KR102591323B1 - Motor controlling apparatus - Google Patents

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KR102591323B1
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박희권
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임호빈
정경훈
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한온시스템 주식회사
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 직류 전압을 공급하는 전원부, 상기 직류 전압에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터부, 상기 노이즈 성분이 제거된 직류 전압을 펄스 형태의 3상 교류 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터부, 그리고 역전압 공급에 따른 역전류를 차단하는 역전압 방지부를 포함하되, 상기 역전압 방지부는, 제1단이 접지 단자와 연결되고 제2단이 상기 필터부와 연결되며, 상기 접지 단자에서 상기 역전압이 공급되어 상기 역전류가 생성되면, 상기 필터부로 흐르는 상기 역전류를 차단한다. A motor control device according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit that supplies direct current voltage, a filter unit that removes noise components included in the direct current voltage, and a converter that converts the direct current voltage from which the noise component has been removed into a three-phase alternating current voltage in the form of a pulse. It includes an inverter unit that supplies power to the motor, and a reverse voltage prevention unit that blocks reverse current according to the supply of reverse voltage, wherein the first end of the reverse voltage prevention unit is connected to the ground terminal and the second end is connected to the filter unit. When the reverse voltage is supplied from the ground terminal and the reverse current is generated, the reverse current flowing to the filter unit is blocked.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROLLING APPARATUS}MOTOR CONTROLLING APPARATUS}

실시 예는 모터 제어 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a motor control device.

모터에 전력을 제공하는 전원부(10) 직류 성분의 전류를 인버터에 공급하나, 실제 인버터에 입력되는 전류는 직류 성분과 교류 성분이 함께 존재하는 맥류 형태로 공급된다. 이는 전자파 간섭 또는 전자파 장애에 의해 발생한 노이즈가 영향을 미치기 때문이다. 따라서, EMC(Electro Magnetic Compatibility) 필터(11)를 이용하여 인버터에 전류가 인가되기 전 노이즈인 교류 성분을 제거하고 있다. 이때, EMC 필터(11)는 주로 파이 필터(pi filter)가 이용된다. 파이 필터는 CLC 필터와 CRC 필터로 구분되는데, 두 개의 캐패시터(12, 14)와 하나의 인덕터(13)로 구현되는 CLC 필터가 필터링 효율이 높다. The power supply unit 10, which provides power to the motor, supplies direct current component current to the inverter, but the actual current input to the inverter is supplied in the form of pulses in which both direct current component and alternating current component exist. This is because noise generated by electromagnetic interference or electromagnetic interference has an effect. Therefore, the EMC (Electro Magnetic Compatibility) filter 11 is used to remove the AC component, which is noise, before the current is applied to the inverter. At this time, the EMC filter 11 is mainly used as a pi filter. The pi filter is divided into a CLC filter and a CRC filter. The CLC filter, which is implemented with two capacitors (12, 14) and one inductor (13), has high filtering efficiency.

도 1은 종래 EMC 필터를 이용한 모터 제어기의 입력단 회로를 나타낸 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing the input circuit of a motor controller using a conventional EMC filter.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 모터 제어기의 입력단 회로는 EMC 필터(11)와 인버터에 인가되는 역전압을 방지하기 위한 역전압 방지부(15)로 구성된다. 그리고, EMC 필터(11)는 필터링 효과를 높이기 위하여 전원부(10)와 역전압 방지부(15) 사이에 배치된다. EMC 필터(11)로 파이 필터를 이용하는 경우, EMC 필터(11)에 포함된 캐패시터(12, 14)의 캐패시턴스가 수백에서 수천 μF 크기를 가져야 하는데, 이러한 캐패시턴스 용량을 만족시키기 위해 EMC 필터(11)의 캐패시터(12, 14)로 전해 캐패시터가 주로 이용된다. Referring to Figures 1 and 2, the input circuit of a conventional motor controller consists of an EMC filter 11 and a reverse voltage prevention unit 15 to prevent reverse voltage applied to the inverter. Additionally, the EMC filter 11 is disposed between the power supply unit 10 and the reverse voltage prevention unit 15 to increase the filtering effect. When using a pi filter as the EMC filter (11), the capacitance of the capacitors (12, 14) included in the EMC filter (11) must have a size of hundreds to thousands of μF. In order to satisfy this capacitance capacity, the EMC filter (11) Electrolytic capacitors are mainly used as the capacitors 12 and 14.

