KR101810639B1 - 모터 제어장치 및 모터의 절연 열화 검출 방법 - Google Patents

Abstract

고내압 IC를 가지는 모터 제어장치에 있어서도 용이하게 절연 저항을 검출할수 있으며, 복수의 모터의 절연열화의 상태를 개별적으로 정확히 파악한다.
검출 동작 제어부는 모터(M1)의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 차단기(130)를 열며, 검출 스위치(155)를 닫고 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하며, 검출 대상이 되는 모터(M1)이 접속되는 인버터회로 이외의 고내압 IC를 이용하여 구성되는 모든 인버터 회로(140-2)의 직류 전원 접속 스위치(149-2)를 열어 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출대상이 되는 모터(M1)이 접속되는 인버터회로(140-1)의 직류전원 접속 스위치(149-1)를 닫고, 검출대상이 되는 모터(M1)이 접속되는 제1구동회로(145)에 PWM신호를 출력한다. 절연 저항 검출부는 저항기(160)의 단자간 전압을 이용하여 검출대상이 되는 모터(M1)의 절연 저항(R1i)을 검출한다.

Description

모터 제어장치 및 모터의 절연 열화 검출 방법{Motor controlling device and method of detecting insulation degradation in a motor}

본 발명은 모터의 절연 열화 검출 기능을 구비한 모터 제어장치 및 모터의 절연 열화 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 서보모터는 모터 제어장치에 접속되며, 모터 제어 장치 내에 설치된 PWM인버터에 의해 구동된다. 서보모터는 공작 기계를 시작으로 하는 생산 설비로 널리 이용된다. 공작기계 중에는 절삭액을 공급하면서 작업물(work)을 가공하는 기계가 있다. 절삭액을 이용한 기계에서는 절삭액이 서보모터에 부착되며, 부착된 절삭액이 서보모터의 내부에 침입하여, 서보모터의 절연을 점차 열화 시킨다.

서보모터의 절연이 열화하면, 서보모터 내의 권선과 그라운드와의 사이의 절연 저항이 작아지며, 최종적으로는 권선과 그라운드가 전기적으로 연결되어 접지된다. 접지가 발생하면, 누전 차단기(breaker) 트립(trip) 시키거나, 모터 제어 장치를 손상시키거나 하여 시스템 다운을 발생시킨다. 시스템 다운의 발생은 공장의 생산 라인을 강제적으로 정지시키게 되기 때문에 공장에서의 생산에 큰 손실을 준다.

종래, 예방 보전의 관점에서, 접지되기 전에 서보모터의 절연 열화를 쉽게 검출할수 있는 장치를 요망하는 소리가 있었다. 특히 많은 서보모터를 사용하고 있는 다축의 공작 기계를 사용하는 공장에서는 서보모터의 절연 열화를 개별적으로 검출할 수 있는 장치가 갈망(요청) 되고 있다.

다수의 모터의 절연 열화를 검출하는 종래의 방법으로서, 하기 특허문헌1에 나타낸 방법이 있다.

하기 특허문헌1에 나타난 방법은 모터의 절연 열화 검출시, 우선 모터에 정류회로가 구비된 평활 콘덴서의 일단을 제1스위치를 통하여 모터의 권선에 접속하고, 타단을 제2스위치를 통하여 그라운드에 접속하며, 평활 콘덴서로부터 제1스위치, 모터의 권선, 제2스위치, 그라운드, 평활 콘덴서에 이르는 폐 회로를 형성한다. 그리고 모터에 이 폐 회로를 흐르는 전류를 측정하고, 또한 폐 회로에 접속한 저항기의 링크전압을 측정한다. 마지막으로 측정한 전류와 측정한 링크 전압으로부터 각각의 모터의 절연저항을 검출한다.

[특허문헌1] 일본 특개 2010-156661호 공보

그러나, 이 방법을 적용한다고 해도 모터의 절연 저항을 정확히 검출할수 없는 경우가 있다. 예를 들면 모터 제어장치가 다음과 같이 구성되는 경우이다.

인버터 회로의 플러스극의 트랜지스터의 게이트 제어신호를 고내압 IC를 이용하여 전송시키고, 이 음극의 트랜지스터의 게이트 제어신호를 고내압 IC를 이용하지 않고 전송시키는 인버터 회로를 설계하며, 모든 인버터 회로에서 공용하는 정류회로를 설치하는 경우이다.

이러한 구성의 모터 제어장치에 있어서, 모터에 절연 저항을 검출할 시에는 인버터 회로와 모터를 접속하는 접속선으로부터 고내압 IC의 전원을 통하여 정류회로의 일측에 전류가 흘러버린다. 즉, 절연저항을 검출할 시에 형성하는 폐 회로에 검출 전류는 역방향의 전류가 흘러버린다. 이 역방향의 전류는 절연저항의 정확한 검출을 방해한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 가지는 모터 제어장치에 있어서도 용이하게 절연저항을 검출할 수 있으며, 복수의 모터의 절연열화의 상태를 개별적으로 정확하게 파악할 수 있는 모터 제어 장치 및 모터의 절연 열화 검출 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 차단기, 복수의 인버터회로, 검출 스위치, 검출 동작 제어부, 절연저항 검출부를 포함한다. 각 인버터 회로는 스위치부, 제1구동회로, 직류전원 접속 스위치를 가진다.

차단기는 평활 콘덴서를 구비한 정류회로와 교류전원간의 접속을 차단한다.

복수의 인버터 회로는 상기 평활 콘덴서와 병렬로 접속되며, 복수의 모터 각각을 개별로 구동한다.

검출 스위치는 상기 평활 콘덴서로부터 상기 인버터 회로, 상기 모터, 상기 평활 콘덴서에 이르는 절연 저항 검출용 전류경로를 형성한다.

각 인버터 회로의 스위치부는 한 쌍의 반도체 스위치를 직렬로 접속하고, 상기 한 쌍의 반도체 스위치간의 접속 라인을 상기 모터의 권선에 접속한 암 회로를 복수 병렬로 접속하며, 복수의 암 회로를 상기 평활 콘덴서에 병렬로 접속한다.

각 인버터회로의 제1구동회로는 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치 중 일방의 반도체 스위치를 구동하는 고내압 IC 를 구비한다.

각 인버터 회로의 직류전원 접속 스위치는 상기 제1구동 회로에 전력을 공급하는 직류전원을 상기 고내압 IC에 접속한다. 고내압 IC의 2차측전원 및 트랜지스터의 구동전원은 별도 절연 전원 등으로 구성한다.

검출 동작 제어부는 상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 상기 차단기를 차단하고, 상기 검출 스위치를 닫고 절연 저항 검출용 전원 경로를 형성하며, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 고내압 IC를 이용하여 구성되는 모든 인버터 회로의 직류전원접속 스위치를 열어 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들지 않도록 하는 한편, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로의 직류전원 접속스위치를 닫고 검출대상이 되는 모터가 접속되는 상기 제1구동회로, 제2구동회로에 PWM신호를 출력한다.

절연저항 검출부는 상기 절연저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연저항을 검출한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 모터 제어장치는 차단기, 복수의 인버터회로, 검출 스위치, 검출 동작 제어부, 절연저항 검출부를 포함한다. 각 인버터 회로는 스위칭부, 제1구동회로, 제2구동회로, 분리스위치를 포함한다.

차단기는 평활 콘덴서를 구비한 정류회로와 교류전원과의 접속을 차단한다.

복수의 인버터회로는 상기 평활 콘덴서와 병렬로 접속되는 복수의 모터 각각을 개별적으로 구동한다.

검출 스위치는 상기 평활 콘덴서로부터 상기 인버터회로, 상기모터, 상기 평활 콘덴서에 이르는 절연저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

각 인버터 회로의 스위칭부는 한 쌍의 반도체 스위치를 직렬로 접속하고 상기 한 쌍의 반도체 스위치간의 접속라인을 모터의 권선에 접속한 암 회로를 복수병렬로 접속하며 복수의 암 회로를 상기 평활 콘덴서에 병렬로 접속한다.

각 인버터 회로의 제1구동회로는 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치 중 고내압 IC와 해당 고내압 IC를 구동하는 부트스트랩 회로를 가지며 일방의 반도체 스위치를 구동한다.

각 인버터 회로의 제2구동회로는 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치 중 타방의 반도체 스위치를 구동한다.

상기 분리 스위치는 상기 부트스트랩 회로와 상기 고내압 IC에 전력을 공급하는 직류 전원을 상기 부트스트랩회로와 상기 고내압 IC접속하는 한편, 상기 제1구동회로와 상기 제2구동회로를 분리한다.

검출동작제어부는 상기 모터의 절연저항의 검출지시를 수신했을 때에는 상기 차단기를 차단하고, 상기 검출 스위치를 닫고 절연저항 검출용 전류 경로를 형성하며, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로 이외의 고내압 IC를 이용하여 구성되는 모든 인버터회로의 분리 스위치를 열어 상기 절연저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 분리 스위치를 닫고, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 제1구동회로에는 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하여 해달 인버터 회로의 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 온 상태로 하고 타방을 오프 상태로 하며, 이후, 상기 인버터 회로의 제2구동회로에는 상기 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하고 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 오프 상태로 하고 타방을 온 상태로 하는 스위칭 동작을 반복시킨다.

