KR101215867B1

KR101215867B1 - 유도전동기 제어시스템

Info

Publication number: KR101215867B1
Application number: KR1020110055536A
Authority: KR
Inventors: 안근환
Original assignee: (주)엠에스테크노코리아; 안근환
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-31
Also published as: KR20120136538A

Abstract

본 발명은 연동 제어기에 의해 유도전동기의 속도제어 및 위치제어뿐만 아니라 별도의 설비를 부가하지 않고 토크제어가 가능한 연동제어기능을 갖는 것을 특징으로 하는 유도전동기 제어시스템에 관한 것으로, 종래의 유도전동기 제어시스템에서 속도제어 및 위치제어를 위한 인버터, 모터의 토크제어 등을 위한 PLC(Programmable Logic Controller) 수단을 구비하는 것과는 달리, 유도전동기에 연동 제어기를 구비하여 유도전동기의 사용용도 및 기능에 적합하게 모터의 속도, 모터의 위치, 회전토크 등을 동시에 연동적으로 제어함으로써, 기계 구동의 빠른 제어가 가능한 연동제어시스템인 것이 장점이다. 또한 유도전동기 제어시스템에 대한 설비가 간단하여 저렴한 가격에 의해 공급이 가능하므로 그 수요가 대폭 확대될 것으로 기대된다.

Description

유도전동기 제어시스템{CONTROL SYSTEM FOR INDUCTION MOTOR}

본 발명은 유도전동기 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연동 제어기에 의해 유도전동기의 속도제어 및 위치제어뿐만 아니라 별도의 설비를 부가하지 않고 토크제어가 가능한 연동제어기능을 갖는 것을 특징으로 하는 유도전동기 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 유도전동기는 제어방식이 인버터에 의한 제어방식으로 전력용 반도체(Diode, Thyristor, Transistor, IGBT, GTO 등)를 사용하여 상용 교류전원을 직류전원으로 변환시킨 후, 다시 임의의 주파수와 전압의 교류로 변환시켜 유도전동기의 회전속도를 제어하는 방식이다.

유도 전동기 제어시스템에 관한 특허로서, 국내 공개특허공보 제2006-0014541호에 도 1에 도시된 바와 같이, 유도전동기 직접벡터제어를 위해 IPM 인버터와 별도의 DSP 컨트롤러를 구비한 유도 전동기 제어 시스템과, 국내 공개특허공보 제2006-0131440호에 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 회로부(110) 및 전류검출 회로부(120)가 구비되는 DSP(digital signal processing) 프로세서(100)를 중심으로, 유도 전동기(미도시)가 고속일경우 유도 전동기의 내부 파라미터를 기초로 제어가 가능하도록 DSP 프로세서(100)와 유도 전동기를 연결시키는 커넥터부(200)와, 저속일 경우 유도 전동기의 작동을 감지하여 이를 기초로 제어하도록 엔코더(700) 및 펄스폭 변조기(600)를 포함하여 구성되는 유도 전동기 제어장치(1000)가 알려져 있다.

그러나 상기와 같은 유도전동기 제어시스템은 인버터(40) 단독으로 사용시에는 속도제어만 가능하므로, 위치제어 및 토크제어를 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 부가적인 제어수단인 PLC(50, Programmable Logic Controller)를 추가로 설치하고, 구동 시작과 정지의 스위치 신호, 릴레이 신호, PLC 제어신호 등의 각종 외부 신호(10)를 입력받은 PLC(50)에 의해 토크를 제어함에 따라 부가 설비의 추가 설치로 인해 유도전동기 제어장치의 가격 상승요인이 될 뿐만 아니라 사용자가 유도전동기의 기능에 맞는 맞춤형 프로그램을 할 수 없는 문제점들이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 유도전동기 제어시스템에서 속도제어 및 위치제어를 위한 인버터, 모터의 토크제어 등을 위한 PLC(Programmable Logic Controller) 수단을 구비하는 것과는 달리, 도 4에 도시된 바와 같이 연동 제어기를 구비한 유도전동기의 사용용도 및 기능에 적합하게 모터의 회전속도, 모터의 위치, 회전토크 등을 동시에 연동적으로 제어함으로써, 기계 구동의 빠른 제어가 가능한 연동제어시스템인 것을 특징으로 하는 유도전동기 제어시스템을 제공함을 과제로 한다.