하지만, 이러한 입력단 회로의 경우에는 접지 단자에서 인가되는 역전압으로부터 EMC 필터(11)를 보호하지 못한다는 문제점이 있다. 특히, 전해 캐패시터의 경우 극성이 존재하므로, 접지 단자에서 역전압이 인가되는 경우 파손되어 전해액이 누수되는 문제점이 발생한다. However, this input circuit has a problem in that it does not protect the EMC filter 11 from the reverse voltage applied from the ground terminal. In particular, since electrolytic capacitors have polarity, they are damaged when a reverse voltage is applied to the ground terminal, causing electrolyte leakage.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 극성이 존재하지 않는 적층 세라믹 캐패시터(multi layer ceramic condencer)나 필름 캐패시터(film Condenser)를 이용할 경우, 역전압이 인가되더라도 캐패시터가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 캐패시턴스 용량이 낮아져 필터링 효율이 떨어진다. 따라서, 다수의 캐패시턴스를 연결하여 필요한 용량을 맞춰야 하는데, 적층 세라믹 콘데서나 필름 캐패시터와 같이 극성이 존재하지 않는 캐패시터의 경우 가격이 비싸 입력단 회로의 제조 단가를 높이게 된다. 또한, 다수의 소자를 연결해야 하므로 회로의 내구성이 낮아지는 문제점이 추가로 발생하게 된다. To solve this problem, when using a multi-layer ceramic capacitor or film capacitor without polarity, the capacitor can be prevented from being damaged even if a reverse voltage is applied. However, the capacitance capacity is lowered and the filtering efficiency is reduced. Therefore, multiple capacitances must be connected to meet the required capacity, but capacitors without polarity, such as multilayer ceramic condensers or film capacitors, are expensive, increasing the manufacturing cost of the input circuit. In addition, since multiple elements must be connected, an additional problem of lowering the durability of the circuit occurs.

다른 방안으로 EMC 필터(11)와 역전압 방지부(15)의 위치를 바꾸는 방법이 있으나, 전원부(10)의 입력 단자와 EMC 필터(11) 사이의 거리가 멀어져 필터링 효율이 떨어지는 문제점이 존재하게 된다. Another method is to change the positions of the EMC filter 11 and the reverse voltage prevention unit 15, but the distance between the input terminal of the power unit 10 and the EMC filter 11 increases, causing a problem in that filtering efficiency is reduced. do.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2010-0043387호(2010.04.29. 공개)에 개시되어 있다. The technology behind the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2010-0043387 (published on April 29, 2010).

실시 예는 역전압으로부터 모터 제어 장치의 EMC 필터를 보호하기 위한 모터 제어 장치를 제공하기 위한 것이다. The embodiment is intended to provide a motor control device for protecting the EMC filter of the motor control device from reverse voltage.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and it will also include means of solving the problem described below and purposes and effects that can be understood from the embodiment.

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 직류 전압을 공급하는 전원부, 상기 직류 전압에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터부, 상기 노이즈 성분이 제거된 직류 전압을 펄스 형태의 3상 교류 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터부, 그리고 역전압 공급에 따른 역전류를 차단하는 역전압 방지부를 포함하되, 상기 역전압 방지부는, 제1단이 접지 단자와 연결되고 제2단이 상기 필터부와 연결되며, 상기 접지 단자에서 상기 역전압이 공급되어 상기 역전류가 생성되면, 상기 필터부로 흐르는 상기 역전류를 차단한다. A motor control device according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit that supplies direct current voltage, a filter unit that removes noise components included in the direct current voltage, and a converter that converts the direct current voltage from which the noise component has been removed into a three-phase alternating current voltage in the form of a pulse. It includes an inverter unit that supplies power to the motor, and a reverse voltage prevention unit that blocks reverse current according to the supply of reverse voltage, wherein the first end of the reverse voltage prevention unit is connected to the ground terminal and the second end is connected to the filter unit. When the reverse voltage is supplied from the ground terminal and the reverse current is generated, the reverse current flowing to the filter unit is blocked.

