KR100659308B1 - Revival-Circuit Protection Apparatus In A Motor Drive System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터, 상기 모터의 동작에 따라 생성된 과잉의 회생 에너지를 회생 저항을 이용하여 열로 소모하기 위한 회생회로, 및 상기 회생 저항에서 회생 에너지를 열로 발산하기 위해 상기 회생 저항에서 소비하는 파워 용량이 설정된 기준 파워 용량을 초과하면 상기 회생 저항에 의한 열 발산 동작을 중단하는 회생회로 보호부를 포함한다. 본 발명은 회생 저항의 순시 파워용량을 필터링하여 회생저항에서 소모하는 유효 파워용량을 계산하고 설정된 정격 파워 용량과 비교하여 모터 구동을 제어함으로써 회생저항을 충실하게 보호하며, 전기부품(온도센서)를 사용하지 않고 회생 저항을 보호하기 위한 알고리즘을 프로그래밍에 의해 구현할 수 있어서 경제적 부담을 줄일 수 있다.The present invention provides a motor, a regenerative circuit for consuming excess regenerative energy generated by operation of the motor as heat using a regenerative resistor, and a power capacity consumed by the regenerative resistor for dissipating regenerative energy as heat in the regenerative resistor. And a regenerative circuit protection unit for stopping the heat dissipation operation by the regenerative resistor if the set reference power capacity is exceeded. The present invention filters the instantaneous power capacity of the regenerative resistor, calculates the effective power consumption consumed by the regenerative resistor, and faithfully protects the regenerative resistor by controlling the motor drive in comparison with the set rated power capacity, and protects the electrical parts (temperature sensor). Programming algorithms to protect regenerative resistors without using them can be implemented by programming, thereby reducing the economic burden.

Description

모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치{Revival-Circuit Protection Apparatus In A Motor Drive System}Regeneration Circuit Protection Device of Motor Drive System {Revival-Circuit Protection Apparatus In A Motor Drive System}

도 1은 본 발명에 따른 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a regenerative circuit protection device of a motor drive system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 회생회로의 스위치를 구동하기 위한 온/오프 신호와 온 시간 카운팅을 보인 도면이다.2 is a diagram illustrating an on / off signal and an on time counting for driving a switch of a regenerative circuit according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 회생저항의 전류측정장치와 회생저항의 전류 시정수를 나타내는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating a current measuring device of a regenerative resistor and a current time constant of the regenerative resistor according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 회생저항의 온도측정장치와 회생저항의 온도 시정수를 나타내는 도면이다.4A and 4B are views illustrating a temperature measuring device of a regenerative resistor and a temperature time constant of the regenerative resistor according to the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 회생 에너지에 대응하는 순시 파워용량을 나타내는 도면이다.5A to 5C are diagrams showing instantaneous power capacities corresponding to regenerative energy according to the present invention.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *

10 : 교류전원10: AC power

20 : 직류전원 공급부20: DC power supply

30 : 전압레벨 검출부30: voltage level detection unit

40 : 회생회로40: regenerative circuit

50 : 인버터50: inverter

60 : 모터 60: motor

70 : 회생회로 보호부70: regenerative circuit protection unit

80 : 인버터 제어부80: inverter control unit

모터는 산업현장에서 광범위하게 사용되고 있다. 일반적으로 모터를 감속하는 경우 모터의 감속에 필요한 에너지를 초과하는 회생 에너지가 발생한다. 회생 에너지는 입력측의 직류단으로 되돌려져서 직류단의 전압 상승을 유발한다.Motors are widely used in industrial fields. Generally, when decelerating a motor, regenerative energy is generated that exceeds the energy required to decelerate the motor. The regenerative energy is returned to the DC stage on the input side, causing a voltage rise of the DC stage.

모터를 구동하는 드라이브 시스템은 모터의 회생 에너지를 소모하기 위해 회생 저항을 이용하여 열로 발산시키는 회생 시스템을 가지고 있다. 이때 과도한 회생에너지로 인하여 회생 저항이 과열되는 것을 막기 위하여 온도 센서를 회생저항에 장착하고, 온도센서를 통해 감지한 회생 저항의 온도가 상승하여 최대 동작온도를 넘어서면 모터의 구동을 정지한다.The drive system for driving the motor has a regenerative system that dissipates heat by using a regenerative resistor to consume the regenerative energy of the motor. At this time, in order to prevent the regenerative resistor from overheating due to excessive regenerative energy, the temperature sensor is mounted on the regenerative resistor. When the temperature of the regenerative resistor sensed by the temperature sensor rises above the maximum operating temperature, the driving of the motor is stopped.

