KR100504868B1 - Srm inverter drive circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에스알엠(SRM) 인버터 구동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 짝수개의 상을 갖는 에스알엠은 동시에 동작하지 않는 상의 상부의 스위치를 공통으로 사용하도록 인버터가 구성될 수 있는데, 이러한 에스알엠 인버터에서 하나의 상부 스위치를 공유하면서 발생하는 상호 간섭을 억제하면서, 구동회로를 저가로 구현하는 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 2N상의 에스알엠에 있어서, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 모터로 공급하는 직류링크 커패시터와; 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 모터 권선과; 상기 N쌍의 모터 권선의 사이에 상호 간섭을 일으키는 전류흐름을 제어하기 위해 서로 역방향으로 접속된 2N개의 권선 다이오드와; 상기 N쌍의 모터 권선의 상부에 직렬 연결된 N개의 피엔피형 트랜지스터와; 상기 N쌍의 각 모터 권선의 하부에 직렬 연결된 2N개의 스위치소자와; 상기 권선 하부의 2N개의 스위치소자가 도통되면 전원이 충전되고, 그 2N개의 스위치소자가 오프되면 충전전압으로 상기 권선 상부의 N개의 피엔피형 트랜지스터를 소정시간 도통시키는 N개의 커패시터와; 상기 권선 상부의 N개의 피엔피형 트랜지스터의 에미터와 권선 하부의 2N개의 각 스위치소자의 드레인 사이에 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드와; 상기 N개의 피엔피형 트랜지스터의 콜렉터와 2N개의 각 스위치소자의 소스 사이에 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드와; 하부의 스위치소자가 턴온 되었을 때 상부 피엔피 트랜지스터에 베이스 구동전류를 흐르게 하여 턴온되게 하는 다수의 저항으로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an SRM inverter driving circuit, and more particularly, an inverter may be configured such that an SM having an even number of phases commonly uses a switch on a top of a phase which does not operate simultaneously. The present invention relates to a method of implementing a driving circuit at low cost while suppressing mutual interference occurring while sharing one upper switch in an inverter. To this end, the present invention in the 2N phase SM, a DC link capacitor for supplying a DC voltage obtained by smoothing the input power to the motor; N pairs of motor windings paired in parallel; 2N winding diodes connected in a reverse direction to each other to control a current flow causing mutual interference between the N pairs of motor windings; N PNP transistors connected in series on the N pair of motor windings; 2N switch elements connected in series to the lower portion of each of the N pairs of motor windings; Power supply is charged when the 2N switch elements in the lower part of the winding are turned on, and N capacitors for conducting the N PNP transistors in the upper part of the winding with a charging voltage for a predetermined time when the 2N switch elements are turned off; 2N first freewheel diodes respectively connected between the emitters of the N PNP transistors above the windings and the drains of the 2N switch elements below the windings; N second freewheel diodes connected between the collectors of the NP-type transistors and the sources of 2N switch elements; When the lower switch element is turned on, it is characterized by consisting of a plurality of resistors to turn on by flowing the base drive current to the upper PNP transistor.
Description
본 발명은 에스알엠(SRM) 인버터 구동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 짝수개의 상을 갖는 에스알엠은 동시에 동작하지 않는 상의 상부의 스위치를 공통으로 사용하도록 인버터가 구성될 수 있는데, 이러한 에스알엠 인버터에서 하나의 상부 스위치를 두 상이 공유하면서 모터권선간에 발생하는 상호 간섭을 권선 다이오드를 통해 차단하면서, 하부의 스위치의 구동을 통해 상부의 스위치도 동시에 구동하도록 하여 저가로 구현가능한 에스알엠 인버터 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to an SRM inverter driving circuit, and more particularly, an inverter may be configured such that an SM having an even number of phases commonly uses a switch on a top of a phase which does not operate simultaneously. Inverter is sharing a single upper switch with two phases and blocking mutual interference between the motor windings through a winding diode, and simultaneously driving the upper switch through the lower switch to drive the low-cost SM inverter drive circuit It is about.