상기 필터부는, 제1단이 상기 전원부에 연결되고, 제2단이 상기 역전압 방지부에 연결되는 제1 캐패시터, 제1단이 상기 제1 캐패시터의 제1단에 연결되는 인턱터, 그리고 제1단이 상기 인턱터의 제2단에 연결되고, 제2단이 상기 제1 캐패시터의 제2단에 연결되는 제2 캐패시터를 포함할 수 있다. The filter unit includes a first capacitor whose first end is connected to the power supply, a second end connected to the reverse voltage prevention unit, an inductor whose first end is connected to the first end of the first capacitor, and a first capacitor. It may include a second capacitor, the terminal of which is connected to the second terminal of the inductor, and the second terminal of which is connected to the second terminal of the first capacitor.

상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는, 양의 단자와 음의 단자를 포함할 수 있다. The first capacitor and the second capacitor may include a positive terminal and a negative terminal.

상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는, 캐패시턴스가 100 μF보다 큰 값을 가질 수 있다. The first capacitor and the second capacitor may have a capacitance greater than 100 μF.

상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는, 전해 캐패시터를 포함할 수 있다. The first capacitor and the second capacitor may include an electrolytic capacitor.

실시 예에 따르면, 모터 제어기 입력단 회로의 EMC 필터를 역전압으로부터 보호할 수 있다. According to an embodiment, the EMC filter of the motor controller input circuit can be protected from reverse voltage.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described content, and may be more easily understood through description of specific embodiments of the present invention.

도 1은 종래 EMC 필터를 이용한 모터 제어기의 입력단 회로를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 모터 제어 시스템을 나타낸 회로도이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing the input circuit of a motor controller using a conventional EMC filter.
Figure 2 is a schematic diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a circuit diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a circuit diagram showing a motor control system using a motor control device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can be subject to various changes and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms containing ordinal numbers, such as second, first, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings, but identical or corresponding components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치에 대해 살펴보도록 한다. Let us look at the motor control device according to an embodiment of the present invention through Figure 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 개략도이다. Figure 2 is a schematic diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 전원부(110), 필터부(120), 인버터부(130) 및 역전압 방지부(140)를 포함한다. 2 and 3, the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 110, a filter unit 120, an inverter unit 130, and a reverse voltage prevention unit 140. .

전원부(110)는 직류 전압을 공급한다. 전원부(110)는 직류 전압을 공급하는 직류 전원 장치로서, 배터리의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 직류 전압을 저장하고 부하단에 공급할 수 있는 장치를 모두 포함할 수 있다. The power supply unit 110 supplies direct current voltage. The power supply unit 110 is a direct current power device that supplies direct current voltage, and may be implemented in the form of a battery, but is not limited thereto and may include any device that can store direct current voltage and supply it to the load end.

필터부(120)는 직류 전압에 포함된 노이즈 성분을 제거한다. 전원부(110)로부터 인가된 직류 전압은 직류 성분뿐만 아니라 교류 성분이 포함될 수 있다. 이때, 교류 성분은 주변 전자 기기 등으로부터 전도체를 통하여 전파되는 불필요한 전자기적 에너지의 발생 현상인 전도성 방출(conducted emission, CE)에 의해 발생한 노이즈(noise), 즉 리플(ripple) 성분일 수 있다. 필터부(120)는 전원부(110)의 입력단자로부터 직접 공급받은 직류 전압에서 교류 성분인 노이즈 성분을 제거할 수 있다. The filter unit 120 removes noise components included in the direct current voltage. The direct current voltage applied from the power supply unit 110 may include not only a direct current component but also an alternating current component. At this time, the alternating current component may be noise, that is, a ripple component, generated by conducted emission (CE), which is a phenomenon of unnecessary electromagnetic energy generated through a conductor from surrounding electronic devices, etc. The filter unit 120 can remove noise components, which are alternating current components, from the direct current voltage directly supplied from the input terminal of the power supply unit 110.