그러나 기존 모터 드라이브 시스템은 회생 저항에 온도센서를 설치해야 하므로 경제적 부담이 따르고, 회생 에너지의 발생이 연속 일어나는 경우 회생 저항의 온도가 최대 동작온도까지 상승하기 이전이라고 하더라도 회생 저항이 파괴되는 경우가 발생한다.However, the existing motor drive system requires economic sensors because the temperature sensor must be installed in the regenerative resistor, and if the regenerative energy is generated continuously, the regenerative resistor is destroyed even if the regenerative resistor temperature is raised to the maximum operating temperature. do.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회생 저항의 유효 파워용량에 근거하여 회생 에너지를 소모하는 동작을 제어함으로써 회생 저항을 충실하게 보호할 수 있도록 한 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to control the operation of consuming regenerative energy based on the effective power capacity of the regenerative resistor, thereby regulating the regenerative resistance of the motor drive system. In providing a circuit protection device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터; 상기 모터의 동작에 따라 생성된 과잉의 회생 에너지를 회생 저항을 이용하여 열로 소모하기 위한 회생회로; 및 상기 회생 저항에서 회생 에너지를 열로 발산하기 위해 상기 회생 저항에서 소비하는 파워 용량이 설정된 기준 파워 용량을 초과하면 상기 회생 저항에 의한 열 발산 동작을 중단하는 회생회로 보호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a motor; A regenerative circuit for consuming excess regenerative energy generated by the operation of the motor as heat using a regenerative resistor; And a regenerative circuit protection unit that stops the heat dissipation operation by the regenerative resistor when the power capacity consumed by the regenerative resistor exceeds a set reference power capacity to dissipate regenerative energy as heat in the regenerative resistor.

상기 회생회로 보호부는 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 시간을 카운팅하여 순시 파워 용량을 계산하고, 상기 회생 저항을 특정하는 적어도 하나의 시정수를 이용하여 계산된 순시 파워 용량을 필터링하며, 필터링한 순시 파워 용량으로부터 유효 파워 용량을 계산하고, 계산된 유효 파워 용량과 상기 기준 파워 용량을 비교한다.The regenerative circuit protection unit calculates the instantaneous power capacity by counting time consumed by the regenerative resistor, filters the calculated instantaneous power capacity by using at least one time constant that specifies the regenerative resistance, and filters the instantaneous filtered power. The effective power capacity is calculated from the power capacity, and the calculated effective power capacity is compared with the reference power capacity.

상기 회생회로 보호부는 상기 순시 파워 용량을 필터링하기 위하여 복수 시정수를 구비하는 경우, 상기 복수 시정수는 상기 회생 저항의 온도 시정수와 전류 시정수를 포함한다.When the regenerative circuit protection unit includes a plurality of time constants to filter the instantaneous power capacity, the plurality of time constants includes a temperature time constant and a current time constant of the regenerative resistor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터; 상기 모터의 구동을 위한 직류전원을 공급하는 직류전원 공급부; 상기 모터의 동작에 따라 생성된 과잉의 회생 에너지를 회생 저항을 이용하여 열로 소모하기 위한 회생회로; 상기 직류전원 공급부에서 출력하는 직류전압의 전압 레벨에 따라 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 동작을 결정하기 위한 회생 제어 신호를 출력하는 전압레벨 검출부; 및 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 동안 상기 전압레벨 검출부의 회생 제어 신호로부터 계산된 상기 회생 저항의 유효 파워 용량과 설정된 기준 파워 용량을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 회생 저항의 동작을 제어하기 위한 회생 회로 보호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a motor; DC power supply for supplying a DC power for driving the motor; A regenerative circuit for consuming excess regenerative energy generated by the operation of the motor as heat using a regenerative resistor; A voltage level detector for outputting a regenerative control signal for determining an operation of consuming heat in the regenerative resistor according to the voltage level of the DC voltage output from the DC power supply unit; And comparing the effective power capacity of the regenerative resistor calculated from the regenerative control signal of the voltage level detector with a predetermined reference power capacity while controlling heat of the regenerative resistor and controlling the operation of the regenerative resistor according to the comparison result. And a regenerative circuit protection unit.

상기 회생회로는 상기 회생 저항에 연결되어 턴 온하여 상기 회생 저항에 전류를 인가하고 턴 오프하여 상기 회생 저항에 전류를 차단하기 위한 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 전압 레벨 검출부는 상기 회생 제어신호로 상기 트랜지스터를 스위칭하기 위한 온/오프 신호를 출력한다.The regenerative circuit further includes a transistor connected to the regenerative resistor to turn on to apply a current to the regenerative resistor and to turn off a current to cut off the current to the regenerative resistor, wherein the voltage level detector is configured as the regenerative control signal. Output an on / off signal for switching the transistor.

