KR100995497B1 - Controller for power saving of motor - Google Patents

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KR100995497B1 KR1020100050743A KR20100050743A KR100995497B1 KR 100995497 B1 KR100995497 B1 KR 100995497B1 KR 1020100050743 A KR1020100050743 A KR 1020100050743A KR 20100050743 A KR20100050743 A KR 20100050743A KR 100995497 B1 KR100995497 B1 KR 100995497B1
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Abstract

PURPOSE: A motor power saving controller is provided to secure the safety of a motor driving control by blocking a motor through an inverter in the overload of the motor. CONSTITUTION: A signal detector(411) amplifies a divided voltage after dividing a voltage inputted from a hall sensor. An AD converter(413) converts an output signal of the signal detector into a digital signal. A controller(401) outputs a motor driving stop signal in the overload of the motor. A DA converter(415) converts the motor driving stop signal into an analog signal. An inverter controller(417) provides voltage and current signals set for stopping the motor in response to the analog signal outputted from the DA converter.

Description

전동기 절전 제어장치{CONTROLLER FOR POWER SAVING OF MOTOR}CONTROLLER FOR POWER SAVING OF MOTOR}

본 발명은 전동기 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 홀센서를 이용하여 전동기 부하에 대응하는 전압변화 검출을 토대로 전동기의 과부하 상태를 판단하고, 전동기의 과부하 발생 시 전동기를 빠르게 차단제어함으로써 불필요한 소비전력을 억제할 수 있는 전동기 절전 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control, and more particularly, it is necessary to determine the overload state of the motor based on the detection of the voltage change corresponding to the motor load by using one Hall sensor, and to quickly cut off and control the motor when the overload occurs. To an electric power saving control device capable of suppressing power consumption.

일반적으로, 고성능 회전운동이 요구되는 분야에서 사용되는 모터는 정확한 회전 속도의 산출을 위해 벡터제어방법이 널리 사용되고 있다. 이러한 벡터제어방법은 연속적인 회전자 위치를 필요로 하기 때문에 광학 엔코더나 레졸버 등과 같은 고분해능의 위치센서를 사용하게 된다. 그런데, 이러한 고분해능의 위치센서는 가격이 고가이고, 모터의 제어를 위한 제어장치의 설치환경의 제약을 초래한다.In general, a vector control method is widely used for a motor used in a field requiring high performance rotation, in order to calculate an accurate rotation speed. Since the vector control method requires a continuous rotor position, a high resolution position sensor such as an optical encoder or resolver is used. However, such a high-resolution position sensor is expensive and restricts the installation environment of the control device for controlling the motor.

이를 해결하기 위해 제안된 것이 센서를 사용하지 않고 회전자의 위치를 추정하는 센서리스(Sensorless) 벡터제어방법이다. 이러한, 센서리스 벡터제어방법에 있어서, 회전자의 회전시 최대토크를 얻기 위해 여자되어야 할 상(phase)은 모터의 회전자의 위치에 의해 결정된다. 여기서, 회전자가 회전하고 있는 경우 역기전력에 따라 회전자의 위치를 측정할 수 있다. 이에 기초해서, 모터의 제어시 최대토크를 얻기 위한 적절한 상을 선택적으로 여자시켜 모터를 회전을 제어하게 된다.Proposed to solve this problem is a sensorless vector control method that estimates the position of a rotor without using a sensor. In this sensorless vector control method, the phase to be excited to obtain the maximum torque during the rotation of the rotor is determined by the position of the rotor of the motor. Here, when the rotor is rotating, the position of the rotor can be measured according to the counter electromotive force. On the basis of this, an appropriate phase for obtaining the maximum torque during the control of the motor is selectively excited to control the rotation of the motor.

그런데, 이러한 센서리스 벡터제어방법은 역기전력이나 회전자 자속 추정에 의해 모터의 회전속도를 추정하기 때문에, 영속 또는 저속 구간에서는 회전속도의 추정이 어렵거나, 불가능한 단점이 있다. 이에, 미국등록특허 US6,081,093에서는 전속도 구간에서 연속적으로 속도제어를 위해 매입형 영구자석 동기 모터(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 센서리스 제어방법 및 장치를 제안하고 있다. 상기 미국등록특허에 개시된 센서리스 제어방법 및 장치는 저속에서 고족으로의 매끄러운 전환을 위해 지령속도와 추정속도에 멤버쉽 함수로 가중치를 두어 혼합하고 있다. 즉, 초기 기동이나 저속 구간에서 속도지령의 가중치를 크게 두고 있다.
However, since the sensorless vector control method estimates the rotation speed of the motor by estimating the back electromotive force or rotor flux, it is difficult or impossible to estimate the rotation speed in the continuous or low speed section. US 6,081,093 proposes a sensorless control method and apparatus for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) for continuous speed control in the entire speed range. The sensorless control method and apparatus disclosed in the U.S. Patent is mixed with the command speed and the estimated speed as a membership function for smooth transition from low speed to high level. That is, the weight of the speed command is set to a large value in the initial start or low speed section.