일반적으로, 인버터 회로는 직류 입력전원을 교류전원으로 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환기의 일종으로서, 에어컨, 냉장고, 세탁기, 조리기 등과 같은 가전제품에 널리 사용된다.In general, the inverter circuit is a kind of power converter that converts DC input power into AC power and supplies the load to the load, and is widely used in home appliances such as air conditioners, refrigerators, washing machines, and cookers.
그리고, 이러한 인버터회로를 사용한 가전제품에 있어서 인버터 구동시스템은, 제어장치에서 출력하는 구동신호에 의해 인버터회로 내 다수의 전력용 파워소자의 스위칭타임이 결정되어 모터 등의 부하가 구동된다.In a home appliance using such an inverter circuit, the inverter drive system determines the switching time of a plurality of power devices for power in the inverter circuit by the drive signal output from the control device to drive a load such as a motor.
인버터 회로의 전력소자는 통상적으로 윗상 그룹과 아랫상 그룹으로 나뉘어지며, 이 전력소자에 인가되는 구동신호는 일반적으로 PWM 신호가 사용된다.The power device of the inverter circuit is generally divided into an upper phase group and a lower phase group. As a driving signal applied to the power element, a PWM signal is generally used.
도 1은 일반적인 에스알엠의 인버터 회로로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 모터로 공급하는 직류 링크 커패시터(C)와; 병렬로 N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La, Lb, Lc, Ld)과; 이 모터 권선(La, Lb, Lc, Ld)에 상, 하로 직렬 연결된 상, 하위 스위치소자(Q1a ,Q1b ,Q1c, Q1d)(Q2a, Q2b, Q2c, Q2d)와; 상기 직류단(Vdc)과 하위 스위치소자(Q2a, Q2b, Q2c, Q2d)의 콜렉터 사이에 연결된 제1 프리휠 다이오드(FRD3, FRD5, FRD7, FRD9)와; 상기 상위 스위치소자(Q1a, Q1b, Q1c, Q1d)의 에미터와 접지(GND) 사이에 연결된 제2 프리휠 다이오드(FRD2 ,FRD4, FRD6, FRD8)로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.1 is a general inverter circuit of SM, as shown therein, a DC link capacitor C for supplying a DC voltage obtained by smoothing an input power to a motor; N motor windings La, Lb, Lc, Ld connected in parallel by the number of N phases in parallel; Upper and lower switch elements Q1a, Q1b, Q1c and Q1d connected in series with the motor windings La, Lb, Lc, and Ld in the up and down directions (Q2a, Q2b, Q2c, and Q2d); First freewheel diodes FRD3, FRD5, FRD7, and FRD9 connected between the DC terminal Vdc and the collectors of the lower switch elements Q2a, Q2b, Q2c, and Q2d; A second freewheel diode FRD2, FRD4, FRD6, FRD8 connected between the emitters of the upper switch elements Q1a, Q1b, Q1c, Q1d and ground GND will be described. .
먼저, 직류 링크 커패시터(C)가 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류전압을 에스알엠(SRM)으로 공급하면, 상기 에스알엠(SRM)은 회전하게 되고, 이에따라 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써회전자의 위치를 위치센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치에 따른 신호를 출력한다.First, when the DC voltage generated by smoothing the power input of the DC link capacitor C is supplied to the SRM, the SRM rotates, thereby connecting the photo interrupter and each phase inside the motor. By providing a disk having a slot, the position of the rotor is detected by the position sensor, and a signal corresponding to the detected position of the rotor is output.
만약, A상이 유기되도록 하기 위한 신호가, A상의 모터 권선(La)에 직렬연결된 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)로 각각 공급되고, 이에 의해 상기 A상의 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 동시에 턴온된다.If a signal for causing phase A to be induced is supplied to the phase switch and the lower switch elements Q1a and Q2a connected in series to the motor winding La of the phase A, whereby the phase and lower switch elements Q1a of the phase A are thereby supplied. Q2a is turned on at the same time.