상기 회생회로 보호부는 상기 전압레벨 검출부의 온/오프 신호를 입력받아 샘플링 클럭으로 카운팅하여 순시 파워용량을 계산하는 순시파워 계산부와 상기 순시파워 계산부에 의해 계산된 순시 파워 용량을 적어도 하나의 시정수를 이용하여 필터링하는 필터부, 상기 필터에 의해 필터링된 성분에 가중치를 적용하여 유효 파워 용량을 계산하는 유효 파워 계산부를 포함한다.The regenerative circuit protection unit receives an on / off signal of the voltage level detector and counts a sampling clock to calculate an instantaneous power capacity and at least one corrected instantaneous power capacity calculated by the instantaneous power calculator. And a filter unit for filtering using a number, and an effective power calculator for calculating an effective power capacity by applying weights to the components filtered by the filter.

상기 순시파워 계산부는 다음의 식에 의하여 순시 파워용량(Pini)을 계산한다.The instantaneous power calculation unit calculates the instantaneous power capacity (Pini) by the following equation.

Pini = Vdc * (Vdc/Rr)* (Ta/Ts)Pini = Vdc * (Vdc / Rr) * (Ta / Ts)

여기서, Vdc는 직류전원 공급부의 출력전압, Rr은 회생저항의 저항값, Ta은 회생 저항에서 회생 에너지를 소모하는 시간의 합이고, Ts는 샘플링 시간이다.Here, Vdc is the output voltage of the DC power supply, Rr is the resistance value of the regenerative resistor, Ta is the sum of time spent consuming regenerative energy in the regenerative resistor, and Ts is the sampling time.

상기 필터부는 상기 순시 파워 용량을 전류 시정수와 온도 시정수로 각각 필터링하는 제1 및 제2필터를 구비한다.The filter unit includes first and second filters for filtering the instantaneous power capacity into a current time constant and a temperature time constant, respectively.

상기 유효 파워 계산부는 다음의 식에 의해 유효 파워용량(Peff)을 계산한다.The effective power calculator calculates an effective power capacity Peff by the following equation.

Peff = ( Ptc1* Wf) + { Ptc2 *(1-Wf)}Peff = (Ptc1 * Wf) + {Ptc2 * (1-Wf)}

여기서, Ptc1는 온도 시정수(tc1)을 이용하여 필터링한 성분이고, Ptc2는 전류 시정수(tc2)를 이용하여 필터링한 성분이며, Wf 및 (1-Wf)는 가중치로서, 0<Wf<1 이다.Here, Ptc1 is a component filtered using the temperature time constant (tc1), Ptc2 is a component filtered using the current time constant (tc2), Wf and (1-Wf) is a weight, 0 <Wf <1 to be.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 교류전원(10)과 모터(60) 사이에 직류전원 공급부(20)와 인버터(50)를 연결하여 구성한다. As shown in FIG. 1, the present invention is configured by connecting a DC power supply unit 20 and an inverter 50 between an AC power supply 10 and a motor 60.

직류전원 공급부(20)는 3상 전원을 정류하는 컨버터(21)와 정류된 직류 전원을 평활하는 컨덴서(22)로 이루어지고, 정류 및 평활된 직류전원을 인버터(50)에 제공한다.The DC power supply 20 includes a converter 21 for rectifying three-phase power and a capacitor 22 for smoothing the rectified DC power, and provides the rectified and smoothed DC power to the inverter 50.

인버터(50)는 인버터 제어부(80)의 제어에 따라 직류전원을 3상 전원으로 변환하고, 모터 구동을 위해 3상 전원을 모터(60)에 인가한다. 이때 인버터 제어부(80)는 인버터(50)를 제어하여 모터 속도를 조절한다.The inverter 50 converts DC power into three-phase power under the control of the inverter controller 80, and applies three-phase power to the motor 60 to drive the motor. At this time, the inverter controller 80 controls the inverter 50 to adjust the motor speed.

