KR101237363B1 - Ｐｗｍ 컨버터 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 PWM 컨버터 제어방법은, 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)를 전원입력단에 인가하는 3상입력전원 인가 단계;(S100) 상기 전원입력신호(R,S,T)가 소통하는 전원신호라인(1,2,3)에 접속된 스위칭부(30)를 Off 동작시켜 상기 전원신호라인(1,2,3)을 단선시키는 전원신호라인 단선 단계(S110); 상기 전원입력신호(R,S,T)가 갖는 위상의 크기에 대응하는 전압을 출력하여 위상각을 검출하는 위상각 검출 단계;(S120) 상기 위상각 검출단계(S120)에서 검출된 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각과 미리 저장된 위상각 기준데이터(A)를 상호 비교하여, 상기 전원입력신호(R,S,T)의 오결선 여부를 판별하는 오결선 판별 단계(S130); 상기 오결선 판별단계;(S130)에서 판별된 결과에 따라, 정상결선된 경우에는 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터에 인가하며, 오결선된 경우에는 위상변환부(70)를 통해 상기 전원신호라인(1,2,3)을 스위칭 제어하여 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상을 선택적으로 변환시킨 후 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터(80)에 인가되도록 제어하는 구동 제어 단계(S140);를 포함한다.

Description

ＰＷＭ 컨버터 제어방법{Control Method For Pulsewidth Modulation Converter}
본 발명은 PWM 컨버터 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3상모터를 구동시키기 위한 3상입력전원의 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상의 순서에 관계없이 결선되어도 상기 3상모터를 정상적으로 구동시킬 수 있도록 자동적으로 위상을 감지하여 결선된 위상에 맞게 제어되는 PWM 컨버터 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 3상모터는 상용교류전원인 3상입력전원이 인가되어 구동되는데, 이때, 상기 3상입력전원을 3상모터에 인가시킬 경우 상기 3상모터의 전원입력 단자에 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상 순서가 설계된 대로 결선되어야만 정상적으로 구동시킬 수가 있었다.
여기서, 상기 3상모터를 설치하거나 보수하는 과정에서 작업자 또는 사용자의 실수에 의해 상기전원입력신호(R,S,T)의 각 위상의 순서가 설계된 대로 결선되지 않고 오결선 될 경우, 상기 3상모터가 역방향으로 회전하거나 과전류가 발생하여 3상모터는 물론 상기 3상모터에 연결된 회로부품의 수명이 단축되거나 훼손되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 3상모터를 구동시키기 위한 3상입력전원의 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상의 순서에 관계없이 결선되어도 상기 3상모터를 정상적으로 구동시킬 수 있도록 자동적으로 위상변환이 제어되는 PWM 컨버터 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 PWM 컨버터 제어방법은, 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 위상각에 대응하는 전압을 출력하는 위상검출부(10)와, 상기 위상검출부(10)의 전압에 따라 위상각을 연산하여 상기 3상입력전원의 오결선 여부를 판별하는 제어부(40)와, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 3상입력전원이 소통하는 전원신호라인(1,2,3)을 선택적으로 단선시키는 스위칭부(30) 및, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 3상입력전원의 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각을 변환 제어하는 위상변환부를 포함하는 PWM 컨버터 제어장치를 이용하여 PWM 컨버터를 제어하는 방법에 있어서, 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)를 전원입력단에 인가하는 3상입력전원 인가 단계(S100); 상기 전원입력신호(R,S,T)가 소통하는 전원신호라인(1,2,3)에 접속된 스위칭부(30)를 Off 동작시켜 상기 전원신호라인(1,2,3)을 단선시키는 전원신호라인 단선 단계(S110); 상기 전원입력신호(R,S,T)가 갖는 위상의 크기에 대응하는 전압값을 출력하여 위상각을 검출하는 위상각 검출 단계(S120); 상기 위상각 검출단계(S120)에서 검출된 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각과 미리 저장된 위상각 기준데이터(A)를 상호 비교하여, 상기 전원입력신호(R,S,T)의 오결선 여부를 판별하는 오결선 판별 단계(S130); 상기 오결선 판별단계;(S130)에서 판별된 결과에 따라, 정상결선된 경우에는 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터에 인가하며, 오결선된 경우에는 위상변환부(70)를 통해 상기 전원신호라인(1,2,3)을 스위칭 제어하여 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상을 선택적으로 변환시킨 후 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터(80)에 인가되도록 제어하는 구동 제어 단계(S140);를 포함한다.
