KR100944647B1 - 전기 모터 작동용 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 모터(46)를 작동시키기 위한 회로에 관한 것이며, 상기 회로는 타이머(22)를 포함한다. 조절기는 설정값 신호(11)와 실제값 신호(14) 사이의 제1 차동 신호(15)에 따라, 전기 모터(46)의 전류 공급용 제1 스위칭 신호(20)를 제공한다. 동시에, 전류 공급 신호(45)를 지정된 최대 시간(Tmax)으로 제한하는 타이머(22)가 시동된다. 검출 장치(37)는 설정값 신호(11) 변경을 검출해서 제2 스위칭 신호(38)를 전송하며, 상기 스위칭 신호는 마찬가지로 타이머(22)를 시동시켜 전류 모터(46)의 전류 공급을 야기할 수 있다. 회로는 한편으로는 열적 과부하로부터 전기 모터(46)를 보호하며, 다른 한편으로는 설정값 변경시 전기 모터(46)가 전류를 공급할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 회로는 가변속 구동기에 사용되기에 적합하다.
검출 장치, 타이머, 영교차 검출기, 시간 지연부, 감산기

Description

전기 모터 작동용 회로{Circuit for operating an electric motor}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 전기 모터를 작동하기 위한 회로에 관한 것이다.
DE-A 197 44 729에는, 전기 모터의 시동을 위한 회로가 공지되어 있으며, 상기 회로는 모터 전류 또는 모터 출력을 지정된 최대값으로 제한한다. 공지된 회로는 전기 모터의 시동 시점에서 시작하여 타이머에 의해 지정된 시간 동안 모터 전류 또는 출력의 제한을 무효화하는 타이머를 포함한다.
본 발명의 목적은, 열적 과부하로부터 전기 모터를 보호하는, 전기 모터 작동용 회로를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립항에 기재된 특징들에 의해 달성된다.
본 발명에 따라, 설정값과 실제값 사이의 차이에 따라 제1 스위칭 신호를 전기 모터의 전류 공급을 위한 시동 신호로서 제공하는 조절기가 제공된다. 또한, 제1 스위칭 신호는 타이머를 시동시키며, 상기 타이머는 전기 모터로의 전류 공급을 상기 타이머에 의해 지정된 최대 시간으로 제한한다.
본 발명에 따라, 전기 모터에는 최대 시간이 제공되며, 상기 최대 시간 내에 설정값과 실제값 사이의 차이가 보상될 수 있다. 또한, 최대 시간이 경과한 후에, 차이 또는 조절 편차가 주어지면, 타이머는 전기 모터의 전류 공급을 종료하여 열적 과부하 및 경우에 따른 전기 모터의 파손을 방지한다.
본 발명에 따른 회로의 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
전기 모터의 작동 전압이 강하할 경우, 전기 모터는 전류 공급을 위한 시동 신호의 발생 후에, 필요한 시동 토크를 더 이상 제공하지 않을 수 있거나 또는 작동 중 정지할 수 있다. 타이머는 지정된 최대 시간이 경과한 후에 전류 공급을 중단한다. 실제값은 더 이상 설정값과 일치하지 않는다. 이는, 작동 전압이 그 정격값을 다시 가질 때도 유지된다.
본 발명에 따라, 설정값의 변경 후에 제2 스위칭 신호를 제공하는 검출 장치가 제공되며, 상기 스위칭 신호는 마찬가지로 타이머를 시동시키므로, 전술한 작동 상태의 경우, 그리고 설정값이 다시 변경된 경우, 전기 모터에는 다시 전류가 공급될 수 있다. 전기 모터에의 전류 공급은, 설정값이 변할 때마다 제2 스위칭 신호에 기초하여, 최대 시간에 도달할 경우에 타이머가 다시 전류 공급을 종료하거나 또는 위치 실제값이 위치 설정값에 이를 때까지 이루어진다.