절연 저항검출부는 상기 절연저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 모터의 절연열화 검출방법은 상기 모터의 절연저항의 검출 지시를 수신하는 제1단계와, 상기 차단기를 차단하며, 검출 스위치를 닫고 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하며, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로 이외의, 고내압 IC를 사용하여 구성되는 모든 인버터회로의 직류전원 접속 스위치를 열어 상기 절연저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 직류 전원 접속 스위치를 닫는 제2단계와, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 제1구동회로에 PWM신호를 출력하는 제3단계와, 상기 절연 저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 제4단계를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 다른 모터의 절연열화 검출방법은 상기 모터의 절연 저항이 검출 지시를 수신하는 제1단계와, 차단기를 차단하고, 검출 스위치를 닫고 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하고, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터 회로의 분리 스위치를 닫고 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 분리 스위치를 닫는 제2단계와, 상기 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 제1구동회로에는 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하고 해당 인버터 회로의 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 온 상태로 하고 타방을 오프 상태로 하며, 이후, 상기 인버터 회로의 제2구동 회로에는 상기 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의PWM신호를 출력하고, 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 오프 상태로 하고 타방을 온 상태로 하는 스위칭 동작을 반복시켜서 상기 절연저항 검출용 전류 경로 내에 검출 전류를 흘리는 제3단계와 상기 절연 저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 제4단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 고내압 IC를 가지는 모터 제어장치에 있어서도, 쉽게 절연 저항을 검출할수 있으며, 복수의 모터의 절연 열화의 상태를 개별적으로 정확히 파악할수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 모터 제어장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 모터 제어장치의 절연 저항 검출시의 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 모터 제어장치의 절연 저항 검출시의 동작을 설명하는 도면이다..
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 모터 제어장치의 절연 저항 검출시의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시예 3에 따른 모터 제어장치의 절연 저항 검출시의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시예 3에 따른 모터 제어장치에서 사용되는 PWM신호의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 4에 따른 모터 제어장치의 절연 저항 검출시의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터의 절연 열화 검출 방법의 실시예를 [실시예 1]부터 [실시예 4]로 나누어 설명한다.

[실시예 1]

[모터 제어장치의 구성]

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 모터 제어장치의 구성도이다. 도에 나타내듯이 실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)는 2대의 모터(M1), (M2)를 구동할 수 있으며, 2대의 모터(M1), (M2)의 절연 저항을 개별적으로 검출할 수 있다. 실시예 1에 따른 모터 제어장치를 이용하여 모터(M1), (M2)의 절연 저항을 검출하는 경우에는 검출대상이 되는 모터의 배선을 떼어낼 필요가 없고, 교류 전원으로부터의 누전류의 영향을 받지 않는다. 또한 하기와 같이 2축으로 구성된 모터 제어장치가 고내압 IC를 구비한다 하더라도 2개의 모터의 절연 저항을 개별적으로 정확히 검출할 수 있다. 더욱이 본 설명서에 기재된 고내압 IC는 통상의 제어 회로와 고전압계 회로를 탑재한 IC를 말한다.

실시예 1에 예시한 모터는 삼상 교류 모터이며, 모터(M1)는 성상 접속된 R상의 권선(W1r), S상의 권선(W1s), T상의 권선(W1t)을 가진다. 모터(M1)기 구동될 때에는 예를 들면 권선(W1r), (W1s), (W1t)에 전기각으로 120도 위상으로 비켜진 전류가 흐른다. 또한 모터(M1)의 절연 저항(R1i)은 등가회로로서 권선 (W1r), (W1s), (W1t)의 중성점과 그라운드 간의 절연을 나타내는 저항으로서 기재된다. 절연저항 (R1i)의 저항치가 미리 정해진 일정치 이하가 되면 모터(M1)의 절연이 열화하는 것으로 판단할 수 있다.

동일하게 모터(M2)는 스타 접속된 R상의 권선(W2r), S상의 권선(W2s), T상의 권선(W2t)를 가진다. 모터(M2)가 구동될 때에는 모터(M1)과 동일하게 예를 들면 권선 (W2r), (W2s), (W2t)에 전기각으로 120도 위상을 비켜선 전류가 흐른다. 또한 모터(M2)의 절연 저항(R2i)의 저항치가 미리 정해진 일정치 이하가 되면 모터(M2)의 절연이 열화하는 것을 판단할 수 있다.

모터제어장치(100)는 평활 콘덴서(C)를 구비한 정류회로(110)와 교류전원(삼상)(120)의 접속을 차단하는 차단기(130)를 가진다.

정류 회로(110)는 도에서 나타낸 대로 브릿지 접속한 6개의 다이오드(D1)~(D6)을 가지며, 6개의 다이오드(D1)~(D6)는 교류전원(120)으로부터 흐르는 교류전류를 전파 정류한다. 6개의 다이오드(D1)~(D6)에 의해 전파정류된 직류전류는 평활 콘덴서(C)에 의해 평활화되며, 전파 정류 후의 직류 전류 전압의 리플(ripple)이 저감 된다.

차단기(130)는 모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에 이 접점이 개방되며, 정류회로(110)와 교류전원(120)의 접속을 차단한다.

정류회로(110)에는 2개의 인버터회로(140-1) 및 (140-2)가 병렬로 접속한다. 인버터회로(140-1) 및 인버터회로(140-2)는 평활 콘덴서(C)와 병렬로 접속되며, 모터(M1), (M2) 각각을 개별적으로 구동한다. 인버터회로(140-1) 및 인버터회로(140-2)의 구성은 동일하므로 대표하여 인버터회로(140-1)의 구성을 설명한다.

인버터회로(140-1)는 스위칭부를 구성하는 3개의 암 회로(150A), (150B), (150C)를 가진다.

암 회로(150A)는 한 쌍의 트랜지스터(반도체 스위치)(TR1)과 (TR4)를 직렬로 접속하며, 한 쌍의 트랜지스터(TR1)와 (TR4)간의 접속라인(152A)에 모터(M1)의 권선(W1r)를 접속한다. 암 회로 (150C)는 한 쌍의 트랜지스터((TR3))와 ((TR6))을 직렬로 접속하며, 한 쌍의 트랜지스터((TR3))와 ((TR6))간의 접속라인(152C)에 모터(M1)의 권선(W1s)를 접속한다.

3개의 암 회로(150A), (150B), (150C)(스위칭부)는 정류회로(110)의 평활 콘덴서(C)에 병렬로 접속된다. 스위칭부를 형성하는 6개의 트랜지스터(TR1), (TR4), (TR2), (TR5), (TR3), (TR6)의 콜렉터-이미터 간에는 다이오드(D)가 역접속된다.

각 암 회로(150A), (150B), (150C)를 형성하는 한 쌍의 트랜지스터(TR1), (TR4) 또는 (TR2), (TR5) 또는 (TR3), (TR6) 중에서 일방의 트랜지스터 (TR1), (TR2), (TR3)의 각각에는 고내압 IC(145)가 접속된다. 고내압 IC(145)에는 콘덴서(C0)가 병렬로 접속된다. 고내압 IC(145)와 콘덴서(C0)에 의해 제1구동회로를 형성한다. 고내압 IC의 2차측 전원 및 트랜지스터의 구동 전원은 별도 절연 전원 등으로 구성한다.

각 암 회로(150A), (150B), (150C)를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터 (TR1), (TR4) 또는 (TR2), (TR5) 또는 (TR3), (TR6) 중에서 타방의 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6) 각각에는 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)를 구동하는 제2구동회로(147)가 접속된다.

고내압 IC(145)는 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3) 각각에 대응해서 개별적으로 설치된다. 또, 제2구동회로(147)는 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6) 각각에 대응해서 개별적으로 설치된다.

트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 구동하는 제1구동회로의 고내압 IC(145)는 직류전원(DPS)이 직류전원접속 스위치(149-1)에 의해 접속된다. 또한 제1구동회로의 고내압 IC(145)와 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)를 구동하는 제2구동회로(147)는 직류전원접속스위치(149-1)에 의해 접속된다.

직류전원접속 스위치(149-1)가 열리면, 고내압 IC(145)와 직류전원(DPS)이 분리되며, 고내압 IC(145)를 통하여 흐르는 전류가 절연 저항 검출용 전류경로에 흘러들어가는 것을 방지한다. 또한 제1구동회로의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)가 분리된다. 역으로 직류전원접속 스위치(149-1)가 닫히면, 고내압 IC(145)와 직류전원(DPS)이 접속되며, 고내압 IC(145)는 직류전원(DPS)의 전압에 의해 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 구동한다. 또한 제1구동회로의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)가 접속된다.

더욱이, 실시예 1에서는 직류전원접속 스위치(149-1)를 고내압 IC(145)가 접속되는 라인과 제2구동회로(147)가 접속되는 라인간에 설치하며, 직류전원접속 스위치(149-1)를 여는 것으로 모든 고내압 IC(145)와 모든 제2구동회로(147)를 하나의 직류전원접속 스위치(149-1)로 통합하여 분리한다. 그러나 직류전원접속 스위치(149-1)는 인접하는 고내압 IC(145)간 및 인접하는 제2구동회로(147)간에 설치되어도 좋다.

검출 스위치(155)의 일방의 단자에는, 평활 콘덴서(C)의 일단과 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)의 이미터를 접속하는 라인에 일방의 단자가 접속된 저항기(160)가 접속된다. 또한 검출 스위치(155)의 타방의 단자에는 모터(M1) 또는 (M2)가 접지상태일 때에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 보호저항기(165)의 일단이 접속된다. 보호저항기(165)의 타단은 그라운드에 접속된다.