현재 전동기의 절전에 관련한 제어장치는 등록번호 제 10-0883507호 / 발명의 명칭 '삼상유도전동기의 절전 구동장치'에 개시된 바와 같이 삼상유도전동기의 무부하 작동시에 소비전력을 대폭 줄이고 불필요한 전력소모를 방지함을 목적으로 한다.Control devices related to power saving of electric motors are greatly reduced in power consumption during no load operation of three-phase induction motors and unnecessary power consumption, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0883507 / Power Saving Drive of Three-Phase Induction Motors. To prevent them from happening. 이를 구현하기 위해 종래 전동기의 절전 구동장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 시동스위치(PB2)와 정지스위치(PB1)를 포함하고, 상기 시동스위치(PB2)가 눌려지는 시동초기에는 메인전자접촉기(MCM)과 스타전자접촉기(MCS)를 온시켜서 전동기를 스타결선하여 저전압으로 시동하고, 저전압시동타이머(TR1)의 설정시간(t1), 예를 들면 5 내지 30초가 경과되면 역으로 스타전자접촉기(MCS)를 오프하고 델타전자접촉기(MCD)를 온시키는 스타델타전환부(110)와, 외부 부하검출센서(40)로부터 무부하신호가 검출되면 무부하지연타이머(TR2)의 설정시간(t2), 예를 들면5 내지 60초가 경과된 후에 델타전자접촉기(MCD)를 오프하고 스타전자접촉기(MCS)를 온시켜서 전동기를 저전압의 무부하운전모드로 운전하고, 무부하상태가 종료되면 무부하지연타이머(TR2)를 오프시켜서 델타전자접촉기(MCD)를 온하고 스타전자접촉기(MCS)를 오프시키는 무부하전환부(120)를 포함한다.In order to implement this, as shown in FIG. 1, a power saving driving device of a conventional electric motor includes a start switch PB2 and a stop switch PB1, and the main magnetic contactor is used at the start of the start of the start switch PB2. MMC) and the star magnetic contactor (MCS) are turned on, the motor is star-connected to start at low voltage, and when the set time t1 of the low voltage start-up timer TR1 elapses, for example, 5 to 30 seconds, the star magnetic contactor ( When the unloaded call is detected from the star delta switching unit 110 and the external load detection sensor 40 that turn off the MCS and turn on the delta electromagnetic contactor MCD, the set time t2 of the unloaded delayed timer TR2, eg For example, after 5 to 60 seconds have elapsed, the delta electromagnetic contactor (MCD) is turned off and the star electromagnetic contactor (MCS) is turned on to operate the motor in a low-voltage no-load operation mode. Off to delta Turning on the contactor (MCD), and includes a star contactor no-load switching module 120 to turn off the (MCS). 무부하상태의 검출은 시스템 외부의 부하 검출센서(40), 예를들면 온도센서, 압력센서, 리미트센서 등에 의해 검출되는 것으로 예시하였으나, 이와는 달리 전원입력부(10) 후단의 전류검출기(CT1,CT2)의 전류의 변동을 검출함으로써 무부하상태를 검출할 수 있다.The detection of the no-load state is illustrated as being detected by a load detection sensor 40 outside the system, for example, a temperature sensor, a pressure sensor, a limit sensor, etc. However, the current detectors CT1 and CT2 at the rear end of the power input unit 10 are different. The non-load state can be detected. 아울러, 무부하운전상태가 상당 시간동안 지속되면 전동기의 운동을 정지시키는 무부하운전정지부(130)를 구비한다. 무부하운전정지부(130)는 상기 무부하지연타이머(TR2)의 설정시간(t2)보다 긴 설정시간(t3)을 가진 운전정지타이머(TR3)를 포함하는데, 이 운전정지타이머(TR3)는 무부하지연타이머(TR2)의 온과 동시에 온되어, 무부하운전이 상당한 시간, 예를 들면 1분 내지 10분 동안 지속되면 운전정지타이머(TR3)가 작동되어 메인전자접촉기(MCM)를 차단하도록 구성된다.And a no-load operation stop unit 130 for stopping the motion of the motor when the no-load operation state continues for a considerable period of time. The no-load operation stop unit 130 includes an operation stop timer TR3 having a set time t3 longer than the set time t2 of the no-load delay timer TR2, which is a no-load delay. It is configured to turn on at the same time as the timer TR2 so that the no-load operation lasts for a considerable time, for example, from 1 minute to 10 minutes, so that the operation stop timer TR3 is activated to shut off the main electromagnetic contactor MCM. 그 외에도 상기 전류검출기(CT1,CT2)에서 과전류가 검출되면 회로를 차단하는 과전류차단부(140)를 더 포함한다. 따라서, 시동스위치(PB2)를 누르면 릴레이(RY)가 작동되어 메인전자접촉기(MCM)와 스타전자접촉기(MCS)가 온되어 유도전동기(20)가 스타결선되어 저전력으로 시동 개시된다. 한편, 시동스위치(PB2)의 누름과 동시에 저전압시동타이머(TR1)이 작동개시되어 소정의 설정시간(t1)이 경과되면 스타전자접촉기(MCS)를 차단하고 동시에 델타전자접촉기(MCD)를 온하여 유도전동기(20)를 델타결선으로 전환하여 정격전압으로 부하상태의 전동기를 운전한다. 