상기 A상의 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 온됨에 따라 모터 권선(La)으로 직류단 전압(Vdc)이 인가되게 되고, 이에따라 A상의 모터권선(La)에 전류를 유기시킬 수 있게 된다.As the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned on, a DC terminal voltage Vdc is applied to the motor winding La, thereby inducing a current in the motor winding La of the A phase. do.
이후, 상기 A상의 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)는 턴오프시키고, B상을 유기시키기 위한 신호가 B상의 모터 권선(Lb)에 직렬 연결된 상, 하위 스위치소자 (Q1b)(Q2b)로 각각 공급된다.After that, the phase and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned off, and the phase and lower switch elements Q1b and Q2b are connected in series with a motor winding Lb of the B phase. Are supplied respectively.
이때, A상의 모터 권선(La)에 유기된 전류는 제1 프리휠 다이오드(FRD3), 직류 링크 커패시터(C), 제2 프리휠 다이오드(FRD2)에 의해 역전압(-Vdc)이 인가되면서 제거되고, 상기 B상의 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 온됨에 따라 모터 권선(Lb)으로 직류단 전압(Vdc)이 인가되게 되고, 이에따라 B상의 모터권선(Lb)에 전류를 유기시킬 수 있게 되어 모터의 회전방향으로 토크가 발생하게 되고, 원할한 회전이 이루어진다.At this time, the current induced in the motor winding La of the phase A is removed while the reverse voltage (-Vdc) is applied by the first freewheel diode FRD3, the DC link capacitor C, and the second freewheel diode FRD2, As the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are turned on, a DC terminal voltage Vdc is applied to the motor winding Lb, thereby allowing a current to be induced in the B motor winding Lb. Thus, torque is generated in the rotational direction of the motor, and smooth rotation is achieved.
이후, 상기 B상의 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)는 동시에 턴오프되고, C상을 턴온시키기 위한 신호가 상, 하위 스위치소자(Q1c)(Q2c)로 공급되며, 이때 B상의 모터 권선(Lb)에 유기된 전류는 제1 프리휠 다이오드(FRD5), 직류 링크 커패시터(C), 제2 프리휠 다이오드(FRD4)에 의해 역전압(-Vdc)이 인가되면서 제거되고, 상기 C상의 상, 하위 스위치소자(Q1c)(Q2c)가 동시에 턴온되고, 모터 권선(Lc)에 전류를 유기시킬 수 있게 되며, 상기와 동일한 과정에 의해 스위치소자(Q1d)(Q2d)가 턴온되고, 모터 권선(Ld)에 전류를 유기시킬 수 있게 되어 순차적으로 회전방향으로 토크가 발생하여 원할한 회전이 이루어진다.Thereafter, the phase B and lower switch elements Q1b and Q2b of phase B are turned off at the same time, and a signal for turning on the phase C is supplied to the phase and lower switch elements Q1c and Q2c. The current induced in (Lb) is removed while the reverse voltage (-Vdc) is applied by the first freewheel diode (FRD5), the DC link capacitor (C), and the second freewheel diode (FRD4). The switch elements Q1c and Q2c are turned on at the same time, and a current can be induced in the motor winding Lc. The switch elements Q1d and Q2d are turned on by the same process as described above, and the motor winding Ld is turned on. It is possible to induce a current in the torque is sequentially generated in the rotation direction to achieve a smooth rotation.
결국, 상기 기술한 종래의 상위, 하위 스위치소자(Q1a~Q1d)(Q2a~Q2d)의 온/오프주기는 도 2와 같다.As a result, the on / off periods of the above-described conventional upper and lower switch elements Q1a to Q1d and Q2a to Q2d are as shown in FIG.
여기서, 상기 회전자의 위치를 위치센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치신호를 마이크로 컴퓨터로 제공한다. 그러면 상기 마이크로 컴퓨터는 각 상을 제어하기 위한 신호를 출력하게 된다.Here, the position of the rotor is detected by the position sensor, and the detected rotor position signal is provided to the microcomputer. The microcomputer then outputs a signal for controlling each phase.
