KR102157586B1 - 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 전원입력단(10)으로부터 입력되는 교류입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 직류변환부(110); 상기 직류변환부(110)의 출력단에 접속되며 수신된 PWM제어신호에 따라 복수의 스위칭소자들이 스위칭동작하면서 입력된 직류전원을 3상 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터부(120); 사용자 조작에 따라 설정된 PWM제어신호를 출력하여 상기 인버터부(120)를 구동제어하는 장치제어부(130); 사용자 조작 또는 제어신호에 따라 접점 전환동작하는 제1스위치모듈(140); 및 제2스위치모듈(150);을 포함하고, 상기 제1스위치모듈(140)은 전환동작하는 동작단자(144)가 전원입력단(10)에 연결되고 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 연결되며 제2고정단자(146)는 제2스위치모듈(150)의 제2고정단자(156)와 연결되고, 상기 제2스위치모듈(150)은 동작단자(154)가 모터(20)의 입력단에 연결되고 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력단에 연결되어, 각 동작단자(144,154)의 전환동작에 따라 전원입력단(10)에서 인가된 교류입력전원이 직류변환부(110)에 입력되거나 모터(20)에 직입되는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.

Description

직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치{MOTOR DRIVE CONTROL APPARATUS HAVING DIRECT-STARTING FUNCTION}
본 발명은 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터에 3상 교류전원을 인가하여 회전속도를 조절하는 인버터의 기능고장 발생시 전원입력단으로부터 입력되는 교류입력전원이 모터측에 직입되도록 하여 인버터를 교체하거나 정비하기까지 지속적으로 모터를 구동시킬 수 있는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 3상 유도전동기 등의 모터를 구동시키는 경우 속도제어를 위해 인버터를 이용한 PWM제어가 가능한 모터 구동제어장치가 이용되고 있다. 또한, 이러한 모터 구동제어장치에 이용되는 인버터는 PWM제어신호에 의해 스위칭동작하는 다수의 스위칭소자가 구비되며 각 스위칭소자는 반복적으로 개폐구동하면서 스위칭동작하기 때문에 수명이 짧고 기능고장이 잦은 특성이 있었다. 그러나 인버터에 기능고장이 발생하면 인버터를 교체하거나 정비하기까지 모터가 구동될 수 없으며 이로 인해 적용분야에 따라 커다란 피해나 불편을 야기할 수 있었다.
이에 종래에는 장치 내에 두 대의 인버터가 장착된 듀얼 인버터 방식의 모터 구동제어장치가 개시된 바 있다. 따라서 하나의 인버터를 동작시켜 모터를 구동시키는 중에 해당 인버터에 기능고장이 발생하면 다른 인버터에 입력전원을 인가하여 지속적으로 모터를 구동시킬 수 있었다. 그러나 고가의 장비인 인버터 두 대가 동시에 설치되기 때문에 시스템 구축비용이 대폭 상승하며 기능고장시 입력전원을 절체하는 기능이 추가되는 등 시스템 설계가 복잡해지고 이로 인해 유지 관리비용이 증가하는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2005-0003732호(2005.01.12), 유도 전동기용 벡터 제어형 듀얼 인버터 시스템.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 인버터를 이용하여 시스템 구축비용 및 유지관리 비용을 절감하고 시스템 설계를 간소화하면서도 인버터의 기능고장 발생시 인버터를 교체하거나 정비하기까지 지속적으로 모터를 구동시킬 수 있는 모터 구동제어장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 전원입력단(10)으로부터 입력되는 교류입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 직류변환부(110); 상기 직류변환부(110)의 출력단에 접속되며 수신된 PWM제어신호에 따라 복수의 스위칭소자들이 스위칭동작하면서 입력된 직류전원을 3상 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터부(120); 사용자 조작에 따라 설정된 PWM제어신호를 출력하여 상기 인버터부(120)를 구동제어하는 장치제어부(130); 사용자 조작 또는 제어신호에 따라 접점 전환동작하는 제1스위치모듈(140); 및 제2스위치모듈(150);을 포함하고, 상기 제1스위치모듈(140)은 전환동작하는 동작단자(144)가 전원입력단(10)에 연결되고 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 연결되며 제2고정단자(146)는 제2스위치모듈(150)의 제2고정단자(156)와 연결되고, 상기 제2스위치모듈(150)은 동작단자(154)가 모터(20)의 입력단에 연결되고 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력단에 연결되어, 각 동작단자(144,154)의 전환동작에 따라 전원입력단(10)에서 인가된 교류입력전원이 직류변환부(110)에 입력되거나 모터(20)에 직입되는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1스위치모듈(140)은 