이러한 정상적인 부하운전시에는 상기 부하검출 센서(40)에 의해 부하검출릴레이(AX1)가 온상태로 유지되고, 이에 따라 무부하지연타이머(TR2)나 운전정지타이머(TR3)는 오프상태로 유지된다.In addition, the electronic device further includes an overcurrent blocking unit 140 which cuts off a circuit when an overcurrent is detected by the current detectors CT1 and CT2. Accordingly, when the start switch PB2 is pressed, the relay RY is operated to turn on the main electromagnetic contactor MCM and the star electromagnetic contactor MCS, and the induction motor 20 is star-connected to start at low power. On the other hand, when the start switch PB2 is pressed and the low voltage start-up timer TR1 starts to operate, when the predetermined time t1 has elapsed, the star magnetic contactor MCS is shut off and at the same time the delta magnetic contactor MCD is turned on. The induction motor 20 is switched to the delta connection and the motor in the load state is operated at the rated voltage. In this normal load operation, the load detection relay AX1 is kept on by the load detection sensor 40, and thus the no load delay timer TR2 or the operation stop timer TR3 are kept off. 전동기의 부하운전 중에 부하검출센서(40)가 무부하를 검출하면, 부하검출릴레이(AX1)가 오프되어 무부하지연타이머(TR2) 전단의 릴레이접점(AX1)이 도통되고, 이에 직렬접속된 릴레이(AX2)접점이 작동되지 않고 도통상태가 유지되므로 무부하지연타이머(TR2)가 온되어 설정시간(t2) 경과 후에 타이머(TR2)의 접점이 전환되어 델타전자 접촉기(MCD)가 오프되고 스타전자접촉기(MCS)가 온되어 유도전동기(20)가 스타결선을 이루어 저전압의 절전운전을 개시한다. 타이머(TR2)에서 설정된 지연시간(t2)은 무의미한 순간적 부하변동에는 반응하지 않도록 하기 위한 것이다.When the load detection sensor 40 detects no load during the load operation of the motor, the load detection relay AX1 is turned off, so that the relay contact AX1 in front of the no load delay timer TR2 is turned on, and the relay AX2 connected in series therewith. Since the contact does not operate and the conduction state is maintained, the no-load delay timer (TR2) turns on, and after the set time (t2), the contact of the timer (TR2) is switched so that the delta contactor (MCD) is turned off and the star contactor (MCS) Is turned on and the induction motor 20 is star-connected to start the low-voltage power saving operation. The delay time t2 set in the timer TR2 is to prevent the response to a meaningless momentary load change. 따라서, 전동기의 시동시에는 스타결선에 의해 저전압시동을 하고, 이후에는 델타결선에 의해 정격전압에 의한 운전을 행하다가, 무부하상태가 검출되면 이를 다시 스타결선으로 전환함으로써, 기존의 스타-델타시동방식을 취하는 유도전동기의 구조를 그대로 이용하면서 약간의 구성의 부가를 통해 무부하시의 전력소모를 대폭 줄일 수 있게 된다.Therefore, when starting the motor, the low voltage start is performed by the star connection, and after that, the operation is performed by the rated voltage by the delta connection, and when no load condition is detected, it is switched back to the star connection. By using the structure of the induction motor taking the method as it is, the addition of a little configuration can greatly reduce the power consumption at no load. 그러나, 전술된 바와 같이 전동기의 전력소모를 방지하기 위한 수단으로 전동기 결선방식을 이용하고 있으나, 외란 토크의 변동이 큰 시스템, 예컨대, 세탁기와 같이 초기 구동시 외란 토크의 변동이 큰 시스템에 적용할 경우, 실제 회전자의 위치, 속도와 속도지령, 위치지령 오차가 크므로 운전이 불안정하고, 소비전력이 높아지기 때문에, 모터제어의 근본적인 시스템 구현이 시급한 상태이다.However, although the motor connection method is used as a means for preventing the power consumption of the motor as described above, it may be applied to a system having a large fluctuation of the disturbance torque during initial driving, such as a washing machine. In this case, since the actual rotor position, speed and speed command, and position command error are large, the operation is unstable and power consumption is high. Therefore, it is urgent to implement a fundamental system of motor control.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전동기 부하 상태를 감지하여 인버터 등의 제어 기능을 보다 효율적으로 수행하여, 과부하 발생 시 불필요한 전력낭비를 최소화할 수 있는 전동기 절전 제어장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect the motor load condition to perform a control function such as an inverter more efficiently, the electric power saving that can minimize unnecessary power waste in the event of an overload And a control device.

