KR19980059750U

KR19980059750U - Multi-function integrated built-in AC servo motor drive controller

Info

Publication number: KR19980059750U
Application number: KR2019970003677U
Authority: KR
Inventors: 전성돈
Original assignee: 김재복; 기아중공업 주식회사
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 1998-11-05

Abstract

펄스폭 변조신호 및 검출신호에 포함되어 있는 노이즈를 차단 및 제거하기 포토 커플러(30)와, 상기한 포토 커플러(30)로 부터 입력되는 펄스폭 변조신호를 이용하여 3상의 모터 구동신호를 생성하여 출력함과 동시에 회로의 단락, 과전류, 저전압 상태 등을 검출하여 출력하는 장치가 통합되어 내장되어 있는 파워 모듈(40)과, 상기한 파워 모듈(40)에 직류 전원을 공급하기 위한 정류부(50)와, 상기한 파워 모듈(40)의 모터 구동신호에 의하여 동작되는 서보 모터(70)를 포함하여 이루어지며, 각종의 이상 검출회로과 보호회로 및 게이트 드라이버를 하나의 모듈안에 통합하여 내장시킴으로써 신뢰성 향상 및 원가절감, 소형.경량화를 실현할 수 있는 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치를 제공한다.Blocking and removing noise included in the pulse width modulation signal and the detection signal The three-phase motor driving signal is generated by using the photo coupler 30 and the pulse width modulation signal input from the photo coupler 30. A power module 40 having an integrated device for detecting and outputting a short circuit, an overcurrent, a low voltage state of a circuit and the like, and a rectifier 50 for supplying DC power to the power module 40. And a servo motor 70 which is operated by the motor driving signal of the power module 40, and improves reliability by integrating various abnormality detection circuits, protection circuits, and gate drivers into one module. It provides a multifunctional integrated built-in AC servo motor drive control device that can realize cost reduction, compactness and weight reduction.

Description

Multi-function integrated built-in AC servo motor drive controller

이 고안은 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 밀하자면 각종의 이상 검출회로과 보호회로 및 게이트 드라이버를 하나의 모듈안에 통합하여 내장시킴으로써 신뢰성 향상 및 원가절감, 소형.경량화를 실현할 수 있는 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-function integrated built-in AC servo motor drive control device. More specifically, it incorporates various abnormal detection circuits, protection circuits, and gate drivers into a single module to improve reliability, reduce costs, and reduce weight and weight. The present invention relates to a multifunctional integrated built-in AC servo motor drive control device.

서보 모터(servo motor)는 통상적인 모터에 비해 시동 토크가 크고 입력변화에 대한 응답속도가 빠르기 때문에 로보트(robot)를 포함한 자동 제어기기에 널리 사용되고 있다.Servo motors are widely used in automatic controllers, including robots, because they have a larger starting torque and a faster response speed to input changes than conventional motors.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a conventional AC servo motor drive control apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치의 블럭 구성 회로도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치의 구성은, 펄스폭변조 신호선에 입력단이 연결되어 있는 제 1 포토 커플러(1)와, 교류 신호선에 입력단이 연결되어 있는 정류부(2)와, 상기한 제 1 포토 커플러(1)와 정류부(2)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 게이트 드라이브(3)와, 상기한 게이트 드라이브(3)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 파워 스위칭 소자부(4)와, 전류 센서(5)와, 과전류 검출부(6)와, 상기한 과전류 검출부(6)의 출력단에 입력다닝 연결되어 있는 제 2 포토 커플러(7)와, 각종 전압 검출부(8)와, 상기한 각종 전압 검출부(8)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 제 3 포토 커플러(9)를 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram of a conventional AC servomotor drive control device. As shown in FIG. 1, the conventional AC servomotor drive control apparatus includes a first photo coupler 1 having an input terminal connected to a pulse width modulation signal line, and a rectifier 2 having an input terminal connected to an AC signal line. ), A gate drive 3 having an input terminal connected to the output terminals of the first photo coupler 1 and the rectifying unit 2, and a power switching element having an input terminal connected to the output terminal of the gate drive 3 above. The unit 4, the current sensor 5, the overcurrent detector 6, the second photo coupler 7 connected to the output terminal of the overcurrent detector 6 described above, and the various voltage detectors 8 And a third photo coupler 9 having an input terminal connected to an output terminal of the various voltage detectors 8 described above.