본 발명에 따른 회로의 바람직한 실시예에서, 설정값과 실제값 사이의 차이의 부호 변경은 전기 모터의 전류 공급을 차단하는 제3 스위칭 신호를 제공한다. 이런 조치에 의해 조절기가 간단하게 구현될 수 있으며, 상기 조절기는 조절 편차가 0이 될 때, 전기 모터에 전류 공급을 종료할 수 있다.
본 발명에 따른 회로의 바람직한 실시예에서, 타이머는 리트리거 가능한(retriggerable) 타이머로서 형성된다. 위치 설정값이 변경된 후 검출 장치가 제공하는 제2 스위칭 신호는 경우에 따라서 이미 경과한 시간과 무관하게 타이머를 재시동시킨다. 상기 조치는, 설정값 변경 후 마다 전기 모터에의 전류 공급을 위한 최대 시간이 제공되는 것을 보장한다.
전기 모터는 바람직하게는, 설정값이 위치 설정값에 상응하고, 실제값은 위치 실제값에 상응하는 가변속 구동기에 사용된다. 가변속 구동기의 예는, 예컨대 차량 내에 배치된 초크 밸브-가변속 구동기이다. 조절기는 초크 밸브를 무단(연속적)으로 위치 설정할 수 있다.
이러한 적용시 최대 시간은, 가변속 구동기가 모든 작동 상태의 조정 영역을 통과할 수 있도록 선택된다. 타이머는 조절 편차의 부호가 전환될 경우, 리셋될 수 있다.
전기 모터를 작동하기 위한, 본 발명에 따른 회로의 다른 바람직한 실시예는 다른 종속 청구항 및 하기의 상세한 설명에 제시된다.
도 1은 전기 모터를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 회로의 블록도.
설정값 센서(10)는 감산기(12)에 설정값 신호(11)를 전송하며, 상기 감산기는 설정값 신호(11)와, 실제값 센서(13)에 의해 제공된 실제값 신호(14) 사이의 차이를 검출해서 제1 차동 신호(15)로서 제공한다.
제1 차동 신호(15)는 제1 절대값 형성기(16)를 통과한 후에 제1 비교기(17)에서 제1 히스테리시스 값(18)과 비교된다.
상기 제1 비교기(17)는 제1 시간 지연부(T1;19)를 통과한 후에, 제1 스위칭 신호(20)를 제공하며, 상기 신호는 타이머(22)의 제1 시동 입력부(21)와 모터 제어부(24)의 제1 시동 입력부(23)에 시동 신호로서 공급된다.
또한, 차동 신호(15)는 영교차 검출기(25)와 제2 시간 지연부(T2;26)를 통과한 후에, 타이머(22)의 제1 리셋 입력부(28)와 모터 제어부(24)의 제1 차단 입력부(29)에 차단 신호(27)로서 제공된다.
설정값 신호(11)는 제2 감산기(30)에 이르고, 상기 제2 감산기(30)에는 또한 설정값 신호(11)로부터 제3 시간 지연부(T3;32)의 통과 후에 얻어진 지연된 설정값 신호(31)가 공급된다.
제2 감산기(30)는 제2 차동 신호(33)를 제공하고, 상기 제2 차동 신호(33)는 제2 절대값 형성기(34)를 통과한 후 제2 비교기(35)에서 제2 히스테리시스 값(36)과 비교된다. 소자들(30 내지 36)은 검출 장치(37) 내에 포함되며, 상기 검출 장치는 제2 스위칭 신호(38)를 제공함으로써 설정값 신호(11)의 변경을 신호화한다.
제2 스위칭 신호(38)는 타이머(22)의 제2 시동 입력부(39) 및 모터 제어부(24)의 제2 시동 입력부(40)에 공급된다.
타이머(22)는 제2 차단 신호(41)를 모터 제어부(24)의 제2 차단 입력부(42) 및 제4 시간 지연부(43)에 전송한다. 제4 시간 지연부(43)는 지연된 제2 차단 신호(41)를 타이머(22)의 제2 리셋 입력부(44)에 전송한다.