본 발명의 다른 목적은, 전동기의 부하에 대응하는 아날로그 신호를 하나의 홀센서로부터 검출하고, 홀센서의 출력 전압을 토대로 전동기의 부하량을 판단한 후 기 설정된 전동기의 과부하 정보에 기반하여 인버터를 이용한 전동기의 차단 제어를 실행하는 전동기 절전 제어장치를 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to detect an analog signal corresponding to the load of the motor from one Hall sensor, determine the load amount of the motor based on the output voltage of the Hall sensor and then use the motor based on the overload information of the preset motor Of the electric power saving control device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 전동기 절전 제어장치는, 전동기 절전을 위한 제어장치에 있어서,
According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling power saving of an electric motor,

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본 발명에 따른 전동기 절전 제어장치는, 하나의 홀센서를 이용하여 전동기의 회전상태에 따른 전압변화를 인지하고, 전동기 과부하에 따른 홀센서의 출력전압정보가 저장된 과부하 정보를 토대로, 전동기의 과부하 상태를 실시간으로 판단함에 따라, 인버터를 통한 전동기의 차단제어를 빠르게 수행할 수 있어 전동기 구동제어에 안정성을 제공할 뿐만 아니라, 전동기의 과부하 검출시간이 짧아 전동기 차단 제어가 용이하여 불필요한 전력낭비의 요소를 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전동기의 과부하 상태를 빠르게 판단제어함에 따라, 전동기 수명을 연장하여 산업설비의 안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.
Motor power saving control apparatus according to the present invention, by using a single Hall sensor to recognize the voltage change according to the rotation state of the motor, based on the overload information stored in the output voltage information of the Hall sensor according to the motor overload, the overload state of the motor In real time, it is possible to perform the control of the motor through the inverter quickly to provide stability to the motor drive control, as well as to shorten the overload detection time of the motor, and to easily control the motor to cut off unnecessary power. There is an effect that can be removed. Further, since the overload state of the motor can be quickly judged and controlled, the life of the motor can be extended to ensure the stability of the industrial equipment.

도 1은 종래 유도전동기의 절전제어 장치를 나타낸 배선도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전동기 절전장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에서 적용되는 전동기 제어용 테이블 맵 정보이다.
도 4는 본 발명에 따른 전동기 절전장치를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예로 나타낸 도 4의 회로도이다.1 is a wiring diagram showing a conventional power saving control apparatus for an induction motor.
2 is a block diagram illustrating an electric motor power saving device according to the present invention.
3 is table map information for motor control applied in the present invention.
4 is a block diagram of an electric motor power saving device according to the present invention.
5 is a circuit diagram of FIG. 4 shown as an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 시스템 구성도를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 전동기(205)를 구동 제어하는 인버터(203)가 구비된 시스템과 연동하는 구조이다. 이를 위해, 상기 전동기(205)의 일단으로 장착되어 상기 전동기(205)의 회전상태를 전압 값으로 검출하는 하나의 홀센서(Hall sensor)가 구비되며, 상기 전동기의 과도한 회전속도, 토크에 대응하는 기 설정된 과부하 정보가 테이블 맵 정보로서 등록되는 메모리를 포함하고, 상기 하나의 홀센서로부터 검출된 전압과 상기 기 설정된 과부하 정보를 토대로 상기 전동기의 과부하 상태를 판단한 후, 판단결과에 따라 상기 인버터(203)로 전동기의 정지신호를 제공하는 절전 제어장치(201)로 구성된다.2 is a block diagram of a system according to the present invention. As shown, the present invention is structured to interlock with a system provided with an inverter 203 for driving control of the electric motor 205. To this end, a Hall sensor (Hall sensor) is mounted to one end of the motor 205 and detects the rotation state of the motor 205 as a voltage value, and corresponds to an excessive rotation speed and torque of the motor. And a memory in which preset overload information is registered as table map information, and after determining the overload state of the electric motor based on the voltage detected from the one hall sensor and the preset overload information, the inverter 203 according to the determination result. ) Is configured as a power saving control device 201 for providing a stop signal of the electric motor.

여기서, 상기 과부하 정보는 전동기에 대한 각 종류별 운용 제어정보로서, 전동기의 회전속도, 토크에 대응하는 적정 전류/전압 정보이다. 이러한 정보는 전동기 구동을 위한 최적의 전류 값 및 전압 값으로, 전동기의 부하량에 대응하는 선형적 제어패턴 정보이다. 따라서, 상기 과부하 정보는 절전 제어장치(201)의 내부 메모리 또는 외부 메모리로 등록 저장된 테이블 맵으로서, 모터의 각 기종별로 분류 및 탑재되어 전동기 운용제어를 도모한다.Here, the overload information is operation control information for each type of the motor, and appropriate current / voltage information corresponding to the rotational speed and torque of the motor. This information is an optimal current value and voltage value for driving the motor, and is linear control pattern information corresponding to the load of the motor. Therefore, the overload information is a table map registered and stored in the internal memory or the external memory of the power saving control device 201, and is classified and mounted for each model of the motor to promote motor operation control.

한편, 상기 절전 제어장치(201)는 전동기(205)의 최대 부하량을 기반으로, 기준치 이상의 부하가 발생될 경우, 상기 전동기(205)의 기동상태를 차단토록 한다. 이는 시스템의 안정성을 확보하기 위한 것으로, 전동기(205)로 제공되는 공급전력이 가중될 경우 전동기(205)의 손상을 사전에 방지하기 위한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 절전 제어장치(201)는 기 설정된 전동기의 과부하 정보에 기초하여, 전동기(205)로 공급되는 전류/전압이 기준치를 넘을 경우, 상기 인버터(203)로 전동기 정지명령을 제공한다. 따라서, 시설물의 오동작 또는 전동기의 피로가 발생될 경우, 상기 절전 제어장치(201)는 이를 감지함으로써 불필요한 전력을 차단하고 산업 설비의 안전을 유도하는 것이다.On the other hand, the power saving control device 201, based on the maximum load amount of the motor 205, when a load of more than the reference value is generated, to block the starting state of the motor 205. This is to ensure the stability of the system, in order to prevent damage to the motor 205 in advance when the power supplied to the motor 205 is increased. That is, the power saving control device 201 according to the present invention provides a motor stop command to the inverter 203 when the current / voltage supplied to the electric motor 205 exceeds a reference value based on preset overload information of the electric motor. do. Therefore, when malfunction of the facility or fatigue of the motor occurs, the power saving control device 201 detects this to cut off unnecessary power and induce safety of the industrial equipment.