여기서, 상기 위상각 검출단계(S120);는, 상기 3상입력전원의 각 전원신호라인(1,2,3) 상에 개별적으로 접속된 아이솔레이션 앰프(11,13,15)를 제어하여 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)에 대응하는 전압을 출력하며, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)의 출력단에 각각 접속된 오피 앰프(12,14,16)를 제어하여, 상기 전압을 제어부(40)에서 인지할 수 있는 소정의 크기로 증폭하여 제어부(40)로 출력할 수 있다.
한편, 상기 전압의 크기에 따른 위상각을 연산하는 제어부(40)는 DSP(Digital Signal Processor)가 장착되며, 상기 오피 앰프(12,14,16)는, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)에서 출력된 전압을 Peak값 1.5V 이하의 범위 내에서 증폭하여 출력할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 3상모터에 인가되는 3상입력전원의 전원입력신호(R,T,S)의 각 위상의 순서에 관계없이 결선되어도 상기 3상입력전원의 상순이 자동적으로 변환 제어되므로 상기 3상모터를 정상적으로 구동시킬 수 있다.
둘째, 고압의 3상입력전원이 인가되어도, 상기 3상입력전원의 위상각에 대응하는 전압을 출력하는 소자로서 아이솔레이션 앰프가 이용되며, 상기 아이솔레이션 앰프에 의해 상기 고압의 3상입력전원과 위상을 판별하기 위한 회로구성이 전기적으로 이격되어 절연되므로 3상입력전원의 위상을 판별하기 위한 회로구성이 고압의 3상입력전원으로 보호되는 효과가 있다.
셋째, 3상모터에 3상입력전원을 상순에 상관없이 결선하여도 별도의 수동작업이나 차단없이 상기 3상모터를 정상적으로 구동시킬 수 있으므로, 상기 3상모터의 설치 및 보수 작업이 용이해짐은 물론 역회전이나 과전류에 의한 모터의 훼손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PWM 컨버터 제어장치의 회로구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상검출부의 회로구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전원신호라인에 인가되는 3상입력전원의 파형을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상검출부의 오피 앰프에 의해 제어부에서 인식가능한 레벨로 축소된 파형을 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어방법의 순서를 나타낸 도면이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어장치의 회로구성을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상검출부의 회로구성을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원신호라인에 인가되는 3상입력전원의 파형을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상검출부의 오피 앰프에 의해 제어부에서 인식가능한 레벨로 축소된 파형을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어방법의 순서를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 4를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어장치의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어장치는, 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 3개의 전원신호라인(1,2,3)에 인가되는 각 전원입력신호(R,S,T)의 위상을 검출하여 상기 전원신호라인(1,2,3)의 미결선 및 오결선 여부를 판별하며, 오결선시 오결선된 해당 전원입력신호(R,S,T)의 위상을 자동적으로 변환함으로써 정상적으로 상기 3상모터(80)를 구동시키는 PWM 컨버터 제어장치로서, 위상검출부(10), 제어부(40), 스위칭부(30), 위상변환부(70), 리액터부(20), 정류부(50), 평활콘덴서(60)를 포함하여 구비된다.
상기 위상검출부(10)는, 3상입력전원의 각 전원신호라인(1,2,3)에 접속되어 각 전원신호라인(1,2,3) 별로 인가되는 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상을 감지하여, 상기 위상에 대응하는 크기의 전압값으로 출력함으로써, 상기 제어부(40)로 하여금 각 전원신호라인(1,2,3)의 미결선 및 오결선 등의 이상결선 여부를 판별하기 위한 기초 데이터를 제공하는 구성요소로서, 상기 각 전원신호라인(1,2,3) 상에 개별적으로 접속되어 상기 3상입력전원의 노이즈를 제거하여 잡음을 보정하며 상기 3상입력전원의 각 위상각에 대응하는 전압값을 출력하는 아이솔레이션 앰프(11,13,15) 및, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)의 출력단에 각각 접속되어 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)로부터 출력된 전압값을 소정의 크기로 증폭하여 출력하는 오피 앰프(12,14,16)를 포함한 회로로 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 전원신호라인(1,2,3)별로 상기 아이솔레이션 앰프가 접속되며 하나의 아이솔레이션 앰프의 출력단에는 하나의 오피 앰프가 접속되어, 총 3개의 아이솔레이션 앰프(11,13,15)와 3개의 오피 앰프(12,14,16)로 회로가 구성된다.
