KR101236680B1 - 모터 구동 제어 장치 - Google Patents

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KR101236680B1
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Abstract

본 발명은 모터에서 수분 응축이 일어나는 것을 방지하기 위한 모터 구동 제어 장치에 있어서, 비 구동 전원을 생성하기 위한 인버터 및 모터를 구동하기 위한 제어 신호가 입력되지 않은 경우, 모터를 구동시키지 않고, 전류만을 흐르도록 하기 위해, 상기 인버터가 상기 모터에 상기 비 구동 전원을 인가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 장치에 관한 것이다.

Description

모터 구동 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR DRIVE}
본 발명은 모터 등의 수분 응축을 방지하기 위한 모터 구동 장치에 관한 것이다.
인버터(inverter)란 주로 모터의 속도 및 토크를 제어할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 모터의 속도제어 방식에는 여러 가지가 있으나, 대표적인 방법은 1차 전압제어 방식과 주파수 변환 방식이 있다. 상기 인버터는 효율 제어, 역률 제어 등에 사용될 수도 있고, 예비 전원, 컴퓨터용의 무정전 전원, 직률 송전 등에 응용되어 사용될 수도 있다.
상기 인버터의 사용 목적은 공정제어, 공장 자동화 및 에너지 절약을 하기 위한 것이다. 예를 들면, 가열로 송풍기(blower)의 경우, 상기 인버터가 제품의 종류나 생산량에 따라 상기 송풍기의 속도를 조정할 수 있다. 상기 인터버가 상기 송풍기의 풍량을 조절함으로써 가열로 내의 온도를 최적의 온도로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 질적 향상을 도모할 수 있다. 위와 같이 함으로써, 커다란 에너 지 절감 효과를 가져 올 수 있다.
현재, 상기 인버터를 이용하여 모터 등을 구동시킴에 있어서, 상기 모터 내에 수분이 자주 발생한다. 상기 수분으로 인해, 상기 모터가 손상될 뿐만 아니라 상기 모터와 연결된 시스템까지도 손상을 가져올 있다. 따라서, 상기 수분을 제거하거나 발생하지 않도록 예방하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 모터 등에 수분 응축을 방지함으로써, 상기 모터 또는 상기 모터와 연결된 시스템의 고장을 방지할 수 있는 모터 구동 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치는 모터에서 수분 응축이 일어나는 것을 방지하기 위한 모터 구동 제어 장치에 있어서, 비 구동 전원을 생성하기 위한 인버터;및 모터를 구동하기 위한 제어 신호가 입력되지 않은 경우, 모터를 구동시키지 않고, 전류만을 흐르도록 하기 위해, 상기 인버터가 상기 모터에 상기 비 구동 전원을 인가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 모터에 흐르는 전류의 세기를 설정하기 위한 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 설정된 전류의 세기에 따라, 상기 제어부는 상기 비 구동 전원을 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는, 제어 신호가 입력되지 않았다고 판단된 경우, 설정된 시간이 경과 된 후, 상기 인버터가 상기 모터에 비 구동 전원을 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인버터는 구동 전원을 생성하고, 상기 제어부는 상기 모터를 구동하기 위한 제어 신호가 입력되면, 상기 구동 전원을 상기 모터에 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 모터 등에 수분 응축이 일어나지 않도록 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 따르면, 상기 수분 응축을 방지함으로써, 모터 또는 모터와 연결된 시스템의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 수분 응축을 방지하기 위한 별도의 장치가 필요 없다.
본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 사용자는 자신이 원하는 전류의 세기를 조절할 수 있기 때문에, 소비되는 전력량을 조절할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 모터 구동 장치 제어 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 서술한다. 상기 실시예들은 본 발명을 쉽게 이해하기 위해 제시한 실시예예들에 불과하고, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 일 실시예에 따른 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 모터 구동 장치는 모터(100), 인버터(110), 사용자 입력부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
상기 모터(100)는 상기 인버터(110)로부터 입력되는 전원에 의해 구동된다.