직류전원 공급부(20)와 인버터(50) 사이에 전압레벨 검출부(30)와 회생회로 (40)를 연결한다. 전압레벨 검출부(30)는 직류전원 공급부(20)의 출력 전압 레벨을 검출하고 그 검출된 전압 레벨에 따라 온/오프 펄스 신호를 출력한다. 회생회로(40)는 회생저항(41)과 보호 다이오드(42) 및 트랜지스터(43)로 구성한다. 트랜지스터(43)의 베이스단은 상기 전압레벨 검출부(30)의 출력단에 연결한다. 트랜지스터(43)는 온 신호가 입력되면 턴 온하여 회생 저항(41)에서 회생 에너지의 소모를 위한 열 발산이 이루어지도록 하고, 오프 신호가 입력되면 턴 오프하여 회생 저항(41)에서 열 발산이 일어나지 않도록 한다.The voltage level detector 30 and the regenerative circuit 40 are connected between the DC power supply 20 and the inverter 50. The voltage level detector 30 detects an output voltage level of the DC power supply 20 and outputs an on / off pulse signal according to the detected voltage level. The regenerative circuit 40 includes a regenerative resistor 41, a protection diode 42, and a transistor 43. The base end of the transistor 43 is connected to the output end of the voltage level detector 30. The transistor 43 is turned on when the on signal is input so that heat dissipation for the consumption of regenerative energy is made in the regenerative resistor 41, and when the off signal is input, the transistor 43 is turned off so that heat dissipation occurs in the regenerative resistor 41. Do not

모터(60)를 감속하는 경우 모터 감속에 필요한 에너지를 초과하는 회생 에너지가 발생한다. 회생 에너지의 크기에 따라 직류전원 공급부(20)의 출력측 전압 레벨이 변환하고, 그 전압 레벨에 따라 전압 레벨 검출부(30)가 온/오프 펄스 신호를 회생회로(40)의 트랜지스터(43)에 인가하여 회생 저항(451)에서 열 발산이 이루어지게 된다.When the motor 60 is decelerated, regenerative energy exceeding the energy required for the motor deceleration is generated. The voltage level of the output side of the DC power supply 20 is converted according to the amount of regenerative energy, and the voltage level detector 30 applies the on / off pulse signal to the transistor 43 of the regenerative circuit 40 according to the voltage level. Thus, heat dissipation is made in the regenerative resistor 451.

과잉 회생 에너지가 발생하면 회생 저항(41)에서의 열 발산만으로는 감당할 수 없는 현상이 발생하며, 이를 방치하면 회생 저항(41)에서 열 발산하는 동작이 무리하게 지속됨에 따라 회생 저항(41)이 파괴될 수 있다.When excessive regenerative energy is generated, a phenomenon that cannot be handled by heat dissipation only in the regenerative resistor 41 occurs, and if left unchecked, the regenerative resistor 41 is destroyed as the operation of dissipating heat from the regenerative resistor 41 is excessively continued. Can be.

본 발명은 과잉 회생 에너지에 의한 회생 저항(41)의 파괴를 방지하기 위한 회생회로 보호부(70)를 구비한다. 회생회로 보호부(70)는 순시파워 계산부(71), 제1필터(72), 제2필터(73), 유효파워 계산부(74) 및 비교부(75)로 이루어진다.The present invention includes a regenerative circuit protection unit 70 for preventing destruction of the regenerative resistor 41 due to excessive regenerative energy. The regenerative circuit protection unit 70 includes an instantaneous power calculation unit 71, a first filter 72, a second filter 73, an effective power calculation unit 74, and a comparison unit 75.

순시파워 계산부(71)은 전압레벨 검출부(30)의 온/오프 신호를 입력받아 샘플링 클럭으로 카운팅한 값을 이용하여 회생 저항에 대한 순시 파워용량을 계산한 다. 도 2의 도시한 바와 같이, 샘플링 주기(Ts) 동안 온/오프 신호의 온 시간(T1, T2,T3,T4)에서 누적하고, 이를 다음의 식에 의하여 순시 파워용량(Pini)을 계산한다.The instantaneous power calculator 71 calculates the instantaneous power capacity of the regenerative resistor by using the on / off signal of the voltage level detector 30 and counting the sampling clock. As shown in FIG. 2, during the sampling period Ts, the ON / OFF signals are accumulated at the ON times T1, T2, T3, and T4, and the instantaneous power capacity Pini is calculated by the following equation.

Pini = Vdc * (Vdc/Rr)* (T1+ T2+T3+T4)/TsPini = Vdc * (Vdc / Rr) * (T1 + T2 + T3 + T4) / Ts

여기서, Vdc는 직류전원 공급부의 출력전압, Rr은 회생저항의 저항값, (T1+T2+T3+T4)은 회생 저항에서 회생 에너지를 소모하는 시간의 합이고, Ts는 샘플링 시간으로 예를 들어 0.1-2초 범위 내에서 설정한다.Here, Vdc is the output voltage of the DC power supply, Rr is the resistance value of the regenerative resistor, (T1 + T2 + T3 + T4) is the sum of the time to consume the regenerative energy in the regenerative resistor, Ts is the sampling time, for example Set within the range of 0.1-2 seconds.