모터 제어부(24)는 전류 공급 신호(45)를 전기 모터(46)에 전송하며, 상기 전기 모터는 예컨대 자세히 도시되지 않은 가변속 구동기(variable speed drive) 내에 배치되고, 상기 적용시 상기 가변속 구동기는 실제값 센서(13)를 포함한다.
전기 모터(46)를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 회로는 다음과 같이 작동한다:
전기 모터(46)는, 설정값 신호(11)와 실제값 신호(14) 사이의 차이를 반영하는 제1 차동 신호(15)를 0으로 만들고자 하는 조절 회로 내에 포함된다. 설정값 신호(11)는 설정값 센서(10)에 의해 제공되고, 실제값 신호(14)는 실제값 센서(13)에 의해 제공된다. 전기 모터가 자세히 도시되지 않은 가변속 구동기 내에 배치되면, 설정값 센서에 의해 위치 설정값이 프리세팅되며, 이 경우 위치 실제값은 실제값 센서(13)에 의해 제공된다.
제1 차동 신호(15)는 제1 절대값 형성기(16)에 이르고, 상기 제1 절대값 형성기(16)는 포지티브 및 네가티브 신호값을 가질 수 있는 차동 신호(15)로부터 부호를 제거한다. 제1 절대값 형성기(16) 뒤에 배치된 제1 비교기(17)는 부호가 없는 제1 차동 신호(15)와 제1 히스테리시스 값(18)을 비교한다. 제1 차동 신호(15)가, 제1 히스테리시스 값(18)에 의해 프리세팅된 히스테리시스 범위 밖에 있으면, 제1 비교기(17)는 제1 시간 지연부(19)를 통과한 후, 시동 신호에 상응하는 제1 스위칭 신호(20)를 타이머(22)의 제1 시동 입력부(21) 및 모터 제어부(24)의 제1 시동 입력부(23)에 전송한다. 모터 제어부(24)의 제1 시동 입력부(23)에 있는 제1 스위칭 신호(20)는 전기 모터(46)를 위한 전류 공급 신호(45)의 제공을 야기한다. 전기 모터(46)가 작동됨으로써, 실제값 신호(14)가 설정값 신호(11)와 일치하도록 시도되므로, 제1 차동 신호(15)는 0이 된다.
가변속 구동기의 경우, 전기 모터(46)는 가변속 구동기를 작동시키므로, 실제값 센서(13)에 의해 검출된 위치 실제값은 변경된다. 실제값 신호(14)가 프리세팅된 설정값 신호(11)와 일치하면, 영교차(zero crossing) 검출기(25)는 제1 차동 신호(15)의 영교차를 검출하여, 제2 시간 지연부(26)를 통과 시킨 제1 차단 신호(27)를 타이머(22)의 제1 리셋 입력부(28) 및 모터 제어부(24)의 제1 차단 입력부(29)에 전송한다. 그 결과 모터 제어부(24)는 전류 공급 신호(45)를 철회하며(cancel) 전기 모터(46)를 정지시킨다. 제1 히스테리시스 값(18)이 초과 되면, 설정값 신호(11)의 변경에 따른 제1 스위칭 신호(20)가 재발생되며, 상기 스위칭 신호는 모터 제어부(24)가 전류 공급 신호(45)를 다시 출력하게 한다.