본 발명은 유도전동기와 이 유도전동기의 회전 속도와 모터 위치를 검출하는 엔코더, 시퀀서 및 유도전동기의 동작을 제어하는 제어기로 이루어지는 유도전동기 제어시스템에 있어서,

상기 제어기는 연동 제어기로서, 사용자에 의해 입력된 입력정보를 이용하여 목표값을 설정하는 사용자 프로그램과;

상기 유도전동기에 대한 제어 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부 및;

사용자 프로그램(A)의 목표값과 파라미터 검출부의 파라미터 제어신호를 각각 입력받아 연산처리에 의해 유도전동기의 동작을 제어하는 지시값을 산출하는 연산수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기 제어시스템을 과제 해결 수단으로 한다.

상기 지시값은 유도전동기의 속도제어, 위치제어 및 토크제어를 동시에 제어하는 지시값이고,

상기 속도제어는 지시주파수(HZP)의 값이 HZP>0이면 모터가 정회전하고, HZP<0이면 모터가 역회전하며, HZP=0이면 모터가 정지하며,

상기 위치제어는 POS(타겟 포지션)=PLS(현재 포지션)가 되면 PSG=0(위치결정완료)이 되면서 자동적으로 모터가 정지하고,

상기 토크제어는 최대 토크 설정(VFB)을 설정을 하면 모터 속도 (HZP-HZF)의 값과 피드백 토크 VFA에 따라 토크를 자동적으로 조절이 되는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명은 별도의 부가적인 설비인 PLC를 사용하지 않고도 본 발명에 따른 간단한 연동 제어기에 의해 속도, 위치 및 토크에 대한 동시 연동제어가 가능하여 동작을 자유롭게 구현할 수 있는 것이 장점이다. 또한 유도전동기 제어시스템에 대한 설비가 간단하여 저렴한 가격에 의해 공급이 가능하므로 그 수요가 대폭 확대될 것으로 기대된다.

도 1은 종래의 IPM 인버터와 별도의 DSP 컨트롤러를 구비한 유도 전동기 제어 시스템의 블록구성도.
도 2는 종래의 또 다른 보호 회로부 및 전류검출 회로부가 구비되는 DSP(digital signal processing) 프로세서의 블록구성도.
도 3은 종래의 통상적인 유도전동기에 PLC 제어수단이 부가된 유도전동기 제어시스템의 블록구성도.
도 4는 본 발명에 따른 유도전동기의 제어시스템 개념의 블록구성도.
도 5는 본 발명에 따른 제어기 구성요소의 블록구성도.
도 6은 본 발명에 따른 유도전동기의 속도제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 유도전동기의 위치제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 유도전동기의 토크제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 4 내지 도 8에 의거하여 상세히 설명하며, 각 도면 및 상세한 설명에서 일반적인 유도전동기의 제어시스템 기술 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다.

본 발명에 따른 유도전동기 제어시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 유도전동기(10)와 이 유도전동기의 회전 속도와 모터 위치를 검출하는 엔코더(20), 시퀀서(70) 및 유도전동기의 동작을 제어하는 연동 제어기(60)로 이루어지며, 구동 시작과 정지의 스위치 신호, 릴레이 신호 등의 각종 입력정보(10)를 연동 제어기(60)에 입력하여 유도전동기의 제어 목표값을 설정하고, 연동 제어기(60) 내에서 제어 목표값 및 파라미터 검출기에 의해 유도전동기로부터 검출된 제어 파라미터신호에 의해 제어 지시값을 산출하여 시퀀스(70)로부터 전송되는 명령에 의해 유도전동기의 동작이 연동 제어되어진다.

즉, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 유도전동기 제어시스템에서 속도제어 및 위치제어를 위한 인버터(40)와, 모터의 토크제어 등을 위한 별도의 PLC(50, Programmable Logic Controller) 수단을 구비하는 것과는 달리, 도 4에 도시된 바와 같이 유도전동기에 연동 제어기(60)를 부착하여 유도전동기의 사용용도 및 기능에 적합하게 유도전동기의 회전속도, 모터의 위치, 토크 등을 동시에 연동제어함으로써, 기계 구동의 빠른 제어가 가능한 유도전동기 제어시스템이다.

