KR101675940B1 - 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법 및 그 장치 - Google Patents

펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하되, 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하며, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단 및 판단결과에 따라 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 선택적으로 인버터 장치로 인가시킴으로써 어느 하나의 PWM 신호가 이상이 발생하더라도 나머지 PWM 신호로 인버터 장치가 정상 동작이 가능하도록 제어하여 필요 전력이 항시 정확하게 생성될 수 있도록 하는 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법 및 그 장치{Method and Apparatus for Adjusting Control Signal by Using Pules Number Counting Result}
본 실시예는 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
근래 고속철도 개통으로 인해 수도권의 범위가 확대되는 것을 비롯하여 국민의 생활패턴이 상당 부분 바뀌게 되었다. 그러나 고속철도는 여전히 선로와의 마찰력을 추진력으로 하는 바퀴 방식을 채용하고 있기 때문에 속도에 한계가 있으며, 마찰력에 의한 마모와 고속 운행에 따른 여러 가지 문제점들이 산적해 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 자석의 반발력과 인력을 이용하여 부상운행되는 자기부상열차가 그 대안으로 떠오르고 있다.
자기부상열차 시스템의 경우 자기부상력과 안내력, 추진력 등이 요구되는데, 보통 부상 전자석으로부터 자기부상력 및 안내력을 제공받고, 선형유도전동기 또는 선형동기전동기 등으로부터 추진력을 제공받는다. 이러한, 부상 전자석의 경우 자기부상열차의 구동을 위한 필요 전력을 인버터 장치로부터 인가받으며, 인버터 장치는 전력 제어를 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 스위칭 소자(IGBT 소자 등)에 공급됨으로써 부상 전자석에 필요 전력이 제공될 수 있도록 동작한다. 한편, 기존의 자기부상열차 시스템의 경우 PWM 신호에 오류가 발생한 경우 이에 대한 오류가 인지되기 전까지 잘못된 PWM 신호를 그대로 인버터 장치로 인가하며, 이 경우, 자기부상열차는 PWM 신호에 대한 오류가 해결되기 전까지 필요 전력을 정확하게 제공받을 수 없다는 문제점이 존재한다. 더욱이, 기존의 자기부상열차 시스템의 경우 PWM 신호에 대한 오류가 인지되더라도, 외부의 다른 장치로부터 새롭게 PWM 신호가 제공되기까지 필요 전력을 정확하게 제공받을 수 없다는 문제점이 존재한다.
본 실시예는, 제어신호 감시장치가 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하되, 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하며, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단 및 판단결과에 따라 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 선택적으로 인버터 장치로 인가시킴으로써 어느 하나의 PWM 신호가 이상이 발생하더라도 나머지 PWM 신호로 인버터 장치가 정상 동작이 가능하도록 제어하여 필요 전력이 항시 정확하게 생성될 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 실시예는, 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하는 수신부; 기 설정된 기간 동안에 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 상기 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 상기 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 신호감시 제어부; 및 상기 신호감시 제어부의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 상기 제1 PWM 신호를 PWM 신호에 따라 전력을 발생하는 인버터 장치로 인가하고, 상기 신호감시 제어부의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 상기 제2 PWM 신호를 상기 인버터 장치로 인가하는 신호 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 제어신호 감시장치가 PWM 신호의 출력을 제어하는 방법에 있어서, 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하는 수신과정; 기 설정된 기간 동안에 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 상기 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 상기 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 판단과정; 및 상기 판단과정의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 상기 제1 PWM 신호를 PWM 신호에 따라 전력을 발생하는 인버터 장치로 인가하고, 상기 판단과정의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 상기 제2 PWM 신호를 상기 인버터 장치로 인가하는 제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치의 출력제어 방법을 제공한다.