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치되는 제1스위치(141), 제2스위치(142) 및 제3스위치(143)를 포함하고, 상기 제2스위치모듈(150)은 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함하며, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 스위치(141,142,143)는 각 동작단자(144)가 전원입력단(10)의 R,S,T 입력라인에 각각 연결되고 각 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 각각 연결되며 제2고정단자(146)는 상기 제2스위치모듈(150)의 각 스위치(151,152,153)의 각 동작단자(154)에 각각 연결되며, 상기 제2스위치모듈(150)의 각 스위치(151,152,153)는 각 동작단자(154)가 모터(20)의 U,V,W 입력단에 각각 연결되고 각 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력측에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전원입력단(10)으로 단상의 교류입력전원이 입력되고, 상기 모터(20)는 3상 유도전동기이며, 상기 제1스위치모듈(140)은 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치되는 제1스위치(141) 및 제2스위치(142)를 포함하고, 상기 제2스위치모듈(150)은 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함하며, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에 배치되고 상기 제1스위치모듈(140)을 통해 입력되는 단상의 교류입력전원을 3상 교류전원으로 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)로 출력하는 위상변환모듈(160);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 위상변환모듈(160)은, 상기 모터(20)의 초기 기동시 필요한 기동토크를 생성하기 위한 제1콘덴서(161)와, 상기 제1콘덴서(161)와 병렬로 연결되며 출력되는 3상 교류전원의 위상을 보정하기 위한 제2콘덴서(162)와, 상기 모터(20)의 초기 기동후 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1스위칭부(163)와, 상기 제2콘덴서(162)의 전원공급을 스위칭하는 제2스위칭부(164) 및, 상기 모터(20)의 부하크기에 상응하여 상기 제1콘덴서(161) 및 제2콘덴서(162)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1스위칭부(163) 및 제2스위칭부(164)에 출력하는 모듈제어부(165)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 인버터부(120)의 출력단에 연결되어 출력되는 3상 교류전원을 감지하는 출력감지부(170);를 더 포함하고, 상기 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)은 장치제어부(130)의 제어신호에 따라 자동으로 접점 전환동작하는 전자스위치이며, 상기 장치제어부(130)는 인버터부(120)에 출력된 PWM제어신호와 출력감지부(170)로부터 입력된 감지신호에 따라 인버터부(120)의 기능고장 발생이 판단되면 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에 배치되며, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)로부터 입력되는 교류입력전원을 상기 모터(20)의 정격전압 및 정격주파수에 부합되도록 변압 및 주파수 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)로 출력하는 정격변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 하나의 인버터부(120)만이 회로설계되기 때문에 시스템 구축비용 및 유지관리 비용을 절감하고 시스템 설계를 간소화할 수 있으며, 인버터부(120)의 기능고장 발생시 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치된 제1스위치모듈(140) 및, 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치된 제2스위치모듈(150)을 접점 전환동작시키는 것만으로 전원입력단(10)으로부터 공급되는 교류입력전원을 모터(20)에 직입시킬 수 있어 인버터부(120)를 교체하거나 정비하기까지 지속적으로 모터(20)를 구동시킬 수 있다.
둘째, 상기 전원입력단(10)으로 단상의 교류입력전원이 입력되고 상기 모터(20)가 3상 유도전동기인 경우, 상기 제1스위치모듈(140)은 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치되는 제1스위치(141) 및 제2스위치(142)를 포함하고, 상기 제2스위치모듈(150)은 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함하며, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에는 상기 제1스위치모듈(140)을 통해 입력되는 단상의 교류입력전원을 3상 교류전원으로 변환하여 제2스위치모듈(150)로 출력하는 위상변환모듈(160)이 배치되므로, 단상의 교류입력전원으로 3상 유도전동기(20)를 용이하게 직입기동시킬 수 있다.