전원신호라인(1)에 접속된 아이솔레이션 앰프(11)는, 전원신호라인(1)을 통해 인가된 전원입력신호(R)를 입력단자2(VIN+)와 입력단자3(VIN-)를 통해 입력받아 상기 전원입력신호(R)가 갖는 노이즈를 제거하여 잡음을 보정함과 동시에, 보정된 전원입력신호(R)의 위상각의 크기에 따라 전압값을 출력하는 기능을 수행한다. 출력된 전압값은 전원출력단자7(VOUT+)과 전원출력단자6(VOUT-)를 통해 오피 앰프(12)의 두 개의 입력단자(5,6)로 전달되는데, 상기 오피 앰프(12)는 상기 아이솔레이션 앰프(11)로부터 입력된 전압값을 상기 제어부(40)가 인식할 수 있는 소정의 크기로 증폭하여 출력단자(7)를 통해 상기 제어부(40)의 A/D입력단자로 전달한다. 즉, 상기 아이솔레이션 앰프(11)와 오피 앰프(12)는, 상기 전원입력신호(1)에 인가된 전원입력신호(R)의 위상각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호인 전압값으로 변환함으로써 상기 전원입력신호(R)의 위상각을 수치화된 데이터로 제어부(40)에 제공한다.
또한, 전원신호라인(2)에 접속된 아이솔레이션 앰프(13)는, 전원신호라인(2)을 통해 인가된 전원입력신호(S)을 입력단자2(VIN+)와 입력단자3(VIN-)를 통해 입력받아 상기 전원입력신호(S)가 갖는 노이즈를 제거하여 잡음을 보정함과 동시에, 보정된 전원입력신호(S)의 위상각의 크기에 따라 전압값을 출력하는 기능을 수행한다. 출력된 전압값은 전원출력단자7(VOUT+)과 전원출력단자6(VOUT-)를 통해 오피 앰프(12)의 두 개의 입력단자(5,6)로 전달되는데, 상기 오피 앰프(14)는 상기 아이솔레이션 앰프(13)로부터 입력된 전압값을 상기 제어부(40)가 인식할 수 있는 소정의 크기로 증폭하여 출력단자(7)를 통해 상기 제어부(40)의 A/D입력단자로 전달한다. 즉, 상기 아이솔레이션 앰프(13)와 오피 앰프(14)는, 상기 전원입력신호(2)에 인가된 전원입력신호(S)의 위상각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호인 전압으로 변환함으로써 상기 전원입력신호(S)의 위상각을 수치화된 데이터로 제어부(40)에 제공한다.
더불어, 전원신호라인(3)에 접속된 아이솔레이션 앰프(15)는, 전원신호라인(3)을 통해 인가된 전원입력신호(T)을 입력단자2(VIN+)와 입력단자3(VIN-)를 통해 입력받아 상기 전원입력신호(T)가 갖는 노이즈를 제거하여 잡음을 보정함과 동시에, 보정된 전원입력신호(T)의 위상각의 크기에 따라 전압을 출력하는 기능을 수행한다. 출력된 전압은 전원출력단자7(VOUT+)과 전원출력단자6(VOUT-)를 통해 오피 앰프(16)의 두 개의 입력단자(5,6)로 전달되는데, 상기 오피 앰프(16)는 상기 아이솔레이션 앰프(15)로부터 입력된 전압값을 상기 제어부(40)가 인식할 수 있는 소정의 크기로 증폭하여 출력단자(7)를 통해 상기 제어부(40)의 A/D입력단자로 전달한다. 즉, 상기 아이솔레이션 앰프(15)와 오피 앰프(16)는, 상기 전원입력신호(3)에 인가된 전원입력신호(T)의 위상각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호인 증폭된 전압으로 변환함으로써 상기 전원입력신호(T)의 위상각을 수치화된 데이터로 제어부(40)에 제공한다.