본 실시예는 제어신호 감시장치가 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하되, 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하며, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단 및 판단결과에 따라 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 선택적으로 인버터 장치로 인가시킴으로써 어느 하나의 PWM 신호가 이상이 발생하더라도 나머지 PWM 신호로 인버터 장치가 정상 동작이 가능하도록 제어하여 필요 전력이 항시 정확하게 생성될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 자기부상열차 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 제어신호 감시장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과를 이용하여 제어신호의 이상 여부를 판단하는 과정을 예시한 예시도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과에 따른 제어신호의 출력 형태를 예시한 예시도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 자기부상열차 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 1에 도시된 본 실시예에 따른 자기부상 열차 시스템은 메인 PWM 신호 발생장치(100), 서브 PWM 신호 발생장치(110), 제어신호 감시장치(120), 인버터 장치(130) 및 자기부상열차(140)를 포함한다. 한편, 도 1의 경우 메인 PWM 신호 발생장치(100), 서브 PWM 신호 발생장치(110), 제어신호 감시장치(120) 및 인버터 장치(130)가 자기부상열차(140)와 연동되어 자기부상열차(140)의 구동에 있어서 필요전력을 제공하기 위한 제어신호의 출력을 제어하는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예에 따른 메인 PWM 신호 발생장치(100), 서브 PWM 신호 발생장치(110), 제어신호 감시장치(120) 및 인버터 장치(130)는 다른 부하장치와 연동되어 해당 부하장치에 대한 필요 전력을 제공하기 위한 제어신호의 출력을 제어할 수도 있다. 이하, 도 1에서는 자기부상열차 시스템에서의 제어신호 출력 제어방법에 대해 설명토록 한다.
메인 PWM 신호 발생장치(100)는 자기부상열차(140)의 제어수단(미도시)으로부터 수신한 입력신호에 근거하여 인버터 장치(130)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 메인장치를 의미한다.
메인 PWM 신호 발생장치(100)는 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 수신한 입력신호에 근거하여 인버터 장치(130)에서 출력되어야 하는 전체 출력전압을 파악하고, 파악된 출력전압에 따라 인버터 장치(130)에 구비된 인버터 중 온 또는 오프되어야 하는 인버터의 개수를 계산한다. 이후, 메인 PWM 신호 발생장치(100)는 온 또는 오프되어야 하는 인버터의 개수에 대한 계산결과에 근거하여 인버터 장치(130)에 포함된 인버터 중 적어도 하나의 인버터가 온 또는 오프되도록 하는 PWM 신호를 생성한다.
서브 PWM 신호 발생장치(110)는 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 수신한 입력신호에 근거하여 인버터 장치(130)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 보조장치를 의미한다. 이러한, 서브 PWM 신호 발생장치(110)가 인버터 장치(130)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 방법은 메인 PWM 신호 발생장치(100)가 인버터 장치(130)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 방법과 동일하며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 메인 PWM 신호 발생장치(100)에서 생성된 PWM 신호를 제1 PWM 신호로, 서브 PWM 신호 발생장치(110)에서 생성된 PWM 신호를 제2 PWM 신호로 예시하여 설명하도록 한다. 한편, 메인 PWM 신호 발생장치(100) 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)는 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 동일한 입력신호를 수신하며, 이에, 메인 PWM 신호 발생장치(100)로부터 생성된 제1 PWM 신호 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 생성된 제2 PWM 신호는 실질적으로 동일한 신호이다. 본 실시예의 경우 제1 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력과 제2 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력이 동일하다.
본 실시예에 따른 자기부상 열차 시스템은 복수 개의 PWM 신호 발생장치를 구비하고, 구비된 복수 개의 PWM 신호 발생장치로부터 각각 PWM 신호를 생성하여 제공함으로써, 이후, 어느 하나의 PWM 신호가 이상이 발생하더라도 나머지 PWM 신호로 인버터 장치가 정상 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.
메인 PWM 신호 발생장치(100) 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)는 각각의 발생장치로부터 생성된 PWM 신호를 제어신호 감시장치(120)로 전송한다. 이때, 메인 PWM 신호 발생장치(100) 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)는 각각의 발생장치로부터 생성된 PWM 신호 이외에도, 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 전송된 목표 출력의 변화에 대한 정보를 추가로 전송한다. 이러한, 목표 출력의 변화에 대한 정보는 추후, 제어신호 감시장치(120)가 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단 시 판단 대상이 되는 PWM 신호에 대한 입력 시점 즉, 판단 대상 PWM 신호를 파악하기 위한 정보로서 이용된다.
