KR101799957B1 - 모터 제어 장치 - Google Patents

모터 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101799957B1
KR101799957B1 KR1020130114008A KR20130114008A KR101799957B1 KR 101799957 B1 KR101799957 B1 KR 101799957B1 KR 1020130114008 A KR1020130114008 A KR 1020130114008A KR 20130114008 A KR20130114008 A KR 20130114008A KR 101799957 B1 KR101799957 B1 KR 101799957B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power supply
circuit
mode
overvoltage detection
regeneration
Prior art date
Application number
KR1020130114008A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140040059A (ko
Inventor
유지 이데
사토시 야마자키
Original Assignee
산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 산요 덴키 가부시키가이샤 filed Critical 산요 덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20140040059A publication Critical patent/KR20140040059A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101799957B1 publication Critical patent/KR101799957B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

과전압 검출 회로를 AC 리액터보다 모터측에 접속하였다고 해도 교류 전원의 과전압을 검출할 수 있도록 한다.
평균화 회로(144)는 전원 라인을 흐르는 교류 전류를 평균화하여 직류 평균 전류를 산출한다. 역행 회생 모드 검출 회로(160)는, 평균화 회로(144)가 산출한 직류 평균 전류를 이용하여 모터(300)가 역행(力行) 모드인지 회생(回生) 모드인지를 검출한다. 과전압 검출 영역 판별 회로(162)는, 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 회생 모드임을 검출하고 있는 동안에, 그리고 회생 모드로부터 역행 모드로 이행하였음을 검출하고 나서 일정 시간 경과할 때까지의 기간 동안에, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력하는 반면, 역행 모드를 검출하고 있는 동안에, 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 출력한다. 기준값 비교 회로(164)는, 평균화 회로(144)가 산출한 직류 평균 전류에 상수 R을 곱해 AC 리액터(125)의 전압 강하분을 보정하여 전원 전압을 추정한 전원 전압 추정값을 기준 전압과 비교하여서, 과전압 검출 영역 판별 회로(162)로부터 과전압 검출을 행하기 위한 신호가 출력되어 있을 때에, 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 커지면 과전압이라고 판단하고 과전압 검출 신호를 출력한다.

Description

모터 제어 장치{Motor control apparatus}
본 발명은 모터의 전력 회생(電力 回生)을 할 수 있는 모터 제어 장치에 관한 것으로, 교류 전원의 과전압 검출을 할 수 있도록 한 모터 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 전력 회생을 할 수 있는 모터 제어 장치는 모터의 역행(力行)시와 전력 회생시에 다음과 같이 동작한다.
모터의 역행시에는, 교류 전원의 전압을 컨버터에 의해 직류 전압으로 변환하고, 변환 후의 직류 전압을 인버터에 의해 교류 전압으로 변환한다. 변환 후의 교류 전압으로 모터의 회전 위치나 회전 속도를 제어한다.
한편, 모터의 전력 회생시에는, 감속 중에 모터가 발전한 교류 전압을 인버터에 의해 직류 전압으로 변환하고, 변환 후의 직류 전압을 컨버터에 의해 교류 전압으로 변환하며, 모터의 발전 전력을 교류 전원으로 회생한다.
또, 모터 제어 장치 중에는 정전(停電)시에 모터를 회생 제동시키기 위해 전력 회생 기능 외에, 모터의 발전 전력을 저항기에서 소비시키는 저항 회생 기능을 구비하고 있는 것도 있다. 저항 회생 기능을 구비한 모터 제어 장치는, 정전시에는 컨버터에 의한 전력 회생은 행하지 않고 저항 회생에 의해서만 모터를 정지시킬 수 있다.
컨버터의 비용을 우선시하면, 120°통전(通電)의 제어에 의한 전력 회생을 채용하게 된다. 120°통전의 제어에 의해 전력 회생을 행할 때에는, 모터의 발전 전력을 인버터에서 직류로 변환한 후의 전압이 모터의 역행시에 인버터에 공급되는 직류 전압보다 높아진다.
교류 전원의 전압을 전파 정류(全波 整流)하였을 때의 직류 전압의 파고(波高) 값보다 모터의 발전 전력을 인버터에서 직류로 변환한 후의 전압이 규정값 이상 높아지면, 전력 회생을 행한다. 전력 회생 중에는 전압이 다른 상(相)보다 높아지는 120°구간만 컨버터의 반도체 스위치를 온(ON)한다. 반도체 스위치를 ON하고 있는 동안 인버터로부터 출력되는 전압을 AC 리액터에 인가하고, 모터의 발전 전력을 교류 전원으로 회생한다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본특허공개 2004-180393호 공보
저항 회생 기능을 구비하는 모터 제어 장치에서는, 직류 전압이 규정값 이상 높아지면 저항 회생을 행하도록 되어 있다. 이 때문에, 전력 회생 기능과 저항 회생 기능 모두를 구비하는 모터 제어 장치에서는, 전원 전압이 높아진 경우에 직류 전압이 높아져 저항 회생이 행해지고, 이상(異常) 검출 회로에 의해 저항 회생의 과부하 또는 가열을 검출한다.