셋째, 상기 인버터부(120)의 출력단에는 출력되는 3상 교류전원을 감지하는 출력감지부(170)가 배치되고, 상기 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)은 장치제어부(130)의 제어신호에 따라 자동으로 접점 전환동작하는 전자스위치이며, 상기 장치제어부(130)는 인버터부(120)에 출력된 PWM제어신호와 출력감지부(170)로부터 입력된 감지신호에 따라 인버터부(120)의 기능고장 발생이 판단되면 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 구동제어함으로써, 인버터부(120)의 기능고장 발생에 따른 모터(20)의 구동정지 시간을 최소화할 수 있으며 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동제어장치를 이용하여 3상의 교류입력전원으로 모터를 직입기동시키기 위한 회로구성을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동제어장치를 이용하여 단상의 교류입력전원으로 모터를 직입기동시키기 위한 회로구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상변환모듈의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터의 구성을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 출력감지부의 감지신호에 따라 각 스위치모듈을 자동으로 접점 전환동작시키는 동작원리를 설명하기 위한 개략도이다.
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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동제어장치는 모터(20)에 3상 교류전원을 인가하여 회전속도를 조절하는 인버터부(120)의 기능고장 발생시 전원입력단(10)으로부터 입력되는 교류입력전원이 모터(20) 측에 직입되도록 하여 인버터부(120)를 교체하거나 정비하기까지 지속적으로 모터를 구동시킬 수 있는 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 직류변환부(110), 인버터부(120), 장치제어부(130), 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)을 포함한다.
먼저, 상기 직류변환부(110)는 인버터부(120)에 인가하기 위한 직류형태의 입력전원으로 변환하는 회로구성으로서 전원입력단(10)으로부터 입력되는 교류입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력한다. 이를 위해 직류변환부(110)는 전원입력단(10)의 교류입력전원을 정류하여 맥류전압으로 변환하기 위한 정류회로와 이 정류회로의 출력단에 회로연결되어 상기 맥류전압을 평활하여 리플 성분이 감소된 직류전압으로 변환하는 평활콘덴서를 포함한다.
상기 인버터부(120)는 설정사항에 따라 정해진 회전속도로 모터(20)를 회전구동시키기 위한 제어회로로서, 상기 직류변환부(110)의 출력단에 접속되며 장치제어부(130)의 PWM제어신호에 따라 복수의 스위칭소자들이 반복적으로 스위칭동작(턴온, 턴오프)하면서 직류변환부(110)로부터 입력된 직류전원을 3상 교류전원으로 변환하여 출력한다.
상기 장치제어부(130)는 인버터부(120)의 각 스위칭소자들을 구동제어하는 마이크로컨트롤러로서 사용자 조작에 따라 설정된 PWM제어신호를 출력하여 인버터부(120)를 구동제어한다. 여기서, 인버터의 스위칭소자를 PWM제어하여 회전속도를 제어하는 기술은 당업자에게 자명한 공지기술이므로 장치제어부(130) 및 인버터부(120)의 구체적인 동작원리를 생략하기로 한다.
상기 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)은 전원입력단(10)의 입력전원이 모터(20)에 직입되도록 절체시키는 회로구성으로서, 사용자 조작 또는 장치제어부(130)의 제어신호에 따라 각각 접점 전환동작한다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1스위치모듈(140)은 전환동작하는 동작단자(144)가 전원입력단(10)측에 연결되고 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 연결되며 제2고정단자(146)는 제2스위치모듈(150)의 제2고정단자(156)와 연결되고, 상기 제2스위치모듈(150)은 동작단자(154)가 모터(20)의 입력단에 연결되고 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력단에 연결된다.
따라서, 상기 인버터부(120)가 정상동작하는 경우에는 도 1에서와 같이 제1스위치모듈(140)과 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제1고정단자(145,155)에 각각 접속되도록 하여 전원입력단(10)으로부터 공급된 교류입력전원이 제1스위치모듈(140), 직류변환부(110), 인버터부(120) 및 제2스위치모듈(150)을 순차적으로 거치면서 모터(20)에 인가되어 회전구동시킬 수 있다.
이 상태에서, 상기 인버터부(120)에 기능고장이 발생하는 경우 제1스위치모듈(140)과 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 접점 전환동작시키게 되면 전원입력단(10)으로부터 공급된 교류입력전원이 제1스위치모듈(140)을 거쳐 제2스위치모듈(150)을 통해 모터(20)에 직입되어 회전구동시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 직류변환부(110), 인버터부(120), 장치제어부(130), 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 조합된 구성으로 인해, 하나의 인버터부(120)만이 회로설계되기 때문에 시스템 구축비용 및 유지관리 비용을 절감하고 시스템 설계를 간소화할 수 있으며, 인버터부(120)의 기능고장 발생시 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치된 제1스위치모듈(140) 및, 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치된 제2스위치모듈(150)을 접점 전환동작시키는 것만으로 전원입력단(10)으로부터 공급되는 교류입력전원을 모터(20)에 직입시킬 수 있어 인버터부(120)를 교체하거나 정비하기까지 지속적으로 모터(20)를 구동시킬 수 있다.