상기한 구성에 의한, 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the conventional AC servomotor drive control device by the above configuration is performed as follows.

컨트롤러(도시되지 않음)로부터 펄스폭 변조신호가 입력되면, 제 1 포토 커플러(1)는 상기한 펄스폭 변조신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거한 뒤에 이를 게이트 드라이브로 출력한다. 게이트 드라이브(3)는 정류부(2)에 의해 직류전원을 공급받아서 이를 이용하여 상기한 제 1 포토 커플러(1)를 통해서 입력되는 펄스폭 변조신호를 구동신호로 변환하여 파워 스위칭 소자부(5)로 출력한다. 파워 스위칭 소자부(5)는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)로 구성되어 있으며, 상기한 게이트 드라이브(3)로부터 입력되는 구동신호에 의해 구동되어 3상의 교류모터 전원신호(U, V, W)를 교류 서보모터(도시되지 않음)로 출력한다.When the pulse width modulated signal is input from the controller (not shown), the first photo coupler 1 removes the noise included in the pulse width modulated signal and outputs it to the gate drive. The gate drive 3 receives the DC power by the rectifier 2 and converts the pulse width modulated signal input through the first photo coupler 1 into a drive signal by using the DC power. Will output The power switching element unit 5 is composed of an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), and is driven by a drive signal input from the gate drive 3 described above. V and W are output to an AC servomotor (not shown).

이와 같이 교류 모터가 동작되고 있는 상태에서, 전류센서(5) 및 과전류 검출부(6)는 교류 모터를 흐르는 전류의 상태를 감지하여 제 2 포토 커플러(7)를 거쳐서 컨트롤러로 출력하고, 또한 각종 전압 검출부(8)도 신호전압, 교류전압, 직류전압 등의 상태를 감지하여 제 3 포토 커플러(9)를 통하여 컨트롤러로 출력한다. 컨트롤러는 각종의 센서와 검출부 및 히트싱크 과열 감지 스위치(HS)로부터 입력되는 신호를 종합적으로 판단하여 이를 경고하거나 출력을 보정하는 동작을 취함으로써 교류 서보모터가 안정적으로 구동되도록 한다.In the state where the AC motor is operating as described above, the current sensor 5 and the overcurrent detection unit 6 detect the state of the current flowing through the AC motor, output it to the controller via the second photo coupler 7, and also provide various voltages. The detector 8 also detects a state such as a signal voltage, an AC voltage, a DC voltage, and outputs the state to the controller through the third photo coupler 9. The controller comprehensively determines the signals input from the various sensors, the detection unit, and the heat sink overheat detection switch (HS), and warns or corrects the output so that the AC servomotor is stably driven.

그러나 상기한 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치는, 회로의 구성이 복잡해서 신뢰성이 떨어질 뿐만 아니라 각각의 구성요소가 공간배치를 너무 넓게 차지하고 있는 문제점이 있다.However, the above-described conventional AC servomotor drive control device has a problem in that the circuit configuration is complicated and the reliability thereof is not only low, but each component occupies too much space.

이 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각종의 이상 검출회로과 보호회로 및 게이트 드라이버를 하나의 모듈안에 통합하여 내장시킴으로써 신뢰성 향상 및 원가절감, 소형.경량화를 실현할 수 있는 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and by incorporating various abnormal detection circuits, protection circuits, and gate drivers into a single module, reliability, cost reduction, and compactness and weight can be realized. To provide an integrated built-in AC servo motor drive control device.

도 1은 종래의 교류 서보모터 구동 제어장치의 블럭 구성 회로도이다.1 is a block diagram of a conventional AC servomotor drive control device.