제1 스위칭 신호(20)의 발생과 동시에, 타이머(22)는 제1 시동 입력부(21)를 통해 시동된다. 타이머(22)는 지정된 최대 시간(Tmax)으로 셋팅된다. 최대 시간(Tmax)은, 전기 모터(46)가 실제값 신호(14)와 설정값 신호(11)가 일치되는 기회를 갖도록 정해져야 한다. 전기 모터가 가변속 구동기 내에 배치되면, 최대 시간(Tmax)은, 작동 전압이 가장 낮고 부하 토크가 최대가 되도록, 전기 모터(46)가 가변속 구동기의 전체 조정 영역을 통과할 수 있도록 정해진다. 최대 시간 내에 조정 작동이 성공적으로 수행되었으면, 제1 차단 신호(27)는 제1 리셋 입력부(28)를 통해 타이머(22)를 리셋시킨다. 이와 달리, 최대 시간(Tmax)이 경과하면, 타이머(22)는 제2 차단 신호(41)를 전송하며, 상기 신호는 제2 차단 입력부(42)를 통해 모터 제어부(24)에 공급된다. 그 결과 모터 제어부(24)는 전기 모터(46)를 위한 전류 공급 신호(45)를 철회한다.
제2 차단 신호(41)는 경우에 따라서 제4 시간 지연부(43)를 통해 타이머(22)의 제2 리셋 입력부(44)로 리턴된다. 이러한 조치에 의해, 타이머(22)가 리셋된다.
전기 모터(46)가, 지정된 최대 시간(Tmax) 내에 실제값 신호(14)를 설정값 신호(11)와 일치시킬 수 없으면, 모터 제어부(24)는 전기 모터(46)를 위한 전류 공급 신호(45)를 철회한다. 설정값 센서(10)에 의해 실제값 신호(14)와 설정값 신호(11)가 일치될 수 없는 방향으로 설정값 신호를 후속하여 변경하는 것은 제1 스위칭 신호(20)를 추가로 발생시키지 않으므로, 상기와 같은 후속 설정값 변경의 경우 전기 모터(46)에는 더 이상 전류가 공급될 수 없다.
최대 시간(Tmax)의 경과로 인해 전류 공급 신호(45)를 이전에 철회시켰던 방향으로 설정값 신호(11)가 변경될 경우 후속해서 전류 공급을 보장하기 위해, 설정값 신호(11)의 모든 변경을 검출하고 후속해서 제2 스위칭 신호(38)를 전송하는 검출 장치(37)가 제공된다.
설정값 신호(11)의 변경은, 예컨대 설정값 신호(11)가 지연된 설정값 신호(31)와 비교됨으로써 이루어진다. 이를 위해 설정값 신호(11)는 제3 시간 지연부(32) 내에서, 프리세팅된 시간(T3) 만큼 지연된다. 제2 감산기(30)는 실제 설정값 신호(11)와 시간 지연된 설정값 신호(31) 사이의 차를 검출해서 제2 차동 신호(33)를 제2 절대값 형성기(34)에 전송한다.
제2 비교기(35)는 부호가 없는 제2 차동 신호(33)를 제2 히스테리시스 값(36)과 비교하며, 경우에 따라 제2 스위칭 신호(38)를 전송한다. 제2 절대값 형성기(34), 제2 비교기(35) 및 제2 히스테리시스 값(36)은 진동을 방지하는 히스테리시스를 제공한다.
제2 스위칭 신호(38)는, 제2 시동 입력부(39)를 통해 타이머(22)를 시동시키며, 제2 시동 입력부(40)를 통해 모터 제어부(24)가 전기 모터(46)를 위한 전류 공급 신호(45)를 제공하게 한다.
타이머(22)의 소위 리트리거(retrigger) 작동 동안, 타이머(22)의 리셋 또는 새로운 시동은, 설정값 신호(11)의 매 변경 후, 타이머(22)에 의해 지정된 최대 시간(Tmax)의 전체 길이가 설정값 변경 전의 작동 상태와 무관하게, 설정값 센서(10)를 이용하여 제공되는 것을 가능하게 한다.