한편, 상기 전원입력단(10)으로 3상의 교류전원이 입력되고 상기 모터(20)는 3상 유도전동기인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1스위치모듈(140)은 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치되는 제1스위치(141), 제2스위치(142) 및 제3스위치(143)를 포함하고, 상기 제2스위치모듈(150)은 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 스위치(141,142,143)는 각 동작단자(144)가 전원입력단(10)의 R,S,T 입력라인에 각각 연결되고 각 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 각각 연결되며 제2고정단자(146)는 상기 제2스위치모듈(150)의 각 스위치(151,152,153)의 각 제2고정단자(156)에 각각 연결되며, 상기 제2스위치모듈(150)의 각 스위치(151,152,153)는 각 동작단자(154)가 모터(20)의 U,V,W 입력단에 각각 연결되고 각 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력측에 각각 연결됨으로써, 3상의 교류입력전원으로 3상 유도전동기를 직입기동시킬 수 있다.
한편, 상기와 같이 3상의 교류입력전원이 입력되는 경우 3상 유도전동기인 모터(20)를 직입기동시킬 수 있으나 모터 구동제어장치가 설치된 장소에 따라 단상의 교류입력전원이 공급되는 경우 3상 유도전동기를 직입기동시키기가 제한된다. 따라서, 상기 전원입력단(10)으로 단상의 교류입력전원이 입력되고 상기 모터(20)는 3상 유도전동기인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1스위치모듈(140)은 전원입력단(10)과 직류변환부(110) 사이에 배치되는 제1스위치(141) 및 제2스위치(142)를 포함하고, 상기 제2스위치모듈(150)은 인버터부(120)와 모터(20) 사이에 배치되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에는 상기 제1스위치모듈(140)을 통해 입력되는 단상의 교류입력전원을 3상 교류전원으로 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)로 출력하는 위상변환모듈(160, DSP:Digital Phase Shifter)이 회로연결되며, 이러한 위상변환모듈(160)을 통해 단상의 교류입력전원으로 3상 유도전동기를 용이하게 직입기동시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 위상변환모듈(160)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 모터(20)의 초기 기동시 필요한 기동토크를 생성하기 위한 제1콘덴서(161)와, 상기 제1콘덴서(161)와 병렬로 연결되며 출력되는 3상 교류전원의 위상을 보정하기 위한 제2콘덴서(162)와, 상기 모터(20)의 초기 기동후 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1스위칭부(163)와, 상기 제2콘덴서(162)의 전원공급을 스위칭하는 제2스위칭부(164) 및, 상기 모터(20)의 부하크기에 상응하여 상기 제1콘덴서(161) 및 제2콘덴서(162)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1스위칭부(163) 및 제2스위칭부(164)에 출력하는 모듈제어부(165)를 포함하여 회로구성될 수 있다.
도 5에는 3상 유도전동기로 이루어진 모터(20)의 개략적인 구성이 개시되어 있다. 도 5를 참고하면 상기 모터(20)는 중앙에 로터가 배치되고 3상 교류(R,S,T)에 상응하여 상기 로터를 중심으로 각각의 철심(21)에 소정 횟수로 권선된 형태로 3개의 권선(22,23,24)이 각각 배치되며, 외곽 둘레에는 하우징(25)이 배치된다. 따라서, 교류전원의 전류가 권선(22,23,24)을 통해 흐르면 역기전력이 발생하여 출력의 진폭을 감소시키는 방향으로 자계가 형성되고 입력이 떨어지기 시작할 때는 권선(22,23,24)의 자계가 약해져서 출력의 크기를 일정하게 유지시킨다.
상기 제1콘덴서(161)는 모터(20)의 초기 기동시 기동 토크를 발생시키기 위해 설치되며 바람직하게는 전해콘덴서를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 제1콘덴서(161)는 장시간 사용하지 말아야 하며 모터(20)가 정격 속도에 도달하면 즉시 회로에서 단전시켜야 한다. 즉, 제1콘덴서(161)는 순간 기동을 위해 사용되는 것으로 회로에 연결하는 시간은 단 몇 초만에 그쳐야 한다.