도 2는 이 고안의 실시예에 따른 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치의 블럭 구성 회로도이다.2 is a block diagram of a multi-functional integrated built-in AC servo motor drive control apparatus according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1, 7, 9, 30 : 포토 커플러2, 50 : 정류부1, 7, 9, 30: photo coupler 2, 50: rectifier

3 : 게이트 드라이브4, 43 : 파워 스위칭 소자부3: gate drive 4, 43: power switching element portion

5 : 전류 센서6 : 과전류 검출부5: current sensor 6: overcurrent detector

8 : 각종 전압 검출부10 : 펄스폭 변조 신호선8: Various voltage detector 10: Pulse width modulation signal line

20 : 검출 신호선40 : 파워 모듈20: detection signal line 40: power module

41 : 제어부42 : 검출부41 control unit 42 detection unit

60 : 교류 신호선70 : 서보 모터60: AC signal line 70: Servo motor

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 고안의 구성은, 펄스폭 변조신호 및 검출신호에 포함되어 있는 노이즈를 차단 및 제거하기 포토 커플러(photo-coupler)와, 상기한 포토 커플로부터 입력되는 펄스폭 변조신호를 이용하여 3상의 모터 구동신호를 생성하여 출력함과 동시에 회로의 단락, 과전류, 저전압 상태 등을 검출하여 출력하는 장치가 통합되어 내장되어 있는 파워 모듈(power module)과, 상기한 파워 모듈에 직류 전원을 공급하는 정류부와, 상기한 파워 모듈의 모터 구동신호에 의하여 동작되는 서보 모터를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the constitution of the present invention provides a photo-coupler for blocking and eliminating noise contained in a pulse width modulated signal and a detection signal, and a pulse width input from the photo coupler. A power module having a built-in device for generating and outputting a three-phase motor driving signal using a modulation signal and detecting and outputting a short circuit, an overcurrent, a low voltage state, and the like, and the power module It includes a rectifier for supplying a DC power to the servo motor, which is operated by the motor drive signal of the power module.

이하, 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to be described in detail that can be easily carried out by those of ordinary skill in the art.

도 2는 이 고안의 실시예에 따른 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치의 블럭 구성 회로도이다. 도 2 도시되어 있듯이 이 고안의 실시예에 따른 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치의 구성은, 펄스폭 변조신호선(10)에 입력단이 연결되어 있고 검출 신호선(20)에 출력단이 연결되어 있는 포토 커플러(30)와, 상기한 포토 커플러(30)에 입출력단이 연결되어 있는 파워 모듈(40)과, 교류 신호선(60)과 파워 모듈(40)의 사이에 연결되어 있는 정류부(2)와, 상기한 파워 모듈(40)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 서보 모터(70)를 포함하여 이루어진다.2 is a block diagram of a multi-functional integrated built-in AC servo motor drive control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the multifunctional integrated AC motor driving control apparatus according to the embodiment of the present invention includes a photo port having an input terminal connected to a pulse width modulation signal line 10 and an output terminal connected to a detection signal line 20. A coupler 30, a power module 40 having an input / output terminal connected to the photo coupler 30, a rectifier 2 connected between the AC signal line 60 and the power module 40, It comprises a servo motor 70 having an input terminal connected to the output terminal of the power module 40.

상기한 파워 모듈(40)은, 게이트 드라이브와 논리 게이트를 구비하고 있는 제어부(41)와, 각종의 이상상태로부터 회로를 보호하면서 이상상태의 발생을 검출하여 출력하는 검출부(42)와, 3상 구동신호를 출력하는 파워 스위칭 소자부(43)를 포함하여 이루어진다.The power module 40 includes a control unit 41 including a gate drive and a logic gate, a detection unit 42 which detects and outputs an occurrence of an abnormal state while protecting a circuit from various abnormal states, and a three-phase And a power switching element portion 43 for outputting a driving signal.

상기한 구성에 의한, 이 고안의 실시예에 따른 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the function of the multifunctional integrated built-in AC servomotor drive control device according to the embodiment of the present invention is as follows.