그러나, 이상 검출 회로가 고장났을 때에는 회생 저항기가 소손(燒損)될 우려가 있다. 이 때문에, 보호 기능으로서 전원 전압이 규정값 이상 높아졌음을 검출하는 과전압 검출 회로를 설치하는 경우가 있다.
과전압 검출 회로를 AC 리액터보다 교류 전원측에 설치할 수 있는 경우에는, 과전압 검출 회로에 의해 전원 전압이 규정값 이상 높아졌음을 용이하게 검출할 수 있다. 그런데, 저비용화를 위해 과전압 검출 회로를 AC 리액터의 컨버터측(컨버터 내)에 설치한 경우에는, 전력 회생시에 인버터가 출력하는 전압에 의해 과전압 검출 회로가 오동작한다. 과전압 검출 회로가 오동작하면, 전력 회생을 행할 수 없게 된다. 이 때문에, 종래에는 과전압 검출 회로(보호 기능)를 AC 리액터의 컨버터측에 설치할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 부적합성(nonconformance)을 해소하기 위해 안출된 것으로, 과전압 검출 회로를 AC 리액터의 컨버터측에 접속하였다고 해도 교류 전원의 과전압을 검출할 수 있도록 한 모터 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 모터 제어 장치는 평균화부, 역행(力行) 회생 모드 검출부, 과전압 검출 영역 판별부 및 기준값 비교부를 가진다.
본 발명에 관한 모터 제어 장치는, AC 리액터가 접속되는 전원 라인을 통해 교류 전원에 접속되는 컨버터; 모터에 접속되는 인버터; 및 상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 접속되는 회생 저항;을 가지고 있으며, 전력 회생 기능을 구비한다.
평균화부는, 전원 라인을 흐르는 교류 전류를 평균화하여 직류 평균 전류를 산출한다.
역행 회생 모드 검출부는, 평균화부가 산출한 직류 평균 전류를 이용하여 모터가 역행(力行) 모드인지 회생(回生) 모드인지를 검출한다.
과전압 검출 영역 판별부는, 역행 회생 모드 검출부가 회생 모드임을 검출하고 있는 동안에, 그리고 회생 모드로부터 역행 모드로 이행하였음을 검출하고 나서 일정 시간 경과할 때까지의 기간 동안에, 교류 전원의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력하는 반면, 역행 모드를 검출하고 있는 동안에, 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 출력한다.
기준값 비교부는, 평균화부가 산출한 직류 평균 전류에 상수 R을 곱해 AC 리액터의 전압 강하분을 보정하여 전원 전압 파고값 검출 회로로부터 출력되는 전원 전압 파고값에 가산하여 전원 전압을 추정한 전원 전압 추정값을 기준 전압과 비교하여서, 과전압 검출 영역 판별부로부터 과전압 검출을 행하기 위한 신호가 출력되어 있을 때에, 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 커지면 과전압이라고 판단하고 과전압 검출 신호를 출력한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 관한 모터 제어 장치에 의하면, AC 리액터의 전압 강하분을 고려하고 있으므로, 과전압 검출 회로를 AC 리액터의 컨버터측에 접속하였다고 해도 교류 전원의 과전압을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 모터의 역행시에만 교류 전원의 과전압을 검출하므로, 전원 회생의 영향을 받지 않고 교류 전원의 과전압을 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 모터 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 제어 장치의 각 부의 동작 설명에 제공하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 모터 제어 장치의 각 부의 동작 설명에 제공하는 도면이다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치의 구성 및 동작을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
[모터 제어 장치의 구성]
도 1은 본 실시형태에 관한 모터 제어 장치의 구성도이다. 본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는, 교류 전원(200)으로부터 공급되는 전력을 AC-DC 변환 및 DC-AC 변환하여 모터(300)에 공급하는 역행 제어 기능을 가진다. 또한, 모터 제어 장치(100)는, 모터(300)에서 발전된 전력을 AC-DC 변환 및 DC-AC 변환하여 교류 전원(200)으로 되돌리는 회생 제어 기능을 가진다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는 교류 전원(200)의 과전압을 검출하는 기능을 구비하고 있다. 모터 제어 장치(100)는, 역행 제어를 행하고 있는 경우에는 과전압을 검출하는 기능을 작동시켜 교류 전원(200)의 과전압을 정확하게 검출한다. 한편, 회생 제어를 행하고 있는 경우에는 과전압을 검출하는 기능을 고의로 정지시킨다. 따라서, 본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는 모터(300)의 역행시에만 교류 전원(200)의 과전압을 검출할 수 있다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는 컨버터(105), 인버터(110), 회생 저항(115), 콘덴서(120), AC 리액터(125)를 가진다. 컨버터(105)는, AC 리액터(125)를 통해 입력되는 교류 전원(200)의 3상(相) 전력을 교류 전력으로부터 직류 전력으로 변환한다. 인버터(110)는, 역행 제어시에는 컨버터(105)에서 변환된 직류 전력을 최적의 전압 및 주파수의 교류 전력으로 변환하여 모터(300)에 공급한다. 한편, 인버터(110)는 회생 제어시에는 모터(300)에서 발전되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 컨버터(105)에 출력한다. 회생 제어시에는, 컨버터(105)는 인버터(110)에서 변환된 직류 전력을 상용 주파수의 정현파의 3상 교류 전력으로 변환하고, AC 리액터(125)를 통해 교류 전원으로 반환한다.