본 발명에 따른 유도전동기 제어시스템은 유도전동기의 종류에 관계없이 적정 속도, 토크 및 위치 등을 분석하여 자동으로 유도전동기의 종류에 따라 속도, 토크 및 위치 등의 변화에 영향을 주는 속도제어(speed control), 위치제어(location control) 및 토크제어(torque control)를 제어시키는 연동제어수단을 적용하였다.

그리고, 상기 유도전동기는 단상 유도전동기, 농형 3상 유도전동기, 코일형 3상 유도전동기와 같은 3상 유도전동기가 모두 적용되어진다.

또한 입력정보(10)는 구동 시작과 정지의 스위치 신호, 릴레이 신호, 디지털 신호, 아날로그 신호, RS232/RS422의 인터버스 신호 등의 각종 외부 신호로서, 제어기(60)에 입력되어 유도전동기의 동작을 제어한다.

따라서, 본 발명에 적용하는 연동 제어기(60)는 유도전동기의 위치, 속도, 토크 등의 실시간 변화에 대응하여 제어할 수 있는 서보(servo)제어 기술을 적용하여 유도전동기의 회전속도, 모터의 위치, 토크 등을 연동제어함으로써, 모터 구동의 빠른 제어가 가능한 제어시스템으로, 본 발명의 유도전동기 제어시스템은 연동 제어기(60)로부터 출력되는 지시값인 속도제어신호, 위치제어신호 및 토크제어신호에 의해 연동제어되는 제어수단을 적용하였다.

본 발명에 따른 연동 제어기(60)의 구성요소는 도 5에 도시된 바와 같다.

본 발명에 따른 유도전동기 제어시스템의 제어기(60)는 사용자에 의해 입력된 입력정보를 이용하여 목표값을 설정하는 사용자 프로그램(A)과;

상기 유도전동기에 대한 제어 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부(B) 및;

사용자 프로그램(A)의 목표값과 파라미터 검출부의 파라미터 제어신호를 각각 입력받아 연산처리에 의해 유도전동기의 동작을 제어하는 지시값을 산출하는 연산수단(C);

을 포함한다.

그리고 상기 사용자 프로그램(A)은 사용자에 의해 입력된 입력정보(10)를 분석하여 목표값을 설정하고, 유도전동기(30)의 회전속도, 모터 위치 및 회전토크를 제어하기 위한 설정된 목표값을 연산수단(B)으로 전송한다.

또한 상기 파라미터 검출부(B)는 유도전동기의 입력전류와 입력전압으로부터 제어파라미터에 의해 유도전동기(30)의 회전속도, 모터 위치 및 회전토크에 대한 파라미터 제어신호를 검출한다.

또한 상기 연산수단(C)은 사용자 프로그램(A)으로부터 전송된 목표값과, 파라미터 검출부(B)로부터 전송된 파라미터 제어신호를 각각 입력받아 연산처리에 의해 유도전동기의 동작을 제어하는 지시값을 산출한다.

그리고, 상기 유도전동기(30)는 연산수단(C)으로부터 전송된 지시값과 시퀀스 제어수단으로부터 전송된 제어순서에 의해 회전속도, 모터 위치 및 회전토크에 대한 연동제어가 실시되어진다.

따라서, 본 발명에 따른 유도전동기 제어시스템은 유도전동기의 구동시, 유도전동기(30)의 동작을 제어하기 위한 목표값의 설정을 위해 사용자가 입력정보(10)를 사용자 프로그램(A)에 입력하면, 연산수단(C)은 엔코더(20)로부터 모터의 회전속도 및 모터의 위치에 대한 구동정보와 파라미터 검출부(B)로부터 속도 파라미터 제어신호, 위치 파라미터 제어신호 및 토크 파라미터 제어신호를 전송받아, 유도전동기의 동작제어를 위한 지시값을 산출하여 유도전동기의 동작을 제어한다.