상기 제2콘덴서(162)는 제1콘덴서(161)와 병렬로 연결되며 모터(20)에 직렬 연결되어 3상 교류의 위상 보정을 위해 모터(20)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 제2콘덴서(162)는 모터(20)내의 코일 성분에 의한 지상 전류를 보상하여 역률을 개선할 수 있으며 바람직하게는 오일 콘덴서를 이용할 수 있다. 상기 제2콘덴서(162)는 전원입력단(10)의 두 입력 라인 중 어느 한 라인으로부터 전원을 공급받아 위상을 변환하여 새로운 1상의 전원을 생성하고 이를 출력단으로 출력한다. 출력단에는 전원입력단(10)로부터 공급되는 2상과 제2콘덴서(162)로부터 공급되는 1상을 통하여 3상의 전원이 공급되게 된다.
상기 제1스위칭부(163)와 제2스위칭부(164)는 모듈제어부(165)로부터 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 동작하며, 스위칭 제어신호는 모터(20)의 전력 부하별로 설정된 듀티비를 갖고 있다. 예컨대, 스위칭 제어신호는 PWM 신호일 수 있으며 이를 위해 제1스위칭부(163) 및 제2스위칭부(164)는 트라이악 스위치가 사용될 수 있다.
상기 제1스위칭부(163)는 제1콘덴서(161) 및 제2콘덴서(162)가 모터(20)에 전기적으로 연결된 상태에서 모터(20)가 기동된 후 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시키는 기능을 수행하며, 바람직하게는 전자식 릴레이를 사용하여 구현할 수도 있다.
상기 모터(20)의 권선에 전류가 흐르게 하면 전류 릴레이의 전자 코일은 전자력을 발생하게 되며 이 전자력이 접촉자를 폐로로 시켜준다. 접촉자가 폐로됨에 따라 제1콘덴서(161)는 모터(20)에 전기적으로 연결되며 모터(20)의 권선은 여자되고 결과적으로 모터(20)는 작동을 하게 된다. 그러나, 모터(20)가 기동해서 가속이 완료되면 기동 전류는 정상적인 수준으로 하강하므로 전자 코일을 흐르는 전류는 접촉자를 열리게 되며 이에 따라 제1콘덴서(161)는 전기적으로 분리된다. 전압 릴레이도 전류 릴레이와 마찬가지로 모터(20)가 정격속도로 동작할 때 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시킨다.
상기 제1스위칭부(163)는 예컨대 모터(20)가 전속도의 약 75%에 도달하면 개로되어 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 제2스위칭부(164)는 제2콘덴서(162)를 전원부(100)에 연결하여 제2콘덴서(162)의 전원공급을 스위칭할 수 있다.
상기 전원특성 검출부(166)는 모터(20)에 흐르는 전압 및 전류를 검출하여 전압 및 전류의 각 검출 신호를 출력한다. 상기 모듈제어부(165)는 모터(20)의 전력 부하 크기에 상응하여 제1콘덴서(161) 및 제2콘덴서(162)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1스위칭부(163) 및 제2스위칭부(164)에 출력한다.
상기 모듈제어부(165)는 모터(20)의 각 전력 부하 크기에 상응하는 스위칭 제어신호를 출력하기 위해 각 전력 부하 크기별로 설정된 스위칭 제어값을 저장하고 있다. 모듈제어부(165)에 저장된 스위칭 제어값들은 예컨대 2개의 단계로 이루어질 수 있으며, 모듈제어부(165)는 모터(20)의 전력 부하 크기에 상응하여 각 단계의 설정된 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다.
상기 모듈제어부(165)는 모터(20)의 전력 부하 크기에 상응하여 제1콘덴서(161)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1스위칭부(163)에 출력한다. 모듈제어부(165)는 전원특성 검출부(166)의 전류 검출 신호에 상응하여 제1스위칭부(163)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 모듈제어부(165)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제1스위칭부(163)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 모듈제어부(165)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 모듈제어부(165)는 모터(20)의 전력 부하 크기에 상응하여 제2콘덴서(162)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제2스위칭부(164)에 출력한다. 모듈제어부(165)는 전원특성 검출부(166)의 전류 검출 신호에 상응하여 제2스위칭부(164)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 모듈제어부(165)는 출력감지부(170)의 전압 검출 신호에 상응하여 제2스위칭부(164)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절하면서 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.