회생 제어시에 교류 전원(200)이 정전되어 있는 경우에는, 인버터(110)에서 변환된 직류 전력을 회생 저항(115)에서 소비시킨다. 또, 교류 전원(200)과 컨버터(105) 사이에 설치한 AC 리액터(125)는 3상 전원 라인을 흐르는 전류를 조정한다. 또한, 컨버터(105)와 인버터(110) 사이에 설치한 콘덴서(120)는 컨버터(105)와 인버터(110) 사이를 흐르는 전류를 평활화하여 리플(ripple)을 저감(低減)시킨다.
컨버터(105)는 컬렉터-이미터 간에 다이오드가 접속되는 IGBT를 6개 구비하고, 이들 IGBT를 브리지 접속한 것이다. 각 다이오드는 IGBT와 반대방향이 되도록 접속하고, 역행 제어시에는 3상 교류를 직류로 정류한다. 또, IGBT에 보호 회로가 부착된 IPM이 IGBT를 대신해도 된다. 컨버터(105)는, 회생 제어시 120°통전(通電)의 회생 제어에 의해 모터(300)가 발전한 전력을 교류 전원(200)으로 회생한다. 120°통전의 회생 제어란, 컨버터(105)가 구비하는 IGBT를 교류 전원(200)의 위상 타이밍에 기초하여 전기각으로 120°구간 통전시키는 제어이다.
인버터(110)도 컨버터(105)와 마찬가지로 컬렉터-이미터 간에 다이오드가 접속되는 IGBT를 6개 구비하고, 이들 IGBT를 브리지 접속한 것이다. 또, 각 다이오드는 회생 제어시에는 모터(300)가 발전하는 교류를 직류로 정류한다. 또, IGBT에 보호 회로가 부착된 IPM이 IGBT를 대신해도 된다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는 필터(134), 위상 검출 회로(136), 전류 선택 신호 작성 회로(138), 셀렉터(selector) 회로(140), 엣지 검출 회로(142), 평균화 회로(144), 극성 판정 회로(146), 정지 신호 발생 회로(148), 게이트(gate) 신호 작성 회로(150)를 가진다.
필터(134)는 3상 전원 라인(R, S, T)을 흐르는 전류의 노이즈(고주파 성분)를 제거한다. 위상 검출 회로(136)는 필터(134)에 의해 노이즈가 제거된 후의 3상 교류 전압의 위상을 검출하고, 3상 교류 전압의 위상 변화에 따른 위상 신호를 출력한다.
전류 선택 신호 작성 회로(138)는, 위상 검출 회로(136)가 출력하는 위상 신호에 기초하여 전류 선택 신호를 작성한다. 전류 선택 신호는 3상 분의 교류 전류 중 특정의 상(相)을 선택하는 신호이다. 전류 선택 신호에 대해서는 후술하는 [모터 제어 장치의 동작]의 항목 내에서 상세하게 설명한다.
셀렉터 회로(140)는 3상 전원 라인(R, S, T) 중 2개의 전원 라인(R, S)에 접속되고, 2개의 전원 라인(R, S)으로부터 T상(相)의 전류를 산출하여 3상의 전류값을 입력한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 셀렉터 회로(140)를 R상 및 S상에 접속하였을 때에는, 셀렉터 회로(140)에는 R상(相)의 전류(IR), S상(相)의 전류(IS), R상(相)의 반전 전류(IR)와 S상(相)의 반전 전류(IS)의 합의 전류의 부호를 반전시킨 것으로 T상 전류를 산출하여 3상의 전류값이 입력된다. 셀렉터 회로(140)는 전류 선택 신호 작성 회로(138)에서 작성한 전류 선택 신호에 기초하여 입력한 3상의 전류값으로부터 1상(相)씩 전류를 선택하고, 선택한 상(相)의 전류값을 출력한다.
엣지 검출 회로(142)는, 전류 선택 신호 작성 회로(138)가 출력하는 전류 선택 신호의 엣지를 검출한다. 엣지를 검출하였을 때의 타이밍을 타이밍 신호로서 평균화 회로(144)에 출력한다.
평균화 회로(평균화부)(144)는, 엣지 검출 회로(142)로부터 출력되는 타이밍 신호에 기초하여 셀렉터 회로(140)로부터 출력되는 3상 분의 전류값을 순차적으로 평균화한다. 셀렉터 회로와 평균화 회로(144)는, 3상 분의 전류값을 직류량으로 변환하여 직류 평균 전류를 산출한다.
극성 판정 회로(극성 판정부)(146)는, 평균화 회로(144)에 의해 평균화된 직류 평균 전류의 극성이 플러스(+)이면 역행 제어가 행해지고 있다고 판단하고, 그 극성이 마이너스(-)이면 회생 제어가 행해지고 있다고 판단한다. 또한, 극성 판정 회로(146)는, 평균화 회로(144)에 의해 평균화된 직류 평균 전류가 마이너스 방향으로부터 미리 정한 값을 넘어 0으로 향하여 변화한 후에 일정 시간 경과하였을 때에 회생 제어로부터 역행 제어로 이행하였다고 판정한다.