제어신호 감시장치(120)는 메인 PWM 신호 발생장치(100) 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 각각 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 수신하고, 수신된 PWM 신호 중 적어도 하나의 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다. 본 실시예의 경우 제어신호 감시장치(120)가 메인 PWM 신호 발생장치(100)로부터 발생한 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 것으로 설명하나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 실시예에 따라서 제어신호 감시장치(120)는 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 발생한 제2 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단할 수도 있다.
제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트(Count)하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다. 즉, 제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 각각에 대하여 이상 여부(제1 PWM 신호에 하이 값이 인가되는지 여부)를 판단한다. 이후, 제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수를 만족하는 경우 제1 PWM 신호에 이상이 없는 것으로 판단한다. 한편, 제어신호 감시장치(120)는 펄스 개수의 카운트 과정에서 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 이상이 감지된 경우 제1 PWM 신호에 이상이 발생한 것으로 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 PWM 신호에 대한 감시 결과의 정확성 및 신뢰성 확보를 위해 일정 갭(Gap)을 두고 즉, 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다. 제어신호 감시장치(120)의 경우 일정 갭을 두고 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단함으로써 듀티 변화에 따라 야기될 수 있는 제1 PWM 신호의 노이즈 부분을 이상 여부를 판단하기 위한 판단 대상에서 제외할 수 있다. 또한, 제어신호 감시장치(120)는 일정 갭을 두고 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단함으로써 제1 PWM 신호의 이상 발생에 따라 신호 절체 시 제1 PWM 신호가 제2 PWM 신호로 순조롭게 절체될 수 있도록 하는 한편, 절체되는 제2 PWM 신호의 유무를 보다 확실하게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다. 제어신호 감시장치(120)가 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 과정에 대해서는 도 2 및 도 4에서 보다 자세히 설명토록 한다.
인버터 장치(130)는 PWM 신호에 따라 전력을 발생하는 장치를 의미한다. 인버터 장치(130)는 복수 개의 인버터를 포함하되, 각각의 인버터는 복수의 스위칭 소자를 포함한다. 각각의 인버터는 복수의 스위칭 소자로 입력되는 PWM 신호에 따라 복수의 스위칭 소자를 온 또는 오프 제어하여 인가받은 직류전압을 스위칭하고, 스위칭에 따라 출력신호를 생성한다. 이를 위해, 인버터 장치(130)는 각각의 인버터에 직류를 제공하는 전원수단을 각각 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 인버터 장치(130)는 제어신호 감시장치(120)에 의해 메인 PWM 신호 발생장치(100) 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 발생한 PWM 신호 중 이상이 발생하지 않은 PWM 신호를 제공받으며, 이를 통해, 자기부상열차(140)의 구동을 위한 필요 전력을 항시 정확하게 생성할 수 있다.
자기부상열차(140)는 자석의 반발력과 인력을 이용하여 부상운행되는 이동수단을 의미한다. 본 실시예에 따른 자기부상열차(140)는 자기부상열차의 구동을 위한 필요 전력을 제어신호 감시장치(120) 및 인버터 장치(130)의 동작에 따라 항시 정확하게 제공받을 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 제어신호 감시장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 제어신호 감시장치(120)는 수신부(200), 신호감시 제어부(210), 신호 제공부(220), 마진 조절부(230) 및 신호 전환부(240)를 포함한다. 여기서 제어신호 감시장치(120)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수신부(200)는 메인 PWM 신호 발생장치(100)로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 제2 PWM 신호를 수신한다. 이때, 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호는 실질적으로 동일한 신호로서 제1 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력과 제2 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력은 서로 동일하다.
수신부(200)는 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 수신 시 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 전송된 목표 출력의 변화에 대한 정보(=이벤트 정보)를 추가로 수신한다. 수신부(200)는 제1 PWM 신호, 제2 PWM 신호와 더불어 목표 출력의 변화에 대한 정보를 신호감시 제어부(210)로 전송한다.
신호감시 제어부(210)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다.