상기 인버터(110)는 상기 모터(100)를 구동시킬 수 있는 구동 전원 또는 비 구동 전원을 출력한다. 일반적으로, 상기 인버터(110)는 다수의 반도체 스위치와 인버터 제어부를 이용하여, 입력되는 직류 전압을 가변 주파수, 가변 전압을 갖는 교류전압으로 변환하여 출력한다.
상기 사용자 입력부(120)는 상기 제어부(130)에 다양한 제어 신호를 입력하기 위해 사용된다. 즉, 사용자는 상기 사용자 입력부(120)를 이용하여 상기 모터(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 상기 제어부(130)에 입력한다.
상기 제어 신호에 따라, 상기 제어부(130)는 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 생성된 전원 생성 신호를 상기 모터(100)에 인가할 수 있다. 상기 전원 생성 신호에 따라, 상기 인버터(110)는 구동 전원 또는 비 구동 전원을 생성하고, 상기 생성된 전원들을 상기 모터(100)로 인가한다. 상기 구동 전원이 상기 모터(100)에 입력되면, 상기 모터(100)는 정상적으로 구동된다. 상기 비 구동 전원이 상기 모터(100)에 입력되면, 상기 모터(100)는 구동되지 않고, 전류만 흐르게 된다.
상기 제어부(130)가 상기 인버터(110)를 제어하는 방식은 PWM(Pulse Width Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PFC(Power Factor Correction) 방식 등이 사용될 수 있다. 즉, 상기 제어 방식에 따라, 상기 제어부(130)는 상기 전원 생성 신호를 생성한다.
상기 제어부(130)는 상기 사용자 입력부(130)로부터 상기 모터(100)를 구동하기 위한 제어 신호가 입력되는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 제어 신호는 사용자가 임의대로 상기 사용자 입력부(120)를 통해서 입력할 수도 있고, 미리 정해진 일정한 시간마다 입력될 수도 있다. 예를 들면, 사용자는 상기 모터를 구동시키고자 할 때마다, 상기 사용자 입력부를 이용하여 상기 제어부(130)에 제어 신호를 입력할 수 있다. 사용자는 일정한 시간(예를 들면, 3초) 마다 상기 모터가 온(ON)/오프(OFF) 되도록, 상기 제어 신호를 설정하여 상기 제어부(130)로 입력할 수도 있다.
상기 제어 신호가 입력되면, 상기 제어부(130)는 구동 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 생성된 구동 전원 생성 신호를 상기 인버터(110)로 전송한다. 상기 구동 전원 생성 신호가 입력되면, 상기 인버터(110)는 구동 전원을 생성하고, 상기 생성된 구동 전원을 상기 모터(100)로 전송한다. 상기 구동 전원이 인가되면, 상기 모터(100)는 정상적으로 구동된다. 즉, 상기 모터(100)는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하게 된다.
반면에, 상기 제어 신호가 입력되지 않은 경우, 상기 제어부(130)는 비 구동 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 생성된 비 구동 전원 생성 신호를 상기 인버터(110)로 전송한다. 상기 비 구동 전원 생성 신호가 입력되면, 상기 인버터(110)는 비 구동 전원을 생성하고, 상기 생성된 비 구동 전원을 상기 모터(100)로 전송한다. 상기 비 구동 전원이 인가되면, 상기 모터(100)는 작동되지 않고, 전류만 흐르게 된다.
예를 들면, 상기 모터(100)가 3상 모터인 경우, 상기 '비 구동 전원'은 상기 모터(100)에 직류 전류가 흐르도록 하는 전원을 의미한다. 상기 모터(100)는 3 상을 만족하는 교류 전류가 흐르는 경우에만 정상적으로 작동하게 된다. 상기 '비 구 동 전원'이 입력되면, 상기 모터(100)는 구동되지 않지만, 상기 모터(100)에 전류는 흐르게 된다. 상기 모터(100)에 전류만 흐르게 되는 경우, 상기 모터(100) 내에 존재하는 저항 또는 권선 등에서 열이 발생하게 된다. 상기 열이 발생하게 되면, 상기 모터(100) 내부의 열이 올라가게 된다.