또한, 본 발명에서 적용되는 인버터(203)는 전동기(205)를 구동하기 위한 정격 신호를 제공하기 위한 장치로써, 인버터(203)를 제어하기 위한 신호는 전류량 정보, 전압 정보 및 운용차단 정보로 이루어진다. 상기 전류량 정보는 0 ~ 20mA 범위를 갖고, 상기 전압 정보는 0 ~ 10V 범위를 갖는다. 그리고, 운용차단 정보는 'High' 또는 'Low' 신호를 기반으로 전동기(205)를 동작시키거나 차단시키는 신호로 사용된다.In addition, the inverter 203 applied in the present invention is a device for providing a rated signal for driving the electric motor 205, the signal for controlling the inverter 203 is made up of the current amount information, voltage information and operating interruption information. . The amount of current information has a range of 0-20 mA, and the voltage information has a range of 0-10V. The operation cutoff information is used as a signal to operate or cut off the motor 205 based on the 'High' or 'Low' signal.

따라서, 상기 절전 제어장치(201)는 전동기(205)의 부하에 대응하는 전압 정보 및 전류량 정보를 산출하며, 이는 전술된 전동기의 과부하 정보에 기초하게 된다. 도 3은 상기 전동기의 과부하 정보 및 인버터 제어 신호를 생성하기 위한 기준 챠트이다. 도시된 바와 같이, 전동기(205)의 기종, 상기 전동기(205)로부터 검출되는 부하량, 인버터(203)를 제어하기 위한 제어신호로 구성된다.Accordingly, the power saving control device 201 calculates voltage information and current amount information corresponding to the load of the motor 205, which is based on the overload information of the motor described above. 3 is a reference chart for generating overload information and an inverter control signal of the motor. As shown in the figure, a model of the electric motor 205, a load amount detected from the electric motor 205, and a control signal for controlling the inverter 203 are configured.

상기 전동기(205)의 기종은 전동기의 운용 용량으로 표시되며, 본 발명의 실시 예로서 100A, 200A를 예로 하고 있다. 또한, 상기 부하량은 전술된 바와 같이 전동기(205)로 장착된 하나의 홀센서 출력 신호로서, 0V ~ 4V 범위를 갖고 출력된다. 상기 인버터 제어신호는 부하량 정보 및 전동기의 기종에 대응하여 출력되는 테이블 맵 정보이며, 전동기(205)를 동작 제어하기 위한 데이터로 사용된다. 상기 인버터(203)는 이러한 인버터 제어신호에 따라 상기 전동기(205)로 정격 전압 및 전류를 제공한다. 본 발명의 실시 예에서는 0 ~ 10(V) 범위, 0 ~ 20(mA) 범위를 갖고 있으나, 인버터(205)의 종류에 따라 제어 신호의 범위는 달리될 수 있음은 당연할 것이다.The model of the electric motor 205 is represented by the operating capacity of the electric motor, and 100A and 200A are taken as an embodiment of the present invention. In addition, the load amount is one Hall sensor output signal mounted to the motor 205 as described above, and is output with a range of 0V to 4V. The inverter control signal is table map information output in correspondence with the load information and the model of the motor, and is used as data for operation control of the motor 205. The inverter 203 provides the rated voltage and current to the motor 205 according to the inverter control signal. Although the embodiment of the present invention has a range of 0 to 10 (V) and 0 to 20 (mA), it will be obvious that the range of the control signal may vary according to the type of the inverter 205.

도 4는 본 발명에 따른 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 하나의 홀 센서로부터 입력된 전압을 전압 분배한 후, 분배된 전압을 증폭하는 신호 검출부(411)와, 상기 신호 검출부(411)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(413)와, 상기 AD 컨버터(413)로부터 입력된 전동기(205)의 부하량에 대응하는 전압 신호 및 기 설정된 전동기의 과부하 정보에 기초하여 전동기의 과부하 상태로 판단될 경우, 인버터로 전동기 구동 정지를 위한 정지신호를 출력하는 제어부(401)와, 상기 제어부(401)에서 출력된 정지신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(415)와, 상기 DA 컨버터(415)에서 출력되는 아날로그 신호에 응답하여 상기 전동기 구동 정지를 위해 설정된 전압 및 전류 신호를 상기 인버터(203)로 제공하는 인버터 제어부(417)로 이루어진다.4 is a block diagram illustrating main functions according to the present invention. As shown, an AD converter for voltage-dividing a voltage input from the one hall sensor and amplifying the divided voltage, and an AD converter for converting an output signal of the signal detector 411 into a digital signal. 413 and a voltage signal corresponding to the load amount of the motor 205 input from the AD converter 413, and when it is determined that the motor is overloaded, based on the preset overload information of the motor, the inverter stops driving the motor. A control unit 401 for outputting a stop signal for the control unit; a DA converter 415 for converting the stop signal output from the control unit 401 into an analog signal; and in response to the analog signal output from the DA converter 415. The inverter controller 417 provides a voltage and current signal set for stopping the motor driving to the inverter 203.