신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 시점을 결정하기 위한 제1 펄스 신호를 제공받는다. 신호감시 제어부(210)는 제1 펄스 신호가 온 상태로 동작 시 제1 PWM 신호를 카운트하되, 제1 펄스 신호가 오프 상태에서 온 상태로 전환된 후 일정 기간 동안과 제1 펄스 신호가 온 상태에서 다시 오프 상태로 전환되기 전 일정 기간 동안은 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하지 않는다. 한편, 제1 펄스 신호는 펄스 개수 카운트 시점을 결정하기 위한 신호로서 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 전송된 목표 출력의 변화에 대한 정보를 수신한 시점(제1 PWM 신호 입력시점)을 기준으로 일정 기간 이후 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 제1 펄스 신호는 기본적으로 소정 주기 이후 다시 오프 상태로 전환되되, 새롭게 목표 출력의 변화에 대한 정보가 수신되는 경우 온 상태에서 오프 상태로 전환될 수도 있다. 본 실시예에 따른 신호 감시제어부(210)는 제1 펄스 신호에 의해 일정 갭을 두고 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부 판단과정을 수행함으로써 제1 PWM 신호에 대한 감시 결과의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하기 위해, 제1 PWM 신호의 펄스 주기 대비 작은 주기를 갖는 클럭 신호를 제공받는다. 이때, 신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호보다 충분히 빠른 클럭 신호를 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하는 과정에서 이용함으로써 제1 PWM 신호에 대한 감시 결과에 대한 정확성을 확보할 수 있다.
신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호가 라이징 엣지(Rising Edge)로 판단되는 시점으로부터 기 설정된 기간만큼 경과된 제1 경과 시점을 시작으로 클럭 신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지(Falling Edge)의 발생 개수를 카운트하고, 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달(이하, 도달 시점으로 명시하여 설명하도록 한다.)되면 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 카운트 개수를 증가시킨다. 이때, 신호감시 제어부(210)는 제1 경과시점으로부터 도달 시점 사이에 제1 PWM 신호에 하이(High) 값이 인가되는지 여부에 따라 제1 PWM 신호의 이상 여부를 판단한다. 즉, 신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호의 펄스 각각에 대하여 이상 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 카운트 개수를 증가시킨다. 한편, 신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 과정에서 제1 PWM 신호에 대한 이상을 감지한 경우 판단결과를 신호 전환부(240)로 전송한다.
신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호가 라이징 엣지로 판단되는 시점으로부터 기 설정된 기간만큼 경과된 제1 경과 시점을 시작으로 클럭 신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 발생 개수를 카운트함으로써 감시 대상인 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 정확성 및 건전성을 확보할 수 있다.
이후, 신호감시 제어부(210)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수를 만족하는 경우(제1 PWM 신호의 각 펄스에 대한 이상이 감지되지 않은 경우) 제1 PWM 신호에 이상이 없는 것으로 판단한다. 한편, 본 실시예에 따른 신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호에 대한 주파수 정보를 기 파악하여 인지하고 있으며, 이에 근거하여 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수에 대한 임계치 및 클럭 신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 발생 개수에 대한 임계치를 결정할 수 있다.
신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되는 도달 시점으로부터 기 설정된 기간이 경과된 제2 경과 시점에 클럭 신호의 카운트 결과를 초기화한다.
신호감시 제어부(210)는 제1 경과시점으로부터 도달 시점까지 온 상태로 동작하는 제2 펄스 신호를 제1 펄스 신호 및 클럭 신호와 함께 제공받으며, 제2 펄스 신호가 온 상태로 동작하는 동안 각 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 이상 여부를 판단한다. 즉, 신호감시 제어부(210)는 제2 펄스 신호에 근거하여 감시 대상이 되는 제1 PWM 신호의 유무를 판별한다. 이를 통해, 신호감시 제어부(210)는 제1 PWM 신호에 대한 감시 결과의 정확성을 확보할 수 있다.
Figure 112015049563221-pat00001
Figure 112015049563221-pat00002
표 1 및 표 2는 본 실시예에 따른 신호감시 제어부(210)의 동작을 위한 VHDL 코드 언어의 일부를 예시하고 있다.
표 1 및 표 2에서 예시된 VHDL 코드 언어를 살펴보면 신호감시 제어부(210)가 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단토록 동작하는 것을 확인할 수 있다.