유도전동기의 연동 제어기(60)의 구성 예

도 5는 도 4에 도시된 유도전동기 시스템의 제어기의 블록구성도이다.

본 발명에 의한 유도전동기 시스템의 연동 제어기(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자 프로그램(A), 파라미터 검출부(B) 및 연산수단(C)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 연동 제어기(60)는 사용자가 입력하는 사용자 프로그램(A)을 통해 입력된 입력정보(속도제어, 토크제어 및 위치제어 등을 제어하기 위한 신호)에 의해 설정된 목표값과, 파라미터(C)에서 설정한 정보신호를 이용하여 연산수단(B)에서 연산처리하여 전송된 지시값을 시퀀스로부터 전송되는 시퀀스 제어신호에 의해 유도전동기의 동작이 제어된다.

상기 파라미터 검출부(B)는 사용자 프로그램(A)으로부터 전송된 목표값을 모터를 제어하기 위한 지시값에 맞게 변환할 수 있도록 유도전동기로부터 입력전류와 입력전압을 검출하여 생성시킨 모터의 회전속도, 모터위치 및 회전토크에 대한 파라미터 제어신호를 생성시켜 연산수단(B)에 전송한다.

따라서, 연산수단(C)은 사용자 프로그램(A)으로부터 전송된 목표값과 파라미터 검출부(B)로부터 전송된 파라미터 제어신호에 의해 유도전동기를 제어하기 위한 지시값을 산출하여 유도전동기의 모터속도제어, 모터위치제어 및 회전토크를 제어한다.

삭제

이하, 본 발명에 따른 유도전동기의 동작 제어방법을 구체적인 실시예를 통해 설명하면 아래의 내용과 같다.

유도전동기(60) 제어시스템의 제어 방법

이하, 본 발명에 따른 유도전동기(60) 제어시스템에서 속도, 위치 및 토크의 제어방법에서 적용하는 프로그램 언어는 프로그램 서브루틴(CALL $460), 모터전원 ON(SEVCC=1), 가감속 시간(SFT=1000), 토크리밋[VFB=500 (0.1%)], 사용자 파라미터(DPEEK A0 $FE50), 목표위치값(POS=A0*10000 Puls), 모터 구동시간 및 감속시간(PSG=1000), 1st 엔코더 카운터(PLS), 위치 결정 목표치를 설정하는 타겟 포지션(POS), 위치 결정시의 최대 주파수를 설정하는 위치결정 최대 주파수(MAXHZ), 위치 결정 감속시의 저속 구간 주파수 설정하는 위치결정 저속 주파수(MINHZ) 및 위치결정 목표치의 감속 기울기 설정 및 위치결정 시작신호 설정 겸용 현재 포지션(PSG, Position Gain), 최대 토크 설정(VFB), 피드백 토크(VFA) 등과 같이 상기에 기재된 바와 같이 괄호 내의 약어로서 한정한다.

1. 속도 제어방법

도 6은 본 발명에 따른 유도전동기의 속도제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 유도전동기의 프로그램 서브루틴(CALL $460)을 세팅(Setting)한 후 모터의 전원을 켜서(SEVCC=1) 유도전동기의 동작을 정격 속도로 동작시키고, 초기값으로 가감속 시간(SFT=1000) 및 토크리밋[VFB=500 (0.1%)]을 각각 설정한다.

상기에서 초기값으로 가감속 시간인 SFT=1000은 모터의 가속 및 감속시 시간을 의미하고, 토크리밋인 VFB=500 (0.1%)은 모터의 최대 토크 량의 설정으로 500×0.1%=50%를 의미한다.

그리고 G00행에서 목표값인 입력 1(C4=1)이 ON이면 L00행으로 점프하고, 목표값인 입력 2(C4=2)가 ON이면 L10행으로 점프한다.

본 실시예에서 목표값인 입력 1은 A의 속도 주파수 값(사용자 파라미터 FE50의 주파수 값)이고, 입력 2는 B의 속도 주파수 값(사용자 파라미터 FE52의 주파수 값)이다. 속도 값은 사용자 파라메타 0번지(FE50)와 1번지(FE52)를 사용하여 속도값을 변경 지정할 수 있다.