제1 및 제 2필터(72)(73)는 순시파워 계산부(71)에 의해 계산된 순시 파워 용량을 각각의 시정수를 이용하여 필터링하여 출력한다.The first and second filters 72 and 73 filter and output the instantaneous power capacity calculated by the instantaneous power calculator 71 using the respective time constants.

제1필터(72)는 전류 시정수를 이용하여 순시 파워용량을 필터링하는 것으로, 상대적으로 짧은 시간 동안 순시 파워용량의 변화를 체크한다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 가변 직류 전원(91)과 회생 저항(92) 사이에 전류측정기(94)를 직렬 연결하고, 회생 저항의 정격 파워용량 보다 상당히 높은 파워용량에 대응하는 직류전원을 가변 직류 전원(91)에서 회생 저항(92)에 인가하는 동안 전류 측정기(94)로 전류 측정한다. 전류 측정기(94)에서 측정되는 전류는 도 3b에서와 같이 최대 전류(Ia)를 유지하다가 전류 시정수(Tc2)에 이르면 측정 전류가 0가 된다.The first filter 72 filters the instantaneous power capacity by using the current time constant, and checks the change of the instantaneous power capacity for a relatively short time. As shown in FIG. 3A, the current meter 94 is connected in series between the variable DC power supply 91 and the regenerative resistor 92, and the DC power supply corresponding to the power capacity significantly higher than the rated power capacity of the regenerative resistor is variable. The current is measured by the current meter 94 while the DC power supply 91 is applied to the regenerative resistor 92. The current measured by the current meter 94 maintains the maximum current Ia as shown in FIG. 3B and reaches a current time constant Tc2, whereby the measured current becomes zero.

재2필터(73)는 온도 시정수를 이용하여 순시 파워용량을 필터링하는 것으로, 상대적으로 긴 시간 동안 순시 파워용량의 변화를 체크한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 가변 직류 전원(91)과 회생 저항(92)을 직렬 연결하고, 그 회생 저항에 온도를 측정하기 위한 온도측정기(93)를 설치한다. 회생 저항의 정격 파워용량에 대응 하는 직류전원을 가변 직류 전원(91)에서 회생 저항(92)에 인가하는 동안 온도 측정기(93)로 온도 측정한다. 온도 측정기(93)에서 측정되는 온도는 도 4b에서와 같이 증가하다가 온도 시정수(Tc1)에 이르면 최대 온도(Ta)가 된다.The second filter 73 filters the instantaneous power capacity by using the temperature time constant, and checks the change of the instantaneous power capacity for a relatively long time. As shown in Fig. 4A, the variable DC power supply 91 and the regenerative resistor 92 are connected in series, and a temperature measuring instrument 93 for measuring the temperature is provided at the regenerative resistor. The temperature is measured by the temperature measuring device 93 while the DC power supply corresponding to the rated power capacity of the regenerative resistor is applied to the regenerative resistor 92 from the variable DC power supply 91. The temperature measured by the temperature measuring device 93 increases as shown in FIG. 4B and reaches a maximum temperature Ta when the temperature time constant Tc1 is reached.

유효파워 계산부(74)는 제1 및 제2필터(72)(73)에 의해 각각 필터링된 성분에 가중치를 적용하여 유효 파워용량(Peff)을 계산한다.The effective power calculator 74 calculates the effective power capacity Peff by applying weights to the components filtered by the first and second filters 72 and 73, respectively.

Peff = ( Ptc1* Wf) + { Ptc2 *(1-Wf)}Peff = (Ptc1 * Wf) + {Ptc2 * (1-Wf)}

여기서, Ptc1는 온도 시정수(tc1)을 이용하여 필터링한 성분이고, Ptc2는 전류 시정수(tc2)를 이용하여 필터링한 성분이며, Wf 및 (1-Wf)는 가중치로서, 0<Wf<1 이다.Here, Ptc1 is a component filtered using the temperature time constant (tc1), Ptc2 is a component filtered using the current time constant (tc2), Wf and (1-Wf) is a weight, 0 <Wf <1 to be.

비교부(75)는 유효 파워용량 계산부(74)에 의해 계산된 유효 파워용량과 설정된 기준 파워용량(P1)을 비교하고, 그 비교결과 유효 파워용량이 기준 파워용량(P1)을 초과하면 회생 저항(41)을 보호하기 위해 보호 제어신호를 인버터 제어부(80)에 출력한다.The comparison unit 75 compares the effective power capacity calculated by the effective power capacity calculation unit 74 with the set reference power capacity P1, and when the effective power capacity exceeds the reference power capacity P1 as a result of the comparison, the regeneration is performed. In order to protect the resistor 41, a protection control signal is output to the inverter controller 80.