제1 및 제2 시간 지연부(19, 26)는, 개별 기능 블록 내에서 나타나는 신호 지연의 보상에 의해, 본 발명에 따른 회로의 정확한 타이밍을 가능하게 한다. 제2 차단 신호(41)를 지연시키기 위한 제4 시간 지연부(43)는 제2 차단 신호(41)가 발생된 경우 제2 리셋 입력부(44)로의 리턴으로 인해 즉시 다시 억압되지 않도록 하므로, 모터 제어부(24)의 제2 차단 입력부(42)는 평가 가능한 제2 차단 신호(41)를 제공한다. 제1 및 제2 시간 지연부(19, 26)에 대한 시간 설정은 마이크로초 또는 밀리초 범위 내에 있을 수 있다. 제4 시간 지연부(43)에 대한 시간 설정은 바람직하게는 밀리초 범위 내에 있다. 전기 모터(46)가 가변속 구동기 내에 배치되면, 타이머(22)에 의해서 지정된 최대 시간(Tmax)은, 어려운 조건 하의 조정 과정을 위해 충분한 초 범위 내에 있다. 제3 시간 지연부(32)에 대한 시간 설정은 예컨대 초 범위 내에 있다. 상기 시간 지연은 설정값 신호(11)의 예측되는 신호 변경에 맞춰지며, 설정값 센서(10)가 수동으로 작동되는 경우 예컨대 초 범위 내에 있다.
영교차 검출기(25)는 예컨대 부호 함수(signum function)로써 구현될 수 있다. 제1 차동 신호(15)의 부호가 바뀔 경우, 제1 차단 신호(27)가 발생하며, 영교차 검출기(25)의 출력부에서의 네가티브 신호 변경은 예컨대 포지티브 신호 변경으로 변환된다.

Claims (8)

  1. 전기 모터 작동용 회로 장치에 있어서,
    타이머;
    설정값 신호와 실제값 신호 사이의 제1 차동 신호의 함수로서, 상기 전기 모터에 전류 공급 신호를 기동(trigger)시키는 제1 스위칭 신호를 제공하는 조절기로,
    상기 제1 스위칭 신호는 타이머를 시동시키고,
    상기 전류 공급 신호는 상기 타이머에 의해 지정된 최대 시간으로 제한되는, 상기 조절기; 및
    상기 제1 차동 신호를 공급받는 영교차 검출기로, 상기 제1 차동 신호의 부호 변경을 검출해서 상기 타이머를 리셋하고 상기 전기 모터에의 상기 전류 공급 신호를 종료하는 제1 차단 신호를 출력하는 상기 영교차 검출기를 포함하는, 회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정값 신호의 변경을 검출해서 제2 스위칭 신호를 출력하는 검출 장치를 더 포함하고, 상기 제2 스위칭 신호는 상기 타이머를 시동시키는 회로 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이머는 재기동(retrigger) 가능한 타이머인 회로 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 차동 신호를 위한 제1 히스테리시스 값이 제공되는 회로 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정값 신호의 변경을 위한 제2 히스테리시스 값이 제공되는 회로 장치.
  7. 전기 모터 작동용 회로 장치에 있어서,
    타이머;
    설정값 신호와 실제값 신호 사이의 제1 차동 신호의 함수로서, 상기 전기 모터에 전류 공급 신호를 기동(trigger)시키는 제1 스위칭 신호를 제공하는 조절기로,
    상기 제1 스위칭 신호는 타이머를 시동시키고,
    상기 전류 공급 신호는 상기 타이머에 의해 지정된 최대 시간으로 제한되는, 상기 조절기;
    상기 설정값 신호의 변경을 검출해서 제2 스위칭 신호를 출력하는 검출 장치로, 상기 제2 스위칭 신호는 상기 타이머를 시동시키는, 상기 검출 장치; 및
    제2 감산기를 포함하고,
    상기 검출 장치는 상기 설정값 신호를 지연시키는 제3 시간 지연부를 포함하고,
    상기 시간 지연된 설정값 신호와 상기 설정값 신호가 상기 제2 감산기에 공급되는 회로 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 모터는 가변속 구동기 내에 배치되며,
    상기 설정값 신호는 위치 설정값에 상응하고, 상기 실제값 신호는 위치 실제값에 상응하는 회로 장치.
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