삭제delete

또한, 상기 제어부(401)의 출력단에는 전동기의 기종을 표시하거나, 현재 전동기로 공급되는 전압, 전류를 표시하는 디스플레이부(405)가 접속되며, 상기 제어부(401)의 입력단에는 전동기의 기종을 선택 입력하기 위한 키 입력부(403)가 연결된다. 미 설명된 전원부(407)는 시스템으로 공급되는 정격전압을 생성하기 위한 회로로써, 상용전원(AC)을 입력받아 시스템 정격 전원인 5V, 12V, -12V로 변환 공급한다.In addition, a display unit 405 for displaying the type of the motor or displaying the voltage and current currently supplied to the motor is connected to the output terminal of the control unit 401, and the type of the motor is selected for the input terminal of the control unit 401. And a key input unit 403 for inputting a key. The power unit 407, which is not described, is a circuit for generating a rated voltage supplied to the system. The power unit 407 receives commercial power (AC) and converts the system into 5V, 12V, and -12V.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 절전 제어장치를 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제어부(401)는 키 입력부(403)를 통해 현재 절전 제어를 수행할 전동기의 기종정보를 입력한다. 입력된 전동기 기종정보는 해당 전동기의 부하량을 인지하기 위한 정보로 활용되는데, 전동기 기종에 대응하는 회전속도, 토크에 기초한 과부하 상태를 상기 홀센서의 출력전압 정보와 매칭시킨다. 이는 전동기에 대한 과부하 정보로서 테이블 맵 정보로 활용되며, 제어부(401)의 내부 메모리 예컨대, EEPROM에 저장되거나 별도의 외부 메모리에 등록 관리된다. 여기서, 전동기의 기종은 전동기의 용량 정보로서, 최대 소비되는 전류량으로 표시된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 100A, 200A ... 등으로 전동기의 기종을 표시한다.5 is a circuit diagram illustrating a motor power saving control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown, the control unit 401 inputs the model information of the motor to perform the current power saving control through the key input unit 403. The input motor model information is used as information for recognizing the load of the corresponding motor, and the overload state based on the rotation speed and torque corresponding to the motor model is matched with the output voltage information of the hall sensor. This is utilized as table map information as overload information for the motor, and is stored in an internal memory of the controller 401, for example, EEPROM or registered and managed in a separate external memory. Here, the model of the motor is represented by the maximum amount of current consumed as capacity information of the motor. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the type of the motor is indicated by 100 A, 200 A...

한편 상기 제어부(401)는 마이컴으로 구성되며, 마이컴의 종류로서 ATMEGA128을 사용하고 있다. 상기 제어부(401)의 입력포트에는 신호 검출부(411) 및 AD 컨버터(413)가 접속된다. 상기 신호 검출부(411)는 상기 홀센서로부터 입력된 전압을 저항소자를 이용한 전압 분배를 수행한 후, 증폭한다. 본 회로에서는 2KΩ 가변저항을 사용하고, LM358 소자의 증폭 IC를 사용한다. 이러한 신호 검출부(411)에서 출력되는 전압 신호는 상기 AD 컨버터(413)로 입력되며, 상기 AD 컨버터(413)는 전압 신호를 설정된 Bit로 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 상기 디지털 신호는 제어부(401)의 일측 입력포트를 통해 입력된다.Meanwhile, the controller 401 comprises a microcomputer, and the ATMEGA 128 is used as a microcomputer. A signal detection unit 411 and an AD converter 413 are connected to the input port of the control unit 401. The signal detector 411 amplifies the voltage input from the hall sensor using a resistance element and then amplifies the voltage. In this circuit, a 2KΩ variable resistor is used, and an amplifier IC of the LM358 element is used. The voltage signal output from the signal detector 411 is input to the AD converter 413, and the AD converter 413 samples the voltage signal into a set bit and converts the voltage signal into a digital signal. The digital signal is input through one input port of the controller 401.

상기 제어부(401)는 전술된 전동기에 대한 과부하 정보를 내부 메모리(EEPROM)로부터 추출하여 레지스터에 등록한다. 따라서, 상기 제어부(401)는 상기 과부하 정보와 현재 AD 컨버터(413)로부터 입력되는 홀센서의 출력전압 정보를 토대로, 인버터(203) 제어를 위한 제어명령을 생성한다. 상기 제어명령은 현재 전동기에 대한 부하량 대비 인버터를 구동해야 할 전류 및 전압 값으로, 도 3에 도시된 테이블 정보를 토대로 추출된다. 예컨대, 현재 전동기의 기종이 100A이고, 현재 전동기에 걸리는 부하 즉, 홀센서로부터 검출되는 전압 값이 2V일 경우, 상기 제어부(401)는 인버터(203) 제어 신호로서, 6.4V 및 17mA 신호를 출력하기 위한 디지털 신호를 출력한다.The controller 401 extracts the above-mentioned overload information for the motor from the internal memory EEPROM and registers it in a register. Accordingly, the controller 401 generates a control command for controlling the inverter 203 based on the overload information and the output voltage information of the hall sensor currently input from the AD converter 413. The control command is a current and voltage value for driving the inverter relative to the load amount of the current motor, and is extracted based on the table information shown in FIG. 3. For example, when the model of the current motor is 100A and the load applied to the current motor, that is, the voltage value detected from the hall sensor is 2V, the controller 401 outputs 6.4V and 17mA signals as the inverter 203 control signal. And outputs a digital signal to be used.