교류 신호선(60)으로부터 교류전원이 인가되면, 이 고안의 실시예에 따른 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치의 동작이 시작된다. 동작이 시작되면, 정류부(2)는 교류전원을 직류전원으로 정류한 뒤에 이를 파워 모듈(40)의 파워 스위칭 소자부(43)에 공급한다.When AC power is applied from the AC signal line 60, the operation of the multifunctional integrated built-in AC servomotor drive control device according to the embodiment of the present invention is started. When the operation is started, the rectifier 2 rectifies the AC power to DC power and supplies it to the power switching element portion 43 of the power module 40.

한편, 컨트롤러(도시되지 않음)로부터 발생된 펄스폭 변조신호를 펄스폭 변조 신호선(10)을 거쳐서 포토 커플러(30)를 거쳐서 파워 모듈(40)의 제어부(41)의 게이트 드라이브로 인가되고, 게이트 드라이브는 이를 구동신호로 변환하여 파워 스위칭 소자부(43)의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 동작시킴으로써 파워 스위칭 소자부(43)로부터 3상의 모터신호가 서보 모터(70)로 인가되도록 한다. 이에 따라, 서보 모터(70)가 회전동작하기 시작한다.On the other hand, the pulse width modulated signal generated from the controller (not shown) is applied to the gate drive of the control unit 41 of the power module 40 via the photocoupler 30 via the pulse width modulated signal line 10, and the gate The drive converts this into a drive signal to operate the insulated gate bipolar transistor of the power switching element portion 43 so that the three-phase motor signal from the power switching element portion 43 is applied to the servo motor 70. Accordingly, the servo motor 70 starts to rotate.

이와 같이 서보 모터(70)가 동작되고 있는 상태에서 파워 모듈(40)의 검출부(42)는 회로의 과전류, 단락, 저전압 상태 등을 검출한 뒤에 이를 포토 커플러(30)를 거쳐서 검출 신호선(20)을 통해 컨트롤러로 전송한다. 컨트롤러는 상기한 검출 신호를 종합적으로 판단하여 이를 경고하거나 출력을 보정하는 동작을 취함으로써 교류 서보모터가 안정적으로 구동되도록 한다.As described above, the detection unit 42 of the power module 40 detects an overcurrent, a short circuit, a low voltage state, or the like of the circuit in the state where the servo motor 70 is operating, and then detects the detection signal line 20 through the photo coupler 30. Send to the controller via. The controller comprehensively judges the detection signal and warns it or takes an action of correcting the output so that the AC servomotor is stably driven.

이상에서와 같이 이 고안의 실시예에서, 각종의 이상 검출회로과 보호회로 및 게이트 드라이버를 하나의 모듈안에 통합하여 내장시킴으로써 신뢰성 향상 및 원가절감, 소형.경량화를 시킬 수 있는 효과를 가진 다기능 통합내장형 교류 서보모터 구동 제어장치를 제공할 수가 있다. 이 고안의 이러한 효과는 서보모터 드라이버 분야에서 이 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, by integrating and embedding various abnormality detection circuits, protection circuits, and gate drivers into one module, a multifunctional integrated built-in alternating current having an effect of improving reliability, cost reduction, and compactness and weight Servo motor drive control device can be provided. This effect of the present invention can be modified and used by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention in the field of servo motor drivers.

Claims

Blocking and removing noise included in the pulse width modulation signal and the detection signal The three-phase motor driving signal is generated by using the photo coupler 30 and the pulse width modulation signal input from the photo coupler 30. And a power module 40 having integrated therein a device for detecting and outputting a short circuit, an overcurrent, a low voltage state, and the like, a rectifier 50 for supplying DC power to the power module 40, and Multifunction integrated built-in AC servo motor drive control device comprising a servo motor (70) operated by the motor drive signal of the power module (40).

The power module 40 according to claim 1, wherein the power module 40 includes a control unit 41 including a gate drive and a logic gate, and a detection unit 42 that detects and outputs an occurrence of an abnormal state while protecting a circuit from various abnormal states. And a power switching element section 43 for outputting a three-phase drive signal.

The multifunction integrated built-in AC servo motor drive control apparatus according to claim 2, wherein the power switching element unit (43) comprises an insulated gate bipolar transistor.