그러나, 상기 종래 에스알엠(SRM)은 각 상(A, B, C, D)의 스위치 소자(Q1a~ Q1d, Q2a~Q2d)중 A상과 C상, B상과 D상은 턴온되는 시간이 다른데도 불구하고, 공통 스위치소자를 사용하지 않고 상의 개수만큼 상, 하위 스위치(Q1a~Q1d)(Q2a~Q2d)를 사용하였다.However, the conventional SRM has different turn-on times for phases A, C, B and D of the switch elements Q1a to Q1d and Q2a to Q2d of the phases A, B, C, and D. Nevertheless, the lower and lower switches Q1a to Q1d and Q2a to Q2d were used as many as the number of phases without using a common switch element.
그래서 이러한 동작이 겹치지 않는 스위치 소자를 같이 사용하여 스위치 개수를 줄여 저가격으로 인버터를 구성하기 위해, 도 3과 같은 2N상을 갖는 일반적인 에스알엠(SRM) 인버터가 구성되었다.Thus, a common SRM inverter having a 2N phase as shown in FIG. 3 is configured to reduce the number of switches and configure the inverter at low cost by using a switch element that does not overlap these operations.
예를 들어 4상 에스알엠(SRM) 인버터는 도 4의 각 상 스위치의 온/오프 주기를 보인 타이밍도와 같이 동시에 스위칭이 발생하지 않는 A상과 C상, B상과 D상의 상위 스위치를 공통 상위 스위치소자(Q'ac, Q'bd)로 사용한다.For example, a four-phase SRM inverter has a common upper-order switch between A phase, C phase, B phase, and D phase in which no switching occurs at the same time as the timing diagram showing the on / off periods of each phase switch of FIG. 4. It is used as a switch element (Q'ac, Q'bd).
그러나 도 3과 같이 개선된 에스알엠(SRM) 인버터도 공통 상위 스위치 소자(Q'ac, Q'bd)를 통해 소정개의 스위치소자의 사용개수만을 줄였을 뿐, 상위의 스위치소자에는 여전히 별도의 전원 및 구동회로를 필요로 하게 되어, 생산비용을 효과적으로 절감시키지는 못했다.However, the improved SRM inverter shown in FIG. 3 also reduces only the number of predetermined switch elements through the common upper switch elements Q'ac and Q'bd, and still provides a separate power source for the upper switch element. And driving circuits have not been effectively reduced production costs.
따라서, 상위의 스위치소자에 따른 별도의 전원 및 구동회로를 요구하지 않는 2N상의 에스알엠(SRM) 인버터 구동회로를 구성하여 생산원가를 절감시킬 필요성이 있다.Therefore, there is a need to reduce the production cost by configuring a 2N phase SRM inverter driving circuit that does not require a separate power supply and driving circuit according to the upper switch element.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 하위 스위치소자의 턴온되는 주기에 동기되어 공통 상위 스위치소자도 함께 턴온되도록 함과 아울러, 상기 공통 상위 스위치소자를 사용함으로써 모터권선간에 발생하는 상호 간섭영향분을 권선 다이오드를 통해 차단시키며 PWM제어가 가능하도록 함으로써, 상위 스위치소자의 개수도 줄이고 상위의 스위치소자에 필요하던 별도의 전원 및 구동회로를 제거하여 생산비용을 절감시킬 수 있도록 한 2N상의 에스알엠 인버터 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the common upper switch element is also turned on in synchronization with the turn-on period of the lower switch element, and the common upper switch element is used between the motor windings. By blocking the generated mutual interference effect through the winding diode and enabling PWM control, the number of upper switch elements can be reduced and the production cost can be reduced by eliminating the separate power and driving circuits required for the upper switch elements. It is an object of the present invention to provide an SM drive inverter circuit on a 2N.