부(302)와, 상기 영전압 크로싱 검출시점을 기준으로 톱니파를 생성하는 톱니파 발생부(303)와, 상기 톱니파와 후술 할 위상각 제어전압 발생부(310)의 출력신호를 비교하여 그에 따른 게이트전압을 출력하는 비교부(304)와, 상기 비교부(304)에서 출력되는 게이트전압과 펄스발생부(311)의 출력신호를 앤드조합하는 앤드게이트(305)와, 시퀀스 제어부(312)에서 출력되는 게이트제어신호와 상기 앤드게이트(305)의 출력신호를 앤드조합하는 방식으로 전동기(30)의 다양한 부하특성에 대응할 수 있는 위상각 제어신호를 생성하여 반도체스위치 구동부(26)에 출력하는 앤드게이트(306)와, 상기 전류검출부(24A)에서의 검출전류 및 영전압 검출부(302)의 영전압 크로싱 검출결과를 근거로, 반주기 동안의 전류치를 적산하는 반주기전류 적산 산출부(307)와, 상기 반주기 동안의 전류치와 기동전류 프로파일을 공급받아, 유연한 기동을 위한 각 제어신호를 생성하는 유연기동 제어부(308)와, 상기 적산 전류값과 정지전압 프로파일을 공급받아, 전동기(30)의 유연 정지동작을 위한 각 제어신호를 생성하는 유연정지 제어부(309)와, 시퀀스 제어부(312)에서 출력되는 선택신호에 따라 상기 유연기동 제어부(308)의 출력신호나 유연정지 제어부(309)의 출력신호를 선택하여 상기 비교부(304)에 전달하는 위상각 제어전압 발생부(310)로 이루어진 제어부(25)와;

상기 위상각 제어신호에 따라, 상기 기계식 접점부(29)와 병렬접속된 반도체 스위치부(27)의 각 반도체 스위치의 위상각을 제어하여 상기 전동기(30)가 유연하게 정지되도록 하는 반도체스위치 구동부(26)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로.
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제1항에 있어서, 유연기동 제어부(308)는 다음의 [수학식1],[수학식2]로 각 제어기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로.

[수학식1]

[수학식2]

여기서,
제1항에 있어서, 정지전압 프로파일은 다음의 [수학식3]-[수학식5]으로 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로.

[수학식3]

[수학식4]

[수학식5]

여기서,