KR100523817B1 - 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치에 관한 것으로서,

유도 전동기의 입력 단자에 연결되며, 직류 충전 전압의 크기를 제어하도록 위상제어 정류를 수행하는 정류기(110)와; 상기 정류기(110)에 연결되어 직류 에너지를 저장하는 축전지(140)와; 상기 축전지(140)에 직렬로 연결되어 충전 전류를 온/오프 시키는 스위치(SW1)와; 전원 공급부의 DC 링크단 전압을 피드백받아 소정의 기준 전압과 비교하여, 비교 결과 회생 모드 또는 가속/정속 운전 모드 여부에 따라 상기 스위치(SW1)를 온/오프 제어하는 제어기(130);를 포함하여 구성되며,

유도 전동기의 감속 시 회생되는 에너지를 직류 형태로 선별적으로 충전하여 회생 에너지를 유효 적절하게 이용할 수 있도록 해준다.

Description

유도 전동기용 회생 에너지 충전장치 {REGENERATIVE ENERGY CHARGING SYSTEM FOR INDUCTION MOTOR}

본 발명은 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도 전동기의 감속 시 회생되는 에너지를 직류 형태로 선별적으로 충전함과 동시에 직류 충전 전압의 크기를 가변 가능한 상태로 충전하여, 충전된 직류 전압을 다양한 용도로 사용할 수 있도록 구성된 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 유도 전동기의 전원 공급부의 일예를 나타낸 구성도이다.

예시된 전원공급부를 보면, 교류 전원 입력측은 정류기(10)와 연결되며, 정류기(10)는 후단의 인버터(20)와 연결된다. 정류기(10)와 인버터(20) 사이에는 안정적인 직류 전원을 공급하기 위하여 콘덴서(C)가 연결된다.

정류기(10)와 인버터(20) 사이에는 또한 회생 전류의 방전을 위한 방전 저항(R) 및 스위치(SW)가 연결된다.

유도 전동기(M)를 이용하여 가감속 제어를 하는 부하(예를 들어, 펌프)에서는, 가속 시나 또는 정속 운전 시에는 전원으로부터 부하측으로 에너지가 공급되지만, 감속 시에는 유도 전동기(M)의 관성에 의한 에너지를 교류 형태로 전원측으로 회생하게 된다.

종래에 이러한 회생 에너지는 통상적으로 방전 저항(R)에서 열로 소비되거나, 또는 다시 교류 전력으로 바꾸어 전원단으로 회생되었다.

즉, DC 링크단의 전압이 유도 전동기 감속 시에 급격히 상승하여 규정 전압 이상이 되는 것으로 제어기에서 감지하면, 스위치(SW)를 on 시켜 회생 에너지를 방전 저항(R)에서 열로 소모시키거나, 또는 이러한 구성을 통하지 않고 교류 형태로서 전원측으로 직접 회생시켰던 것이다.

그러므로, 종래의 유도 전동기의 전원 공급부에서는 감속 시의 회생 에너지를 유효 적절하게 이용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 유도 전동기의 감속 시 회생되는 에너지를 직류 형태로 선별적으로 충전함과 동시에 직류 충전 전압의 크기를 가변 가능한 상태로 충전하여, 충전된 직류 전압을 다양한 용도로 사용할 수 있도록 구성된 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유도 전동기의 입력 단자에 연결되며, 직류 충전 전압의 크기를 제어하도록 위상제어 정류를 수행하는 정류기(110)와; 상기 정류기(110)에 연결되어 직류 에너지를 저장하는 축전지(140)와; 상기 축전지(140)에 직렬로 연결되어 충전 전류를 온/오프 시키는 스위치(SW1)와; 전원 공급부의 DC 링크단 전압을 피드백받아 소정의 기준 전압과 비교하여, 비교 결과 회생 모드 또는 가속/정속 운전 모드 여부에 따라 상기 스위치(SW1)를 온/오프 제어하는 제어기(130);를 포함하여 구성된다.

보다 바람직하게, 상기 스위치(SW1)의 제어신호 입력측에는 제너 다이오드(ZD1)가 병렬 연결되어, 스위치 제어신호가 소정 전압으로 제한된다.

보다 바람직하게, 상기 제어기(130)는 축전지(140)의 양단에 연결되어 축전지(140)의 전압을 입력받으며, 입력 결과 충전 완료 판단 시 상기 스위치(SW1)를 오프 제어한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치의 구성도이다.

직류 충전 전압의 크기를 제어하도록 위상제어 정류를 수행하는 싸이리스터 스위치(TS1~TS3)를 구비한 정류기(110)가 유도 전동기의 입력 단자(R,S,T)에 연결된다.

상기 정류기(110)에는 직류 에너지를 저장하는 축전지(140)가 연결되며, 축전지(140)에는 충전 전류를 온/오프 시키는 스위치(SW1)가 직렬로 연결된다.