정지 신호 발생 회로(148)는, 극성 판정 회로(146)에 의한 판정 출력이 회생 제어로부터 역행 제어로 이행하였음을 나타내면 정지 신호를 출력한다.
게이트 신호 작성 회로(150)는, 위상 검출 회로(136)로부터의 위상 신호에 기초하여 게이트 신호를 작성한다. 게이트 신호 작성 회로(150)는, 회생 개시 신호가 입력되면 작성한 게이트 신호를 컨버터(105)에 출력한다. 한편, 게이트 신호 작성 회로(150)는, 정지 신호가 입력되면 게이트 신호의 출력을 정지하고 회생 제어를 종료한다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는 전파 정류 회로(152), 전원 전압 파고값 검출 회로(154), 회생 개시 검출 회로(156), 전원 주파수 검출 회로(158), 역행 회생 모드 검출 회로(160), 과전압 검출 영역 판별 회로(162), 기준값 비교 회로(164)를 가진다.
전파 정류 회로(152)는, 필터(134)에 의해 노이즈가 제거된 후의 3상 교류 전압을 전파 정류한다. 전원 전압 파고값 검출 회로(154)는, 전파 정류 회로(152)가 전파 정류한 직류 전압의 파고값을 검출한다. 전파 정류한 직류 전압의 파고값은 3상 전원 라인(R, S, T)의 전압에 비례한다.
회생 개시 검출 회로(156)는, 전원 전압 파고값 검출 회로(154)가 검출한 직류 전압의 파고값(전원 전압)과 컨버터(105)의 출력측의 직류 전압(변환 전압)을 비교한다. 회생 개시 검출 회로(156)는, 변환 전압이 전원 전압보다 수 V 높아지면 회생 개시를 검출한다. 회생 개시 검출 회로(156)는, 회생 개시를 검출하면 회생 개시 신호를 출력한다.
전원 주파수 검출 회로(158)는, 위상 검출 회로(136)가 출력하는 위상 신호에 기초하여 전원 주파수를 구한다. 역행 회생 모드 검출 회로(역행 회생 모드 검출부)(160)는 회생 개시 검출 회로(156)로부터 회생 개시 신호를 입력하여 회생 모드를 검출하고, 정지 신호 발생 회로(148)로부터 정지 신호를 입력하면 역행 모드를 검출한다.
과전압 검출 영역 판별 회로(과전압 검출 영역 판별부)(162)는, 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 회생 모드임을 검출하고 있는 동안에, 그리고 회생 모드로부터 역행 모드로 이행하였음을 검출하고 나서 일정 시간 경과할 때까지의 기간 동안에, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력한다. 또한, 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 역행 모드를 검출하고 있는 동안에, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 출력한다. 회생 모드의 종료로부터 약간 지연시켜 과전압 검출을 개시하는 것은 필터(134)의 응답 지연을 고려하기 위함이다.
기준값 비교 회로(기준값 비교부)(164)는, 평균화 회로(144)로부터 출력되는 직류 평균 전류에 상수 R을 곱해 AC 리액터(125)의 전압 강하분을 보정하여 전원 전압 파고값 검출 회로로부터 출력되는 전원 전압 파고값에 가산하여 전원 전압을 추정한 전원 전압 추정값을 기준 전압과 비교한다. 과전압 검출 영역 판별 회로(162)로부터 교류 전원(200)의 과전압 검출을 행하기 위한 신호가 출력되어 있을 때에, 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 커지면 과전압이라고 판단하고 과전압 검출 신호를 출력한다.
상술한 상수 R의 값은 전원 주파수 검출 회로(158)가 검출한 교류 전원(200)의 주파수에 따라 값을 바꾼다. 각각의 주파수에서의 AC 리액터(125)의 전압 강하를 보상(AC 리액터(125)의 전압 강하분을 높게 함)할 수 있도록 하기 위함이다. 기준 전압은, 전원 전압을 과전압으로서 검출하기 위한 전원 전압 과전압 검출값에
Figure 112013086979984-pat00001
를 곱한 값으로 한다. 또, 전원 전압 과전압 검출값은 전원 전압 사양의 상한보다 약간 높은 전압이고, 또한 저항 회생이 동작을 개시하지 않는 전압으로 한다.
[모터 제어 장치의 동작]
다음에, 모터 제어 장치(100)의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
(모터의 역행 제어시의 동작)
교류 전원(200)은 3상 교류 전원이므로, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 교류 전원(200)의 R, S, T상 각각의 3상 전원 라인에는 VR, VS, VT의 120°위상이 어긋난 3상 교류 전압이 출력된다.
3상 교류 전압(VR, VS, VT)은 필터(134)에 의해 노이즈가 제거된 후, 위상 검출 회로(136)에 입력된다. 위상 검출 회로(136)는 3상 교류 전압(VR, VS, VT)과 문턱값(D1, D2)을 비교하여, 도 2의 (B)에 도시된 위상 신호(PR1, PS1, PT1, PR2, PS2, PT2)를 출력한다. 위상 신호(PR1, PS1, PT1)는 각 상의 전원 전압이 문턱값(D1)보다 플러스(+)측에 큰 구간을 HI로 하는 신호이다. 위상 신호(PR2, PS2, PT2)는 각 상의 전원 전압이 문턱값(D2)보다 마이너스(-)측에 큰 구간을 HI로 하는 신호이다.