상기에서 G00행에서 목표값인 입력 1(C4=1)이 ON하면, L00행에서 사용자 파라미터 0번 값인 A0값을 입력하고(DPEEK A0 $FE50) A0값을 출력주파수에 실행하면 유도전동기가 정방향으로 회전한다.(HZP=A0). 이때 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일한 값이 출력되는 경우에는(YES) 반복적으로 L00행으로 리턴하여 유도전동기가 정방향으로 계속하여 회전하게 된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일하지 않은 값이 출력되는 경우에는(NO) 출력주파수가 0이 되어 모터는 정지하고(HZP=0) 다시 G00행으로 리턴하여 속도제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기에서 G00행에서 목표값인 입력 2(C4=2)가 ON하면, L10행에서 사용자 파라미터 1번 값인 -A0값을 입력하고(DPEEK A0 $FE52) -A0값을 출력주파수에 실행하면 유도전동기가 역방향으로 회전한다.(HZP=-A0). 이때 출력값이 목표값인 입력 2(C4=2)와 동일한 값이 출력되는 경우에는(YES) 반복적으로 L10행으로 리턴하여 유도전동기가 역방향으로 계속하여 회전하게 된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 2(C4=1)와 동일하지 않은 값이 출력되는 경우에는(NO) 출력주파수가 0이 되어 모터는 정지하고(HZP=0) 다시 G00행으로 리턴하여 속도제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기 속도 제어방법에서 지시주파수(HZP)는 모터를 구동시키고 싶은 주파수를 설정하며, 실제의 출력주파수(Hz) 설정은 아래의 식에 의해 산출되어진다.

출력주파수(Hz) = 1/100 × HZP

상기에서 HZP>0이면 모터가 정회전하고, HZP<0이면 모터가 역회전하며, HZP=0이면 모터가 정지한다.

상기 가감속 기울기(SFT)는 모터를 가동 정지시키고 싶은 가감 속도를 설정하며, 가감 속도 기울기(SFT)의 설정은 아래의 식에 의해 산출되어진다.

가감 속도 기울기(SFT) = [가감속도를 요구하는 주파수(Hz) × 20]/가감속도시간(초)

상기에서, SFT=6000은 0.2초에 60Hz 도달하고, SFT= 1200은 1초에 60Hz 도달하며, SFT 120은 10초에 60Hz 도달한다.

상기 VFB(오픈루프제어)는 바이어스 전압, 저속시 토크 컨트롤을 위해 설정한다.

2. 위치 제어방법

도 7은 본 발명에 따른 유도전동기의 위치제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 유도전동기의 프로그램 서브루틴(CALL $460)을 세팅(Setting) 한 후 모터의 전원을 켜서(SEVCC=1) 유도전동기의 동작을 정격 속도로 동작시키고 초기값으로 엔코더 값(PLS=10000 Puls)과 목표값(POS=10000 Puls)을 각각 리셋하고, 위치결정 최고주파수[MAXHZ=3000(30.00Hz)]와 위치결정 최저주파수[MINHZ=3(0.03Hz)]를 각각 설정한 다음 가감속 시간(SFT=1000) 및 토크리밋[VFB=500(0.1%)]을 각각 설정한다.