신호 제공부(220)는 제1 PWM 신호의 이상 여부를 파악하는 과정에서 필요한 필요 신호를 제공한다. 신호 제공부(220)는 제1 펄스 제공부(222), 제2 펄스 제공부(224) 및 클럭 제공부(226)를 포함한다. 각각의 제공부는 자체적으로 필요 신호를 직접 생성할 수도 있으며, 외부 장치로부터 필요 신호를 수신하여 제공할 수도 있다. 신호 제공부(220)의 각 제공부를 통해 제공되는 필요 신호의 특성은 앞서 명시된 제1 펄스 신호, 제2 펄스 신호 및 클럭 신호의 특성과 동일하며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 하다. 신호 제공부(220)는 상황에 따라 제1 펄스 신호, 제2 펄스 신호 및 클럭 신호의 온 오프를 조정하여 출력할 수도 있다. 예컨대, 신호 제공부(220)는 마진 조절부(230)로부터 수신한 조절 정보에 근거하여 제2 펄스 신호의 주기를 조절하여 제공할 수도 있다.
마진 조절부(230)는 신호 제공부(220)로부터 제공되는 신호를 조절하기 위한 장치를 의미한다. 마진 조절부(230)는 사용자로부터 입력된 입력정보 또는 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 과정에서 수집된 피드백 결과에 따라 신호 제공부(220)로부터 제공되는 신호를 조절하기 위한 조절 정보를 생성하고, 생성된 조절 정보를 신호 제공부(220)로 전송한다. 예컨대, 마진 조절부(230)는 제1 PWM 신호의 라이징 엣지로 판단되는 시점으로부터 제1 경과 시점 사이의 간격 및 도달 시점으로부터 제2 경과 시점 사이의 간격을 조절하기 위한 조절 명령을 생성하고, 이를 신호 제공부(220)로 제공함으로써 신호 제공부(220)가 제2 펄스 신호의 주기를 조절하여 출력하도록 동작할 수 있다. 본 실시예에 따른 마진 조절부(230)는 사용자로부터 입력된 입력정보 또는 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 과정에서 수집된 피드백 결과에 따라 신호 제공부(220)로부터 제공되는 신호를 조절하기 위한 조절 정보를 생성하여 출력시킴으로써 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 과정이 보다 세밀하게 수행될 수 있도록 한다.
신호 전환부(240)는 신호감시 제어부(210)로부터 판단된 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부에 대한 판단결과에 따라 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 선택적으로 인버터 장치(130)로 인가한다. 본 실시예에 따른 신호 전환부(240)는 신호감시 제어부(210)의 판단결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 제1 PWM 신호를 인버터 장치(130)로 인가한다. 신호 전환부(240)는 신호감시 제어부(210)의 판단결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 제2 PWM 신호를 인버터 장치(130)로 인가한다. 이를 위해, 신호 전환부(240)는 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 선택적으로 출력하기 위한 스위칭 소자를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과를 이용한 제어신호 출력 제어방법은 먼저, 제어신호 감시장치(120)가 메인 PWM 신호 발생장치(100)로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 제2 PWM 신호를 수신하는 과정으로부터 시작된다(S302). 단계 S302에서 수신되는 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호는 실질적으로 동일한 신호로서 제1 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력과 제2 PWM 신호에 의해 생성되는 인버터 장치(130)의 전력은 서로 동일하다.
제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다(S304). 단계 S304에서, 제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 각각에 대하여 이상 여부(제1 PWM 신호에 하이 값이 인가되는지 여부)를 판단한다. 제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수를 만족하는 경우 제1 PWM 신호에 이상이 없는 것으로 판단한다. 한편, 제어신호 감시장치(120)는 펄스 개수의 카운트 과정에서 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 이상이 감지된 경우 제1 PWM 신호에 이상이 발생한 것으로 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 PWM 신호에 대한 감시 결과의 정확성 및 건전성 확보를 위해 일정 갭을 두고 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 단계 S304에서 판단한 판단결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하는지 여부를 확인하고(S306), 확인결과 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우 제1 PWM 신호를 제2 PWM 신호로 절체하여 인버터 장치(130)로 인가한다(S308).
제어신호 감시장치(120)는 단계 S306에서 확인한 확인결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우 제1 PWM 신호를 인버터 장치(130)로 인가한다(S310). 한편, 제어신호 감시장치(120)는 단계 S308 또는 단계 S310 이후에 사용자로부터 입력된 입력정보 또는 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 과정에서 수집된 피드백 결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상 여부를 판단하는 과정에서 사용되는 필요 신호를 조절하여 출력할 수도 있다.