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2N상의 에스알엠에 있어서, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 모터로 공급하는 직류링크 커패시터와; 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 모터 권선과; 상기 N쌍의 모터 권선의 사이에 상호 간섭을 일으키는 전류흐름을 제어하기 위해 서로 역방향으로 접속된 2N개의 권선 다이오드와; 상기 N쌍의 모터 권선의 상부에 직렬 연결된 N개의 피엔피형 트랜지스터와; 상기 N쌍의 각 모터 권선의 하부에 직렬 연결된 2N개의 스위치소자와; 상기 권선 하부의 2N개의 스위치소자가 도통되면 전원이 충전되고, 그 2N개의 스위치소자가 오프되면 충전전압으로 상기 권선 상부의 N개의 피엔피형 트랜지스터를 소정시간 도통시키는 N개의 커패시터와; 상기 권선 상부의 N개의 피엔피형 트랜지스터의 에미터와 권선 하부의 2N개의 각 스위치소자의 드레인 사이에 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드와; 상기 N개의 피엔피형 트랜지스터의 콜렉터와 2N개의 스위치소자의 소스 사이에 각기 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드와; 하부의 스위치소자가 턴온 되었을 때 상부 피엔피 트랜지스터에 베이스 구동전류를 흐르게 하여 턴온되게 하는 다수의 저항으로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the 2N phase SM, DC link capacitor for supplying a DC voltage obtained by smoothing the input power to the motor; N pairs of motor windings paired in parallel; 2N winding diodes connected in a reverse direction to each other to control a current flow causing mutual interference between the N pairs of motor windings; N PNP transistors connected in series on the N pair of motor windings; 2N switch elements connected in series to the lower portion of each of the N pairs of motor windings; Power supply is charged when the 2N switch elements in the lower part of the winding are turned on, and N capacitors for conducting the N PNP transistors in the upper part of the winding with a charging voltage for a predetermined time when the 2N switch elements are turned off; 2N first freewheel diodes respectively connected between the emitters of the N PNP transistors above the windings and the drains of the 2N switch elements below the windings; N second freewheel diodes respectively connected between the collectors of the N-PNP transistors and the sources of the 2N switch elements; When the lower switch element is turned on, it is characterized by consisting of a plurality of resistors to turn on by flowing the base drive current to the upper PNP transistor.
이하, 본 발명에 의한 에스알엠 인버터 구동회로에 대한 동작 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and operation of the SM inverter driving circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 2N상일때 가능한 에스알엠 인버터의 구동회로로 본 발명의 요지를 정확히 드러내기 위해 2N상중 간단한 형태인 4상일때의 에스알엠 인버터 구동회로를 일례로 설명한다. The present invention describes an example of an SM inverter driving circuit in the case of four phases, which is a simple form of the 2 N phases, in order to accurately reveal the gist of the present invention as the driving circuit of the SM inverter which is possible when the phase is 2N.
도 5는 본 발명 에스알엠 구동회로의 구성을 보인 회로도이고, 도 6은 도 5에 있어서의 타이밍도이고, 도 7은 도 5의 권선 다이오드가 없이 구성된 에스알엠 인버터 구동회로의 타이밍도이다.5 is a circuit diagram showing the configuration of the present invention SM drive circuit, FIG. 6 is a timing diagram in FIG. 5, FIG. 7 is a timing diagram of an SM inverter drive circuit configured without the winding diode of FIG.
마이크로 컴퓨터는 위치센서에 의해 감지된 위치신호를 입력받아 그에 따른 펄스폭변조(PWM)신호를 각 하부 스위치소자(Q13a~Q16a)의 구동회로로 출력한다.The microcomputer receives the position signal sensed by the position sensor and outputs a pulse width modulation (PWM) signal according to the driving circuits of the lower switch elements Q13a to Q16a.