한편, 상기 제어부(40)는, 상기 위상검출부(10)로부터 각 전원신호라인(1,2,3)의 각 위상각에 대한 전압을 전달받아 각 전원신호라인(1,2,3)에 인가되는 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,T,S)에 대한 미결선 및 오결선 등의 결선이상을 판별하는 구성요소로서, 상기 위상검출부(10)의 출력단에 접속되어 상기 위상검출부(10)에서 출력되는 전압을 기초로 하여, 상기 3상입력전원의 각 전원신호라인(1,2,3)에 대한 미결선 여부를 판단하고, 상기 위상검출부(10)로부터 전달된 각 전원입력신호(R,S,T)에 대한 전압값 데이터와 미리 저장된 위상각 기준데이터(A)를 상호 비교하여 상기 3상입력전압의 각 전원신호라인(1,2,3)에 대한 오결선 여부를 판별할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(40)는, 상술한 바와 같이 위상검출부(10)의 각 오피 앰프(12,14,16)으로부터 각 전원입력신호(R,S,T)의 위상각에 대한 전압을 A/D입력단자를 통해 개별적으로 전달받게 되는데, 이때, 상기 각 오피 앰프(12,14,16) 중 하나 이상의 오피 앰프로부터 상기 전압값이 입력되지 않는 경우, 해당 오피 앰프와 접속된 전원신호라인에 3상입력전원이 미결선되어 인가되지 않은 것으로 판단한다.
또한, 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)는 상술한 바와 같이 위상이 120도씩 차이나는 교류전원신호이기 때문에 상기 전압 역시 일정한 주기로 변화하는 형태로 입력된다. 따라서, 상기 제어부(40)는, 상기 위상검출부(10)로부터 입력된 상기 전압값의 변화하는 전압 신호의 형태를 판독함으로써 해당 전원신호라인(1,2,3)에 인가되는 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각을 연산할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 각 전원신호라인(1,2,3)의 상순이 정상결선될 때의 각 전원신호라인(1,2,3)의 위상각의 상순이 120도, 240도 및 360도일 경우, 연산된 전원입력신호의 위상각이 120도, 360도 및 240도이거나, 240도, 120도 및 360도이거나, 360도, 240도 및 120도 등과 같이 상순이 일치하지 않을 경우, 각 전원신호라인(1,2,3)는 오결선된 것으로 판별하는 것이다.
한편, 상기 제어부(40)는, 상기 전원입력단자에 3상입력전원이 인가되는 구동초기에 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 오결선으로 인해, 후단에 접속되어 회로구성되는 정류부(50), 평활콘덴서(60) 및 위상변환부(70)에 인가되어 각 회로부품이 파손되거나 기능이 상실되지 않도록, 스위칭부(30)의 각 스위치(S1,S2,S3)를 Off 동작시켜 상기 각 전원입력신호(R,S,T)가 소통하는 통로인 전원입력신호(R,S,T)를 단선시킨다.
즉, 본 발명에 따른 PWM 컨버터 제어장치는, 3상입력전원이 상기 정류부(50), 정류부(50), 평활콘덴서(60), 위상변환부(70) 및 3상모터(80)에 인가되기 이전에, 상기 위상검출부(10) 및 제어부(40)를 통해 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 위상을 검출하여 미결선 및 오결선 등의 이상결선 여부를 판별한 후, 정상결선 될 경우에만, 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 정상적으로 상기 3상모터(80)를 구동시킨다는 점에서 기술적 특징이 있다.
한편, 상기 제어부(40)는, 정상결선될 때의 각 전원신호라인(1,2,3)의 위상각의 상순과 연산된 전원입력신호의 위상각의 상순이 동일할 경우, 정상결선된 것으로 판단하여, 상기 스위칭부(30)의 각 스위치(S1,S2,S3)를 On 동작되도록 접점시켜 PWM 신호를 출력함으로써, 리액터부(20)와 상기 스위칭부(30)의 동작에 의해 전류와 전압의 위상차가 같아지도록 하여 역률이 개선된 상태로 상기 3상입력전원을 상기 정류부(50)의 입력단에 인가할 수 있다.