모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항을 검출할 때에 검출 스위치(155)를 닫으면, 하기의 어떤 절연저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

즉, 모터(M1)의 절연 저항을 검출할 때에는 인버터회로(140-1)에 있어서, 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150A)의 트랜지스터(TR1), (TR4), 모터(M1)의 권선(W1r), 암 회로(150B)의 트랜지스터(TR2), (TR5), 모터(M1)의 권선(W1t)및 암 회로(150C)의 트랜지스터(TR3), (TR6), 모터(M1)의 권선(W1s)의 3개의 권선을 경유하여, 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

또한 절연 저항 검출용 전류 경로는 상기와 같은 3개의 권선을 경유하지 않고, 한 개씩의 권선을 경유하는 하기의 어떠한 경유여도 좋다.

즉, 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150A)의 트랜지스터(TR1), (TR4), 모터(M1)의 권선(W1r), 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로여도 좋다. 또는 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로 (150B)의 트랜지스터(TR2), (TR5), 모터(M1)의 권선(W1t), 절연 저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연저항 검출용 전류(TR3), (TR6), 모터(M1)의 권선(W1s), 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로여도 좋다. 또한 임의의 2개의 암 회로(예를 들면 암 회로(150A)와 (150C))에 의해 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하도록 해도 좋다.

더욱이 모터(M2)의 절연저항을 검출할 때에는 인버터회로(140-2)측에 있어서 상기와 동일하게 어떠한 경로로 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

차단기(130), 직류전원 접속 스위치(149-1), (149-2), 검출 스위치(155)는 검출 동작 지시부(170)에 의해 구동된다.

검출 동작 지시부(170)는 모터(M1), 또는 (M2)의 절연저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 이 검출 지시가 어떠한 모터에 대한 검출 지시인가를 인식한다. 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것이면 도 3에서 나타내듯이 차단기(130)를 열고, 직류전원 접속 스위치(149-1)를 닫고, 직류전원접속 스위치(149-2)를 열고, 동시에 검출 스위치(155)를 닫아, 인버터회로(140-1)측에 대하여 상기의 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

한편, 절연저항의 검출지시가 모터(M2)에 대한 것이면, 차단기(130)를 열고 직류전원접속스위치(149-1)를 열고, 직류 전원 접속 스위치(149-2)를 닫고, 동시에 검출 스위치(155)를 닫아 인버터회로(140-2)측에 대하여 상기의 절연저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

직류 전원 접속 스위치(149-1)과 (149-2)는 통상은 동시에 닫히지 않고 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것인지, 모터(M2)에 대한 것인지에 의해 택일적으로 개폐된다. 따라서 인버터회로(140-1)측에 대하여 절연저항 검출용 전류 경로를 형성할 때에는 인버터회로(140-2)측의 영향을 받지 않고, 모터(M1)의 절연저항(R1i)이 측정될 수 있다. 또한 인버터회로(140-2)측에 대하여 절연저항 검출용 전류 경로를 형성할 때에는 인버터회로(140-1)측의 영항을 받지 않고 모터(M2)의 절연저항(R2i)의 병렬저항값을 검출하고 싶을 경우는 직류 전원 접속 스위치(149-1)과 (149-2)를 동시에 닫는다.

PWM제어회로(175)는 절연저항검출시에는 검출동작지시부(170)로부터의 지시를 받아서, 고내압 IC(145) 및 제2구동회로(147)에 일정의 듀티비의 PWM신호를 출력한다.

이것에 의해, 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로(예를 들면 3개이면 암 회로(150A)-(150C))의 한 쌍의 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 온 상태로 하고 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)을 오프 상태로 하며, 이후 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 오프 상태로 하고, 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)을 온 상태로 하는 스위칭 동작이 반복된다. 또한 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로(예를 들면 1개이면 암 회로(150A))의 일대의 트랜지스터(TR1)을 온 상태로 하고 트랜지스터(TR4)를 오프 상태로 하며, 이후 트랜지스터(TR1)을 오프 상태로 하고 트랜지스터(TR4)를 온 상태로 하는 스위칭 동작이 반복된다.

PWM제어회로(175)는 암 회로(150A)~(150C)의 제1구동회로를 형성하는 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 일정의 듀티비의 PWM신호를 펄스의 위상을 맞도록 동기시켜서 출력하며, 모터(M1) 또는 (M2)의 권선의 절연 저항을 검출할 수 있도록 한다.

또한, PWM제어회로(175)는 암 회로(150A)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하고, 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1r) 또는 권선(W2r)의 절연저항을 검출할 수 있도록 한다. 또는 암 회로(150B)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하고, 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1t) 또는 권선(W2t)의 절연 저항을 검출할 수 있도록 한다. 또는 암 회로(150C)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하고 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1s) 또는 권선(W2s)의 절연 저항을 검출할 수 있도록 한다.

더욱이, PWM제어회로(175)는 임의의 2개의 암 회로(예를 들면 암 회로(150A)와 (150C))의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 대하여 펄스의 위상에 맞도록 동기시키며, 동시에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력해도 좋다.

더욱이, 검출동작 지시부(170)와 PWM제어회로(175)로 검출동작 제어부를 형성한다.

검출 스위치(155)와 저항(160) 간에는 A/D컨버터(180)가 접속된다. A/D컨버터(180)는 저항(160)의 단자간 전압을 디지털값으로 변환한다. A/D컨버터(180)에는 디지털화된 저항(160)의 단자간 전압으로부터 모터(M1), (M2)의 절연저항(R1i) 또는 (R2i)를 검출하고, 검출한 절연저항값을 이용하여 절연 열화상태를 판정하는 절연열화판정 컴퓨터(185)가 접속된다.

더욱이, A/D컨버터(180)와 절연 열화판정 컴퓨터(185)로 절연저항 검출부를 형성한다.

[모터 제어장치의 동작]

다음으로, 도 1에 나타낸 모터 제어장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 절연저항을 검출하는 동작에 대하여 설명하기 전에 우선 모터(M1), (M2)를 구동하는 통상의 동작에 대하여 설명한다.

(통상동작)

모터(M1)과 (M2)를 구동하는 경우에는 검출 동작 지시부(170)는 동작하지 않으므로, 차단기(130)는 도 1에 나타내듯이 닫힌 상태가 된다. 교류전원(120)에 의해 인가된 전압은 정류회로(110)에 의해 직류로 변환되며, 모터(M1)를 구동하는 인버터회로(140-1)와 모터(M2)를 구동하는 인버터회로(140-2)에 공급된다. 더욱이 통상동작에서는 도 1에서 나타내듯이 직류 전원 접속 스위치(149-1)와 (149-2)는 함께 닫힌 상태이며, 검출 스위치(155)는 열린 상태가 된다.

PWM제어회로(175)는 인버터 회로(140-1)과 (140-2)의 암 회로(150A)~(150C)의 트랜지스터(TR1)~(TR6)의 스위칭을 반복함으로써 모터(M1), (M2)의 권선(W1r)-(W1t), (W2r)-(W2t)에 전류를 흘리고, 모터(M1), (M2)를 회전시킨다.

PWM제어회로(175)에 의한 트랜지스터(TR1)-(TR6)의 스위칭의 제어는 모터(M1), (M2)에 부착된 인코더로부터의 신호에 근거하여 행해진다. 인코더로부터의 신호에 의해 모터(M1), (M2)의 회전위치가 검출되며, 위치결정을 위해 모터(M1), (M2)의 속도가 제어된다.

(절연저항검출동작)

상기와 같은 통상 동작과는 별개로, 모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에는 모터제어장치(100)는 다음과 같이 동작한다.

도 2는 도 1에서 나타낸 모터제어장치(100)의 절연 저항 검출시의 동작 흐름도이다. 이 동작 흐름도에 나타낸 처리 수순은 모터의 절연 열화 검출 방법의 수순을 나타낸 것이다.

도 2의 동작 흐름도의 처리를 도 3을 참조하면서 설명한다.

절연 저항 검출 동작은 검출 동작 지시부(170)가 모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항의 검출 지시를 외부로부터 입력함으로써 개시된다.

검출동작 지시부(170)가 외부로부터 절연 저항의 검출 지시를 수신하면(S100), 검출동작 지시부(170)는 도 3에서 나타내듯이 차단기(130)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하고, 정류 회로(110)을 교류전원(120)으로부터 분리한다(S101). 이에 의해 인버터회로(140-1)과 (140-2)에는 전력이 공급되지 않고 모터 제어장치(100)는 통상동작으로부터 절연 저항 검출 동작으로 이행한다. 더욱이 절연 저항의 검출 지시에는 검출 대상이 되는 모터(M1) 또는 (M2)의 정보를 포함한다.

이 단계(S100)의 처리는 절연 열화 검출 방법의 제1단계에 상당한다.

검출 동작 지시부(170)는 절연 저항의 검출 지시에 포함되는 검출 대상이 되는 모터의 정보로부터, 이 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출 지시인가를 인식한다. 인식한 검출 지시에 의해, 열린 상태가 될 직류전원 접속 스위치(149-1) 또는 (149-2)를 선택하고, 선택한 직류 전원 접속 스위치를 열린 상태로 한다.

예를 들면, 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것이면, 절연 저항의 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로는 인버터회로(140-1)이므로, 검출 동작 지시부(170)는 도 3에서 나타내듯이 직류 전원 접속 스위치(149-1)만을 닫힌 상태로 한다. 즉, 직류 전원 접속 스위치(149-1)는 닫힌 상태인 채로 하고, 절연 저항의 검출 대상 외의 모터가 접속되는 인버터회로(140-2)의 직류 전원 접속 스위치(149-2)는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 한다.

직류 전원 접속 스위치(149-2)를 열린 상태로 하는 것은 만일 모터(M2)의 절연 저항(R2i)이 저하하는 경우에는 모터(M2)의 권선으로부터 고내압 IC(145), 직류전원(DPS), 평활콘덴서(C)가 접속되는 라인측에 전류가 흘러들어가지 않기 때문이다. 이 전류는 절연 저항(R1i)의 오검출을 초래한다.