따라서, 상기 모터(100)가 정지되는 경우에도, 상기 모터(100) 내부의 온도 변화가 크지 않아 수분 응축이 일어나지 않게 된다.
상기 수분이 응축되는 과정을 살펴보면, 상기 모터(100)가 구동되면, 상기 모터(100) 내부의 온도가 상승하게 된다. 이후, 상기 모터(100)가 정지되면, 상기 모터(100) 내부의 온도가 하강하게 된다. 이후, 상기 모터(100) 내부에 존재하는 공기의 부피가 감소되면, 외부로부터 차고 습한 공기가 유입된다. 상기 차고 습한 공기가 유입되면, 상기 모터(100) 내부에서 수분의 응축이 일어난다. 보통, 상기 모터(100)가 사용되는 환경은 온도 변화가 심하고, 습도가 높은 편이다.
제어 신호가 입력되지 않았다고 판단된 경우, 상기 제어부(130)는 상기 인버터(110)가 설정된 시간이 경과 된 후 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터(100)로 인가하도록 제어할 수 있다. 상기 모터(100)가 구동되다가 제어 신호가 입력되지 않아 상기 모터(100)가 구동되지 않는 경우, 상기 모터(100)는 일정한 시간이 지난 후에 완전히 멈추게 된다. 상기 모터(100)가 완전히 멈춘 후에, 상기 제어부(130)는 상기 인버터(110)가 설정된 시간이 경과 된 후 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터(100)로 인가하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 미리 설정된 시간은 10초로 설정되었다. 상기 제어 신호가 입력되지 않았다고 판단된 경우, 상기 제어부(130)는 10초가 경과된 후에, 상기 인버터가 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터에 인가하도록 제어한다.
이에 따라, 상기 모터(100)가 완전히 멈추기 전(온도가 하강하기 전)에는, 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터(100)에 인가하지 않음으로써, 불필요한 전력의 낭비를 줄일 수 있다. 즉, 온도가 하강하기 전에는, 상기 모터에 수분 응축을 방지하기 위한 전류를 흘려 보내지 않음으로써, 불필요한 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
사용자는 언제든지 상기 사용자 입력부(120)를 이용하여 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기를 설정할 수 있다. 또한, 사용자는 상기 모터(100)의 현재 내부 온도, 현재 외부 온도 또는 현재 습도 등의 정보에 따라 상기 전류의 세기를 설정할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 사용자 입력부(120)를 통해서 입력된 전류의 세기 설정할 수 있다. 상기 설정에 따라, 상기 제어부(130)는 상기 모터(100)에 인가되는 비 구동 전원을 조절한다. 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기가 커질수록, 상기 모터(100)의 내부 온도는 올라가게 된다. 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기가 커질수록, 소비되는 전력도 많아진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 전류의 세기 조절 방법을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 제어부(130)의 제어 방식이 PWM 방식인 경우, 사용자는 상기 사용자 입력부(120)를 이용하여 PWM 제어 신호(200)의 듀티비(DUTY RATIO : 펄스폭의 넓이)를 설정할 수 있다. 상기 모터(100)에 비 구동 전원을 공급하기 위해, 상기 PWM 제어 신호(200)는 상기 제어부(130)에서 생성되는 전원 생성 신호이다. 사용자는 상기 PWM 제어 신호(200) 중 펄스폭(210)을 조절하거나 펄스의 주기(220)를 조절함으로써 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기를 조절할 수 있다. 즉, 상기 펄스폭(210)을 넓히거나 상기 펄스의 주기(220)를 작게 함에 따라, 상기 전류의 세기는 커지게 된다. 상기 전류의 세기가 커지면, 권선 등에 존재하는 저항에서 많은 열이 발생하게 된다. 따라서, 상기 모터(100)의 내부의 온도는 올라가게 된다. 사용자는 상기 듀티비(duty)를 조절함으로써, 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기를 변화시킬 수 있다.