이때, 필터부(120)는 EMC 필터로 구현될 수 있으며, 파이 필터(π 필터)로 구현될 수 있다. 파이 필터는 두 개의 캐패시터와 하나의 인덕터로 구성되는 CLC 필터 및 두 개의 캐패시터와 하나의 저항 소자로 구성되는 CRC 필터를 포함한다. At this time, the filter unit 120 may be implemented as an EMC filter or as a pi filter (π filter). The pi filter includes a CLC filter consisting of two capacitors and one inductor and a CRC filter consisting of two capacitors and one resistor element.

한편, 필터부(120)는 전원부(110)로부터 공급받은 직류 전압에서 노이즈 성분을 제거한 후, 이를 인버터부(130)로 전달할 수 있다.Meanwhile, the filter unit 120 can remove noise components from the direct current voltage supplied from the power supply unit 110 and then transfer it to the inverter unit 130.

인버터부(130)는 노이즈 성분이 제거된 직류 전압을 펄스 형태의 3상 교류 전압으로 변환하여 모터에 공급한다. 인버터부(130)는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하기 위하여 복수의 스위치 소자, 스위치 소자를 제어하기 위한 게이트 드라이버, 게이트 드라이버를 제어하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 인버터부(130)는 컨트롤러의 통해 게이트 소자가 스위칭 신호를 복수의 스위치에 전달하도록 제어하고, 복수의 스위칭 소자가 스위칭 신호에 따라 턴온 또는 턴오프 동작을 수행함으로써 3상의 교류 전압을 생성한다. 이때, 인버터부(130)는 스위칭 속도를 제어하여 3상의 교류 전압의 주파수를 변환함으로써 모터(150) 속도를 제어할 수 있다. The inverter unit 130 converts the direct current voltage from which noise components have been removed into pulse-shaped three-phase alternating current voltage and supplies it to the motor. The inverter unit 130 may include a plurality of switch elements to convert direct current voltage to three-phase alternating current voltage, a gate driver for controlling the switch elements, and a controller for controlling the gate driver. The inverter unit 130 controls the gate element to transmit a switching signal to a plurality of switches through a controller, and the plurality of switching elements perform a turn-on or turn-off operation according to the switching signal, thereby generating a three-phase alternating current voltage. At this time, the inverter unit 130 can control the speed of the motor 150 by controlling the switching speed and converting the frequency of the three-phase alternating current voltage.