또한, 3상 교류 전압(VR, VS, VT)은 필터(134)에 의해 노이즈가 제거된 후, 전파 정류 회로(152)에 입력된다. 전파 정류 회로(152)는 3상 교류 전압(VR, VS, VT)을 전파 정류하고, 전파 정류 후의 직류 전압을 전원 전압 파고값 검출 회로(154)에 출력한다. 전원 전압 파고값 검출 회로(154)는, 전파 정류 회로(152)로부터 입력한 직류 전압의 파고값을 검출한다. 이 파고값은 모터의 전력소비가 적을 때에는 도 3의 (A)에 도시된 Vr이 된다.
모터(300)의 역행 제어시에는, 교류 전원(200)으로부터의 3상 교류 전력을 컨버터(105)의 다이오드에 의해 직류로 변환하고, 변환 후의 직류 전력을 인버터(110)에서 교류로 변환하여 모터(300)에 출력한다. 컨버터(105)의 출력측에 나타나는 직류 전압은 회생 개시 검출 회로(156)에 출력된다. 이 직류 전압은 도 3의 (A)에 도시된 Vd이다.
모터(300)의 역행시에, 전원 전압 파고값 검출 회로(154)가 출력하는 파고값(Vr)보다 컨버터(105)의 출력측에 나타나는 직류 전압(Vd)이 낮아진다. 이 상태에서는, 회생 개시 검출 회로(156)는 모터(300)의 회생 개시를 검출하지 않는다.
모터(300)의 역행시에, 모터(300)가 서서히 가속하면, 컨버터(105)의 출력측에 나타나는 직류 전압(Vd)의 값도 서서히 저하된다. 도 3의 (A)에서 직류 전압(Vd)의 값이 서서히 저하되고 있는 것은 모터(300)가 가속 중임을 나타낸다.
평균화 회로(144)는, 셀렉터 회로(140)로부터 출력되는 3상 분의 전류값을 순차적으로 평균화하여 직류 평균 전류를 산출한다. 평균화 회로(144)가 산출하는 평균 전류를 도 3의 (B)에 나타낸다. 평균 전류는 모터(300)가 정속(定速) 회전하고 있을 때에는 일정하지만, 모터(300)가 가속하고 있을 때에는 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이 스텝(step) 형상으로 증가한다.
모터(300)의 역행시에, 정지 신호 발생 회로(148)로부터는 정지 신호가 출력되어 있으므로, 게이트 신호 작성 회로(150)는 동작을 정지하고 있다. 게이트 신호 작성 회로(150)는 게이트 신호를 출력하지 않으므로, 도 3의 (D)에 도시된 바와 같이 컨버터(105)의 모든 트랜지스터는 오프(OFF)가 된다.
역행 회생 모드 검출 회로(160)는 정지 신호 발생 회로(148)가 정지 신호를 출력하고 있으므로, 역행 제어가 행해지는 역행 모드임을 검출한다. 과전압 검출 영역 판별 회로(162)는, 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 역행 모드를 검출하고 있는 동안에, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 출력한다.
기준값 비교 회로(164)는, 과전압 검출 영역 판별 회로(162)가 출력하는, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 받고, AC 리액터(125)의 전압 강하분을 보정한 전원 전압 추정값과 기준 전압을 비교한다. 기준값 비교 회로(164)는 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 클 때에는 과전압 검출 신호를 출력하고, 전원 전압 추정값이 기준 전압 이하일 때에는 과전압 검출 신호는 출력하지 않는다.
기준값 비교 회로(164)가 컨버터(105)와 AC 리액터(125) 사이의 과전압을 검출하는 것은, 도 3의 (C), 도 3의 (D)에 도시된 바와 같이 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 모터(300)의 역행을 검출하고 있을 때이다. 이 때문에, 전력 회생시에는 기준값 비교 회로(164)가 동작하지 않기 때문에, 전력 회생시에 생기는 오동작을 없앨 수 있고 종래에 설치할 수 없었던 보호 기능을 설치할 수 있다.
또한, 과전압은 AC 리액터(125)의 전압 강하분을 감안하여 설정하고 있다. 따라서, 저비용화를 위해 이 보호 기능을 컨버터(105) 내에 설치하였다고 해도 과전압을 정확하게 검출할 수 있다. 또, 과전압은 전원 전압 사양의 상한보다 약간 높은 전압이고, 또한 저항 회생이 동작을 개시하지 않는 전압으로 설정하고 있다. 또한, 역행 회생 모드 검출 회로(160)에 의한 회생 모드로부터 역행 모드로 이행할 때의 역행 모드의 검출을 지연시키고 있기 때문에, 필터(134)의 응답 지연을 보상할 수 있다.
(모터의 회생 제어시의 동작)
모터(300)가 발전기가 되어 전력을 출력하면, 인버터(110)의 출력측(컨버터(105) 측)의 직류 전압, 다시 말하면 컨버터(105)의 입력측(인버터(110) 측)의 직류 전압(Vd)이 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 전원 전압 파고값 검출 회로(154)가 출력하는 파고값(Vr)보다 커진다. 이 때문에, 회생 개시 검출 회로(156)는 회생 개시 신호를 출력한다.
