KR100618255B1 - 모터 과전류 검출회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서보 드라이버나 전동기 제어장치에 있어서 모터로 입력되는 상전류에서의 과전류를 검출하여 모터와 드라이버를 보호하기 위한 모터 과전류 검출회로에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 모터에 인가되는 삼상중 2상의 전류를 검출하기 위한 전류센서; 상기 전류센서에서 검출된 2상 전류를 합하여 다른 한상의 전류를 산출하는 가산기; 상기 삼상 전류를 정류하는 정류기; 및 상기 정류된 전압의 크기와 미리 설정된 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 비교기를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 과전류 검출회로는 모터에 인가되는 삼상전류를 감지하여 하드웨어적으로 신속 정확하게 과전류를 검출한 후 모터에 인가되는 전류를 차단할 수 있게 함으로써 모터와 드라이버의 회로소자들을 보호할 수 있다.
과전류 검출 모터

Description

모터 과전류 검출회로 { a circuit for detecting over current in a motor driver }
도 1a는 일반적인 AC서보 드라이버를 도시한 회로도,
도 1b는 종래의 과전류 검출장치에서 문제점을 설명하기 위하여 도시한 파형도,
도 2는 본 발명에 따른 모터 과전류 검출회로를 도시한 회로도,
도 3a는 본 발명을 설명하기 위하여 도시한 3상 파형도,
도 3b는 도 3a의 3상 교류신호의 정류 파형도,
도 3c는 도 3b의 정류된 신호의 합성 파형도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102: 컨버터 104: 검출저항
1-6: 인버터 108a,108b: 전류센서
110: 모터 112: 검출회로
114: 게이트 구동/차단회로 116: 아날로그-디지털 변환기
118: CPU 202,204: 증폭기
206: 가산기 208: 브리지 정류기
210: 연산증폭기 212: 기준전압부
214: 비교기
본 발명은 서보 드라이버나 전동기 제어장치에 있어서 모터로 입력되는 상전류에서의 과전류를 검출하여 모터와 드라이버를 보호하기 위한 모터 과전류 검출회로에 관한 것이다.
일반적인 서보 드라이버나 전동기 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 교류전압을 직류전압을 변환하는 컨버터(102)와, 직류를 전압을 스위칭하여 삼상 교류화하는 인버터(106), 모터(110)로 이루어진다. 그리고 직류 링크단에서의 과전류는 검출저항(104)을 통해 검출회로(112)에서 검출하여 CPU(118)에 전달하고, 모터(110)에 인가되는 삼상 교류전원의 과전류는 전류센서(108a,108b)로 검출된 아날로그신호를 아날로그-디지털(A/D) 변환기에서 디지탈로 변환한 후 CPU(118)가 그 데이터값을 읽어 소프트웨어적으로 처리하여 검출하였다. 또한 인버터(106)는 다수의 전력 반도체소자로 이루어지고, 전력 반도체소자의 게이트에는 CPU(118)의 제어에 따라 게이트 구동/차단회로(114)가 제공하는 게이트 구동신호가 인가된다.
그런데 이와 같은 서보 드라이버 계통에서 DC 링크 단의 전류 검출은 검출저 항등을 통해 하드웨어적으로 검출하나 모터의 상전류에서의 과전류 검출은 전류궤환을 위한 전류센서(C.T)와 A/D 변환기를 이용하여 소프트웨어적인 방법으로 검출하기 때문에 검출시간이 지연되는 문제점이 있다. 그리고 상전류에서의 과전류검출시 정해진 샘플링 시간간격으로 A/D 변환된 전류값을 읽어서 이용하므로 도 1의 b에서 보는 것처럼 샘플링 시간 사이에서 과전류 상태가 되면 검출이 어려운 문제점이 있다. 즉, 도 1a를 참조하면, 종래에는 일정한 샘플링 간격에서만 전류신호를 검출하므로 샘플링 사이에 펄스성 과전류가 발생되면 이를 검출하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 간단한 하드웨어적인 검출회로를 이용하여 신속 정확하게 과전류를 검출하여 모터와 드라이버를 보호할 수 있는 모터 과전류 검출회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 모터에 인가되는 삼상중 2상의 전류를 검출하기 위한 전류센서; 상기 전류센서에서 검출된 2상 전류를 합하여 다른 한상의 전류를 산출하는 가산기; 상기 삼상 전류를 정류하는 정류기; 및 상기 정류된 전압의 크기와 미리 설정된 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 모터에 인가되는 삼상(U.V.W) 전류중 2상(U.W)의 전류(Iu,Iw)를 센싱하여 과전류를 검출하는 본 발명에 따른 과전류 검출회로를 도시한 도면이다. 본 발명의 과전류 검출회로는 도 1a에 도시된 드라이버에서 모터(110)에 인가되는 삼상 전류중 2상 전류(Iu,Iw)를 감지하는 전류센서(108a,108b)에 연결되어 과전류를 검출한다.