이에, 먼저 도 6의 (A)구간에서 A상 게이트 신호(a)를 A상의 하부 스위치소자(Q13a)에 게이트 신호로 인가하면, 저항(R1, R2)에 의해 동시에 상부 스위치소자(Q11a)가 턴온되어 직류링크 커패시터(C1)에 의해 평활시켜 얻어진 직류전압(Vdc)은 상부, 하부 스위치소자(Q11a)(Q13a)를 통해 모터 권선(La)에 공급되며, 커패시터(C2)는 저항(R1, R2)의 분압에 따른 일정 전압을 충전한다. 이후, 하부 스위치소자(Q13a)가 오프되더라도 상기 커패시터(C2)에 충전된 전압을 통해 소정시간 상부 스위치소자(Q12)는 온상태를 유지한다. 상기와 같은 과정중 A상에 발생하는 모터 권선(La)의 양단전압은 도 6 (A)구간의 A상 모터권선(La) 양단 전압 파형 (c)와 같이 'Vdc'와 '0'를 반복하고, A상에 발생하는 그 모터 권선(La)에 흐르는 전류는 도 6 (A)구간의 (d)와 같이 증가하다 어느 순간 포화된다. Therefore, first, when the A-phase gate signal a is applied to the lower switch element Q13a of the A-phase as the gate signal in the section (A) of FIG. 6, the upper switch element Q11a is simultaneously driven by the resistors R1 and R2. The DC voltage Vdc, which is turned on and smoothed by the DC link capacitor C1, is supplied to the motor winding La through the upper and lower switch elements Q11a and Q13a, and the capacitor C2 is connected to the resistor R1, Charge a constant voltage according to the partial pressure of R2). Thereafter, even when the lower switch element Q13a is turned off, the upper switch element Q12 is maintained in the on state for a predetermined time through the voltage charged in the capacitor C2. The voltage between both ends of the motor winding La generated in phase A during the above process repeats 'Vdc' and '0' as shown in the voltage waveform (c) at both ends of the phase A motor winding La in FIG. 6 (A). Then, the current flowing in the motor winding La generated in the phase A increases as shown in (d) in Fig. 6A and is saturated at some point.
이후, 하부 스위치소자(Q13a, Q14a)는 도 6 (B)구간의 A상 게이트 신호(a), C상 게이트 신호(b)에 의해 턴오프되고, 커패시터(C2)에 의해 소정시간이 지난 후 상부 스위치소자(Q11a) 또한 턴오프된다. 이때, A상 모터권선(La)을 통해 흐르는 전류는 제2 프리휠 다이오드(FRD19), 권선 다이오드(FRD15), 제1 프리휠 다이오드(FRD11)로 전류경로가 제공되어, 도 6 (B)구간의 A상 모터권선(La)의 양단전압(c)은 '-Vdc'가 되고, 상기 A상 모터권선(La)에 흐르는 전류(d)는 급격히 감소한다. 이렇게 급격히 감소하다 모터 권선에 흐르는 전류가 0이 되면 다이오드에 의한 전류 경로가 끊어져 A상 모터권선 양단전압이 '0'이 된다.Thereafter, the lower switch elements Q13a and Q14a are turned off by the A-phase gate signal a and the C-phase gate signal b in the section of FIG. 6B, and after a predetermined time has passed by the capacitor C2. The upper switch element Q11a is also turned off. At this time, the current flowing through the phase A motor winding La is provided with a current path to the second freewheel diode FRD19, the winding diode FRD15, and the first freewheel diode FRD11. The voltage c at both ends of the phase motor winding La becomes '-Vdc', and the current d flowing in the A phase motor winding La decreases rapidly. When the current flowing through the motor winding reaches 0, the current path through the diode is cut off so that the voltage across the A-phase motor winding becomes '0'.
상기 동작과정중 권선 다이오드(FRD15, FRD16)가 없다면 A상과 C상이 상부의 스위치(Q11a)를 공용하면서 나타나는 상호 간섭에 의해 도 7의 (B') 구간과 같은 이상동작이 발생한다.If the winding diodes FRD15 and FRD16 are not present during the operation, an abnormal operation such as a section (B ′) of FIG. 7 occurs due to mutual interference that occurs while the A and C phases share the upper switch Q11a.