회생 개시 신호가 게이트 신호 작성 회로(150)에 입력되면, 게이트 신호 작성 회로(150)는 위상 검출 회로(136)가 출력하는 위상 검출 신호(PR1∼PT1, PR2∼PT2)로부터 게이트 신호를 작성한다. 작성한 게이트 신호는 컨버터(105)에 출력된다. 컨버터(105)가 구비하는 트랜지스터는 게이트 신호에 따라 120°통전 모드로 도통하고, 회생 전력을 교류 전원(200)으로 회생한다.
도 2의 (C)는 전류 선택 신호 작성 회로(138)에서 작성한 전류 선택 신호를 나타낸다. 도 2의 (C)에서, S, R, T 및 -S, -R, -T의 표시는 전원 라인(R, S, T)을 흐르는 전류의 IR, IS, IT 및 그 반전 신호를 각각 선택하는 것을 의미한다.
도 2의 (D)에 도시된 3상 전원 라인(R, S, T)을 흐르는 전류(IR∼IT)는, 컨버터(105)가 120°통전 모드에 의해 각 상의 전류를 교류 전원(200) 측으로 회생하도록 동작하고 있기 때문에 각각 전기각으로 120°씩 흐른다.
예를 들면, 도 2의 (C)의 전류 선택 신호「-S」는 전원 라인(S)을 흐르는 전류(IS)를 선택하고, 이 전류의 극성 반전 신호를 셀렉터 회로(140)가 출력하는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 2의 (C)의 전류 선택 신호「R」은 전원 라인(R)을 흐르는 전류(IR)를 선택하고, 이를 그대로 셀렉터 회로(140)가 출력하는 것을 나타내고 있다.
도 2의 (E)는 셀렉터 회로(140)에 의해 선택되어 출력된 전류의 파형을 나타내고 있다. 평균화 회로(144)는, 셀렉터 회로(140)에 의해 3상 분의 전류가 선택되면 이들을 평균화하여 출력한다.
도 2의 (F)는 평균화 회로(144)가 출력하는 평균 전류의 파형이다. 평균화 회로(144)는 3상 분의 전류값의 입력이 종료할 때마다 평균화 처리를 행하고 있고, 전류값의 변화에 따라 평균 전류값은 단계적으로 변화한다.
도 3의 (B)는 도 2의 (F)보다 시간축의 길이를 짧게 하였을 때의 평균 전류를 나타내고 있다. 회생 구간에서는 모터(300) 측으로부터 교류 전원(200) 측으로 전류가 흐르기 때문에, 역행시에 있어서 예를 들면 양(+) 극성의 평균 전류값이 출력되도록 전류 선택 신호가 만들어져 있으면, 회생시의 평균 전류값은 음(-) 극성이 된다. 모터(300)의 회전 속도가 저하되어 회생 전력이 적어지면, 평균 전류값도 이에 따라 감소한다.
이론적으로는 평균 전류값이 「0」이 된 시점에서 회생이 종료된 것으로 판정할 수 있다. 그러나, 평균 전류값이 「0」이 되는 부근의 전류 변화는 불안정하고 잘못된 판정이 되기 쉽다. 그래서, 본 실시형태에서는 회생으로부터 역행으로 이행하였는지를 극성 판정 회로(146)에서 평균 전류값이 미리 정한 값을 넘어 0으로 향하여 변화하고 나서 일정 시간을 경과한 시점에서 판정하고 있다. 따라서, 이 예에서는 잘못된 판정이 이루어질 가능성이 적어진다.
극성 판정 회로(146)가 역행을 검출하면, 정지 신호 발생 회로(148)는 정지 신호를 출력한다. 정지 신호 발생 회로(148)로부터 정지 신호가 출력되면, 게이트 신호 작성 회로(150)는 게이트 신호를 출력하지 않게 되고, 컨버터(105)의 트랜지스터는 오프 상태가 된다.
역행 회생 모드 검출 회로(160)는, 정지 신호 발생 회로(148)가 정지 신호를 출력하지 않고 또한 회생 개시 검출 회로(156)가 회생 개시 신호를 출력하면, 회생 모드임을 검출한다. 과전압 검출 영역 판별 회로(162)는, 역행 회생 모드 검출 회로(160)가 회생 모드를 검출하고 있는 동안에, 교류 전원(200)의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력한다.
기준값 비교 회로(164)는, 과전압 검출 영역 판별 회로(162)가 교류 전원(200)의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력하고 있으므로, 교류 전원(200)의 과전압 검출은 행하지 않는다.