인버터제어부(80)는 비교부(75)로부터 보호 제어신홀르 제공받으면 모터 구동을 정지하기 위해 인버터(50)를 제어하여 모터(60)에 인가하는 전원을 차단한다.The inverter controller 80 controls the inverter 50 to stop driving of the motor when the protection control unit 80 is provided from the comparator 75 to cut off the power applied to the motor 60.

도 5a를 참고하여, 회생 에너지가 작아 회생 저항(41)에서 열 발산으로 충분하게 감당할 수 있는 경우, 회생 저항의 파워 용량(막대 펄스)이 정격 파워용량(P1)을 초과하는 빈도가 작으면 전류 시정수(tc2)로 필터링한 순시 파워 용량(굵은 실선)은 정격 파워 용량보다 작다.Referring to FIG. 5A, when the regenerative energy is small and can adequately handle heat dissipation in the regenerative resistor 41, the current is small when the frequency of the regenerative resistor's power capacity (bar pulse) exceeds the rated power capacity P1 is small. The instantaneous power capacity (thick solid line) filtered by the time constant tc2 is smaller than the rated power capacity.

도 5b를 참고하여, 회생 에너지가 집중적으로 많이 발생하는 경우, 회생 저 항의 파워 용량(막대 펄스)이 정격 파워용량(P1)을 초과하는 빈도가 커지면 전류 시정수(tc2)로 필터링한 순시 파워 용량(굵은 실선)도 정격 파워 용량(P1)을 초과한다.Referring to FIG. 5B, when the regenerative energy is intensively generated, the instantaneous power capacity filtered by the current time constant tc2 when the frequency at which the power capacity (bar pulse) of the regenerative resistance exceeds the rated power capacity P1 increases. (Thick solid line) also exceeds the rated power capacity P1.

도 5c를 참고하여, 회생 에너지가 단시간 이내에 크지 않지만 장시간에 걸쳐 발생하는 경우, 짧은 구간에서 전류 시정수를 이용하여 필터링한 순시 파워 용량은 정격 파워 용량 이내에 속하더라도 온도 시정수를 이용하여 필터링한 순시 파워 용량은 정격 파워 용량을 초과한다.Referring to FIG. 5C, when the regenerative energy is not large within a short time but occurs over a long time, the instantaneous power capacity filtered using the current time constant in a short section is filtered using the temperature time constant even if it falls within the rated power capacity. The power capacity exceeds the rated power capacity.

본 실시 예에서는 전류 시정수를 이용하여 필터링한 순시 파워용량과 온도 시정수를 이용하여 필터링한 순시 파워용량을 모두 고려하여 유효 파워 용량을 계산하는 방식을 적용한다. In this embodiment, the effective power capacity is calculated in consideration of both the instantaneous power capacity filtered using the current time constant and the instantaneous power capacity filtered using the temperature time constant.

한편, 다른 실시 예로서 전류 시정수와 온도 시정수 중 어느 하나의 시정수만을 이용하여 필터링한 순시 파워용량을 정격 파워 용량과 비교하여 그 비교 결과에 따라 인버터를 제어하는 방식도 적용할 수 있다.Meanwhile, as another embodiment, a method of controlling the inverter according to the comparison result by comparing the instantaneous power capacity filtered using only one of the current time constant and the temperature time constant with the rated power capacity may be applied.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 동작을 설명한다.The operation according to the present invention having the above configuration will be described.

먼저, 인버터 제어부(80)가 인버터(50)를 제어하여 모터(60)를 구동한다.First, the inverter controller 80 controls the inverter 50 to drive the motor 60.

모터의 감속 동작 등으로 회생 에너지가 발생하고 직류 전원 공급부(20)의 출력 전압 레벨이 변화한다. 이때 전압레벨 검출부(30)는 검출된 전압 레벨에 따라 온/오프 신호를 트랜지스터(43)의 베이스단에 인가하여 회생 저항(41)에서 열 발산이 이루어지도록 한다.Regenerative energy is generated by the deceleration operation of the motor, and the output voltage level of the DC power supply 20 is changed. At this time, the voltage level detector 30 applies the on / off signal to the base terminal of the transistor 43 according to the detected voltage level so that heat is dissipated in the regenerative resistor 41.

