KR100666832B1

KR100666832B1 - An electricity gear for the speed control of the electromotor

Info

Publication number: KR100666832B1
Application number: KR1020050015700A
Authority: KR
Inventors: 홍정표
Original assignee: 창원대학교 산학협력단
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2007-01-10
Also published as: KR20060094590A

Abstract

본 발명은 전동기의 속도제어를 위한 전기기어에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 기존 전동기에 발전기와 제 2 전동기를 갖춘 전기기어를 추가 구비하여 전동기의 속도를 고속 또는 저속으로 제어할 수 있게 하며, 초고속 전동기가 필요할 시에는 종래 전동기의 시스템 전체를 교체하여 새로운 전동기 시스템을 갖추고, 이를 제어하기 위하여 고가의 제어기와 제어기를 컨트롤하기 위한 알고리즘이 필요했지만, 본 발명 전기기어를 추가 구비하면 간단한 구성의 추가만으로도 초고속 전동기 의 효과를 나타낼 수 있는데 그 특징이 있다.The present invention relates to an electric gear for controlling the speed of an electric motor, and more specifically, to an electric motor having an electric motor having a generator and a second electric motor in an existing electric motor to control the speed of the electric motor at a high speed or a low speed. When a super high speed motor is needed, a new motor system is provided by replacing the entire system of the conventional motor, and an expensive controller and an algorithm for controlling the controller are needed to control the same. Only by itself can show the effect of the high-speed motor has its characteristics.

전동기, 발전기, 전기기어, 컨트롤러, 알고리즘 Electric motor, generator, electric gear, controller, algorithm

Description

An electric gear for the speed control of the electromotor

도 1은 종래 전동기 구동 시스템의 구성도1 is a configuration diagram of a conventional electric motor drive system

도 2는 본 발명 전동기의 속도제어를 위한 전기기어의 구성도2 is a block diagram of an electric gear for controlling the speed of the present invention motor

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1. 교류전원 2. 컨버터1. AC power supply 2. Converter

3. 인버터 4. 제어기3. Inverter 4. Controller

5. 제 1전동기 6. 속도검출5. First Motor 6. Speed Detection

7. 발전기 8. 제 2전동기7. Generator 8. Second motor

9. 속도검출 10. 전기기어9. Speed Detection 10. Electric Gear

N₁. 제 1전동기 속도 P₁. 제 1전동기 극수N₁. First motor speed P₁. Number of first motor poles

F. 주파수 Fg. 발전기 주파수F. Frequency Fg. Generator frequency

Pg. 발전기 극수 N₂. 제 2전동기 속도Pg. Generator pole number N₂. 2nd motor speed

P₂. 제 2전동기 극수P₂. 2nd motor pole

본 발명은 전동기의 속도제어를 위한 전기기어(Electric Gear)에 관한 것이다.The present invention relates to an electric gear for controlling the speed of an electric motor.

종래 일반적인 유도전동기의 속도는 회전자계의 동기속도 Ns를 제어하거나 또는 슬립 s를 변화시켜주므로 속도를 가변시킬 수 있다.The speed of a conventional general induction motor can change the speed because it controls the synchronous speed Ns of the rotor field or changes the slip s.

유도전동기의 효율은 (1-s)에 비례하므로 슬립변화에 의존하는 속도제어는 대단히 비효율적이다.Since the efficiency of induction motors is proportional to (1-s), speed control depending on slip changes is very inefficient.

그리고 전원주파수에 의존하는 속도제어일 경우 전원주파수에 동기된 일정한 속도를 가지거나 전동기 극수의 변화에 의한 불연속적인 가변속도를 가지게 된다.In the case of speed control depending on the power frequency, it has a constant speed synchronized with the power frequency or a discontinuous variable speed due to the change in the number of poles of the motor.

그리고 극수 P, 전원주파수 F 일때, 동기속도 Ns는 극부에 반비례하며 전원주파수에 비례하므로 다음과 같은 수식에 의한 속도제어 방법을 가질 수 있으며, 그 이외에 또 다른 방법으로도 속도를 제어할 수 있다.When the number of poles P and the power frequency F, the synchronous speed Ns is inversely proportional to the poles and proportional to the power frequency, so the speed control method can be controlled by the following equation, and the speed can be controlled by another method.

동기속도를 변화시키기 위한 방법으로는 극수 변환, 주파수 변환, 슬립변환, 전원전압 변환, 2차회로저항 변환, 2차여자, 전자커플링, 전력변화기에 의한 변환 등의 방법을 이용하여 속도제어를 실행할 수 있다.As a method for changing the synchronous speed, speed control is performed using methods such as pole number conversion, frequency conversion, slip conversion, power supply voltage conversion, secondary circuit resistance conversion, secondary excitation, electronic coupling, and conversion by power changer. You can run

따라서, 위의 방법들 중에서 가장 쉽게 속도를 제어할 수 있는 극수변환에 의한 속도제어 방법을 살펴보기로 한다.Therefore, the speed control method by pole number conversion that can control the speed among the above methods will be described.