또한, 상기 제어부(40)는, 정상결선될 때의 각 전원신호라인(1,2,3)의 위상각의 상순과 연산된 전원입력신호의 위상각이 상순이 상이할 경우, 오결선된 것으로 판단하여, 상기 평활콘덴서(60)의 출력단에 접속되는 위상변환부(70)를 통해 상기 전원신호라인(1,2,3)의 각 위상을 선택적으로 변환시켜, 상기 정상결선될 때의 각 전원신호라인(1,2,3)의 위상각의 상순과 일치되도록 제어한 후, 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상전원입력이 3상모터(80)에 인가되도록 제어한다.
상기 스위칭부(30)는, 상기 전원신호라인(1,2,3) 상에 각각 접속되며 한쌍의 스위치단자(예를 들어, MOSFET)로 구성되는 제1스위치(S1), 제2스위치(S2) 및 제3스위치(S3)를 포함하여 구비되되, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 선택적으로 Off 동작 또는 On 동작하여 상기 전원신호라인(1,2,3)를 단선 또는 접점시키며, 구동시에는 상기 3상입력전원의 전압과 전류의 위상차가 발생하지 않도록 동기화하여 스위칭 동작하도록 구비된다.
상기 위상변환부(70)는, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 전원신호라인(1,2,3)을 통해 소통하는 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상이 선택적으로 상호 변환될 수 있도록 변환 제어하는 구성요소로서, 3개의 전원신호라인(1,2,3)을 소통하는 전원입력신호(R,S,T)이 각각 다른 전원신호라인을 따라 소통할 수 있도록 전원신호라인을 변경시킴으로써 변환 제어하도록 구비된다.
상기 리액터부(20)는, 상기 3상입력전원의 역률을 개선시키기 위한 구성요소로서, 상기 전원신호라인(1,2,3) 상에 각각 하나의 인덕터가 포함된 회로 형태로 구비되며, 상기 정류부(50)는, 상용교류전원인 3상입력전원을 직류형태로 정류하는 구성요소로써, 복수 개의 다이오드가 구비된다. 또한, 상기 평활콘덴서(60)는, 상기 정류부(50)에 의해 정류된 3상입력전원의 맥류를 평활하게 하기 위한 구성요소로서, 상기 정류부(50)의 출력단에 접속되어 회로구성되도록 구비된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어장치의 동작원리를 예를 들어 설명하면, 상기 3상입력전원이 도 3과 같이 Peak값 537V 교류전압의 파형을 가지며, 상기 제어부(40)에는 3상입력전원의 각 위상을 판별하는 프로세서로서 DSP(Digital Signal Processor)가 장착되어 실행될 경우, 상기 위상검출부(10)의 오피 앰프(12,14,16)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 DSP가 인식할 수 있는 전압값인 3V를 고려하여, 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 전압값을 1/400 Level로 축소하여 접지선 N상의 기준을 1.5V의 Ref.전압에 대칭시켜 2π/3[rad] 만큼씩 위상차를 가진 파형으로 변환시킨다.
또한, 상기 위상검출부(10)에서 검출된 전압값 데이터를 A/D컨버터로 판독하게 되고 판독된 시그널에 의해 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각의 변화하는 신호의 형태를 판독하여 결선 순서(상순)을 판단하며, 2.68V의 50% 이하의 전압 Level을 갖는 전압 데이터가 입력될 경우에는, 미결선으로 판단하여 PWM 컨버터 제어장 및 동작제어를 정지한다.
더불어, 상기 전원입력신호(R,S,T)가 정상결선된 것으로 판단되면, 상기 제어부(40)는 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각의 변화에 맞추어 상기 스위칭부(30)를 동작시킨다. 즉, 상기 위상검출부(10)로부터 출력된 전압이 1.5V 미만의 Level에서 1.5V가 되면 그 위상각에 대한 PWM컨버터의 시그널을 On시키고, 1.5V 이상의 Level에서 1.5V가되면 시그널을 Off시켜 연결된 해당 위상각의 시그널에 동기화시킨다.