도 2를 참조하면, 과전류 검출회로는 도 1a의 전류센서(108a,108b)로부터 입력된 전류(Iu,Iw)를 증폭하기 위한 제1, 제2 증폭기(202,204)와, 제1 증폭기(202)의 출력과 제2 증폭기(204)의 출력을 합하여 다른 상전류(Iv)를 생성하기 위한 가산기(206), 삼상전류를 정류하기 위한 삼상전파 정류기(208), 입력레벨을 반으로 다운하기 위한 연산증폭기(210), 입력을 기준치(212)와 비교하기 위한 비교기(214)로 이루어진다. 그리고 제1 증폭기(202)와 제2 증폭기(204)도 연산증폭기를 이용하여 구현되며, 전파정류기(208)는 다이오드 브리지로 구현된다.
도 2에서 모터(도1의 110)에 인가되는 U, V, W 삼상 전류는 전류센서(예컨대, CT: Current Transformer)를 통해 검출할 수 있다. 이때, 전류센서(CT)는 상대적으로 고가의 부품이므로 전류센서의 사용 수를 줄이기 위해 2상의 전류(Iu,Iw)를 감지한 후 다른 한 상(Iv)의 전류를 가산기(206)에서 산출한다. 즉, U상의 전류를 감지하기 위한 전류센서(108a)로부터 감지된 전류(Iu)는 제1 증폭기(202)에서 증폭되고, W상의 전류를 감지하기 위한 전류센서(108b)로부터 감지된 전류(Iw)는 제2 증폭기(204)에서 증폭되며, 제1 증폭기(202)의 출력과 제2 증폭기(204)의 출력은 가산기(206)에서 가산되어 V상 전류값(Iv)으로 출력된다. 이와 같이 구해진 삼상 전류는 도 3a에 도시된 바와 같이, 각각 위상차가 120도인 정현파이다.
그리고 도 3a와 같은 삼상전류는 다이오드 브리지로 구현된 삼상 전파 정류기(208)에서 정류되면 도 3b와 같이 반파 정류된 삼상 파형이 된다. 도 3b의 파형들이 합해져 도 3c와 같이, 진폭이 2배가 되고 모터 회전각도 60도 구간마다 여자되는 합성전압 파형을 얻을 수 있다. 이 합성된 파형의 진폭은 원래 전류신호의 진폭의 2배가 되므로, 이를 다시 연산증폭기(OP AMP:210)에서 1/2 배 한 후 비교기(214)에서 미리 정해진 과전류 검출 기준전압(212)과 비교하여 이를 초과하는 경우 과전류 경보(Alarm)를 발생시켜 전류 구동을 차단함으로써 모터와 제어장치를 보호할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 과전류 검출회로는 모터에 인가되는 삼상전류를 감지하여 하드웨어적으로 신속 정확하게 과전류를 검출한 후 모터에 인가되는 전류를 차단할 수 있게 함으로써 모터와 드라이버의 회로소자들을 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 모터에 인가되는 삼상중 2상의 전류를 검출하기 위한 전류센서;
    상기 전류센서에서 검출된 2상 전류를 합하여 다른 한상의 전류를 산출하는 가산기;
    상기 삼상 전류를 정류하는 정류기; 및
    상기 정류된 전압의 크기와 미리 설정된 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 비교기를 포함하는 모터 과전류 검출회로.
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