역전압 방지부(140)는 역전압 공급에 따른 역전류를 차단한다. 구체적으로, 역전압 방지부(140)는 제1단이 접지 단자와 연결되고 제2단이 필터부(120)와 연결될 수 있다. 즉, 역전압 방지부(140)는 접지 단자와 필터부(120) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 접지 단자는 전원부(110)의 음의 단자와 동일한 단자일 수 있다. 역전압 방지부(140)는 접지 단자에서 역전압이 공급되어 역전류가 생성되면, 필터부(120)로 흐르는 역전류를 차단한다. 역전압 방지부(140)는 전류를 한방향으로만 통과시키는 다이오드(diode)와 같은 반도체 소자나 복수의 소자로 구현된 회로의 형태로 구현될 수 있다. The reverse voltage prevention unit 140 blocks reverse current due to reverse voltage supply. Specifically, the reverse voltage prevention unit 140 may have a first end connected to a ground terminal and a second end connected to the filter unit 120. That is, the reverse voltage prevention unit 140 may be disposed between the ground terminal and the filter unit 120. Here, the ground terminal may be the same terminal as the negative terminal of the power supply unit 110. When a reverse voltage is supplied from the ground terminal and a reverse current is generated, the reverse voltage prevention unit 140 blocks the reverse current flowing to the filter unit 120. The reverse voltage prevention unit 140 may be implemented in the form of a semiconductor device such as a diode that passes current in only one direction or a circuit implemented with a plurality of devices.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 회로도이다. Figure 3 is a circuit diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 필터부(120)는 CLC 필터로 구현될 수 있으며, 따라서, 2개의 캐패시터(121, 123)와 하나의 인덕터(122)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 필터부(120)는 CRC 필터로 구현될 수도 있으며, 이 경우 인덕터(122) 대신 저항 소자를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the filter unit 120 may be implemented as a CLC filter, and therefore may include two capacitors 121 and 123 and one inductor 122. In addition, the filter unit 120 may be implemented as a CRC filter, and in this case, it may include a resistor element instead of the inductor 122.

필터부(120)의 제1 캐패시터(121)는 제1단이 전원부(110)에 연결되고, 제2단이 역전압 방지부(140)에 연결된다. 즉, 제1 캐패시터(121)의 제1단은 직류 전압을 공급하는 전원부(110)의 양의 단자에 연결된다. 그리고, 필터부(120)의 인덕터(122)는 제1단이 제1 캐패시터(121)의 제1단에 연결된다. 그리고, 필터부(120)의 제2 캐패시터(123)는 제1단이 인턱터의 제2단에 연결되고, 제2단이 제1 캐패시터(121)의 제2단에 연결된다. The first capacitor 121 of the filter unit 120 has a first end connected to the power supply unit 110 and a second end connected to the reverse voltage prevention unit 140. That is, the first terminal of the first capacitor 121 is connected to the positive terminal of the power supply unit 110 that supplies direct current voltage. And, the first end of the inductor 122 of the filter unit 120 is connected to the first end of the first capacitor 121. And, the first end of the second capacitor 123 of the filter unit 120 is connected to the second end of the inductor, and the second end is connected to the second end of the first capacitor 121.

도 3의 필터부(120)의 회로 구조를 참조하면, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)의 캐패시턴스가 커질수록 필터부(120)의 시정수는 감소하며, 인덕터(122)의 인덕턴스가 커질수록 필터부(120)의 시정수는 감소한다. 시정수가 감소하면, 정류시간이 짧아지고 차단주파수가 낮아진다. 반면, 시정수가 증가하면, 정류시간이 길어지고 차단주파수가 높아진다. 즉, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)의 캐피시턴스 용량이 커질수록 노이즈 필터링 효과가 높아지고 필터링 속도 또한 빨라지게 된다. Referring to the circuit structure of the filter unit 120 of FIG. 3, as the capacitance of the first capacitor 121 and the second capacitor 123 increases, the time constant of the filter unit 120 decreases, and the time constant of the inductor 122 decreases. As the inductance increases, the time constant of the filter unit 120 decreases. As the time constant decreases, the commutation time becomes shorter and the cutoff frequency becomes lower. On the other hand, as the time constant increases, the commutation time becomes longer and the blocking frequency increases. That is, as the capacitance capacity of the first capacitor 121 and the second capacitor 123 increases, the noise filtering effect increases and the filtering speed also becomes faster.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 필터부(120)의 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)는 캐패시턴스가 100 μF보다 큰 값을 가지는 캐패시터로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)는 양의 단자와 음의 단자를 포함할 수 있다. 즉, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)는 극성을 가지는 캐패시터일 수 있다. 이에 따라, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)는 전해 캐패시터(eletrolytic Condenser)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Accordingly, the first capacitor 121 and the second capacitor 123 of the filter unit 120 according to an embodiment of the present invention may be composed of capacitors having a capacitance value greater than 100 μF. And, the first capacitor 121 and the second capacitor 123 may include a positive terminal and a negative terminal. That is, the first capacitor 121 and the second capacitor 123 may be capacitors with polarity. Accordingly, the first capacitor 121 and the second capacitor 123 may be implemented as electrolytic capacitors, but are not limited thereto.