축전지(140)에는 과전류를 제한하기 위한 저항(R1)이 직렬 연결된다.

또한, 전원 공급부의 DC 링크단 전압을 피드백받아 소정의 기준 전압과 비교하여, 비교 결과 회생 모드 또는 가속/정속 운전 모드 여부에 따라 상기 스위치(SW1)를 온/오프 제어하는 제어기(130)가 구비된다.

이러한 스위치(SW1)의 제어신호 입력측에는 제너 다이오드(ZD1)가 병렬 연결되어, 스위치 제어신호가 소정 전압으로 제한되도록 한다.

또한, 제어기(130)는 축전지(140)의 양단에 연결되어 축전지(140)의 전압을 입력받으며, 입력 결과 충전 완료 판단 시 상기 스위치(SW1)를 오프 제어하게 된다.

이러한 회생 에너지 충전장치의 작동 상태에 대하여 설명한다.

대상 유도 전동기가 가속/정속 운전 모드인지 또는 회생 모드 운전인지 여부에 따라 충전을 할 것인지 또는 충전을 하지 않을 것인지가 판단된다.

이를 위하여 제어기(130)는 전원 공급부의 DC 링크단 전압을 피드백받아 소정의 기준 전압과 비교하여, 그 비교 결과를 이용하여 판단한다.

회생 운전 구간 판별 신호(또는 감속 운전 신호)가 출력되면, 제어기(130)에서는 스위치(SW1)의 ab 양단간에 온 신호를 입력하게 된다.

그러면, 입력신호는 제너 다이오드(ZD1)에 의해 스위치(SW1)를 구동하기 적당한 전압으로 제한된 후, 스위치(SW1)을 도통시키게 되고, 축전지(140)에 충전할 수 있는 폐회로가 구성된다. 이때, 저항(R1)은 과전류를 제한하는 기능을 한다.

축전지(140)에 충전되는 전압을 제어하기 위해 싸이리스터 스위치(TS1,TS2, TS3)를 이용하여 위상제어를 실시함과 동시에 정류 동작을 수행하여 직류 전압을 발생시킨다. 단상에 이용될 때는 싸이리스터 스위치 TS3 및 다이오드 D3를 이용하지 않으면 된다.

충전 전압을 크게 하기 위해서는 상별로 설치되어 있는 싸이리스터 스위치(TS1,TS2,TS3)의 게이트 제어각을 영도 쪽으로 운전을 하고, 충전 전압을 줄이기 위해서는 게이트의 제어각을 180도 쪽으로 운전을 할 수 있도록 하는 폐루프 제어기를 이용하면 된다. 이러한 과정을 통해 본 실시예의 회생 에너지 충전장치는 직류 충전 전압의 크기를 가변 가능한 상태로 충전할 수 있게 된다.

이후, 충전이 완료되면 제어기(130)가 스위치(SW1)에 들어가는 신호를 오프하게 되고, 축전지(140)는 과충전이 방지된다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

이와 같은 본 발명은, 유도 전동기의 감속 시 회생되는 에너지를 직류 형태로 선별적으로 충전하여 회생 에너지를 유효 적절하게 이용할 수 있도록 해준다.

특히, 본 발명은 직류 충전 전압의 크기를 가변 가능한 상태로 충전하므로, 충전된 직류 전압을 다양한 용도로 사용할 수 있도록 해준다.

도 1은 종래의 유도 전동기의 전원 공급부의 일예를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110: 정류기 120: 스위치부

130: 제어기 140: 축전지

SW1: 스위치 ZD1: 제너 다이오드

TS1~TS3: 싸이리스터 스위치 D1~D3: 다이오드

Claims (3)

1. 유도 전동기의 입력 단자에 연결되며, 직류 충전 전압의 크기를 제어하도록 위상제어 정류를 수행하는 정류기(110)와;

   상기 정류기(110)에 연결되어 직류 에너지를 저장하는 축전지(140)와;

   상기 축전지(140)에 직렬로 연결되어 충전 전류를 온/오프 시키는 스위치(SW1)와;

   전원 공급부의 DC 링크단 전압을 피드백받아 소정의 기준 전압과 비교하여, 비교 결과 회생 모드 또는 가속/정속 운전 모드 여부에 따라 상기 스위치(SW1)를 온/오프 제어하는 제어기(130);를 포함하여 구성된 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스위치(SW1)의 제어신호 입력측에는 제너 다이오드(ZD1)가 병렬 연결되어, 스위치 제어신호가 소정 전압으로 제한되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어기(130)는 축전지(140)의 양단에 연결되어 축전지(140)의 전압을 입력받으며, 입력 결과 충전 완료 판단 시 상기 스위치(SW1)를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기용 회생 에너지 충전장치.