더불어, 상기 모터(20)에 흐르는 전류와 전압을 검출하여 전류 검출 신호와 전압 검출 신호에 따라 모듈제어부(165)에서 모터(20)의 전력 부하에 맞는 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절함으로써 상기 모터(20)의 전력 부하 크기에 상관없이 얼마든지 적응하여 사용될 수 있다.
한편, 상기 제1스위치모듈(140)과 제2스위치모듈(150)은 사용자의 수동조작에 의해 접점 전환동작하는 수동스위치로 이루어져 제1스위치모듈(140)과 제2스위치모듈(150)의 구동단자(144,154)를 제1고정단자(145,155)와 제2고정단자(146,156)에 각각 선택적으로 접속되도록 조작할 수 있다.
그러나, 이 경우 각 구동단자(144,154)가 제1고정단자(145,155)에 접속된 상태에서 인버터부(120)에 기능고장이 발생하게 되면 사용자가 인버터부(120)의 기능 고장발생을 인지하기 전까지 모터(20)가 정지되며 조기에 인지하더라도 사용자가 모터 구동제어장치로부터 먼거리에 이격되어 있는 경우 현장에 배치된 모터 구동제어장치의 위치까지 이동한 후 각 스위치모듈(140,150)을 조작하여 직입기동라인(L)으로 모터(20)를 직입기동시키기까지 모터(20)가 정지될 수 밖에 없다.
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동제어장치에서는 인버터부(120)의 기능고장 발생을 인지하여 기능고장시 자동적으로 모터(20)가 직입기동되도록 할 수 있다.
이를 위해, 상기 인버터부(120)의 출력단에는 인버터부(120)로부터 출력되는 3상 교류전원을 감지하는 출력감지부(170)가 배치되고, 상기 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)은 장치제어부(130)의 제어신호에 따라 자동으로 접점 전환동작하는 전자스위치이며, 상기 장치제어부(130)는 인버터부(120)에 출력된 PWM제어신호와 출력감지부(170)로부터 입력된 감지신호에 따라 인버터부(120)의 고장발생이 판단되면 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 구동제어할 수 있다.
여기서, 상기 장치제어부(130)는 설정사항에 따라 인버터부(120)로 PWM제어신호를 출력하였으나 인버터부(120)로부터 출력전원이 출력되어야 하는 타이밍에 상기 출력감지부(170)로부터 해당 출력전원을 감지한 감지신호가 입력되지 않으면 인버터부(120)에 기능고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 출력감지부(170)로부터 입력된 감지신호에 따라 인버터부(120)의 기능고장 발생이 판단되면 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 구동제어함으로써, 인버터부(120)의 기능고장 발생에 따른 모터(20)의 구동정지 시간을 최소화할 수 있으며 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 전원입력단(10)으로부터 입력되는 교류입력전원의 전압값과 주파수값이 상기 모터(20)의 정격전압값과 정격주파수보다 상대적으로 낮은 경우 모터(20)에 요구되는 부하의 충족조건에 부합될 수 없으며 반대로 상대적으로 높은 경우 모터(20)에 과부하나 쇼트가 발생할 수 있다. 이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동제어장치에서는 정격변환부를 이용하여 인버터부(120)의 기능고장 발생시 모터(20)를 정격구동시킬 수 있다.
상기 정격변환부는 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 제2스위치모듈(150)의 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에 배치되며, 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)로부터 입력되는 교류입력전원을 상기 모터(20)의 정격전압 및 정격주파수에 부합되도록 변압 및 주파수 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)로 출력한다. 이를 위해 상기 정격변환부에는 교류입력전원의 전압값을 변환하기 위한 변압회로와 교류입력전원의 주파수값을 조절하기 위한 주파수 조절회로가 회로구성될 수 있다.