도 3에 도시된 회로와 달리, 제1 캐패시터(121)의 제2단에 역전압 방지부(140)가 연결되지 않는 경우, 제1 캐패시터(121)의 제2단은 접지 단자와 연결되는데, 이때, 접지 단자로부터 역전압이 인가되면 극성이 존재하는 제1 캐패시터(121)가 파손될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 모터(150) 제어 장치(100)는 역전압 방지 회로가 제1 캐패시터(121)와 접지 단자 사이에 배치되는 구조로 구현되므로, 접지 단자로부터 전압이 인가되더라고 역전류가 필터부(120)에 흐르지 못하므로 제1 캐패시터(121)를 보호할 수 있다.Unlike the circuit shown in FIG. 3, when the reverse voltage prevention unit 140 is not connected to the second terminal of the first capacitor 121, the second terminal of the first capacitor 121 is connected to the ground terminal, At this time, if a reverse voltage is applied from the ground terminal, the first capacitor 121, which has polarity, may be damaged. However, the motor 150 control device 100 according to an embodiment of the present invention is implemented in a structure in which the reverse voltage prevention circuit is disposed between the first capacitor 121 and the ground terminal, so even if voltage is applied from the ground terminal. Since the reverse current cannot flow through the filter unit 120, the first capacitor 121 can be protected.

한편, 제1 캐패시터(121) 및 제2 캐패시터(123)의 파손을 방지하기 위하여 극성이 존재하지 않는 적층 세라믹 캐패시터나 필름 캐패시터가 배치될 수 있으나, 적측 세라믹 캐패시터나 필름 캐패시터의 경우 캐패시턴스 용량이 작아 필터링 효율이 크게 떨어지게 되며, 캐패시턴스 용량을 늘리기 위하여 개수를 증가시킬 경우 제조 비용이 크게 증가할 뿐만 아니라 회로 구성을 복잡하게 만들어 내구성이 낮아지는 문제점이 생길 수 있다. Meanwhile, in order to prevent damage to the first capacitor 121 and the second capacitor 123, a multilayer ceramic capacitor or film capacitor without polarity may be disposed, but in the case of a multilayer ceramic capacitor or film capacitor, the capacitance capacity is small. Filtering efficiency will greatly decrease, and if the number is increased to increase capacitance capacity, not only will the manufacturing cost greatly increase, but the circuit configuration may be complicated and durability may be lowered.

또한, 역전압 방지부(140)가 전원부(110)의 양의 단자측에 배치될 경우에는 역전류의 흐름을 차단할 수는 있으나, 필터부(120)가 역전압 방지부(140)를 거쳐 전원부(110)로부터 직류 전압을 공급받게 되므로 필터부(120)의 필터링 효율이 낮아지게 된다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 모터(150) 제어 장치(100)는 역전압 방지부(140)를 접지 단자측에 연결함으로써 전원부(110)의 양의 단자와 필터부(120)를 직접 연결시킬 수 있어 필터부(120)의 효율을 유지할 수 있는 장점이 있다. In addition, when the reverse voltage prevention unit 140 is disposed on the positive terminal side of the power supply unit 110, the flow of reverse current can be blocked, but the filter unit 120 is connected to the power supply unit via the reverse voltage prevention unit 140. Since direct current voltage is supplied from (110), the filtering efficiency of the filter unit 120 is lowered. However, the motor 150 control device 100 according to an embodiment of the present invention directly connects the positive terminal of the power supply unit 110 and the filter unit 120 by connecting the reverse voltage prevention unit 140 to the ground terminal. This has the advantage of maintaining the efficiency of the filter unit 120.