본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는, 과전압 검출 영역 판별 회로(162)가 모터(300)의 역행을 검출하고 있을 때에만 교류 전원(200)의 과전압을 검출한다. 반대로 과전압 검출 영역 판별 회로(162)가 교류 전원(200)에의 회생을 검출하고 있을 때에는, 교류 전원(200)의 과전압은 검출하지 않는다. 또한, 극성 판정 회로(146)에 의해 모터(300)의 역행으로부터 교류 전원(200)에의 회생, 교류 전원(200)에의 회생으로부터 모터(300)의 역행 등의 각각의 제어의 이행 상태를 적절히 검출할 수 있으므로, 회생으로부터 역행으로 완전히 이행할 때까지의 기간 동안에 교류 전원(200)의 과전압을 검출하는 동작을 행하는 것에 의한 오검출을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 관한 모터 제어 장치(100)는, 전력 회생시에는 과전압 검출은 행하지 않고 모터(300)의 역행시에만 과전압 검출을 행하도록 하였으므로, 저항 회생을 구비한 모터 제어 장치에서도 종래에 설치할 수 없었던 보호 기능을 설치할 수 있다.
또한, 과전압은 AC 리액터(125)의 전압 강하분을 감안하여 검출하고 있으므로, 저비용화를 위해 상기 보호 기능을 컨버터(105) 내에 설치할 수 있고, 저비용으로 신뢰성이 높은 모터 제어 장치(100)를 얻을 수 있다.
또, 회생 모드로부터 역행 모드로 이행할 때의, 역행 모드의 검출을 지연시키고 있기 때문에, 필터(134)의 응답 지연을 보상할 수 있고, 역행 모드에서의 과전압 검출을 정확하게 행할 수 있게 된다.
또, 모터(300)가 정지되어 있고 역행 전력을 소비하지 않을 때에만 과전압을 검출하면 되는 경우에는, AC 리액터(125)의 전압 강하분을 감안하지 않아도 된다.
또한, AC 리액터(125)의 전압 강하분의 보상은 상수 R의 값에 반영시키는 것이 아니라 기준값 비교 회로(164)의 기준 전압에 반영시켜도 된다.
또한, 전원 회생 기능을 모터 제어 장치(100)의 외측에 다른 유닛으로서 독립시키는 태양에서도 본 발명을 적용할 수 있다.
100 모터 제어 장치
105 컨버터
110 인버터
115 회생 저항
120 콘덴서
125 AC 리액터
134 필터
136 위상 검출 회로
138 전류 선택 신호 작성 회로
140 셀렉터 회로
142 엣지 검출 회로
144 평균화 회로
146 극성 판정 회로
148 정지 신호 발생 회로
150 게이트 신호 작성 회로
152 전파 정류 회로
154 전원 전압 파고값 검출 회로
156 회생 개시 검출 회로
158 전원 주파수 검출 회로
160 역행 회생 모드 검출 회로
162 과전압 검출 영역 판별 회로
164 기준값 비교 회로
200 교류 전원
300 모터

Claims (7)

  1. AC 리액터가 접속되는 전원 라인을 통해 교류 전원에 접속되는 컨버터, 및 모터에 접속되는 인버터를 가지며, 전력 회생 기능을 구비하는 모터 제어 장치로서,
    상기 전원 라인을 흐르는 교류 전류를 이용하여 상기 모터가 역행(力行) 모드인지 회생(回生) 모드인지를 검출하는 역행 회생 모드 검출부;
    상기 역행 회생 모드 검출부가 회생 모드임을 검출하고 있는 동안에, 그리고 회생 모드로부터 역행 모드로 이행하였음을 검출하고 나서 일정 시간 경과할 때까지의 기간 동안에, 상기 교류 전원의 과전압 검출을 정지하는 신호를 출력하는 반면, 역행 모드를 검출하고 있는 동안에, 상기 과전압 검출을 행하기 위한 신호를 출력하는 과전압 검출 영역 판별부; 및
    전원 전압을 기준 전압과 비교하여서, 상기 과전압 검출 영역 판별부로부터 상기 과전압 검출을 행하기 위한 신호가 출력되어 있을 때에, 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 커지면 과전압이라고 판단하고 과전압 검출 신호를 출력하는 기준값 비교부;
    를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 라인을 흐르는 교류 전류를 평균화하여 직류 평균 전류를 산출하는 평균화부;
    를 더 구비하고,
    상기 역행 회생 모드 검출부는, 상기 평균화부가 산출한 직류 평균 전류를 이용하여 상기 모터가 역행 모드인지 회생 모드인지를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기준값 비교부는, 상기 평균화부가 산출한 직류 평균 전류에 상수 R을 곱해 상기 AC 리액터의 전압 강하분으로 전원 전압을 보정하여 추정한 전원 전압의 추정값을 기준 전압과 비교하여서, 상기 과전압 검출 영역 판별부로부터 상기 과전압 검출을 행하기 위한 신호가 출력되어 있을 때에, 전원 전압 추정값이 기준 전압보다 커지면 과전압이라고 판단하고 과전압 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 평균화부에는 극성 판정부가 접속되고,
    상기 극성 판정부는 상기 평균화부에 의해 평균화된 직류 평균 전류의 극성이 플러스(+)이면 역행 모드라고 판단하고, 그 극성이 마이너스(-)이면 회생 모드라고 판단하며, 상기 평균화부에 의해 평균화된 직류 평균 전류가 마이너스 방향으로부터 미리 정한 값을 넘어 플러스 방향으로 증가한 후 일정 시간 경과하였을 때에, 회생 모드로부터 역행 모드로 이행하였다고 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값 비교부는, 상기 과전압 검출 영역 판별부가 상기 교류 전원의 과전압 검출을 정지하기 위한 신호를 출력하고 있을 때에는 상기 과전압 검출을 정지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터는, 전력 회생시에는 120°통전(通電) 전원 회생에 의해 상기 모터의 발전 전력을 상기 교류 전원으로 회생하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 평균화부는, 상기 AC 리액터와 상기 컨버터 사이에 위치하는 상기 전원 라인을 흐르는 교류 전류를 평균화하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
KR1020130114008A 2012-09-25 2013-09-25 모터 제어 장치 KR101799957B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012210927A JP5480351B2 (ja) 2012-09-25 2012-09-25 モータ制御装置