상기에서 G00행에서 목표값인 입력 1(C4=1)이 ON하면, L00행에서 사용자 파라미터 0번 값인 A0값(DPEEK A0 $FE50)과 목표위치값(POS=A0*10000 Puls) 및 목표값으로부터 모터 구동시간 및 감속시간(PSG=1000)을 각각 설정하고, L01행에서 목표값 도달까지 프로그램을 대기시켜 PSG가 0이 아닌 경우에는(NO) L01행으로 리턴되고, PSG가 0인 경우에는(YES) 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일한 값이 출력되면(YES) 반복적으로 L02행으로 리턴하여 유도전동기의 위치가 제어되어지고, 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일하지 않은 값이 출력되면(NO) 반복적으로 G00행으로 리턴하여 위치제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기에서 G00행에서 입력 2(C4=2)이 ON하면, L10행에서 사용자 파라미터 1번 값인 A0(DPEEK A0 $FE52) 및 목표위치값(POS=A0*10000 Puls)을 각각 설정한 다음 목표값으로부터 모터 구동시간 및 감속시간(PSG=1000)을 각각 설정하고, L01행에서 목표값 도달까지 프로그램을 대기시켜 PSG가 0이 아닌 경우에는(NO) L11행으로 리턴되고, PSG가 0인 경우에는(YES) 출력값이 목표값인 입력 2(C4=2)와 동일한 값이 출력되면(YES) 반복적으로 L12행으로 리턴하여 유도전동기의 위치가 제어되어지고, 출력값이 목표값인 입력 2(C4=2)와 동일하지 않은 값이 출력되면(NO) 반복적으로 G00행으로 리턴하여 위치제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기에서 초기값으로 엔코더 값인 PLS=10000 Puls와 목표값인 POS=10000 Puls는 초기위치값을 의미하며, 위치결정 최고주파수인 MAXHZ=3000(30.00Hz)은 위치결정시 최고 주파수 설정을 의미하고, 위치결정 최저주파수인 MINHZ=3(0.03Hz)은 위치결정시 최저 주파수 설정을 의미하며, 가감속 시간인 SFT=1000은 모터의 가속 및 감속 시간을 설정 을 의미하고,, 토크리밋인 VFB=500(0.1%)은 모터 최대 토크를 50% 설정하는 것을 의미한다.

그리고 위치 제어변수의 구체적인 예를 들면, 1st 엔코더 카운터 값이 저장되는 1st 엔코더 카운터(PLS), 위치 결정 목표치를 설정하는 타겟 포지션(POS), 위치 결정시의 최대 주파수를 설정하는 위치결정 최대 주파수(MAXHZ), 위치 결정 감속시의 저속 구간 주파수 설정하는 위치결정 저속 주파수(MINHZ) 및 위치결정 목표치의 감속 기울기 설정 및 위치결정 시작신호 설정 겸용 현재 포지션(PSG, Position Gain)이 있다.

PLS(1st 엔코더 카운터)는 엔코더로부터 입력된 펄스를 항상 카운터 한 값이 저장되며, 엔코더와 연결이 되어 있으면 자동적으로 펄스를 카운터를 하여 저장한다.

PLS=10000 Puls를 지정하면 지금까지의 카운터 값과 관계없이 10000 Puls가 저장이 되고 그 이후 값부터 상/하로 카운터 한다.

POS(타겟 포지션)는 위치 결정 제어를 할 때 목표값을 설정하는 명령어이다. 엔코더 카운터값(PLS)이 POS의 값과 동일하게 될 때까지 모터를 회전하여 일치하면 정지한다

MAXHZ(위치결정 최대 주파수)는 위치 결정 제어에 대해 HZP를 사용하지 않고 최대 주파수만 설정하여 제어한다. MAXHZ=3000(30.00Hz)으로 설정을 하면 최대 30Hz의 주파수를 이용해 위치를 결정한다.

MINHZ(위치결정 저속 주파수)는 위치 결정 감속시의 저속 구간 주파수 설정값으로, 이값이 크면 위치 결정 시간이 빨라지지만 위치 결정 정밀도는 떨어진다.

PSG(Position Gain)는 위치 결정 제어에 대해 저속 제어시의 기울기를 설정한다. 최대 주파수를 사용한 위치 결정때 감속 곡선을 지정할 수 있다. 구동되는 기계의 관성 모멘트 혹은 마찰력에 대응한 적절한 값을 설정할 수 있다. 위치 결정 제어를 할 때는 PSG 값을 설정하면 모터 구동 명령도 겸하고 있다. POS=PLS가 되면 PSG=0(위치결정완료)이 되면서 자동적으로 모터는 정지한다

상기 VFB (오픈루프제어)는 바이어스 전압 , 저속시 토크 컨트롤을 위해 설정한다.

3. 토크 제어방법

도 8은 본 발명에 따른 유도전동기의 토크제어 프로그램을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 유도전동기의 프로그램 서브루틴(CALL $460) 데이터를 세팅(Setting)한 후 모터의 전원을 켜서(SEVCC=1) 유도전동기의 동작을 정격 속도로 동작시키고 초기값으로 모터속도가 0이면 정지하도록 설정(HZP=0)하고, 모터 토크값 0을 설정한다(VFB=0).