다음으로는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어방법을 설명하기로 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PWM 컨버터 제어방법은, 3상입력전원 인가 단계(S100), 전원신호라인 단선 단계(S110), 위상각 검출 단계(S120), 오결선 판별 단계(S130) 및 구동 제어 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 상기 3상입력전원 인가 단계(S100)는, 본 발명에 따른 PWM 컨버터 제어장치에 상용교류전원인 3상입력전원을 인가하는 단계로서, 상기 PWM 컨버터 제어장에 3상입력전원을 공급하는 전원장치(미도시)와 전원입력단자를 상호 결선시킨 상태에서, 상기 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)를 전원입력단에 인가한다.
이어서, 상기 전원신호라인 단선 단계(S110)는, 상기 3상입력전원 인가 단계(S100)를 통해 전원입력단자에 인가된 3상입력전원이 상기 정류부(50), 평활콘덴서(60), 위상변환부(70) 및 3상모터(80)에 인가되지 않도록 전원신호라인(1,2,3)를 단선시키는 단계로서, 제어부(40)의 제어신호에 의해 상기 전원입력신호(R,S,T)가 소통하는 전원신호라인(1,2,3)에 접속된 스위칭부(30)의 각 스위치(S1,S2,S3)가 Off 동작되어 상기 전원신호라인(1,2,3)이 단선된다. 이로 인하여, 상기 전원입력단자에 3상입력전원이 인가되는 구동초기에 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 오결선으로 인해, 후단에 접속되어 회로구성되는 정류부(50), 평활콘덴서(60), 위상변환부(70) 및 3상모터(80)에 인가되어 각 회로부품이 파손되거나 기능이 상실되는 것이 방지되는 효과를 구현할 수 있다.
따라서, 상기 정류부(50), 평활콘덴서(60), 위상변환부(70) 및 3상모터(80)로는 3상입력전원이 인가되지 않으며, 상기 위상검출부(10)에만 인가되게 된다.
이후, 상기 위상각 검출 단계(S120)는, 상기 위상검출부(10)에 인가된 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 위상각을 검출하는 단계로서, 상기 전원입력신호(R,S,T)가 갖는 위상각의 크기에 대응하는 전압값을 출력하여 위상각을 검출한다.
여기서, 상기 위상검출부(10)는, 오피 앰프(12,14,16)를 통해 상기 제어부(40)에서 인식할 수 있는 소정의 크기로 상기 전압값을 증폭시켜 제어부(40)로 출력한다.
상기 오결선 판별 단계(S130)는, 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)의 위상각 데이터를 이용하여 전원신호라인(1,2,3)의 미결선 및 오결선을 판별하는 단계로서, 상기 위상각 검출 단계(S120)에서 검출된 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각(전압값 데이터)과 미리 저장된 위상각 기준데이터(A)를 상호 비교하여, 상기 전원입력신호(R,S,T)의 미결선 및 오결선 등의 이상결선 여부를 를 판별한다.
다음으로, 상기 구동 제어 단계(S140)는, 오결선 및 정상결선 등의 결과데이터에 따라 선택적으로 변환 제어하여 상기 3상모터(80)에 3상입력전원을 인가하는 단계로서, 상기 오결선 판별 단계(S130)에서 판별된 결과에 따라, 정상결선된 경우에는 상기 스위칭부(30)의 각 스위치(S1,S2,S3)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터(80)에 인가하며, 오결선된 경우에는 제어부(40)의 제어신호에 따라 위상변환부(70)를 통해 상기 전원신호라인(1,2,3)을 스위칭 제어하여 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상을 선택적으로 변환시킨 후, 상기 스위칭부(30)의 각 스위치(S1,S2,S3)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원이 상기 3상모터(80)에 인가되도록 제어한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 컨버터 제어장치의 각 구성 및 PWM 컨버터 제어방법의 각 단계에 의해, 3상모터(80)에 인가되는 3상입력전원의 전원입력신호(R,T,S)의 각 위상각의 순서에 관계없이 결선되어도 상기 3상입력전원의 상순이 자동적으로 변환 제어되므로 상기 3상모터(80)를 정상적으로 구동시킬 수 있음은 물론, 고압의 3상입력전원이 인가되어도, 상기 3상입력전원의 위상각에 대응하는 전압값을 출력하는 소자로서 아이솔레이션 앰프(11,13,15)가 이용되며, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)에 의해 상기 고압의 3상입력전원과 위상을 판별하기 위한 회로구성이 전기적으로 이격되어 절연되므로 3상입력전원의 위상을 판별하기 위한 회로구성이 고압의 3상입력전원으로 보호되는 효과를 구현할 수 있다.