여기서, 단계 S302 내지 S310는 앞서 설명된 제어신호 감시장치(120)의 수신부(200), 신호감시 제어부(210) 및 신호 전환부(240)의 각 동작에 대응되므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과를 이용하여 제어신호의 이상 여부를 판단하는 과정을 예시한 예시도이다.
본 실시예에 따른 제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안(VDP)에 제1 PWM 신호(HSYNC)의 펄스 개수를 카운트하고, 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 펄스 신호(VSYNC)가 온 상태로 동작 시 제1 PWM 신호를 카운트하되, 제1 펄스 신호가 오프 상태에서 온 상태로 전환된 후 일정 기간(VBP-VLW) 동안과 제1 펄스 신호가 온 상태에서 다시 오프 상태로 전환되기 전 일정 기간(VFP) 동안은 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하지 않는다. 이때, 제1 펄스 신호는 자기부상열차(140)의 제어수단으로부터 전송된 목표 출력의 변화에 대한 정보를 수신한 시점을 기준으로 일정 기간 이후(VLW) 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 PWM 신호가 라이징 엣지로 판단되는 시점으로부터 기 설정된 기간만큼 경과된 제1 경과 시점을 시작으로 클럭 신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 발생 개수를 카운트하고, 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되면 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 카운트 개수를 증가시킨다. 이때, 제어신호 감시장치(120)는 제1 경과시점으로부터 도달 시점 사이에 제1 PWM 신호에 하이(High) 값이 인가되는지 여부에 따라 제1 PWM 신호의 이상 여부를 판단한다. 한편, 제어신호 감시장치(120)는 제2 펄스 신호가 온 상태로 동작하는 동안 각 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 이상 여부를 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 기 설정된 기간 동안에 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수를 만족하는 경우 제1 PWM 신호에 이상이 없는 것으로 판단한다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되는 도달 시점으로부터 기 설정된 기간이 경과된 제2 경과 시점(HFP)에 클럭 신호의 카운트 결과를 초기화한다.
도 5는 본 실시예에 따른 펄스 개수의 카운트 결과에 따른 제어신호의 출력 형태를 예시한 예시도이다.
도 5에 도시하듯이, 제어신호 감시장치(120)는 메인 PWM 신호 발생장치(100)로부터 발생한 제1 PWM 신호 및 서브 PWM 신호 발생장치(110)로부터 발생한 제2 PWM 신호를 수신하되, 제1 PWM 신호의 이상 여부에 대한 판단결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 제1 PWM 신호를 출력한다.
제어신호 감시장치(120)는 제1 PWM 신호의 이상 여부에 대한 판단결과에 따라 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 제1 PWM 신호를 제2 PWM 신호로 절체하고, 절체된 제2 PWM 신호를 출력한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 메인 PWM 신호 발생장치 110: 서브 PWM 신호 발생장치
120: 제어신호 감시장치 130: 인버터 장치
140: 자기부상열차 200: 수신부
210: 신호감시 제어부 220: 신호 제공부
222: 제1 펄스 제공부 224: 제2 펄스 제공부
226: 클럭 제공부 230: 마진 조절부
240: 신호 전환부

Claims (12)

  1. 메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하는 수신부;
    기 설정된 기간 동안에 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 상기 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 상기 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 신호감시 제어부; 및
    상기 신호감시 제어부의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 상기 제1 PWM 신호를 PWM 신호에 따라 전력을 발생하는 인버터 장치로 인가하고, 상기 신호감시 제어부의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 상기 제2 PWM 신호를 상기 인버터 장치로 인가하는 신호 전환부를 포함하되,
    상기 신호감시 제어부는 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 시점을 결정하기 위한 제1 펄스 신호를 제공받아 상기 제1 펄스 신호가 온 상태로 동작 시 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하되, 상기 제1 펄스 신호가 오프 상태에서 상기 온 상태로 전환된 후 일정 기간 동안과 상기 제1 펄스 신호가 상기 온 상태에서 다시 오프 상태로 전환되기 전 일정 기간 동안은 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하지 않는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 PWM 신호에 의해 생성되는 상기 인버터 장치의 전력과 상기 제2 PWM 신호에 의해 생성되는 상기 인버터 장치의 전력은 동일한 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 신호감시 제어부는,