즉, 제어부(401)는 '6.4' 및 '17'에 대응하는 소정 비트 예컨대 5bit 데이터로 생성한다. 물론, 필요에 따라 데이터의 비트는 설계 용량에 따라 달리될 수 있음은 당연할 것이며, 출력 전압 및 전류를 각각으로 제어하기 위한 제어 데이터가 사용될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명에서는 하나의 제어데이터를 토대로 인버터를 출력 제어하기 위한 전류 및 전압 값을 유도한다. 이를 위해 상기 인버터 제어부(417)는 아날로그 회로를 통해 전류 및 전압 값을 출력한다. 이와 같이 상기 제어부(401)는 기 설정된 과부하 정보에 기초하여 현재 검출되는 전동기의 부하량에 대응하도록 디지트화된 인버터 제어신호를 제공한다.That is, the control unit 401 generates predetermined bits, for example, 5-bit data corresponding to '6.4' and '17'. Of course, it will be appreciated that the bits of data may vary depending on the design capacity as needed, and control data for controlling the output voltage and current respectively may be used. However, in the present invention, the current and voltage values for output control of the inverter are derived based on one control data. To this end, the inverter controller 417 outputs current and voltage values through an analog circuit. As such, the controller 401 provides a digitized inverter control signal to correspond to the load of the motor currently detected based on preset overload information.

이후, 상기 DA 컨버터(415)는 제어부(401)의 인버터 제어신호를 입력받아 인버터를 정격 제어하기 위한 아날로그 신호를 출력한다. 상기 DA 컨버터(415)는 전용 IC로써 DAC8512 소자를 사용하며, IC의 출력 단자는 상기 인버터 제어부(417)와 접속된다. 따라서, 상기 인버터 제어부(417)는 DA 컨버터(415)의 출력 신호를 인가받아 0 ~ 10V 범위의 전압신호 및 0 ~ 20mA 범위의 전류신호 범위로 출력한다.Thereafter, the DA converter 415 receives an inverter control signal of the controller 401 and outputs an analog signal for rating control of the inverter. The DA converter 415 uses a DAC8512 element as a dedicated IC, and an output terminal of the IC is connected to the inverter controller 417. Accordingly, the inverter controller 417 receives the output signal of the DA converter 415 and outputs the voltage signal in the range of 0 to 10V and the current signal in the range of 0 to 20mA.

상기 인버터 제어부(417)는 전압 출력을 위한 비교기(U6A)가 상기 DA 컨버터(415)의 출력 신호에 대응하는 전압 레벨을 형성하고, Q11, Q12 트랜지스터를 통해 전압 레벨에 대응하는 정격 전압을 출력한다. 또한, 상기 인버터 제어부(417)는 전류 출력을 위한 비교기(U7A 및 U7B)를 통해 전류 증폭을 수행한 후, Q3 트랜지스터를 통해 출력된다. 이와 같이 인버터 제어부(417)는 DA 컨버터(415) 출력신호에 대응하는 전압 값 및 전류 값이 출력되어 상기 인버터(203)로 제공된다. 상기 인버터(203)는 전술된 전압 및 전류 값에 기초하여 상기 전동기(203) 부하에 대응하는 최적 상태의 제어가 이루어진다.The inverter controller 417 forms a voltage level corresponding to the output signal of the DA converter 415 by the comparator U6A for voltage output, and outputs a rated voltage corresponding to the voltage level through the Q11 and Q12 transistors. . In addition, the inverter controller 417 performs current amplification through the comparators U7A and U7B for current output, and then outputs it through the Q3 transistor. In this way, the inverter controller 417 outputs a voltage value and a current value corresponding to the output signal of the DA converter 415 and is provided to the inverter 203. The inverter 203 controls the optimum state corresponding to the load of the motor 203 based on the voltage and current values described above.