이상의 오검출을 회피하기 위해, 모터(M1)의 절연 저항을 검출할 시에는 직류전원 접속 스위치(149-2)를 열린 상태로 한다. 더욱이 모터(M2)의 절연 저항을 검출할 시에는 직류 전원 접속 스위치(149-1)을 열린 상태로 한다(S102).

다음으로, 검출 동작 지시부(170)는 도 3에서 나타내듯이 검출 스위치(155)를 닫힌 상태로 한다(S103).

이 단계 S101로부터 단계 S103의 동작은 절연 열화 검출방법의 제2단계에 상당한다.

PWM제어회로(175)는 검출 동작지시부(170)로부터의 동작 지시를 받아서, 인버터회로(140-1)의 암 회로(150A)~(150C)의 고내압 IC(145)에 일정한 듀티비의 PWM신호를 펄스의 위상에 맞도록 동기시켜 출력한다. 더욱이 절연 열화 검출 동작시에 이용하는 PWM신호와 상기의 통상 동작시에 이용하는 PWM신호는 다르다. 절연 열화 검출 동작 시에는 절연 열화 검출에 적합한 독자의 PWM신호를 이용한다.

이 PWM신호에 의해, 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)및 (TR4), (TR5), (TR6)가 교차적으로 스위칭동작된다. 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)및 (TR4), (TR5), (TR6)가 교차적으로 스위칭동작 함으로써 생성된 전압이 평활 콘덴서(C)로부터 트랜지스터(TR1), 모터(M1)의 권선(W1r), 및 트랜지스터(TR2), 모터(M1)의 권선(W1t) 및 트랜지스터(TR3), 모터(M1)의 권선(W1s), 절연저항(R1i), 그라운드, 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)를 통하여 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연저항 검출용 전류 경로에 인가된다.

트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)가 온 하는 시간은 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비에 의해 결정되므로 절연 저항(R1i), 보호저항기(165), 저항기(160)의 직렬회로에 인가되는 평균전압V는 평활 콘덴서(C)의 충전전압을 VDC로 하면, V=VDC×A/100볼트가 된다.

따라서, 절연 저항 검출용 전류 경로에 흐르는 검출 전류를 I로 하고, 절연 저항(R1i)의 저항값을 RR1i, 보호저항기(165)의 저항값을 R165, 저항기(160)의 저항값을 R160이라 하면,

I=V/(RR1i+R165+R160)

=VDC×A×/100(RR1i+R165+R160)암페어이다.

따라서, 저항기(160)의 단자간 전압 V160은,

V160=VDC×A×R160/100(RR1i+R165+R160)볼트이다. 여기에서는 모터(M1)의 권선(W1r), 권선(W1t), 권선(W1s)의 합성저항값과 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)의 전압하강은 극히 작으므로 무시한다.

저항기(160)의 단자간전압 V160의 크기는 절연저항(R1i)의 크기(RR1i)에 비례한다. 따라서 저항기(160)의 단자간전압 V160의 크기를 검출하는 것으로 절연저항(R1i)의 저항치(RR1i)를 알수 있다.

이와 관련하여, RR1i=VDC×A×R160/100×V160-R160-R165에서 구할 수 있다.

상기와 같이 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)는 고내압 IC(145)에 출력되는PWM신호에 의해 스위칭 된다. PWM신호의 듀티비가 클수록 모터(M1)의 권선(W1r), 권선(W1t), 권선(W1s)를 포함하는 절연저항(R1i), 보호저항기(165), 저항기(160)의 직렬회로에 인가되는 평균 전압 V가 커지므로 절연 저항(R1i)의 검출에는 안성맞춤이다.

이를 위해 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비A는 절연 저항검출용 전류경로에 절연 저항(R1i)의 검출에 필요한 전류를 흘리기 위한 전압이 생성될 수 있는 30%~70%의 범위값을 선정한다(S104).

이 단계 S104는 절연 열화 검출 방법의 제3단계에 상당한다.

다음으로 A/D컨버터(180)는 검출 전류I가 저항기(160)에 흐르는 것으로 생성되는 저항기(160)의 전압 V160을 A/D변환한다(S105).

이 단계 S105는 절연 열화 검출방법의 제4단계에 상당한다.

마지막으로, 절연 열화 판정컴퓨터(185)는 A/D변환된 전압 V160으로부터 모터(M1)의 절연저항치(RR1i)를 검출한다(S106). 검출한 절연 저항값(RR1i)을 모니터링하여 절연저항값(RR1i)이 저하할 경우에는 모터(M1)을 교환하여 접지에 의한 시스템 다운의 발생을 미연에 방지한다. 더욱이 절연 열화 판정 컴퓨터(185)에는 검출한 모터의 절연 저항을 이용하여 모터의 절연 열화를 판정하는 절연 열화 판정 기능을 설치해도 좋다.

상기의 절연 저항 동작에 대해서는 인버터회로(140-1) 또는 (140-2)의 암 회로(150A), (150B), (150C)에 동일한 듀티비의 PWM신호를, 펄스의 위상에 맞도록 동기시켜주기 때문에, 모터(M1), (M2)를 회전시키는 방향으로 힘이 가해지지 않고, 모터(M1), (M2)가 회전하지 않는다. 역으로 말하면, 절연 열화 검출 동작시에는 모터(M1), (M2)가 회전하지 않도록, 인버터회로(140-1) 또는 (140-2)의 각 암 회로(150A), (150B), (150C)에 동일한 듀티비의 PWM신호를 준다.

이상과 같이 실시예 1에 관한 모터제어장치(100)에 의하면 모터(M1), (M2)의 통상 운전을 정지하고, 차단기(130)를 닫힌 상태로 하는 것으로 모터(M1), (M2)의 절연 저항이 측정될 수 있다. 이 때문에 모터(M1), (M2)의 배선을 떼어낼 필요없이 절연 저항의 측정시에 전원 라인을 통해서 흐르는 누전류나 교류전원의 노이즈의 영향을 받지 않는다.

또한, 절연 저항의 검출시에는 검출시에만 통전되는 전용의 저항기(160)를 이용하여 절연저항을 측정한다. 이 때문에 절연 저항의 저항치는 절연저항의 검출에 적합한 값을 채용할 수 있다.

더욱이 하나의 절연저항 검출부를 설치해 놓는 것만으로 복수의 모터의 절연저항을 개별적으로 검출할 수 있다.

[실시예 2]

[모터 제어장치의 구성]

도 4는 실시예 2에 따른 모터제어장치의 구성도이다. 실시예 2에 따른 모터 제어장치(100A)의 구성은 도 1에 나타낸 실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)의 구성과 거의 동일하다.

실시예 1에 따른 모터제어장치(100)와 다른 것은 인버터회로(140-1)의 암 회로(150A)에, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터-이미터간을 바이패스(bypass)하는 바이패스 스위치(156-1)와 저항기(R)의 직렬회로를 접속하는 것, 인버터회로(140-2)의 암 회로(150A)에, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 이미터간을 바이패스하는 바이패스 스위치(156-2)와 저항기(R)의 직렬회로를 접속하는 것이다. 이 구성 이외의 구성은 실시예 1에 따른 모터제어장치(100)의 구성과 동일하다.

바이패스 스위치(156-1)과 (156-2)는 검출 동작 지시부(170)에 의해 개폐된다. 또한 이 동작은 직류 전원 접속 스위치(149-1)과 (149-2)로부터 독립한다.

[모터제어장치의 동작]

다음으로 도 4에 나타난 모터 제어장치(100A)의 동작에 대하여 설명한다.

(통상동작)

통상동작은 바이패스 스위치(156-1)과 (156-2)가 함께 열리는 것 이외에는 실시예 1에 따른 모터제어장치(100)의 동작과 완전히 동일하다.

(절연저항검출동작)

통상동작과는 별개로, 모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에는 모터제어장치(100A)는 다음과 같이 동작한다. 이 동작은 모터의 절연 열화 검출 방법을 나타내는 것이다.

실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)와 동일하게 실시예 2에 따른 모터 제어장치(100A)도 절연저항 검출동작은 검출 동작 지시부(170)가 모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항의 검출 지시를 외부로부터 입력받는 것에 의해 개시된다.

검출 동작 지시부(170)가 외부로부터 절연 저항의 검출 지시를 수신하면, 검출 동작 지시부(170)는 도 4에서 나타내듯이 차단부(130)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하며, 정류회로(110)를 교류전원(120)으로부터 분리한다. 이에 의해 인버터회로(140-1)과 (140-2)에는 전력이 공급되지 않고, 모터 제어장치(100)는 통상동작으로부터 절연저항 검출 동작으로 이행한다.

검출 동작 지시부(170)는 절연 저항의 검출 지시에 포함되는 검출대상이 되는 모터의 정보로부터 이 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출지시인지를 인식한다. 인식한 검출 지시에 의해, 열린 상태가 될 직류전원 접속 스위치(149-1) 또는 (149-2), 및 바이패스 스위치(156-1) 또는 (156-2)를 선택하며, 선택한 직류전원 접속 스위치 및 바이패스 스위치를 열린 상태로 한다.

예를 들면 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것이면, 절연 저항의 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로는 (140-1)이므로, 검출 동작 지시부(170)는 도 4에서 나타내듯이 직류전원 접속 스위치(149-1)과 바이패스 스위치(156-1)을 닫힌 상태로 한다. 즉, 직류 전원접속 스위치(149-1)은 닫힌 상태인 채로 하고, 바이패스 스위치(156-1)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 하여, 절연 저항의 검출 대상 외의 모터가 접속되는 인버터회로(140-2)의 직류 전원 접속 스위치(149-2)는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하며, 바이패스 스위치(156-2)는 열린 상태인 채로 한다.