만약, 상기 제어부(130)의 제어 방식이 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식인 경우, 사용자는 펄스의 진폭을 조절함으로써, 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기를 변화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 수분 응축이 일어나지 않도록 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 상기 수분 응축을 방지함으로써, 모터 또는 모터와 연결된 시스템의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 수분 응축을 방지하기 위한 별도의 장치(열 발생기, 송풍 장치 등)가 필요 없다. 따라서, 본 발명은 기존에 존재하는 장치를 그대로 이용하기 때문에, 상기 별도 장치의 설치에 따른 비용 이 들지 않고, 상기 별도 장치의 설치하기 위한 공간을 확보하지 않아도 된다.
또한, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치에 따르면, 사용자는 자신이 원하는 전류의 세기를 조절할 수 있기 때문에, 소비되는 전력량을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 구동 장치 제어 방법에 관한 흐름도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 모터의 수분 응축을 방지하기 위한 모터 구동 제어 방법에 있어서, 상기 제어부(130)는 모터를 구동하기 위한 제어 신호가 입력되었는지 여부를 판단한다(S300).
상기 판단 결과, 상기 제어 신호가 입력되지 않은 경우, 상기 제어부(130)는 모터에 비 구동 전원을 인가한다(S310). 구체적으로, 상기 제어부(130)는 비 구동 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 생성된 비 구동 전원 생성 신호를 상기 인버터(110)로 전송한다. 상기 인버터(110)는 상기 전송된 비 구동 전원 생성 신호에 따라 비 구동 전원을 생성하고, 상기 생성된 비 구동 전원을 상기 모터에 인가한다. 상기 '비 구동 전원'이란 모터는 구동시키지 않으면서, 전류만을 흐르게 하는 것을 의미한다.
상기 제어부(130)는 상기 인버터가 미리 설정된 시간이 경과 된 후, 상기 모터에 상기 '비 구동 전원'을 인가하도록 제어할 수 있다. 상기 모터(100)가 구동되다가 제어 신호가 입력되지 않아 상기 모터(100)가 구동되지 않는 경우, 상기 모 터(100)는 일정한 시간이 지난 후에 완전히 멈추게 된다. 따라서, 불필요한 전력 소모를 줄이기 위해, 상기 제어부(130)는 설정된 시간이 경과 된 후 상기 인버터가 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터에 인가하도록 제어한다.
예를 들면, 상기 미리 설정된 시간은 10초로 설정되었다. 상기 제어 신호가 입력되지 않았다고 판단된 경우, 상기 제어부(130)는 10초가 경과된 후에, 상기 인버터가 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터에 인가하도록 제어한다.
이에 따라, 상기 모터(100)가 완전히 멈추기 전(온도가 하강하기 전)에는, 상기 '비 구동 전원'을 상기 모터(100)에 인가하지 않음으로써, 불필요한 전력의 낭비를 줄일 수 있다. 즉, 온도가 하강하기 전에는, 상기 모터에 수분 응축을 방지하기 위한 전류를 흘려 보내지 않음으로써, 불필요한 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
상기 판단결과, 제어 신호가 입력된 경우, 상기 제어부(130)는 모터에 구동 전원을 인가한다(S330). 즉, 상기 제어부(130)는 상기 모터(100)가 정상적으로 구동되도록 상기 인버터(110)를 제어한다.
사용자는 상기 모터(100)에 흐르는 전류의 세기를 조절하기 위한 신호를 상기 제어부(130)에 입력할 수 있다. 사용자는 언제든지 상기 전류의 세기를 조절하기 위한 신호를 상기 제어부(130)에 입력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 구성을 구체화한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 인버터는 제 1 스위칭부(400), 제 2 스위칭부(410), 제 3 스위칭부(420) 및 제 4 스위칭부(430)를 포함한다. 상기 스위칭부 들(400, 410, 420, 430)은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 인버터는 PWM 제어 방식이 사용되고, 3상 모터에 구동 전원을 인가하는 경우에 사용되는 것이다.
제어부는 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 인버터로 전송한다. 상기 전원 생성 신호는 상기 스위칭부들(400, 410, 420, 430)로 인가되는 a, b, c, d 신호이다. 상기 a, b, c, d 신호에 따라, 상기 스위칭부들(400, 410, 420, 430)은 스위칭 된다. 이에 따라, 상기 인버터는 입력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력한다.
