KR19990016154A - 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈. - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 파워 모듈(IPM; Inverter Power Module)에 관한 것으로, 모터의 정,역회전시 발생되는 회생전압에 의한 회로의 오동작을 방지할 수 있도록 인버터 파워 모듈에 회전제동회로를 내장하도록 한 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈에 관한 것이다.

종래에는 별도의 회로를 구성하여 모터의 정역회전시 발생하게 되는 회생전압을 방지하여 회로의 오동작을 방지하게 되므로써, 이로 인한 회로구성이 복잡해지게 되며, 따라서 기기의 경제성도 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터를 구동하기 위한 회로를 보호하기 위하여 구성되는 보호회로에 모터의 정역회전시 발생되는 과전압으로 걸리는 회생전압을 차단시킬 수 있도록 하는 회생제동회로를 내장시키므로써, 회로구성에 있어 그 구성을 간단화시키고, 기기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

Description

회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈.

본 발명은 인버터 파워 모듈(IPM; Inverter Power Module)에 관한 것으로, 모터의 정,역회전시 발생되는 회생전압에 의하여 회로의 오동작을 방지할 수 있도록 인버터 파워 모듈에 회전제동회로를 내장하도록 한 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈에 관한 것이다.

먼저, 일반적인 인버터 파워 모듈의 구성을 설명하면, 도 1에 도시된 바와같이, 모터에 전력을 스위칭 공급하여 모터를 구동시키는 파워스위칭 트랜지스터(1)와, 파워스위칭 트랜지스터(1)를 구동하는 구동회로(2)와, 상기 파워스위칭 트랜지스터(1)를 보호하는 보호회로(3)와, 상기 파워스위칭 트랜지스터(1)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 검출회로(4)와, 외부 일반적인 회로와의 인터페이스회로(5)로 구성되며,

상기 보호회로(3)에는 파워스위칭 트랜지스터(1)에 흐르는 과전류를 방지하기 위한 과전류방지회로와, 파워스위칭 트랜지스터(1)를 구동하는 구동회로(2)의 구동전압 이상유무를 감지하는 구동전압 이상 방지회로(과전압,저전압방지)등을 포함구성한다.

도 2는 상기와 같은 구성을 갖는 인버터 파워 모듈의 핀(pin)구성을 나타낸 도면으로써, 인버터 파워 모듈은 DC 링크(LINK)단의 DC전압을 입력받는 DC+.-단자와, 3상의 모터(6)인 경우 모터(6)와 연결되는 U,V,W 단자와, 모터의 구동신호를 입력받는 단자(A+,B+,C+,A-,B-,C-)와, 보호회로의 이상신호를 출력하여주는 이상신호출력단(Fault Signal)과, 파워스위칭 트랜지스터(1)를 구동하는 구동회로(2)의 전원(Vcc)단으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 인버터 파워 모듈은 모터(6)의 구동신호인 A,B,C 6개의 신호를 인터페이스(5) 또는 마이컴 회로를 조합하여 구동회로(2)로 보내면, 구동회로(2)에서는 파워스위칭 트랜지스터(1)를 구동한다.

상기와 같이 파워스위칭 트랜지스터(1)가 동작하게 되면, 모터(6)에 연결된 U,V,W선을 통하여 모터(6)가 동작하게 된다.

상기에서와 같이 모터(6)가 회전하게 됨에 있어서, 모터(6)가 정,역회전을 반복하게 되면, 이때 모터(6)로 부터 회생전압이 발생하게 된다.

일반적으로 모터는 모터에 공급되는 전원 주파수와 모터의 회전속도의 관계에 따라 모터의 회전속도가 모터에 공급되고 있는 전원주파수의 동기속도보다 낮은 경우는 부하로 동작하고, 높은 경우는 발전기로 동작하게 된다.

따라서, 모터가 부하로 동작하고 있을 경우에는 인버터에서 에너지가 모터에 공급되고, 발전기로 동작하고 있을 경우에는 모터로 부터 에너지가 인버터로 귀환된다.

이와 같이 귀환되는 전압을 회생전압이라고 하는 데, 보통 인버터 회로에서는 모터를 감속운전하거나, 정,역회전을 반복하게 될때 상기와 같은 회생전압이 발생하게 된다.

상기와 같이 회생전압이 발생하게 되면 DC 링크단 앞에 구성되는 콘덴서(도면에 미도시)의 정격전압을 넘어서 전압이 걸리는 현상이 발생하게 됨으로, 회로가 오동작하게 된다.

그러므로, 종래에는 이와 같은 회생전압으로 인한 회로의 오동작을 방지하기 위하여 별도로 회생제동회로를 구성하게 된다.

이와 같이 종래에는 별도의 회로를 구성하여 모터의 정역회전시 발생하게 되는 회생전압을 방지하여 회로의 오동작을 방지하게 되므로써, 이로 인한 회로구성이 복잡해지게 되며, 따라서 기기의 경제성도 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터를 구동하기 위한 회로를 보호하기 위하여 구성되는 보호회로에 모터의 정역회전시 발생되는 과전압으로 걸리는 회생전압을 차단시킬 수 있도록 하는 회생제동회로를 내장시키므로써, 회로구성에 있어 그 구성을 간단화시키고, 기기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 일반적인 인버터 파워 모듈(IPM)의 구성블록도.

도 2는 일반적인 인버터 파워 모듈의 핀(pin)구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈에 있어, 회생제동회로의 구성을 보인 회로도.

본 발명 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈의 구성을 첨부된 도 3과 종래기술에 첨부된 도면 도 1및 도 2를 참조하여 종래와 동일부분에 대하여서는 동일부호로 처리하여 설명하면 다음과 같다.