이와 같이 상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)로부터 입력되는 교류입력전원을 모터(20)의 정격전압(예를 들면, 220V) 및 정격주파수(예를 들면, 120Hz)에 부합되도록 변압 및 주파수 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)로 출력하는 정격변환부에 의해, 인버터부(120)의 기능고장시 모터(20)를 정격회전속도(예를 들면, 3,600rpm)으로 구동시킬 수 있으므로 인버터부(120)가 고장나더라도 모터(20)에 요구되는 부하의 충족조건을 만족시킬 수 있으며 모터(20)의 과부하 및 쇼트 현상을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...전원입력단 20...모터
110...직류변환부 120...인버터부
130...장치제어부 140...제1스위치모듈
141...제1스위치 142...제2스위치
143...제3스위치 150...제2스위치모듈
151....제4스위치 152...제5스위치
153...제6스위치 160...위상변환모듈
170...출력감지부

Claims (3)

  1. 전원입력단(10)으로부터 입력되는 단상의 교류입력전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 직류변환부(110);
    상기 직류변환부(110)의 출력단에 접속되며 수신된 PWM제어신호에 따라 복수의 스위칭소자들이 스위칭동작하면서 입력된 직류전원을 3상 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터부(120);
    사용자 조작에 따라 설정된 PWM제어신호를 출력하여 상기 인버터부(120)를 구동제어하는 장치제어부(130);
    사용자 조작 또는 제어신호에 따라 접점 전환동작하는 동작단자(144)가 전원입력단(10)에 연결되고 제1고정단자(145)는 직류변환부(110)의 입력단에 연결되는 제1스위치(141) 및 제2스위치(142)를 포함하는 제1스위치모듈(140);
    사용자 조작 또는 제어신호에 따라 접점 전환동작하는 동작단자(154)가 3상 유도전동기인 모터(20)의 입력단에 연결되고 제1고정단자(155)는 인버터부(120)의 출력단에 연결되며 제2고정단자(156)는 상기 제1스위치모듈(140)의 제2고정단자(146)와 연결되는 제4스위치(151), 제5스위치(152) 및 제6스위치(153)를 포함하는 제2스위치모듈(150);
    상기 제1스위치모듈(140)의 각 제2고정단자(146)와 상기 제2스위치모듈(150)의 각 제2고정단자(156)를 연결하는 직입기동라인(L) 상에 배치되고 상기 제1스위치모듈(140)을 통해 입력되는 단상의 교류입력전원을 3상 교류전원으로 변환하여 상기 제2스위치모듈(150)로 출력하는 위상변환모듈(160); 및
    상기 인버터부(120)의 출력단에 연결되어 출력되는 3상 교류전원을 감지하는 출력감지부(170);를 포함하되,
    각 동작단자(144,154)의 전환동작에 따라 전원입력단(10)에서 인가된 교류입력전원이 직류변환부(110)에 입력되거나 모터(20)에 직입되고,
    상기 위상변환모듈(160)은, 상기 모터(20)의 초기 기동시 필요한 기동토크를 생성하기 위한 제1콘덴서(161)와, 상기 제1콘덴서(161)와 병렬로 연결되며 출력되는 3상 교류전원의 위상을 보정하기 위한 제2콘덴서(162)와, 상기 모터(20)의 초기 기동후 제1콘덴서(161)를 모터(20)로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1스위칭부(163)와, 상기 제2콘덴서(162)의 전원공급을 스위칭하는 제2스위칭부(164) 및, 상기 모터(20)의 부하크기에 상응하여 상기 제1콘덴서(161) 및 제2콘덴서(162)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1스위칭부(163) 및 제2스위칭부(164)에 출력하는 모듈제어부(165)를 포함하며,
    상기 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)은 장치제어부(130)의 제어신호에 따라 자동으로 접점 전환동작하는 전자스위치이고, 상기 장치제어부(130)는 인버터부(120)에 출력된 PWM제어신호와 출력감지부(170)로부터 입력된 감지신호에 따라 인버터부(120)의 기능고장 발생이 판단되면 제1스위치모듈(140) 및 제2스위치모듈(150)의 각 동작단자(144,154)가 각 제2고정단자(146,156)에 접속되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 직입기동 기능이 구비된 모터 구동제어장치.
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JPS59132786A (ja) * 1983-01-17 1984-07-30 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機の起動装置
JPH118997A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Mitsubishi Electric Corp 制御装置内蔵型電動機
KR19990004195A (ko) * 1997-06-27 1999-01-15 배순훈 자기방전회로를 구비하는 교류-직류 변환장치
KR20020002107A (ko) * 2000-06-29 2002-01-09 이구택 유도전동기의 기동 및 속도 제어용 직입 인버터회로
KR20050003732A (ko) 2003-07-04 2005-01-12 현대자동차주식회사 유도 전동기용 벡터 제어형 듀얼 인버터 시스템
KR100900940B1 (ko) * 2007-09-27 2009-06-08 전자부품연구원 3상 유도전동기의 비상 구동장치

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