직류 전원 접속 스위치(149-2)를 열린 상태로 하는 것은 실시예 1의 경우와 동일하게 만일 모터(M2)의 절연 저항(R2i)이 저하하는 경우에는 모터(M2)의 권선으로부터 고내압 IC(145), 직류전원(DPS), 평활콘덴서(C)가 접속되는 라인측에 전류가 흘러들어가기 때문이다. 이 전류는 절연 저항(R1i)의 오검출을 초래한다.

다음으로 검출 동작 지시부(170)는 도 4에서 나타내듯이 검출 스위치(155)를 닫힌 상태로 한다.

절연저항의 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로(140-1)의 바이패스 스위치(156-1)가 닫힌 상태로 되고, 검출 스위치(155)가 닫힌 상태가 되면, 평활 콘덴서(C)로부터 바이패스 스위치(156-1), 모터(M1)의 권선(W1r), 절연저항(R1i), 그라운드, 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)를 통하여 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용전류 경로에 전류가 흐른다.

A/D컨버터(180)는 검출 전류I가 저항기(160)에 흐르는 것으로 생성되는 저항기(160)의 전압 V160을 A/D변환한다. 절연열화판정 컴퓨터(185)는 A/D변환된 전압 V160으로부터 모터(M1)의 절연 저항값(RR1i)을 검출한다. 검출한 절연 저항값(RR1i)을 모니터링하여, 절연 저항값(RR1i)이 저하하는 경우에는 모터(M1)을 교환하여 접지에 의한 시스템 다운의 발생을 미연에 방지한다.

실시예 2에 따른 모터 제어장치(100A)에는 절연저항검출동작시에 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로의 바이패스 스위치만을 닫는다. 바이패스 스위치가 닫히게 되면, 트랜지스터와는 관계없이 바이패스 스위치가 닫히는 사이는 절연 저항검출용 전류 경로가 형성되므로, 고내압 IC(145)에는 PWM신호를 줄 필요가 없다.

[실시예 3]

[모터제어장치의 구성]

도 5는 실시예 3에 따른 모터 제어장치의 구성도이다. 실시예 3에 따른 모터제어장치(100B)의 구성은 도 1에서 나타낸 실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)의 구성과 거의 동일하다. 실시예 3에 관한 모터 제어장치(100B)는 하기와 같이 2축으로 구성되는 모터제어장치가 부트스트랩 회로를 구비해도 2개의 모터의 절연 저항을 개별적으로 정확히 검출할 수 있다.

실시예 1에 관한 모터 제어장치(100)와 다른 것은 인버터회로(140-1) 및 (140-2)의 암 회로(150A), (150B), (150C)의 고내압 IC(145)에 저항기(R1), 다이오드(D1), 콘덴서(C1)로 구성되는 부트스트랩회로를 접속하는 것, 고내압 IC(145)와 부트스트랩회로에 직류전원(DPS)을 접속하는 동시에 고내압 IC(145)와 콘덴서(C0)로 구성되는 제1구동회로와 제2구동회로(147)를 분리하는 분리스위치(157-1A), (157-1B), (157-2A), (157-2B)를 설치한 것이다. 이 구성 이외의 구성은 실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)의 구성과 동일하다.

분리스위치(157-1A), (157-1B), (157-2A), (157-2B)는 검출동작 지시부(170)에 의해 개폐된다. 즉, 검출대상이 되는 모터가 (M1)일 때에는 분리스위치(157-1A), (157-1B)가 닫히며, 분리스위치(157-2A), (157-2B)가 열린다. 역으로, 검출 대상이 되는 모터가 (M2)일 때에는 분리 스위치(157-1A), (157-1B)가 열리며, 분리스위치(157-2A), (157-2B)가 닫힌다.

트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 구동하는 고내압 IC(145)와 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)를 구동하는 제2구동회로 제2구동회로(147)는 분리스위치(157-1B), (157-2B)에 의해 접속된다. 분리 스위치(157-1B), (157-2B)가 열리면, 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)가 분리된다. 분리스위치(157-1A), (157-2A)는 부트스트랩회로를 구성하는 직류전원(DPS), 저항기(R1), 다이오드(D1), 콘덴서(C1), 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)로부터 직류전원(DPS)으로 되돌아가는 회로를 차단한다. 즉, 분리스위치 (157-1A), (157-2A)가 열리면 부트스트랩회로에의 통전이 차단된다. 역으로 분리스위치(157-1A), (157-2A)가 닫히면 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)이 접속되며, 부트스트랩회로에의 통전이 가능해진다. 이 때문에 콘덴서(C1)가 충전되며, 고내압 IC(145)는 콘덴서(C1)의 전압에 의해 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 구동한다.

더욱이 본 실시예에서는 분리스위치(157-1A), (157-2A)를 저항기(R1)와 직류전원(DPS)간에 설치하며, 분리스위치(157-1A), (157-2A)를 여는 것으로, 모든 고내압 IC(145)과 모든 제2구동회로(147)을 하나의 분리스위치(157-1A), (157-2A)로 통합하여 분리하나, 분리 스위치는 각각의 저항기(R1)과 콘덴서(C1)간에 설치해도 좋다.

모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에 검출 스위치(155)를 닫으면, 하기의 어떤 절연 저항검출용 전류 경로를 형성한다.

즉, 모터(M1)의 절연저항을 검출할 때에는 인버터회로(140-1)에 대해서, 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150A)의 트랜지스터(TR1), (TR4), 모터(M1)의 권선(W1r), 암 회로(150B)의 트랜지스터(TR2), (TR5), 모터(M1)의 권선(W1t) 및 암 회로 (150C)의 트랜지스터(TR3), (TR6), 모터(M1)의 권선(W1s)의 3개의 권선을 경유하고, 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

또한, 절연 저항 검출용 전류 경로는, 상기와 같이 3개의 권선을 경유하지 않고, 1개씩의 권선을 경유하는 하기의 어떠한 경로여도 좋다.

즉, 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150A)의 트랜지스터(TR1), (TR4), 모터(M1)의 권선(W1r), 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)으로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연저항 검출용 전류경로여도 좋다. 또는 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150B)의 트랜지스터(TR2), (TR5), 모터(M1)의 권선(W1t), 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항검출용 전류 경로여도 좋다. 또는 평활 콘덴서(C)로부터 암 회로(150C)의 트랜지스터(TR3), (TR6), 모터(M1)의 권선(W1s), 절연저항(R1i), 그라운드를 통하여 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)로부터 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로여도 좋다. 또한, 임의의 2개의 암 회로(예를 들면 암 회로(150A)와 (150C))에 의해 절연저항 검출용 전류 경로를 형성하도록 해도 좋다.

더욱이 모터(M2)의 절연 저항을 검출할 때에는 인버터 회로(140-2)측에 대하여 상기와 동일하게 어떠한 경로로 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

검출 동작 지시부(170)는 모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 이 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출 지시인가를 인식한다. 절연 저항의 검출지시가 모터(M1)에 대한 것이면 도 5에서 나타내듯이 차단기(130)를 열고 분리스위치(157-1A), (157-1B)를 닫고, 분리 스위치(157-2A), (157-2B)를 열고 동시에 검출 스위치(155)를 닫아, 인버터 회로(140-1)측에 대하여 상기의 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

한편, 절연 저항의 검출 지시가 모터(M2)에 대한 것이면, 차단기(130)를 열고, 분리스위치(157-1A), (157-1B)를 열고, 분리스위치(157-2A), (157-2B)를 닫고 동시에 검출 스위치(155)를 닫아 인버터 회로 (140-2)측에 대하여 상기의 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성한다.

분리스위치(157-1A), (157-1B)와 (157-2A), (157-2B)는 동시에 닫히지 않고 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것인지, 모터(M2)에 대한 것인지에 의해 택일적으로 개폐된다. 따라서, 인버터회로(140-1)측에 대하여 절연저항 검출용 전류 경로를 형성할 때에는 인버터회로(140-2)측의 영향을 받지 않고 모터(M1)의 절연저항(R1i)이 측정될 수 있다. 또한 인버터회로(140-2)측에 대하여 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성할 때에는 인버터회로(140-1)측의 영향을 받지 않고 모터(M2)의 절연 저항(R2i)이 측정될 수 있다.

PWM제어회로(175)는 검출 동작 지시부(170)로부터의 지시를 받아서, 고내압 IC(145)에는 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하고, 제2구동회로(147)에는 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의 PWM신호를 출력한다.

이에 의해, 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로(예를 들면 3개이면 암 회로(150A)~(150C))의 한 쌍의 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)를 온 상태로 하고 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)을 오프 상태로 하며, 이후 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)을 오프 상태로 하고 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)을 온 상태로 하는 스위칭동작이 반복된다. 또한, 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로(예를 들면 하나이면 암 회로(150A))의 한 쌍의 트랜지스터(TR1)을 온 상태로 하고 트랜지스터(TR4)을 오프 상태로 하며, 이후 트랜지스터(TR1)를 오프 상태로 하고 트랜지스터(TR4)를 온 상태로 하는 스위칭 동작을 반복한다.

PWM제어회로(175)는 암 회로(150A)~(150C)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 펄스의 위상에 맞도록 동기시켜서 출력하여 모터(M1) 또는 (M2)의 권선의 절연저항을 검출할 수 있도록 한다.