하지만, 본 발명의 실시예와 같이, 제1 캐패시터(121)의 제2단과 접지 단자 사이에 역전압 방지부(140)를 배치하는 경우 상기의 문제점을 해결할 수 있다. However, as in the embodiment of the present invention, the above problem can be solved when the reverse voltage prevention unit 140 is disposed between the second terminal of the first capacitor 121 and the ground terminal.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 모터 제어 시스템을 나타낸 회로도이다. Figure 4 is a circuit diagram showing a motor control system using a motor control device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템은 전원부(110), 필터부(120), 인버터부(130), 역전압 방지부(140) 및 모터(150)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the motor control system according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 110, a filter unit 120, an inverter unit 130, a reverse voltage prevention unit 140, and a motor 150.

전원부(110), 필터부(120) 및 역전압 방지부(140)에 대한 구성은 도 3을 통해 상세히 살펴본 바, 상세한 설명은 생략하도록 한다. The configuration of the power supply unit 110, filter unit 120, and reverse voltage prevention unit 140 has been examined in detail with reference to FIG. 3, and detailed description will be omitted.

도 4에 도시된 바와 같이, 인버터부(130)는 복수의 스위칭 소자와 복수의 게이트 드라이버 및 복수의 게이트 드라이버를 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the inverter unit 130 may include a plurality of switching elements, a plurality of gate drivers, and a controller (not shown) that controls the plurality of gate drivers.

구체적으로, 복수의 스위칭 소자는 6개의 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 복수의 스위칭 소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 또는 금속 산화 반도체 전계 효과 트랜즈시터(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor, MOSFET)로 구현될 수 있다. Specifically, the plurality of switching elements may be implemented as six switching elements. The plurality of switching elements may be implemented as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).

그리고, 복수의 게이트 드라이버는 6개의 스위칭 소자 중 필터부(120)와 연결되는 3개의 스위칭 소자를 제어하는 하이사이드 드라이버와 접지 단자와 연결되는 3개의 스위칭 소자를 제어하는 로우사이드 드라이버로 구현될 수 있다. 하이사이드 드라이버 및 로우사이드 드라이버는 컨트롤러의 제어에 따라 각각 1개의 스위칭 소자를 턴온(turn on) 시킬 수 있다. 이때, 동일한 상(phase)의 스위치가 동시에 턴온 될 경우 모터(150)에 전압이 인가되지 않으므로, 서로 다른 상에 위치한 스위치가 턴온 될 수 있다. 따라서, 6가지의 스위칭 상태가 존재할 수 있다. In addition, the plurality of gate drivers can be implemented as a high-side driver that controls three switching elements connected to the filter unit 120 among the six switching elements and a low-side driver that controls three switching elements connected to the ground terminal. there is. The high-side driver and low-side driver can each turn on one switching element under the control of the controller. At this time, when switches of the same phase are turned on at the same time, no voltage is applied to the motor 150, so switches located in different phases can be turned on. Therefore, six switching states may exist.

모터(150)는 전기적인 에너지에 의해 회전하고, 그 축에 회전력을 발생시키는 동력 장치를 의미한다. 출력하는 전원의 전기 방식에 따라 직류용, 단상 교류용, 3상 교류용 등이 있다. 본 실시예에서 모터(150)는 인버터의 3상 교류 전원의 출력단에 연결되고 인버터의 3상 교류 전원에 의해 구동하는 3상 유도 전동기를 포함하며, 브러쉬리스 직류 모터(brushless DC motor)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 인버터부(130)가 스위칭 동작을 통해 생성한 3상 교류 전압이 브러쉬리스 직류 모터의 고정자에 자계를 변화시켜 회전자를 회전시킴으로써 모터(150)가 구동할 수 있다. The motor 150 refers to a power device that rotates by electrical energy and generates rotational force on its axis. Depending on the electrical type of the output power, there are three types: direct current, single-phase alternating current, and three-phase alternating current. In this embodiment, the motor 150 is connected to the output terminal of the three-phase AC power of the inverter and includes a three-phase induction motor driven by the three-phase AC power of the inverter, and includes a brushless DC motor. . According to an embodiment of the present invention, the three-phase alternating current voltage generated by the inverter unit 130 through a switching operation changes the magnetic field in the stator of the brushless direct current motor and rotates the rotor, thereby driving the motor 150. .