한편, 상기 제어부(401)는 AD 컨버터(413)를 통해 유입되는 전동기의 부하량 정보가 기준치를 넘는 것으로 판단될 경우, 예컨대 전동기의 열화를 인해 과도한 부하가 걸리거나, 전동기 축으로 연장되는 메카니즘의 오류로 인해 전동기 부하가 가중될 경우, 상기 제어부(401)는 시스템의 안정을 위해 상기 전동기의 전력을 차단 제어한다. 이러한 전동기 차단제어 신호는 상기 제어부(401)의 일측 출력포트를 통해 상기 인버터(203)로 전동기 차단 제어를 위한 신호를 출력한다. 결국, 상기 제어부(401)는 하나의 홀센서로부터 검출된 전동기의 부하상태를 전압값으로 인지함으로써, 전동기의 부하 발생 시 전동기의 동작을 빠르게 차단하는 것이다.
On the other hand, if it is determined that the load information of the motor flowing through the AD converter 413 exceeds the reference value, the control unit 401 may receive an excessive load due to deterioration of the motor, or an error of a mechanism extending to the motor shaft. The control unit 401 cuts off the power of the motor to stabilize the system. This motor cutoff control signal outputs a signal for motor cutoff control to the inverter 203 through one output port of the control unit 401. [ As a result, the control unit 401 recognizes the load state of the motor detected by one Hall sensor as a voltage value, thereby quickly shutting off the operation of the motor when the load of the motor is generated.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동기 절전장치는 산업설비 전반으로 적용되는 전동기 시스템의 효율적 구동을 유도함으로써, 시스템의 안정성 및 소비전력의 최소화를 갖도록 설계가 가능하여 산업적 이용 가치가 충분히 높을 것으로 판단된다. 더욱이, 전동기 제어를 안정적으로 구동하기 위한 회로를 단순화시켜 전동기 제어를 위한 인버터와의 일체화를 구현하여, 전동기 시장 및 인버터 시장의 활성화를 도모함으로써, 산업적 활용가치가 극히 높을 것으로 판단된다.
As described above, the motor power saving device according to the present invention can be designed to induce efficient driving of the motor system applied to the overall industrial facilities, so that the stability and stability of the system can be minimized, so that the industrial use value will be sufficiently high. do. In addition, by simplifying the circuit for stably driving the motor control to implement integration with the inverter for the motor control, and to promote the motor market and the inverter market, it is determined that the industrial utilization value will be extremely high.

201 : 절전 제어장치 203 : 인버터
205 : 전동기 401 : 제어부
403 : 키 입력부 405 : 디스플레이부
407 : 전원부 409 : 차단 제어부
411 : 신호 검출부 413 : AD 컨버터
415 : DA 컨버터 417 : 인버터 제어부201: power saving control device 203: inverter
205: electric motor 401:
403: key input unit 405:
407: Power supply unit 409:
411: signal detector 413: AD converter
415: DA converter 417: inverter control unit

Claims (5)

전동기(205)를 구동 제어하는 인버터(203)가 구비된 전동기 제어장치에 있어서,
상기 전동기(205)의 일단으로 장착되어 상기 전동기(205)의 회전상태를 전압 값으로 검출하는 하나의 홀센서(Hall sensor);
상기 전동기의 과도한 회전속도, 토크에 대응하도록 기 설정된 과부하 정보가 테이블 맵 정보로서 등록되는 메모리;
상기 하나의 홀센서로부터 검출된 전압과 상기 기 설정된 과부하 정보를 토대로 상기 전동기의 과부하 상태를 판단한 후, 판단결과에 따라 상기 인버터(203)로 전동기의 정지 제어를 수행하는 절전 제어장치(201)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 절전 제어장치.In the electric motor control apparatus provided with the inverter 203 which drives and controls the electric motor 205,
A Hall sensor mounted at one end of the electric motor 205 for detecting the rotational state of the electric motor 205 as a voltage value;
A memory for storing predetermined overload information corresponding to an excessive rotational speed and torque of the electric motor as table map information;
After determining the overload state of the motor on the basis of the voltage detected from the one Hall sensor and the preset overload information, according to the determination result to the power saving control device 201 to perform the stop control of the motor to the inverter 203 Power saving control device for an electric motor, characterized in that configured. 제 1 항에 있어서 상기 절전 제어장치는,
상기 홀 센서로부터 입력된 전압을 전압 분배한 후, 분배된 전압을 증폭하는 신호 검출부(411);
상기 신호 검출부(411)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(413);
상기 AD 컨버터(413)로부터 입력된 전동기(205)의 부하량에 대응하는 전압 신호 및 기 설정된 전동기의 과부하 정보에 기초하여 전동기의 과부하 상태로 판단될 경우, 상기 인버터로 전동기 구동 정지를 위한 정지신호를 출력하는 제어부(401);
상기 제어부(401)에서 출력된 정지신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(415); 및
상기 DA 컨버터(415)에서 출력되는 아날로그 신호에 응답하여 상기 전동기 구동 정지를 위해 설정된 전압 및 전류 신호를 상기 인버터(203)로 제공하는 인버터 제어부(417)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기의 절전 제어장치.
According to claim 1, The power saving control device,
A signal detector (411) for amplifying the divided voltage after voltage division of the voltage input from the hall sensor;
An AD converter 413 for converting an output signal of the signal detector 411 into a digital signal;
When it is determined that the motor is overloaded based on a voltage signal corresponding to the load amount of the motor 205 input from the AD converter 413 and preset overload information of the motor, a stop signal for stopping the motor driving is transmitted to the inverter. A control unit 401 for outputting;
A DA converter 415 for converting the stop signal output from the controller 401 into an analog signal; And
Inverter control unit 417 for providing a voltage and current signal to the inverter 203 set to stop the motor drive in response to the analog signal output from the DA converter 415, characterized in that .
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(401)의 출력단에는 전동기의 기종을 표시하거나, 현재 전동기로 공급되는 전압, 전류를 표시하는 디스플레이부(405)가 접속되며, 상기 제어부(401)의 입력단에는 전동기의 기종을 선택 입력하기 위한 키 입력부(403)가 연결되는 것을 특징으로 하는 전동기의 절전 제어장치.
The method of claim 2,
A display unit 405 is connected to an output terminal of the control unit 401 to display a model of the motor or to display current and voltage supplied to the motor. And a key input unit (403) for controlling the power of the motor.
삭제delete
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