JPJP-P-2012-210927 2012-09-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140040059A KR20140040059A (ko) 2014-04-02
KR101799957B1 true KR101799957B1 (ko) 2017-11-21

Family

ID=50320731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130114008A KR101799957B1 (ko) 2012-09-25 2013-09-25 모터 제어 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5480351B2 (ko)
KR (1) KR101799957B1 (ko)
CN (1) CN103684205B (ko)
TW (1) TWI568169B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105633919B (zh) * 2014-10-27 2018-09-07 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 空调机组的断电保护方法和系统
KR102234374B1 (ko) * 2015-02-19 2021-03-31 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 드라이 진공 펌프 장치, 그 제어 방법 및 제어 프로그램
CN104991110B (zh) * 2015-06-26 2017-12-12 广东美的制冷设备有限公司 单相交流电源的电压异常检测方法和装置
JP6193924B2 (ja) * 2015-07-17 2017-09-06 ファナック株式会社 保護動作指令手段を有するモータ制御装置
WO2017033320A1 (ja) * 2015-08-26 2017-03-02 三菱電機株式会社 電源回生コンバータおよびモータ制御装置
KR101879072B1 (ko) * 2016-12-20 2018-07-16 주식회사 포스코 댐퍼장치 및, 건축물 구조체
WO2018139331A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社日立産機システム モータ電力変換装置、及び、それを用いたモータ電力変換システム
WO2019239469A1 (ja) * 2018-06-11 2019-12-19 三菱電機株式会社 コンバータ
JP7102053B2 (ja) * 2018-12-05 2022-07-19 日立建機株式会社 回生制動システム、及び、それを用いた電気駆動作業車両
CN113078868B (zh) * 2021-04-21 2023-04-14 上海电气集团股份有限公司 一种节能控制系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11289794A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd 電源回生コンバータ
JP4147449B2 (ja) * 2001-12-04 2008-09-10 株式会社安川電機 電源回生コンバータ
JP4310617B2 (ja) * 2002-11-26 2009-08-12 株式会社安川電機 電源回生コンバータ
KR100471087B1 (ko) * 2003-01-09 2005-03-10 삼성전자주식회사 전원공급장치 및 그 제어방법
JP5166389B2 (ja) * 2009-11-04 2013-03-21 山洋電気株式会社 モータ駆動用電源装置及び該電源装置を用いた回生方法
JP5205420B2 (ja) * 2010-06-25 2013-06-05 株式会社日立製作所 電動機システム，電力変換装置および電力変換装置の制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103684205A (zh) 2014-03-26
CN103684205B (zh) 2017-07-11
TWI568169B (zh) 2017-01-21
KR20140040059A (ko) 2014-04-02
TW201414177A (zh) 2014-04-01
JP5480351B2 (ja) 2014-04-23
JP2014068440A (ja) 2014-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101799957B1 (ko) 모터 제어 장치
JP5026553B2 (ja) Ａｃ／ｄｃコンバータの変換動作モードを動的に切替える機能を有するモータ駆動装置
WO2015194013A1 (ja) 交流モータ駆動システム
JPWO2006103869A1 (ja) 電流制御装置とその電流オフセット補正方法
US11218107B2 (en) Control device for power converter
JP2011151918A (ja) 電源回生機能を有するモータ駆動装置
JPWO2010119661A1 (ja) 直流電源装置及び応用システム
JP5527638B2 (ja) 電源回生コンバータ、モータ駆動システム
JP6543872B2 (ja) 制御装置、制御方法及びプログラム
JP5439989B2 (ja) 電力制御装置および電力制御装置における電力算出方法
KR101915991B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
JP6107469B2 (ja) 電力変換装置
KR101724646B1 (ko) 모터 제어 장치
US20210159820A1 (en) Load driving device, refrigeration cycle applicable apparatus, and air conditioner
KR20200132544A (ko) 전력 변환 장치
JP2020014326A (ja) 電力変換装置
JP2008043048A (ja) モータ駆動用インバータ制御装置
JP6344558B2 (ja) 半導体電力変換器の故障検出装置
CN114245962A (zh) 功率转换装置和功率转换装置的控制方法
JP5169060B2 (ja) 電源回生インバータ装置の停電検出装置
JP5693485B2 (ja) 三相コンバータ装置
JP6530244B2 (ja) 矩形波電源回生装置
JP3616527B2 (ja) 電動機駆動用電力変換装置
JP2007295734A (ja) モータ駆動用インバータ制御装置
CN113597736A (zh) 电动机控制装置、电动机系统以及电动机控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right