또한, 3상모터(80)에 3상입력전원을 상순에 상관없이 결선하여도 별도의 수동작업이나 차단없이 상기 3상모터(80)를 정상적으로 구동시킬 수 있으므로, 상기 3상모터(80)의 설치 및 보수 작업이 용이해짐은 물론, 역회전이나 과전류에 의한 모터의 훼손을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...위상검출부 40...제어부
70...위상변환부 80...3상모터
S100...3상입력전원 인가 단계 S110...전원신호라인 단선 단계
S120...위상각 검출 단계 S130...오결선 판별 단계
S140...구동 제어 단계

Claims (3)

  1. 3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 위상각에 대응하는 전압을 출력하는 위상검출부(10)와, 상기 위상검출부(10)의 전압에 따라 위상각을 연산하여 상기 3상입력전원의 오결선 여부를 판별하는 제어부(40)와, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 3상입력전원이 소통하는 전원신호라인(1,2,3)을 선택적으로 단락 및 단선시키는 스위칭부(30) 및, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 3상입력전원의 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각을 변환 제어하는 위상변환부를 포함하는 PWM 컨버터 제어장치를 이용하여 PWM 컨버터를 제어하는 방법에 있어서,
    3상모터(80)를 구동시키기 위한 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)를 전원입력단에 인가하는 3상입력전원 인가 단계(S100);
    상기 전원입력신호(R,S,T)가 소통하는 전원신호라인(1,2,3)에 접속된 스위칭부(30)를 Off 동작시켜 상기 전원신호라인(1,2,3)을 단선시키는 전원신호라인 단선 단계(S110);
    상기 전원입력신호(R,S,T)가 갖는 위상의 크기에 대응하는 전압을 출력하여 위상각을 검출하는 위상각 검출 단계(S120);
    상기 위상각 검출단계(S120)에서 검출된 상기 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상각과 미리 저장된 위상각 기준데이터(A)를 상호 비교하여, 상기 전원입력신호(R,S,T)의 오결선 여부를 판별하는 오결선 판별 단계(S130); 및
    상기 오결선 판별단계;(S130)에서 판별된 결과에 따라, 정상결선된 경우에는 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터에 인가하며, 오결선된 경우에는 3개의 전원신호라인(1,2,3)을 소통하는 전원입력신호(R,S,T)가 다른 전원신호라인을 따라 소통할 수 있도록 전원신호라인을 변경시킴으로써 변환 제어하는 위상변환부(70)를 통해 상기 정상결선될 때의 각 전원신호라인(1,2,3)의 위상각의 상순과 일치되도록 입력된 전원입력신호(R,S,T)의 각 위상을 변환시킨 후 상기 스위칭부(30)를 On 동작시켜 상기 3상입력전원을 상기 3상모터(80)에 인가되도록 제어하는 구동 제어 단계(S140);를 포함하며,
    상기 위상각 검출단계(S120);는, 상기 3상입력전원의 각 전원신호라인(1,2,3) 상에 개별적으로 접속된 아이솔레이션 앰프(11,13,15)를 통해 상기 3상입력전원의 각 전원입력신호(R,S,T)에 대응하는 전압을 출력하며, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)의 출력단에 각각 접속된 오피 앰프(12,14,16)를 통해 상기 전압을 제어부(40)에서 인지할 수 있는 소정의 크기로 증폭하여 제어부(40)로 출력하되,
    상기 전압의 크기에 따른 위상각을 연산하는 제어부(40)에는 상기 3상입력전원의 각 위상을 판별하는 DSP(Digital Signal Processor)가 장착되며,
    상기 오피 앰프(12,14,16)는, 상기 DSP가 인식할 수 있는 전압값인 3V를 고려하여, 상기 아이솔레이션 앰프(11,13,15)에서 출력된 전압을 Peak값 1.5V 이하의 범위 내에서 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 PWM 컨버터 제어방법.
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