또한 PWM제어회로(175)는 암 회로(150A)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하여 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1r) 또는 (W1r)의 절연저항을 검출할 수 있도록 한다. 또는 암 회로(150B)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하여, 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1t) 또는 권선(W2t)의 절연 저항을 검출할 수 있도록 한다. 또는 암 회로 (150C)의 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력하여 모터(M1) 또는 (M2)의 권선(W1s) 또는 권선(W2s)의 절연저항을 검출할 수 있도록 한다.

더욱이 PWM제어회로(175)는 임의의 2개의 암 회로(예를 들면 암 회로(150A)와 (150C))의 제1구동회로(145)와 제2구동회로(147)에 대하여 펄스의 위상에 맞도록 동기시키고 동시에 상기의 듀티비의 PWM신호를 출력해도 좋다.

더욱이 검출 동작 지시부(170)과 PWM제어회로(175)로 검출 동작 제어부를 형성한다.

이때의 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비A는 절연 저항검출용 전류 경로에 모터(M1) 또는(M2)의 절연 저항(R1i) 또는 (R2i)의 검출에 필요한 전류를 흘리기 위한 전압이 생성될 수 있으며, 부트스트랩회로의 콘덴서(C1)을 고내압 IC(145)에 의한 트랜지스터(TR1)의 스위칭동작이 가능한 정도로 충전될 수 있는 30%~70%의 범위값을 선정한다.

상술한 것 같이, 도 5에 나타내는 모터제어장치(100B)의 암 회로(150A)의 고내압 IC(145)에는 부트스트랩회로가 접속된다. 부트스트랩회로에서는 분리스위치(157-1A)가 닫히고 트랜지스터(TR4)가 온 하는 기간, 직류전압(DSP), 저항(R1), 다이오드(D1), 콘덴서(C1), 트랜지스터(TR4)로 구성되는 폐 회로에 전류가 흐르며, 이 전류에 의해 콘덴서(C1)이 충전된다.

도 6은, 실시예 3에 따른 모터 제어장치에서 이용하는 PWM신호의 일례를 나타낸 도이다.

콘덴서(C1)에 충전된 전하는 고내압 IC(145)에 인가된 전압을 상승시킨다. 분리 스위치(157-1A)가 열린 후에, 콘덴서(C1)의 충전된 전하로 고내압 IC(145)를 동작시킬수 있으며, 고내압 IC(145)로부터 출력되는 스위칭신호에 의해 트랜지스터(TR1)의 도통 상태를 확보할 수 있다.

분리 스위치(157-1A)가 닫히는, 도 6에서 나타내듯이 PWM신호가 트랜지스터(TR1)과 (TR4)에 인가된다. PWM신호(1)과 PWM신호(2)는 HI와 LOW의 상태가 반전하는 신호이다. 따라서 PWM신호(1)이 트랜지스터(TR1)에 인가되며, PWM신호(2)가 트랜지스터(TR4)에 인가되면, 트랜지스터(TR1)는 온 상태가 되는 한편 트랜지스터(TR4)는 오프 상태가 되며, 이후 트랜지스터(TR1)는 오프 상태가 되는 한편 트랜지스터(TR4)는 온 상태가 되는 스위칭 동작을 반복한다.

[모터제어장치의 동작]

다음으로 도 5에 나타낸 모터제어장치(100B)의 동작에 대하여 설명한다.

(통상동작)

통상동작은 분리스위치(157-1A), (157-1B), (157-2A), (157-2B)가 모두 닫히는 것 이외에 실시예 1에 따른 모터 제어장치(100)의 동작과 완전히 동일하다.

(절연저항검출동작)

상기와 같은 통상동작과는 별개로, 모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에는 모터제어장치(100B)는 다음과 같이 동작한다. 이 동작은 모터의 절연 열화 검출 방법을 나타낸 것이다.

절연 저항검출 동작은 검출 동작 지시부(170)가 모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항의 검출지시를 외부로부터 입력받는 것에 의해 개시된다.

검출 동작 지시부(170)가 외부로부터 절연 저항의 검출 지시를 수신하면, 검출 동작 지시부(170)는 도 5에서 나타내듯이 차단기(130)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하며, 정류회로(110)를 교류전원(120)으로부터 떼어낸다. 이것에 의해 인버터회로(140-1)과 (140-2)에는 전력이 공급되지 않고, 모터제어장치(100B)는 통상동작으로부터 절연 저항 검출 동작으로 이행한다. 절연 저항의 검출 지시에는 검출대상이 되는 모터(M1) 또는 (M2)의 정보를 포함한다.

검출동작 지시부(170)는 절연 저항의 검출 지시에 포함되는 검출 대상이 되는 모터의 정보로부터 이 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출 지시인가를 인식한다. 인식한 검출 지시에 의해 열린 상태로 될 분리 스위치(157-1A), (157-1B) 또는 (157-2A), (157-2B)를 선택하며, 선택한 분리 스위치를 열린 상태로 한다.

예를 들면 절연 저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것이면, 절연 저항의 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로는 (140-1)이므로 검출 동작 지시부(170)는 도 5에서 나타내듯이 분리스위치(157-1A), (157-1B)만을 닫힌 상태로 한다. 즉, 분리스위치(157-1A), (157-1B)는 닫힌 상태인 채로 하고, 절연 저항의 검출 대상 외의 모터가 접속되는 인버터회로는 (140-2)의 분리스위치(157-2A), (157-2B)는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 한다.

분리 스위치(157-2A), (157-2B)를 열린 상태로 하는 것은 만일 모터(M2)의 절연저항(R2i)가 저하하는 경우에는 인버터회로(140-2)의 직류전원(DPS)으로부터 부트스트랩 회로의 저항R1, 다이오드(D1), 콘덴서(C1), 절연저항(R2i)및 고내압 IC(145)를 통하여 전류가 흐르기 때문이다. 이 전류는 절연 저항(R1i)의 오검출을 초래한다.

더 구체적으로는 모터(M1)을 PWM구동한 경우에 그라운드 전위에 대한 음극의 전위는 PWM신호의 영향을 받아서 변동한다. 이 때문에 음극의 전위가 그라운드 전위보다도 높을 때에 절연 저항(R2i)을 통하여 저항기(160)와 보호저항기(165)에 전류가 흐른다. 이것에 의해 절연저항(P1i)을 검출하려 하는데에 절연저항(P2i)을 흐르는 전류의 영향을 받아 절연 저항(P1i)의 저항값이 실제의 저항치보다도 작게 검출된다.

이상의 오검출을 회피하기 위하여 모터(M1)의 절연 저항을 검출할 시에는 분리 스위치(157-2A), (157-2B)를 열린 상태로 한다. 더욱이 모터(M2)의 절연저항을 검출하는 시에는 분리 스위치(157-1A), (157-1B)를 열린 상태로 한다.

다음으로, 검출 동작 지시부(170)는 도 5에서 나타내듯이 검출 스위치(155)를 닫힌 상태로 한다.

PWM제어신호(175)는 검출 동작 지시부(170)로부터의 동작 지시를 받아서, 먼저, 인버터 회로(140-1)의 암 회로(150A)-(150C)의 고내압 IC(145)에 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력한다. A%의 듀티비의 PWM신호는 도 6의 상측에 나타내는 펄스상태의 신호이다. 더욱이, 절연 열화검출 동작시에 이용하는 PWM신호와 상기의 통상 동작시에 이용하는 PWM신호는 다르다. 절연 열화 검출 동작시에는 절연 열화 검출에 적합한 독자의 PWM신호를 이용한다.

이 PWM신호에 의해 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)가 스위칭동작된다. 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)가 온 하는 사이는 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)는 오프 하며, 도 5에서 나타내듯이 평활콘덴서(C)로부터 트랜지스터(TR1), 모터(M1)의 권선(W1r) 및 트랜지스터(TR2), 모터(M1)의 권선(W1t) 및 트랜지스터(TR3), 모터(M1)의 권선(W1s), 절연저항(R1i), 그라운드, 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)을 통하여 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흐른다.

한편, PWM제어회로(175)는, 검출 동작 지시부(170)로부터의 동작 지시를 받아서, 인버터회로(140-1)의 암 회로(150A)-(150C)의 제2구동회로(147)에 고내압 IC(145)에 출력한 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의 PWM신호를 출력한다. 100-A%의 듀티비의 PWM신호는 도6의 하측에 나타내는 펄스상태의 신호이다.

이 PWM신호에 의해 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)이 스위칭동작된다. 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)가 온 하는 사이에는 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)는 오프하고, 도 5에서 나타내듯이 직류 전원DPS로부터 저항기(R1), 콘덴서(C1), 다이오드(D1), 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)을 통하여 직류 전원(DPS)에 이르는 부트스트랩 회로에 전류가 흐른다. 이 전류에서 콘덴서(C1)가 충전된다. 충전된 콘덴서(C1)의 전압은 다음에 트랜지스터(TR1)가 스위칭 동작을 할 때 고내압 IC(145)의 전원이 된다.

따라서, 고내압 IC(145)와 제2구동회로(147)에 출력하는 PWM신호에 의해 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)와 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)가 교차로 온, 오프를 반복한다. 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)가 온 하는 시간은 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비에 의해 결정한다. 절연 저항(R1i)을 구하는 것은 실시예 1과 동일하다.

더욱이 상기와 같이 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)는 고내압 IC(145)에 출력되는 PWM신호에 의해 스위칭된다. PWM신호의 듀티비가 클수록 모터(M1)의 권선, 절연저항(R1i), 보호저항기(165), 저항기(160)의 직렬회로에 인가되는 평균전압V가 크게 되므로, 절연 저항(R1i)의 검출에는 안성맞춤이다.