    상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 결과가 기 설정된 개수를 만족하는 경우 상기 제1 PWM 신호에 이상이 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 시점을 결정하기 위한 제1 펄스 신호를 제공하는 신호 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 신호 제공부는,
    자기부상 열차의 제어수단으로부터 전송된 목표 출력의 변화에 대한 정보를 수신한 시점을 기준으로 일정 기간 이후 상기 제1 펄스 신호를 상기 오프 상태에서 상기 온 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 신호 제공부는,
    상기 목표 출력의 변화에 대한 정보가 재수신되는 경우 상기 제1 펄스 신호를 상기 온 상태에서 오프 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 신호 제공부는, 상기 제1 PWM 신호의 펄스 주기 대비 작은 주기를 갖는 클럭 신호를 추가로 제공하며,
    상기 신호감시 제어부는, 상기 제1 PWM 신호의 라이징 엣지로 판단되는 시점으로부터 기 설정된 기간만큼 경과된 제1 경과 시점을 시작으로 상기 클럭 신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 발생 개수를 카운트하고, 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되면 상기 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 카운트 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 신호감시 제어부는,
    상기 제1 경과시점으로부터 상기 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되는 도달 시점 사이에 상기 제1 PWM 신호에 하이(High) 값이 인가되는지 여부에 따라 상기 제1 PWM 신호의 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 신호감시 제어부는,
    상기 카운트 결과가 기 설정된 개수에 도달되는 도달 시점으로부터 기 설정된 기간이 경과된 제2 경과 시점에 상기 클럭 신호의 카운트 결과를 초기화하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 신호 제공부는 상기 제1 경과 시점으로부터 상기 도달 시점까지 온 상태로 동작하는 제2 펄스 신호를 제공하며,
    상기 신호감시 제어부는 상기 제2 펄스 신호가 상기 온 상태로 동작하는 동안 상기 각 제1 PWM 신호의 펄스에 대한 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 PWM 신호의 라이징 엣지로 판단되는 시점으로부터 상기 제1 경과 시점 사이의 간격 및 상기 도달 시점으로부터 상기 제2 경과 시점 사이의 간격을 조절하기 위한 마진 조절부를 더 포함하며,
    상기 신호 제공부는 상기 마진 조절부의 조절 정보에 따라 상기 제2 펄스 신호의 주기를 조절하여 제공하는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치.
  12. 제어신호 감시장치가 PWM 신호의 출력을 제어하는 방법에 있어서,
    메인 PWM 신호 발생장치로부터 제1 PWM 신호를 수신하고, 서브 PWM 신호 발생장치로부터 제2 PWM 신호를 수신하는 수신과정;
    기 설정된 기간 동안에 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 상기 펄스 개수의 카운트 과정에서 각 제1 PWM 신호의 펄스마다 상기 제1 PWM 신호에 대한 이상 여부를 판단하는 판단과정; 및
    상기 판단과정의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하지 않았다고 판단되는 경우에는 상기 제1 PWM 신호를 PWM 신호에 따라 전력을 발생하는 인버터 장치로 인가하고, 상기 판단과정의 판단결과에 따라 상기 제1 PWM 신호에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우에는 상기 제2 PWM 신호를 상기 인버터 장치로 인가하는 제어과정을 포함하되,
    상기 판단과정은 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수 카운트 시점을 결정하기 위한 제1 펄스 신호를 제공받아 상기 제1 펄스 신호가 온 상태로 동작 시 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하되, 상기 제1 펄스 신호가 오프 상태에서 상기 온 상태로 전환된 후 일정 기간 동안과 상기 제1 펄스 신호가 상기 온 상태에서 다시 오프 상태로 전환되기 전 일정 기간 동안은 상기 제1 PWM 신호의 펄스 개수를 카운트하지 않는 것을 특징으로 하는 제어신호 감시장치의 출력제어 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970036358A (ko) * 1995-12-30 1997-07-22 전성원 자기고장 진단기능을 갖는 전기 자동차의 구동 제어장치 및 그 방법
JPH11341702A (ja) * 1998-05-26 1999-12-10 Toshiba Corp 無停電電源装置

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