도 6의 (C)구간은 C상 게이트 신호(b)가 C상의 하부 스위치소자(Q14a)에 게이트 신호로 인가되는 구간으로서, 저항(R1, R3)에 의해 동시에 상부 스위치소자(Q11a)가 턴온되어 직류링크 커패시터(C1)에 의해 평활시켜 얻어진 직류전압(Vdc)이 상부, 하부 스위치소자(Q11a)(Q14a)를 통해 C상 모터 권선(Lc)에 공급되며, 커패시터(C2)는 저항(R1, R3)의 분압에 따른 일정 전압을 충전한다. 이후, 하부 스위치소자(Q14a)가 오프되더라도 상기 커패시터(C2)에 충전된 전압을 통해 소정시간 상부 스위치소자(Q11a)는 턴온상태를 유지한다. 상기와 같은 과정중 C상에 발생하는 모터권선(Lc)의 양단전압은 'Vdc'와 '0'를 반복한다. 이때, A상에 발생하는 모터권선(La)의 양단전압은 하부의 스위치가 오프상태로 있기 때문에 도 6의 (C)구간의 (c)와 같이 '0'이 된다.Section (C) of FIG. 6 is a section in which the C phase gate signal b is applied as a gate signal to the lower switch element Q14a of the C phase, and the upper switch element Q11a is simultaneously turned on by the resistors R1 and R3. DC voltage Vdc obtained by smoothing by DC link capacitor C1 is supplied to C-phase motor winding Lc through upper and lower switch elements Q11a and Q14a, and capacitor C2 is resistor R1. , And charge a constant voltage according to the partial pressure of R3). Thereafter, even when the lower switch element Q14a is turned off, the upper switch element Q11a is turned on for a predetermined time through the voltage charged in the capacitor C2. The voltage between both ends of the motor winding Lc occurring in phase C during the above process is repeated 'Vdc' and '0'. At this time, the voltage between both ends of the motor winding La generated on the A phase becomes '0' as shown in (c) of FIG. 6 because the lower switch is in the OFF state.
이후, 하부 스위치소자(Q13a, Q14a)는 도 6 (D)구간의 A상 게이트 신호(a), C상 게이트 신호(b)에 의해 턴오프되고, 커패시터(C2)에 의해 소정시간이 지난 후 상부 스위치소자(Q11a) 또한 턴오프된다. 이때, C상 모터권선(Lc)을 통해 흐르는 전류는 제2 프리휠 다이오드(FRD19), 권선 다이오드(FRD16), 제1 프리휠 다이오드(FRD12)로 전류경로가 제공되어, C상 모터권선(Lc)의 양단전압은 '-Vdc'가 되고, C상 모터권선에 흐르는 전류는 급격히 감소한다. 이렇게 급격히 감소하다 C상 모터 권선에 흐르는 전류가 0이 되면 다이오드에 의한 전류 경로가 끊어져 C상 모터권선 양단전압이 '0'이 된다. A상 모터권선(La) 양단전압(c)는 C상 모터권선전류에 따라 동작하는 제2 프리휠 다이오드(FRD19)의 영향으로 C상 모터권선의 양단전압과 동기되어 '-Vdc'에서 '0'으로 변화가 나타난다.Thereafter, the lower switch elements Q13a and Q14a are turned off by the A-phase gate signal a and the C-phase gate signal b in the section of FIG. 6D and after a predetermined time has passed by the capacitor C2. The upper switch element Q11a is also turned off. At this time, the current flowing through the C-phase motor winding Lc is provided with a current path to the second freewheel diode FRD19, the winding diode FRD16, and the first freewheel diode FRD12, so that the C-phase motor winding Lc The voltage at both ends becomes '-Vdc', and the current flowing in the C-phase motor winding decreases rapidly. When the current flowing through the C-phase motor winding becomes zero, the current path is cut by the diode and the voltage across the C-phase motor winding becomes '0'. The voltage at both ends of the phase A motor winding (La) c is synchronized with the voltage at both ends of the phase C motor winding under the influence of the second freewheel diode FRD19 operating according to the phase C motor winding current. Change appears.
상기 동작과정중 권선 다이오드(FRD15, FRD16)가 없다면 A상과 C상이 상부의 스위치(Q11a)를 공용하면서 나타나는 상호 간섭에 의해 도 7의 (D') 구간과 같은 이상동작이 발생한다.If the winding diodes FRD15 and FRD16 are not present during the operation, an abnormal operation as shown in the section (D ′) of FIG. 7 is caused by mutual interference that occurs while the A and C phases share the upper switch Q11a.