그리고 G00행에서 입력 1이 ON이면, L00행으로 점프하고, 입력 2가 ON이면 L10행으로 점프한다.

상기에서 G00행에서 목표값인 입력 1(C4=1)이 ON하면, L00행에서 사용자 파라미터 0번 값인 A0값(DPEEK A0 $FE50)과 토크리밋값(VFB=A0)을 각각 설정하고, A0값을 실행하면 유도전동기의 모터토크가 사용자 파라미터 0번 값인 A0값과 동일하게 출력된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일한 값이 출력되는 경우에는(YES) 반복적으로 L00행으로 리턴하여 유도전동기의 모터토크가 제어된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 1(C4=1)과 동일하지 않은 값이 출력되는 경우에는(NO) 모터토크가 0이 되고(VFB=0) 다시 G00행으로 리턴하여 모터토크제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기에서 G00행에서 목표값인 입력 2(C4=2)가 ON하면, L10행에서 사용자 파라미터 0번 값인 A0값(DPEEK A0 $FE50)과 토크리밋값(VFB=A0)을 각각 설정하고, A0값을 실행하면 유도전동기의 모터토크가 사용자 파라미터 0번 값인 A0값과 동일하게 출력된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 2(C4=2)와 동일한 값이 출력되는 경우에는(YES) 반복적으로 L11행으로 리턴하여 유도전동기의 모터토크가 제어된다. 이때 출력값이 목표값인 입력 2(C4=2)가 동일하지 않은 값이 출력되는 경우에는(NO) 모터토크가 0이 되고(VFB=0) 다시 G00행으로 리턴하여 모터토크제어 프로그램이 재실행되어진다.

상기 토크제어에서는 VFB의 값을 1000(0.1%) 일때 최대토크가 설정이 되고, 최소토크는 HZP-HZF에 0일 때는 최소 토크가 발생한다.

상기 VFB 및 HZP는 상기 1. 속도 제어방법에서 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 유도전동기 제어시스템은 연동 제어기(60) 내에서 유도전동기의 모터 회전속도, 모터위치 및 회전토크를 동시에 연동적으로 제어함으로써, 기계 구동의 빠른 제어가 가능한 연동제어시스템을 개발하여 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 유도전동기 제어시스템 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 입력정보 20 : 엔코더(Encoder)
30 : 유도전동기 40 : 인버터
50 : PLC 60 : 연동 제어기
70 : 시퀀스 A : 사용자 프로그램
B : 파라미터 검출부 C : 연산수단

Claims

유도전동기와 이 유도전동기의 회전 속도와 모터 위치를 검출하는 엔코더, 시퀀서 및 유도전동기의 동작을 제어하는 제어기로 이루어지는 유도전동기 제어시스템에 있어서,
상기 제어기는 연동 제어기로서, 사용자에 의해 입력된 입력정보를 이용하여 목표값을 설정하는 사용자 프로그램과;
상기 유도전동기에 대한 제어 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부 및;
사용자 프로그램(A)의 목표값과 파라미터 검출부의 파라미터 제어신호를 각각 입력받아 연산처리에 의해 유도전동기의 동작을 제어하는 지시값을 산출하는 연산수단;
을 포함하되,
상기 지시값은 유도전동기의 속도제어, 위치제어 및 토크제어를 동시에 연동제어하는 지시값이고,
상기 속도제어는 지시주파수(HZP)의 값이 HZP>0이면 모터가 정회전하고, HZP<0이면 모터가 역회전하며, HZP=0이면 모터가 정지하며,
상기 위치제어는 POS(타겟 포지션)=PLS(현재 포지션)가 되면 PSG=0(위치결정완료)이 되면서 자동적으로 모터가 정지하며,
상기 토크제어는 VFB (최대 토크) 입력으로 HZP-HZF에 값의 차이와 VFA(토크 피드벡)에 따라 최대 토크까지의 토크가 설정이 되는 것을 특징으로 하는 유도전동기 제어시스템.
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