모터에 전력을 스위칭 공급하여 모터를 구동시키는 파워스위칭 트랜지스터(1)와, 파워스위칭 트랜지스터(1)를 구동하는 구동회로(2)와, 상기 파워스위칭 트랜지스터(1)를 보호하는 보호회로(3)와, 상기 파워스위칭 트랜지스터(1)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 검출회로(4)와, 외부 일반적인 회로와의 인터페이스회로(5)로 구성되는 인버터 파워 모듈에 있어서,

상기 보호회로(3)에 DC 링크단의 전압을 분압시키는 저항(R1,R2)과, DC 링크단으로 입력되는 전압과 비교하기 위한 기준전압을 설정하기 위한 저항(R3) 및 제너다이오드(ZD1)와, 저항(R1,R2)에 의해 분압된 DC 입력전압과 저항(R3) 및 제너다이오드(ZD1)에 의해 설정되는 기준전압을 비교하는 비교기(A1)와, 히스테리시스(hysteresis)의 진행을 위한 저항(R4) 및 콘덴서(C1,C2)와, 상기 비교기(A1)로 부터 출력되는 신호를 베이스로 입력받아 온/오프 스위칭하는 트랜지스터(Q1,Q2)와, 트랜지스터(Q1,Q2)의 스위칭 결과에 따른 신호를 베이스로 입력받아 스위칭하여 DC 입력전압을 방전시키도록 하는 트랜지스터(Q3)를 포함구성함을 특징으로 한다.

미 설명부호 R5,R6,R7,R8은 바이어스 저항, D2는 역기전력 방지용 다이오드이다.

이와 같은 구성을 갖는 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈은 모터(6)를 구동하기 위한 파워스위칭 트랜지스터(1)의 보호회로내에 회생전압을 제어할 수 있는 회로를 내장시키도록 하여 보호회로로 입력되는 회생전압이 일정이상의 과전압으로 판단되면, 방전시킬 수 있도록 하여 회로의 오동작을 방지시킬 수 있도록 하는 것으로,

먼저, 모터(6)로 부터 입력되는 DC 링크단의 전압은 저항(R1,R2)에 의해 분압하여 감지하게 된다.

이와 같이 감지된 전압은 비교기(A1)에서 기준전압과 비교되어지는 바, 상기 비교기(A1)의 기준전압은 제너다이오드(ZD1)의 제어전압으로 기준전압을 결정하게 된다.

비교기(A1)에서는 포지티브(positive; +)로 입력되는 저항(R1,R2)에 의해 분압된 DC 전압과 네가티브(negative; -)로 입력되는 제너다이오드(ZD1)에 의해 설정되는 기준전압을 비교하게 되는 데, 포지티브로 입력되는 DC 전압이 네가티브의 기준전압보다 높으면, 비교기(A1)의 출력은 하이(high)가 된다.

상기의 비교기(A1)의 출력이 하이가 되면 저항(R5)를 통해 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스로 입력되고, 이에 따라 트랜지스터(Q1)는 온 스위칭하게 되고, 트랜지스터(Q2)는 오프 스위칭하게 된다.

따라서, 트랜지스터(Q3)의 베이스의 전위는 하이가 되고, 이에 따라 트랜지스터(Q3)는 온 스위칭하게 된다.

상기 트랜지스터(Q3)가 온 스위칭하게 되면, 입력되는 DC 전압은 저항(R8)을 통해 전류가 흘러 방전된다.

상기와 같이 방전되기 시작해서 저항(R1,R2)에 걸리는 DC 전압이 제너다이오드(ZD1)에 의하여 설정된 기준전압보다 낮아지게 되면, 비교기(A1)의 출력은 로우(low)가 되고, 이에 따라 트랜지스터(Q1)가 오프되고, 트랜지스터(Q2)가 온 된다.

따라서, 트랜지스터(Q3)의 베이스의 전위는 로우가 되어 트랜지스터(Q3)는 오프되어 방전을 그만두게 된다.

이와 같은 과정으로써, 회생전압이 발생하게 되면, 이를 제어하여 안정된 동작을 구현할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 회생전압이 발생하게 됨에 따라 기준전압을 설정하고, 기준전압이상의 회생전압이 입력되면, 방전시켜 인버터 파워 모듈이 안정되게 동작할 수 있도록 하는 회생제동회로를 보호회로내에 포함구성하여 범용 인버터 파워 모듈을 구현할 수 있도록 하므로써, 신뢰성이 높은 인버터 파워 모듈을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 모터에 전력을 스위칭 공급하여 모터를 구동시키는 파워스위칭소자 및 소자보호회로를 포함구성하는 인버터 파워 모듈에 있어서,

   상기 소자 보호회로에 DC 링크단의 전압을 분압시키는 저항(R1,R2)과, DC 링크단으로 입력되는 전압과 비교하기 위하여 기준전압을 설정하기 위한 저항(R3) 및 제너다이오드(ZD1)와, 저항(R1,R2)에 의해 분압된 DC 입력전압과 저항(R3) 및 제너다이오드(ZD1)에 의해 설정되는 기준전압을 비교하는 비교기(A1)와, 비교기(A1)로 부터 출력되는 신호를 베이스로 입력받아 온/오프 스위칭하는 트랜지스터(Q1,Q2)와, 트랜지스터(Q1,Q2)의 스위칭 결과에 따른 신호를 베이스로 입력받아 스위칭하여 DC 입력전압을 방전시키도록 하는 트랜지스터(Q3)를 포함구성함을 특징으로 하는 회생제동회로를 내장한 인버터 파워 모듈.