한편 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)가 온하는 시간은 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비에 의존한다. 트랜지스터(TR4), (TR5), (TR6)가 온 하는 사이에만 부트스트랩 회로에 전류가 흐르므로, 고내압 IC(145)에 출력하는 PWM신호의 듀티비가 크면 클수록 콘덴서(C1)의 충전시간이 짧아지므로, 콘덴서(C1)의 전류가 오르게 된다.

이 때문에 고내압 IC(145)에 출력하는PWM신호의 듀티비A는 절연저항 검출용 전류 경로에, 절연 저항(R1i)의 검출에 필요한 전류를 흘리기 위한 전압이 생성될 수 있으며, 부트스트랩 회로의 콘덴서(C1)를 트랜지스터(TR1), (TR2), (TR3)의 스위칭동작이 가능한 정도로 충전 가능한 30%~70%의 범위값을 선정한다.

이상과 같이 실시예 3에 따른 모터 제어장치(100B)에 의하면, 모터(M1), (M2)의 통상 운전을 정지하고, 차단기(130)를 열린 상태로 하는 것으로, 모터(M1), (M2)의 절연 저항이 측정가능하다. 이 때문에 모터(M1), (M2)의 배선을 떼어낼 필요 없이, 절연 저항의 측정시에 전원 라인을 통하여 흐르는 누전류나 교류 전원의 노이즈의 영향을 받지 않는다.

더욱이 상기의 절연 저항검출동작에 있어서, 인버터회로(140-1) 또는 (140-2)의 암 회로 (150A), (150B), (150C)에 동일한 듀티비의 PWM신호를 펄스의 위상에 맞도록 동기시켜 주기 때문에, 모터(M1), (M2)를 회전시키는 방향으로 힘이 가해지지 않고, 모터(M1), (M2)가 회전하지 않는다. 역으로 말하면, 절연 열화 검출 동작시에는 모터(M1), (M2)가 회전하지 않도록 인버터회로(140-1) 또는 (140-2)의 각 암 회로 (150A), (150B), (150C)에 동일한 듀티비의 PWM신호를 준다.

또한 절연 저항의 검출시에는 검출시에만 통전되는 전용의 저항기(160)을 이용하여 절연저항을 측정한다. 이 때문에 절연 저항의 저항값은 절연 저항의 검출에 적합한 값을 채용할수 있다. 그러나 각 암 회로에는 동일한 듀티비의 PWM신호를 펄스의 위상에 받도록 동기시켜(반드시 완전히 펄스의 위상에 맞지 않아도 좋다)주기 때문에 모터는 회전하지 않는다.

더욱이 하나의 절연저항 검출부를 설치해 놓는 것만으로 복수의 모터의 절연 저항을 개별적으로 검출할 수 있다.

그리고, 부트스트랩회로 및 고내압 IC의 전류를 차단할수 있는 위치에 분리 스위치를 설치하며, 타축의 모터의 절연 저항측정시에 이 분리 스위치를 오픈으로 하도록 했으므로, 부트스트랩 전원을 이용하여 인버터회로가 구성되는 경우에 이 인버터회로에 접속되는 모터의 절연 저항이 저하한다고 해도 모터의 절연 저항을 정확히 검출할 수 있다.

[실시예 4]

[모터제어장치의 구성]

도 7은 실시예 4에 따른 모터 제어장치의 구성도이다. 실시예 4에 간한 모터 제어장치(100C)의 구성은 도 5에 나타낸 실시예 3에 관한 모터 제어장치(100B)의 구성과 거의 동일하다.

실시예 3에 따른 모터 제어장치(100B)와 다른 것은 인버터회로(140-1)의 암 회로(150A)에 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 이미터 간을 바이패스하는 바이패스 스위치((159-1))와 저항기(R)과의 직렬회로를 접속하는 것, 인버터회로(149-2)의 암 회로(150A)에 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 이미터사이를 바이패스하는 바이패스 스위치(140-2)의 암 회로((159-2))와 저항기(R)와의 직렬회로를 접속하는 것이다. 이 구성 이외의 구성은 실시예 3에 따른 모터제어장치(100)의 구성과 동일하다.

바이패스 스위치(159-1)와 (159-2)는 검출 동작 지시부(170)에 의해 개폐된다. 또한 이 동작은 분리 스위치(157-1A), (157-1B), (157-2A), (157-2B)로부터 독립한다.

[모터제어장치의 동작]

다음으로, 도 6에 나타낸 모터제어장치(100C)의 동작에 대하여 설명한다.

(통상 동작)

통상 동작은 바이패스 스위치(159-1)와 (159-2)가 함께 열리는 것 이외에는 실시예 3에 따른 모터 제어장치(100B)의 동작과 완전히 동일하다.

(절연저항검출동작)

통상 동작과는 별개로, 모터(M1) 또는 (M2)의 절연저항을 검출할 때에는 모터 제어장치(100C)는 다음과 같이 동작한다. 이 동작은 모터의 절연 열화 검출 방법을 나타낸 것이다.

실시예 3에 따른 모터제어장치(100B)와 동일하게 실시예 4에 따른 모터제어장치(100C)도 절연저항검출동작은 검출동작 지시부(170)가 모터(M1) 또는 (M2)의 절연 저항의 검출 지시를 외부로부터 입력받음으로써 개시된다

검출 동작 지시부(170)가 외부로부터 절연 저항이 검출 지시를 수신하면, 검출 동작 지시부(170)는 도 6에서 나타내듯이 차단기(130)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하며, 정류회로(110)를 교류전원(120)으로부터 떼어낸다. 이에 의해 인버터회로(140-1)과 (140-2)에는 전력이 공급되지 않게 되며, 모터제어장치(100)는 통상 동작으로부터 절연 저항 검출 동작으로 이행한다.

검출 동작 지시부(170)는 절연 저항의 검출 지시에 포함되는 검출 대상이 되는 모터의 정보로부터 이 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출 지시인가를 인식한다. 인식한 검출 지시에 의해, 열린 상태가 될 분리 스위치(157-1A), (157-1B) 또는 (157-2A), (157-2B) 및 바이패스 스위치(159-1) 또는 (159-2)를 선택하며, 선택한 분리 스위치 및 바이패스 스위치를 열린 상태로 한다.

예를 들면, 절연저항의 검출 지시가 모터(M1)에 대한 것이면, 절연 저항의 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로는 (140-1)이므로, 검출 동작 지시부(170)는 도 6에서 나타내듯이 분리스위치(157-1A), (157-1B)와 바이패스 스위치(159-1)를 닫힌 상태로 한다. 즉, 분리 스위치(157-1A), (157-1B)는 닫힌 상태인채로 하고, 바이패스 스위치(159-1)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 하여, 절연저항의 검출대상 외의 모터가 접속되는 인버터회로(140-2)의 분리스위치(157-2A), (157-2B)는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 하며, 바이패스 스위치(159-2)는 열린 상태인 채로 한다.

분리 스위치(157-2A), (157-2B)를 열린 상태로 하는 것은 실시예 3의 경우와 동일하게 만일 모터(M2)의 절연저항(R1i)이 저하하는 경우에는 모터(M2)의 권선으로부터 고내압 IC(145), 직류전원(DPS), 평활 콘덴서(C)가 접속되는 라인측에 전류가 흘러들어가기 때문이다. 이 전류는 절연 저항(R1i)의 오검출을 초래한다.

더 구체적으로는 모터(M1)를 PWM구동한 경우에 그라운드 전위에 대한 음극의 전위는 PWM신호의 영향을 받아 변동한다. 이 때문에 음극의 전위가 그라운드 전위보다도 높아지는 때에 절연 저항(R2i)을 통하여 저항기(160)과 보호저항기(165)에 전류가 흐른다. 이에 의해, 절연저항(P1i)를 검출하도록 하는 것에 절연 저항(P2i)에 흐르는 전류의 영향을 받아서 절연 저항(P1i)의 저항값이 실제 저항값보다도 작게 검출된다.

다음으로, 검출 동작 지시부(170)는 도 6에 나타내듯이 검출 스위치(155)를 닫힌 상태로 한다.

절연 저항의 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로(140-1)의 바이패스스위치(159-1)가 닫힌 상태가 되고, 검출 스위치(155)가 닫힌 상태가 되면, 평활 콘덴서(C)로부터 바이패스 스위치(159-1), 모터(M1)의 권선(W1r), 절연저항(R1i), 그라운드, 보호저항기(165), 검출 스위치(155), 저항기(160)을 통하여 평활 콘덴서(C)에 이르는 절연 저항검출용 전류 경로에 전류가 흐른다.

A/D컨버터(180)는 검출 전류I가 저항기(160)에 흐르는 것으로 생성되는 저항기(160)의 전압 V160을 A/D변환한다. 절연 열화 판정 컴퓨터(185)는 A/D변환된 전압 V160으로부터 모터(M1)의 절연 저항치(RR1i)를 검출한다. 검출한 절연저항값 (RR1i)을 모니터링하여, 절연 저항값(RR1i)이 저하하는 경우에는 모터(M1)을 교환하여, 접지에 의한 시스템 다운의 발생을 미연에 방지한다.

실시예 4에 따른 모터제어장치(100C)에서는 절연 저항검출동작시에 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로의 바이패스 스위치만을 닫는다. 바이패스 스위치가 닫히게 되면, 트랜지스터와는 관계없이 바이패스 스위치가 닫히는 사이는 절연저항 검출용 전류 경로가 형성되므로 고내압 IC(145)에는 PWM신호를 줄 필요가 없다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 고내압 IC를 가지는 다축의 모터제어장치에서도 각 모터의 저련 저항을 용이하게 검출할 수 있으며, 복수의 모터의 절연 열화의 상태를 개별적으로 정확히 파악할 수 있다.