농형유도전동기에 일반적으로 사용하는 방식으로 고정자 권선의 접속을 바꿈으로써 속도를 제어할 수 있다.The speed can be controlled by changing the connection of the stator windings in a manner commonly used for squirrel cage induction motors.

식,

에서expression,

in

동기속도는 극수에 반비례하기 때문에 고정자 코일의 접속을 바꾸어 주면 2:1의 변속 배수로 변환할 수 있고 이와 같은 예를 [그림 1]에서 나타낼 수 있다.Since the synchronous speed is inversely proportional to the number of poles, if the stator coil connection is changed, it can be converted into a 2: 1 shift multiplier. An example of this can be seen in [Figure 1].

[그림 1 ] 극수변환법[Figure 1] Pole Conversion

그러나 권선형 유도전동기에서는 이와 같은 방법을 거의 사용하지 않고 있으며 농형 유도기에서 사용하는 극수 변환법의 종류는 ① 극수가 다른 2개의 권선을 한 슬롯에 넣는 법, ② 권선접속을 바꾸어 극수를 변환하는 방법, ③ 위의 두 가 지방법을 병용한 것이 있고, 이 방법은 효율이 비교적 양호하고 빈번한 속도변환 또는 단계적인 속도 변경을 요구하는 부하에 적용하며 승강기, 원심분리기, 공작기계, 권상기 등에 많이 사용된다.However, this method is rarely used in winding type induction motors, and the pole conversion method used in squirrel cage induction motors is: ① inserting two windings with different poles into one slot, ② converting poles by changing winding connections, ③ The above two methods are used in combination, and this method is applied to loads requiring relatively good efficiency and frequent speed change or step speed change, and are widely used in elevators, centrifuges, machine tools, hoisting machines, and the like.

종래 전동기의 구성은 도 1에 도시된 것과 같이 교류전원(1)이 인가되고, 자계를 만들기 위해서는 직류 전원이 필요하므로 교류를 직류로 변환하는 컨버터(2)를 거치게 되며, 인버터(3)에 직류 전원이 인가되면 제 1전동기(5)는 구동되며 제 1전동기(5)의 속도제어는 제어기(4)에 의하여 제어된다.In the conventional motor, the AC power source 1 is applied as shown in FIG. 1, and a DC power source is required to generate a magnetic field, and thus, the converter 2 passes through a converter 2 to convert AC into DC. When power is applied, the first motor 5 is driven and the speed control of the first motor 5 is controlled by the controller 4.

또는 교류전원(1)이 컨버터(2)와 인버터(3)를 거치지 않고 직접 제 1 전동기(5)에 인가되어 자기기동되며, 제 2 전동기(5)의 속도는 교류전원(1)의 주파수와 동기된다.Alternatively, the AC power source 1 is applied directly to the first motor 5 without passing through the converter 2 and the inverter 3 to be self-started, and the speed of the second motor 5 is equal to the frequency of the AC power source 1. Are motivated.

그러나, 종래 전동기의 속도제어 방법으로 사용되는 극수변환법은 속도를 증속함에 있어서 2배 이상의 증속효과를 나타내기가 어려워 증속하는 데에 한계가 있다는 문제점이 있었고, 초고속 전동기를 구동하기 위해서는 PWM(Pulse Width Modulation 펄스폭변조) 주파수가 아주 높아져야 하므로 이를 제어하기 위해서는 종래 전동기 시스템을 모두 교체해야 한다는 문제점과, 초고속 전동기를 구동시키기 위해서는 고가의 제어기와 고가의 제어기를 컨트롤하기 위한 새로운 알고리즘이 필요하다는 문제점이 있었다.However, the number-of-pole conversion method used as a speed control method of the conventional motor has a problem in that it is difficult to increase the speed by increasing the speed more than two times, and there is a limit to increase the speed. Pulse width modulation) Since the frequency must be very high, there is a problem in that all conventional motor systems must be replaced to control this, and a new algorithm for controlling an expensive controller and an expensive controller is required to drive a high speed motor.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존 전동기 구동시스 템에 발전기와 제 2전동기를 갖춘 전기기어를 추가 구비하여, 전동기의 속도를 고속 또는 저속으로 제어할 수 있게 하는데 그 목적이 있으며, 초고속 전동기를 갖추기 위해서는 기존 시스템 전체를 교체하여 새로운 설비를 구비해야 했었는데 본 발명의 전기기어를 구비하면 간단한 구성의 추가만으로 초고속 전동기의 구동효과를 나타낼 수 있게 하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, by providing an electric gear having a generator and a second electric motor to the existing motor drive system, the object of the present invention to control the speed of the motor at high or low speed, In order to have a high speed electric motor, the existing system had to be replaced with a new facility. However, if the electric gear of the present invention is provided, the driving effect of the high speed electric motor can be obtained by simply adding a simple configuration.