여기서, B상과 D상 모터권선(Lb, Ld)을 이루고 있는 회로구성도 상기 A상과 C상 모터권선(La, Lc)과 같은 동작에 의해 동일한 파형을 얻으므로 동작설명을 생략한다.Here, the circuit configuration forming the B-phase and D-phase motor windings Lb and Ld also obtains the same waveform by the same operation as that of the A-phase and C-phase motor windings La and Lc.
따라서, 본 발명의 에스알엠(SRM)의 인버터 구동회로는 4상뿐만 아니라 2N상의 에스알엠(SRM) 인버터라면 본 발명의 기술사상이 실시가능하다.Thus, the inverter driving circuit of the SRM of the present invention is not only four-phase but also a 2N-phase SRM inverter.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 하부 스위치소자의 턴온되는 주기에 동기되어 공통 상부 스위치소자도 함께 턴온되도록 함과 아울러 2N상의 에스알엠(SRM)의 인버터가 상기 공통 상부 스위치소자를 사용할 때 모터권선간에 발생하는 상호 간섭영향분을 권선 다이오드를 통해 차단시켜 원하는 PWM제어가 가능하도록 함으로써, 2N상의 에스알엠(SRM) 인버터에서 사용하는 상부의 스위치소자의 개수를 줄이고 상부의 스위치소자에 따라 필요하던 별도의 전원 및 구동회로의 필요성을 제거하여 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention allows the common upper switch element to be turned on together in synchronization with the turn-on period of the lower switch element, and the motor winding when the inverter of 2N phase SRM uses the common upper switch element. By interfering the mutual interference effect generated between the two through the winding diode to enable the desired PWM control, reducing the number of upper switch elements used in the 2N phase SRM inverter (SRM) inverter and separate the necessary to the upper switch elements By eliminating the need for a power supply and driving circuit, there is an effect that can reduce the production cost.
도 1은 종래의 에스알엠 인버터의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional SM inverter.
도 2는 도 1의 에스알엠 인버터의 온/오프 주기를 보인 타이밍도.FIG. 2 is a timing diagram illustrating an on / off cycle of an SM inverter of FIG. 1.
도 3은 종래의 2N개의 상을 갖는 에스알엠 인버터의 구성을 보인 회로도.3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional SM inverter having 2N phases.
도 4는 도 3의 에스알엠 인버터의 온/오프 주기를 보인 타이밍도.4 is a timing diagram showing an on / off cycle of the SM inverter of FIG.
도 5는 본 발명의 에스알엠 인버터 구동회로의 구성을 보인 회로도.5 is a circuit diagram showing the configuration of the SM inverter drive circuit of the present invention.
도 6은 도 5에 있어서의 타이밍도.6 is a timing diagram in FIG. 5;
도 7은 도 5의 권선 다이오드가 없이 구성된 에스알엠 인버터 구동회로의 타이밍도.FIG. 7 is a timing diagram of an SM inverter driving circuit configured without the winding diode of FIG. 5. FIG.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
C1: 직류링크 커패시터 C2,C3: 커패시터C1: DC link capacitor C2, C3: capacitor
Q11a, Q12a: 상부 스위치소자 Q13a~Q16a: 하부 스위치소자Q11a, Q12a: upper switch element Q13a to Q16a: lower switch element
R1~R6: 저항 FRD11~FRD14: 제1 프리휠 다이오드R1 to R6: resistors FRD11 to FRD14: first freewheel diode
FRD15~ FRD18 :권선 다이오드 FRD19~FRD20 :제2 프리휠 다이오드FRD15 to FRD18: Winding diode FRD19 to FRD20: Second freewheel diode
La, Lb, Lc, Ld: A상, B상, C상, D상 모터권선La, Lb, Lc, Ld: A phase, B phase, C phase, D phase motor winding
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