도 5는 도 4의 인버터에 인가되는 전원 생성 신호를 구체화한 도면이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 사용자가 사용자 입력부를 이용하여 제어 신호를 상기 제어부에 입력한다. 도 5에서, 상기 제어 신호는 M-ctrl에 해당한다.
상기 제어부는 상기 제어 신호에 따라 전원 생성 신호를 생성하고, 상기 생성된 전원 생성 신호를 인버터에 전송한다. 도 5에서, 상기 전원 생성 신호는 a, b, c, d 이다.
상기 제어 신호가 입력되면(500), 상기 제어부는 상기 도면부호 500에 해당하는 구간 동안 도시된 바와 같은 a, b, c, d 신호를 인버터로 인가한다. 상기 a, b, c, d 신호에 따라 스위칭부들이 스위칭을 하면, 교류 전류가 발생한다. 상기 교류 전류는 3상 모터에 인가되고, 상기 3상 모터는 구동된다. 본 실시예에서, 상기 교류 전류는 구동 전원이라도 한다.
반면에, 상기 제어 신호가 입력되지 않으면(510), 상기 제어부는 상기 도면 부호 510에 해당하는 구간 동안 도시된 바와 같은 a, b, c, d 신호를 인버터로 인가한다. 상기 b, d 신호에 따라, 제 2 스위칭부(410) 및 제 3 스위칭부(420)는 연결을 끊는다. 상기 a, b, c, d 신호에 따라 스위칭부들이 스위칭을 하면, 직류 전류가 발생한다. 상기 직류 전류는 3상 모터에 인가되고, 상기 3상 모터는 구동되지 않으면서, 전류만 흐르게 된다. 본 실시예에서, 상기 직류 전류는 비 구동 전원이라고도 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 구동 제어 방법에 따르면, 수분 응축이 일어나지 않도록 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구동 제어 방법에 따르면, 상기 수분 응축을 방지함으로써, 모터 또는 모터와 연결된 시스템의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구동 제어 방법에 따르면, 수분 응축을 방지하기 위한 별도의 장치(열 발생기, 송풍 장치 등)가 필요 없다. 따라서, 본 발명은 기존에 존재하는 장치를 그대로 이용하기 때문에, 상기 별도 장치의 설치에 따른 비용이 들지 않고, 상기 별도 장치의 설치하기 위한 공간을 확보하지 않아도 된다.
또한, 본 발명에 따른 구동 제어 방법에 따르면, 사용자는 자신이 원하는 전류의 세기를 조절할 수 있기 때문에, 소비되는 전력량을 조절할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으 나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 모터 구동 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 전류의 세기 조절 방법을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 구동 장치 제어 방법에 관한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 구성을 구체화한 도면.
도 5는 도 4의 인버터에 인가되는 전원 생성 신호를 구체화한 도면.

Claims (4)

  1. 모터에서 수분 응축이 일어나는 것을 방지하기 위한 모터 구동 제어 장치에 있어서,
    복수의 반도체 스위치를 포함하여, 제어부의 펄스폭변조(PWM) 제어에 의해, 상기 모터를 구동하는 구동전원 또는 상기 모터에 전류를 흐르게 하는 비구동전원을 생성하는 인버터;
    사용자의 입력에 따라, 상기 모터를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 모터에 흐르는 전류의 세기를 설정하는 사용자 입력부; 및
    상기 제어신호에 따라 상기 복수의 반도체 스위치의 온/오프를 제어하는 PWM 제어신호를 상기 인버터에 제공하여, 상기 복수의 반도체 스위치의 온/오프에 의해 구동전원 또는 비구동전원을 출력하도록 제어하는 상기 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 사용자 입력부에 의해 설정된 전류의 세기에 따라, 상기 PWM 제어신호의 펄스폭을 조절하여 상기 인버터에 제공하여 비구동전원의 크기를 제어하는 모터 구동 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제어신호가 입력되지 않았다고 판단된 경우, 설정된 시간이 경과 후, 상기 인버터가 상기 모터에 비구동전원을 인가하도록 PWM 제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 장치.
  4. 삭제
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