본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 전동기의 속도제어를 위한 전기기어의 구성도를 도시하였는데, 기존 전동기에 발전기(7)와 제 2전동기(8)를 갖춘 전기기어(10)를 추가 구비하며, 추가된 전기기어(10)의 극수관계를 이용하여 제 2전동기(8)의 속도를 제어하는 구성이다.Figure 2 shows the configuration of the electric gear for the speed control of the electric motor of the present invention, the existing electric motor further comprises an electric gear 10 having a generator 7 and the second electric motor 8, the added electric gear The speed of the second electric motor 8 is controlled using the polar number relationship of (10).

여기서, 기존 전동기 즉, 제 1전동기(5)와 발전기(7)는 커플링 결합되어 있 다.Here, the existing motor, that is, the first motor 5 and the generator 7 is coupled to the coupling.

제 1전동기(5)의 속도 Speed of the first motor (5)

이며,

Is,

발전기(7)의 주파수Frequency of generator 7

이고,

ego,

제 2전동기(8)의 속도Speed of the second motor (8)

이 되고,

Become,

여기에 상기 발전기(7)의 주파수

를 대입하면,Here the frequency of the generator 7

If you substitute,

이 된다.

Becomes

즉, 제 2전동기(8)의 속도는 {제 1전동기(5) 속도 × 발전기(7)의 극수}÷ 제 2전동기(8) 극수가 된다.That is, the speed of the second electric motor 8 is {speed of the first electric motor 5 x the number of poles of the generator 7} ÷ the number of second electric motors 8.

상기 공식에 예를 들어보면, 제 1전동기(5)의 속도 N₁= 10,000[rpm]이고, 발전기(7)의 극수 Pg = 10, 제 2전동기 극수 P₂= 2일 경우 제 2전동기(8)의 속도For example, if the speed N, of the first motor 5 = 10,000 [rpm], the number of poles Pg = 10 of the generator 7 and the number of poles of the second motor P₂ = 2, speed

이 되어 5배의 증속 효과를 나타낸다.

This results in a five times speed increase effect.

기존 전동기 구동 시스템에 발전기(7)와 제 2전동기(8)를 갖춘 전기기어(10)를 추가 구비하여 속도를 고속 또는 저속으로 제어가 용이하다.It is easy to control the speed at a high speed or a low speed by providing an electric gear 10 having a generator 7 and a second electric motor 8 in the existing motor drive system.

또한 초고속 전동기를 구동하기 위해서는 기존 전동기 구동 시스템의 전체를 교체하여야 하지만 본 발명은 기존 전동기 구동 시스템에 발전기(7)와 제 2전동기 (8)의 추가 구비만으로도 초고속 전동기의 구동 효과를 타나낼 수 있으며, 초고속 전동기를 구동 시에는 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation) 주파수가 높아야 하므로, 이를 위해서 고가의 제어기와 고가의 제어기를 컨트롤 하기 위한 알고리즘이 필요했지만, 본 발명은 기존 전동기 시스템의 제어기(4)와 알고리즘을 그대로 사용하므로 저렴한 비용으로 초고속 전동기 시스템을 구동할 수 있다.In addition, in order to drive the high speed motor, the entire existing motor drive system needs to be replaced, but the present invention can exhibit the driving effect of the high speed motor only by adding the generator 7 and the second motor 8 to the existing motor drive system. Since the pulse width modulation (PWM) frequency needs to be high when driving a high speed motor, an algorithm for controlling an expensive controller and an expensive controller is required. ) And algorithms can be used to drive high speed motor systems at low cost.

또한 기존 전동기 시스템을 교체하지 않기 때문에 장비를 재활용한다는 측면에서도 효과가 크다.It is also effective in recycling equipment because it does not replace the existing motor system.

상기의 설명에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존 전동기 구동 시스템에 발전기와 제 2전동기를 갖춘 전기기어의 추가 구비만으로 전동기의 속도를 고속 또는 저속을 제어할 수 있는 효과가 있으며, 초고속 전동기로 구동할 시에 필요한 고가의 제어기와 알고리즘의 필요 없이 간단한 구성으로 초고속 전동기의 효과를 나타 낼 수 있는 매우 유용한 발명이다.As described in the above description, the present invention has the effect of controlling the speed of the motor at high speed or low speed by simply adding an electric gear having a generator and a second motor to an existing motor drive system, and when driving with an ultra-high speed motor. It is a very useful invention that can show the effect of a high speed motor with a simple configuration without the need for expensive controllers and algorithms.

Claims

In the drive system of an electric motor in which an AC power source drives the first electric motor 5 via the converter 2 and the inverter 3 and is controlled by the controller 4,

The first motor (5) is coupled to the generator 7 is coupled, the generator 7 is provided with an electric gear 10 coupled to the second motor (8) and the speed of the first motor (5) The electric gear for speed control of an electric motor, characterized in that the value divided by the number of poles of the second motor (8) after multiplying the number of poles of the generator (7) becomes the speed of the second motor (8).