회생 저항(41)에서 회생 에너지를 열로 발산하는 동안 회생회로 보호부(70) 는 전압 레벨 검출부(30)의 온/오프 신호로부터 순시 파워용량을 계산하고, 계산된 순시 파월 용량을 전류 시정수와 온도 시정수를 이용하여 각각 필터링한 후 그 필터링한 성분에 가중치를 적용하여 유효 파워 용량을 계산하며, 계산된 유효 파워 용량과 설정된 기준 파워 용량을 비교한다. 그 비교 결과에 따라 인버터를 제어하여 모터 구동을 제어함으로써 회생저항을 충실하게 보호한다.While the regenerative resistor 41 dissipates the regenerative energy as heat, the regenerative circuit protection unit 70 calculates the instantaneous power capacity from the on / off signal of the voltage level detector 30, and converts the calculated instantaneous Pole capacity into a current time constant. After filtering by using the temperature time constant, the effective component is calculated by applying weights to the filtered components, and the calculated effective power capacity is compared with the set reference power capacity. According to the comparison result, the inverter is controlled to control the motor drive to faithfully protect the regenerative resistor.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 모터의 회생 에너지를 회생저항을 이용하여 열로 소모하는 시스템에서 회생 저항의 순시 파워용량을 필터링하여 회생저항에서 소모하는 유효 파워용량을 계산하고 설정된 정격 파워 용량과 비교하여 모터 구동을 제어함으로써 회생저항을 충실하게 보호한다. 본 발명은 전기부품(온도센서)를 사용하지 않고 회생 저항을 보호하기 위한 알고리즘을 프로그래밍에 의해 구현할 수 있어서 경제적 부담을 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, the instantaneous power capacity of the regenerative resistor is filtered to calculate the effective power capacity consumed by the regenerative resistor in a system that consumes the regenerative energy of the motor as a heat using the regenerative resistor, and compares with the set rated power capacity. By regulating motor drive, the regenerative resistor is protected. The present invention can implement an algorithm for protecting the regenerative resistor without programming by using an electric component (temperature sensor), thereby reducing the economic burden.

Claims (9)