더욱이 상기의 실시예에는 인버터회로(140-1) 및 (140-2)의 양측이 고내압 IC를 구비하는 경우를 예시했지만 어는 하나의 인버터회로만 고내압 IC를 구비한 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한 저항기의 전압검출을 A/D컨버터에서 이행시켰지만 대신에 커패시터를 이용하여 절연 열화 상태의 검출이 가능하도록 해도 좋다.

정류 회로는 다이오드에 의해 구성되지 않고, 교류전원에 회생하는 기능을 가지는 것이여도 좋다.

100 모터 제어장치
110 정류회로
120 교류전원
130 차단기
140-1, 140-2 인버터 회로
145 고내압IC
147 제2구동회로
149-1, 149-2 직류전압접속 스위치
150A, 150B, 150C 암 회로(스위칭부)
152A, 152B, 152C 접속라인
155 검출 스위치
156-1, 156-2, 159-1, 159-2 바이패스 스위치
157-1A, 157-1B, 157-2A, 157-2B 분리 스위치
160 저항기
165 보호저항기
170 검출 동작 지시부
175 PWM제어 회로
180 A/D컨버터
185 절연열화판정 컴퓨터
C 평활 콘덴서
TR1-TR6 트랜지스터
DPS 직류전원
R0 저항
D0 다이오드
C0 콘덴서

Claims (13)

1. 평활 콘덴서를 구비한 정류 회로와 교류전원간의 접속을 차단하는 차단기;
   상기 평활 콘덴서와 병렬로 접속되며 복수의 모터 각각을 개별적으로 구동하는 복수의 인버터 회로;
   상기 평활 콘덴서로부터 상기 인버터회로, 상기 모터, 그라운드를 통하여 상기 평활 콘덴서에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하는 검출 스위치;
   상기 절연 저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 절연 저항 검출부를 가지는 모터 제어장치로서,
   각 인버터 회로는:
   한 쌍의 반도체 스위치를 직렬로 접속하며 상기 한 쌍의 반도체 스위치간의 접속 라인을 상기 모터의 권선에 접속한 암 회로를 복수 병렬로 접속하며 복수의 암 회로를 상기 평활 콘덴서에 병렬로 접속한 스위칭부;
   상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치 중 일방의 반도체 스위치를 구동하는 고내압 IC를 구비한 제1구동회로; 그리고,
   상기 제1구동회로에 전력을 공급하는 직류 전원을 상기 고내압 IC에 접속하는 직류 전원 접속 스위치를 포함하며,
   상기 모터 제어장치는:
   상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 상기 차단기를 차단하며, 상기 검출 스위치를 닫고 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하며, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터 회로의 직류 전원 접속 스위치를 열린 상태로 제어하여 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 직류 전원 접속 스위치를 닫아 검출대상이 되는 모터가 접속되는 상기 제1구동회로에 PWM신호를 출력하는 검출동작 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
2. 평활 콘덴서를 구비한 정류 회로와 교류 전원간의 접속을 차단하는 차단기;
   상기 평활 콘덴서와 병렬로 접속하며 복수의 모터 각각을 개별적으로 구동하는 복수의 인버터 회로;
   상기 평활 콘덴서로부터 상기 인버터회로, 상기 모터, 그라운드를 통하여 상기 평활 콘덴서에 이르는 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하는 검출 스위치;
   상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 절연 저항 검출부를 포함하는 모터 제어장치로서,
   각 인버터 회로는:
   한 쌍의 반도체 스위치를 직렬로 접속하며 상기 한 쌍의 반도체 스위치간의 접속 라인을 모터의 권선에 접속한 암 회로를 복수 병렬로 접속하며 복수의 암 회로를 상기 평활 콘덴서에 병렬로 접속한 스위칭부와, 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치내 고내압 IC와 해당 고내압 IC를 구동하는 부트스트랩회로를 가지며, 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치중 일방의 반도체 스위치를 구동하는 제1구동회로;
   상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치중 타방의 반도체 스위치를 구동하는 제2구동회로;
   상기 부트스트랩 회로와 상기 고내압 IC에 전력을 공급하는 직류 전원을 상기 부트스트랩 회로와 상기 고내압 IC에 접속하는 한편, 상기 제1구동회로와 상기 제2구동회로를 분리하는 분리 스위치를 포함하며,
   상기 모터 제어장치는:
   상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 상기 차단기를 차단하며, 상기 검출 스위치를 닫고 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하고, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터회로의 분리 스위치를 열어 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 분리 스위치를 닫아, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터회로의 제1구동회로에는 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하고 해당 인버터회로의 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 온 상태로 하고, 타방을 오프 상태로 하며, 이 후 상기 인버터 회로의 제2구동회로에는 상기 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하여 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 오프 상태로 하며 타방을 온 상태로 하는 스위칭 동작을 반복시키는 검출 동작 제어부를 더 포함하고,
   상기 A는 0보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 각 인버터 회로는 상기 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로에 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치 내 일방의 반도체 스위치의 단자간을 바이패스하는 바이패스 스위치를 포함하고,
   상기 검출 동작 제어부는 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터회로의 바이패스 스위치를 여는 한편, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 바이패스 스위치를 닫는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1구동회로에 출력하는 PWM신호의 듀티비 A는 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 상기 모터의 절연 저항의 검출에 필요한 전류를 흘리기 위한 전압이 생성될 수 있는 30%~70%의 범위의 값을 선정하는 모터 제어장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1구동회로에 출력하는 PWM회로의 듀티비 A는 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 상기 모터의 절연저항의 검출에 필요한 전류를 흘리기 위한 전압이 생성될 수 있으며, 상기 부트 스트랩 회로의 콘덴서를 상기 일방의 반도체 스위치의 스위칭동작이 가능한 정도로 충전될 수 있는 30%~70%의 범위의 값을 선정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1구동회로는 각 암 회로를 형성하는 한 쌍의 반도체 스위치 중 일방의 반도체 스위치에 대하여 개별적으로 설치되며,
   상기 직류 전원 접속 스위치는 모든 상기 제1구동회로의 고내압 IC를 상기 직류 전원으로부터 통합되어 차단할 수 있으며, 상기 절연 저항검출용 전류 경로에 전류를 흘러들어갈 수 없는 위치에 설치한 단독의 스위치인 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
7. 제2항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제1구동회로는 각 암 회로를 형성하는 한 쌍의 반도체 스위치 중 일방의 반도체 스위치에 대하여 개별적으로 설치되며,
   상기 제2구동회로는 각 암 회로를 형성하는 한 쌍의 반도체 스위치 중 타방의 반도체 스위치에 대하여 개별적으로 설치되며,
   상기 분리 스위치는 모든 상기 제1구동회로의 상기 부트스트랩 회로와 상기 고내압 IC를 상기 직류 전원으로부터 통합하여 차단할 수 있으며, 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류를 흘러들어갈 수 없는 위치에 설치한 단독의 스위치인 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출 동작 제어부는 상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신했을 때에는 상기 검출 지시가 어떤 모터에 대한 검출 지시인가를 인식하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출 스위치의 일방의 단자에 저항기의 일단이 접속되며, 타방의 단자에 상기 모터가 접지상태일 때에 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 보호 저항기의 일단이 접속되고, 상기 저항기의 타단은 상기 평활 콘덴서에 접속되며 상기 보호 저항기의 타단은 그라운드에 접속되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 저항 검출부는 검출한 상기 모터의 절연 저항을 이용하여 모터의 절연 열화를 판정하는 절연 열화 판정 기능을 더 가지는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
11. 제1항의 모터 제어장치에 대한 모터의 절연 열화 검출방법에 있어서,
    상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신하는 제1단계;
    상기 차단기를 차단하고, 검출 스위치를 닫아 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하며, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터 회로의 직류 전원 접속 스위치를 열어 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 직류 전원 접속 스위치를 닫는 제2단계;
    검출대상이 되는 모터가 접속되는 제1구동회로에 PWM신호를 출력하는 제3단계;
    상기 절연저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 절연 열화 검출방법.
12. 제2항의 모터 제어장치에 대한 모터의 절연 열화 검출 방법에 있어서,
    상기 모터의 절연 저항의 검출 지시를 수신하는 제1단계;
    차단기를 차단하고, 검출 스위치를 닫아 절연 저항 검출용 전류 경로를 형성하고, 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로 이외의 모든 인버터 회로의 분리 스위치를 열어 상기 절연 저항 검출용 전류 경로에 전류가 흘러들어가지 않도록 하는 한편, 검출대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 분리 스위치를 단는 제2단계;
    상기 검출 대상이 되는 모터가 접속되는 인버터 회로의 제1구동회로에는 A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하고 해당 인버터 회로의 스위칭부의 적어도 하나의 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 온 상태로 하고 타방을 오프 상태로 하며, 이후, 상기 인버터 회로의 제2구동 회로에는 상기 PWM신호의 HI, LOW를 동일 타이밍에 반전시킨 100-A%의 듀티비의 PWM신호를 출력하여 상기 암 회로의 한 쌍의 반도체 스위치의 일방을 오프 상태로 하고 타방을 온 상태로 하는 스위칭 동작을 반복시켜 상기 절연 저항 검출용 전류 경로 내에 검출 전류를 흘리는 제3단계;
    상기 절연 저항 검출용 전류 경로를 흐르는 전류를 이용하여 각 모터의 절연 저항을 검출하는 제4단계를 포함하고,
    상기 A는 0보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 모터의 절연 열화 검출 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 모터의 절연 저항의 검출 지시가 어떤 모터에 대한 지시인가를 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 절연 열화 검출 방법.

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