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. The term '~unit' used in this embodiment refers to software or hardware components such as FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and the '~unit' performs certain roles. However, '~part' is not limited to software or hardware. The '~ part' may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Therefore, as an example, '~ part' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided within the components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or may be further separated into additional components and 'parts'. Additionally, components and 'parts' may be implemented to regenerate one or more CPUs within a device or a secure multimedia card.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Although the above description focuses on the examples, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will be able to You will see that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the examples can be modified and implemented. And these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

100 : 모터 제어 장치
110 : 전원부
120 : 필터부
130 : 인버터부
140 : 역전압 방지부
150 : 모터
100: motor control device
110: power unit
120: filter part
130: Inverter unit
140: Reverse voltage prevention unit
150: motor

Claims (5)

직류 전압을 공급하는 전원부,
상기 직류 전압에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터부,
상기 노이즈 성분이 제거된 직류 전압을 펄스 형태의 3상 교류 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터부, 그리고
역전압 공급에 따른 역전류를 차단하는 역전압 방지부를 포함하되,
상기 필터부는,
제1단이 상기 전원부에 연결되고, 제2단이 상기 역전압 방지부에 연결되는 제1 캐패시터, 제1단이 상기 제1 캐패시터의 제1단에 연결되는 인턱터, 그리고 제1단이 상기 인턱터의 제2단에 연결되고, 제2단이 상기 제1 캐패시터의 제2단에 연결되는 제2 캐패시터를 포함하며,
상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는 양의 단자와 음의 단자를 가지며,
상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는 100μF보다 큰 캐패시턴스 값을 가지며,
상기 역전압 방지부는, 제1단이 접지 단자와 연결되고 제2단이 상기 제1 캐패시터의 제2단에 연결되어 상기 접지 단자와 상기 제1 캐패시터 사이에 배치됨으로써, 상기 접지 단자에서 상기 역전압이 공급되어 상기 역전류가 생성되면, 상기 접지 단자에서 상기 제1 캐패시터로 흐르는 상기 역전류를 차단하는 모터 제어 장치.
A power supply unit that supplies direct current voltage,
A filter unit that removes noise components included in the direct current voltage,
An inverter unit that converts the direct current voltage from which the noise component has been removed into pulse-shaped three-phase alternating current voltage and supplies it to the motor, and
Includes a reverse voltage prevention unit that blocks reverse current due to reverse voltage supply,
The filter unit,
A first capacitor whose first end is connected to the power supply and whose second end is connected to the reverse voltage prevention unit, an inductor whose first end is connected to the first end of the first capacitor, and a first end of which is the inductor. It includes a second capacitor connected to the second terminal of the first capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the first capacitor,
The first capacitor and the second capacitor have a positive terminal and a negative terminal,
The first capacitor and the second capacitor have a capacitance value greater than 100 μF,
The reverse voltage prevention unit has a first end connected to a ground terminal and a second end connected to the second end of the first capacitor and is disposed between the ground terminal and the first capacitor, so that the reverse voltage is applied at the ground terminal. When supplied and the reverse current is generated, a motor control device blocks the reverse current flowing from the ground terminal to the first capacitor.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는,
캐패시턴스가 100 μF보다 큰 값을 가지는 모터 제어 장치.
According to paragraph 1,
The first capacitor and the second capacitor are,
Motor control devices with capacitance values greater than 100 μF.
제1항에 있어서,
상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터는,
전해 캐패시터를 포함하는 모터 제어 장치.
According to paragraph 1,
The first capacitor and the second capacitor are,
Motor control device containing electrolytic capacitors.
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