모터;motor; 상기 모터의 동작에 따라 생성된 과잉의 회생 에너지를 회생 저항을 이용하여 열로 소모하기 위한 회생회로; 및A regenerative circuit for consuming excess regenerative energy generated by the operation of the motor as heat using a regenerative resistor; And 상기 회생 저항에서 소비하는 파워 용량이 설정된 기준 파워 용량을 초과하면 상기 회생 저항에 의한 열 발산 동작을 중단하는 회생회로 보호부를 포함하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.And a regenerative circuit protection unit for stopping the heat dissipation operation by the regenerative resistor when the power capacity consumed by the regenerative resistor exceeds a set reference power capacity. 제1항에 있어서, 상기 회생회로 보호부는 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 시간을 카운팅하여 순시 파워 용량을 계산하고, 상기 회생 저항을 특정하는 적어도 하나의 시정수를 이용하여 계산된 순시 파워 용량을 필터링하며, 필터링한 순시 파워 용량으로부터 유효 파워 용량을 계산하고, 계산된 유효 파워 용량과 상기 기준 파워 용량을 비교하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치. 2. The instantaneous power capacity of claim 1, wherein the regenerative circuit protection unit calculates an instantaneous power capacity by counting a time consuming heat in the regenerative resistor, and calculates an instantaneous power capacity calculated using at least one time constant that specifies the regenerative resistance. A regenerative circuit protection device of a motor drive system that filters, calculates an effective power capacity from the filtered instantaneous power capacity, and compares the calculated effective power capacity with the reference power capacity. 제2항에 있어서, 상기 회생회로 보호부는 상기 순시 파워 용량을 필터링하기 위하여 복수 시정수를 구비하는 경우, 상기 복수 시정수는 상기 회생 저항의 온도 시정수와 전류 시정수를 포함하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.The motor drive system of claim 2, wherein when the regenerative circuit protection unit includes a plurality of time constants for filtering the instantaneous power capacity, the plurality of time constants includes a temperature time constant and a current time constant of the regenerative resistor. Regenerative circuit protection device. 모터;motor; 상기 모터의 구동을 위한 직류전원을 공급하는 직류전원 공급부;DC power supply for supplying a DC power for driving the motor; 상기 모터의 동작에 따라 생성된 과잉의 회생 에너지를 회생 저항을 이용하여 열로 소모하기 위한 회생회로; A regenerative circuit for consuming excess regenerative energy generated by the operation of the motor as heat using a regenerative resistor; 상기 직류전원 공급부에서 출력하는 직류전압의 전압 레벨에 따라 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 동작을 결정하기 위한 회생 제어 신호를 출력하는 전압레벨 검출부; 및A voltage level detector for outputting a regenerative control signal for determining an operation of consuming heat in the regenerative resistor according to the voltage level of the DC voltage output from the DC power supply unit; And 상기 회생 저항에서 열을 소모하는 동안 상기 전압레벨 검출부의 회생 제어 신호로부터 계산된 상기 회생 저항의 유효 파워 용량과 설정된 기준 파워 용량을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 회생 저항의 동작을 제어하기 위한 회생 회로 보호부를 포함하는 모터 드라이브 시스템의 회생 회로 보호 장치.While the regenerative resistor consumes heat, the effective power capacity of the regenerative resistor calculated from the regenerative control signal of the voltage level detection unit and the set reference power capacity are compared, and regenerative for controlling the operation of the regenerative resistor according to the comparison result. Regenerative circuit protection device for a motor drive system including a circuit protection part. 제4항에 있어서, 상기 회생회로는 상기 회생 저항에 연결되어 턴 온하여 상기 회생 저항에 전류를 인가하고 턴 오프하여 상기 회생 저항에 전류를 차단하기 위한 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 전압 레벨 검출부는 상기 회생 제어신호로 상기 트랜지스터를 스위칭하기 위한 온/오프 신호를 출력하는 모터 드라이브 시스템의 회생 회로 보호 장치.The regenerative circuit of claim 4, wherein the regenerative circuit further comprises a transistor connected to the regenerative resistor to turn on to apply a current to the regenerative resistor and to turn off the regenerative resistor to cut off a current to the regenerative resistor. And a regenerative circuit protection device for a motor drive system for outputting an on / off signal for switching the transistor with the regenerative control signal. 제5항에 있어서, 상기 회생회로 보호부는 상기 전압레벨 검출부의 온/오프 신호를 입력받아 샘플링 클럭으로 카운팅하여 순시 파워용량을 계산하는 순시파워 계산부와 상기 순시파워 계산부에 의해 계산된 순시 파워 용량을 적어도 하나의 시정수를 이용하여 필터링하는 필터부, 상기 필터에 의해 필터링된 성분에 가중치를 적용하여 유효 파워 용량을 계산하는 유효 파워 계산부를 포함하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.The instantaneous power calculation unit of claim 5, wherein the regenerative circuit protection unit receives an on / off signal of the voltage level detection unit and counts a sampling clock to calculate an instantaneous power capacity and an instantaneous power calculated by the instantaneous power calculation unit. And a filter unit for filtering the capacity by using at least one time constant, and an effective power calculation unit for calculating an effective power capacity by applying weights to the components filtered by the filter. 제6항에 있어서, 상기 순시파워 계산부는 다음의 식에 의하여 순시 파워용량(Pini)을 계산하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.The regenerative circuit protection device of claim 6, wherein the instantaneous power calculation unit calculates an instantaneous power capacity (Pini) by the following equation. Pini = Vdc * (Vdc/Rr)* (Ta/Ts)Pini = Vdc * (Vdc / Rr) * (Ta / Ts) 여기서, Vdc는 직류전원 공급부의 출력전압, Rr은 회생저항의 저항값, Ta은 회생 저항에서 회생 에너지를 소모하는 시간의 합이고, Ts는 샘플링 시간이다.Here, Vdc is the output voltage of the DC power supply, Rr is the resistance value of the regenerative resistor, Ta is the sum of time spent consuming regenerative energy in the regenerative resistor, and Ts is the sampling time. 제6항에 있어서, 상기 필터부는 상기 순시 파워 용량을 전류 시정수와 온도 시정수로 각각 필터링하는 제1 및 제2필터를 구비하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.The regenerative circuit protection device of claim 6, wherein the filter unit comprises first and second filters for filtering the instantaneous power capacity into a current time constant and a temperature time constant, respectively. 제8항에 있어서, 상기 유효 파워 계산부는 다음의 식에 의해 유효 파워용량(Peff)을 계산하는 모터 드라이브 시스템의 회생회로 보호장치.The regenerative circuit protection device of claim 8, wherein the effective power calculating unit calculates an effective power capacity Peff by the following equation. Peff = ( Ptc1* Wf) + { Ptc2 *(1-Wf)}Peff = (Ptc1 * Wf) + {Ptc2 * (1-Wf)} 여기서, Ptc1는 온도 시정수(tc1)을 이용하여 필터링한 성분이고, Ptc2는 전류 시정수(tc2)를 이용하여 필터링한 성분이며, Wf 및 (1-Wf)는 가중치로서, 0<Wf<1 이다.Here, Ptc1 is a component filtered using the temperature time constant (tc1), Ptc2 is a component filtered using the current time constant (tc2), Wf and (1-Wf) is a weight, 0 <Wf <1 to be.
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