KR19990018243A - Single phase RM and its structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단상 에스알엠(SRM) 및 그 구조에 관한 것으로, 종래에는 구조적 특성으로 인해 스타팅(starting)이 안되는 영역이 존재하며 입력 전류가 매우 큰 리플 성분을 갖는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 권선중에서 한 상의 권선을 DC링크 캐패시터 앞단에 설치하여 초기의 DC링크 캐패시터의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 스타팅하도록 하여 스타팅이 안되는 문제를 해결하고, 상기 한 상의 권선을 인덕터와 같은 역할을 하도록 함으로써 리플 성분을 줄여 더 작은 용량의 전원을 사용할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a single-phase SRM (SRM) and its structure, there is a problem that there is a region that does not start due to the structural characteristics and the ripple component having a very large input current. Therefore, the present invention solves the problem of starting by installing one phase of the winding in front of the DC link capacitor to start using the current flowing during the initial charging of the DC link capacitor, and the winding of the one phase acts as an inductor. By reducing the ripple component, a smaller power supply can be used.
Description
본 발명은 단상 에스알엠(Single Phase Switched Reluctance Motor)에 관한 것이고, 특히 기존의 권선 중의 하나를 DC링크 캐패시터 앞단에 설치하여 그 DC링크 캐패시터의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 스타팅하도록 하고, 소형의 전원으로 동작가능하도록 한 단상 에스알엠 및 그 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single phase switched reluctance motor, and in particular, one of the existing windings is installed in front of the DC link capacitor to start using the current flowing during charging of the DC link capacitor, and a small power source. It relates to a single-phase RM and its structure that are operable by.
도 2는 종래 단상 에스알엠 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류전원에 대하여 평활한 전압을 공급하는 DC링크 캐패시터(5)와, 상기 DC링크 캐패시터(5)와 병렬로 연결되고 로터의 위치에 따라 발생하는 센서신호에 의해 온 또는 오프되는 온/오프 스위치(3)와, 상기 온/오프 스위치(3)와 직렬로 연결되고 미도시된 마이크로컴퓨터의 구동신호에 따라 온 또는 오프되는 구동 스위치(QA)와, 상기 온/오프 스위치(3)와 구동 스위치(QA) 사이에 연결되고, 그 스위치들의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 권선()으로 구성된다.FIG. 2 is a conventional single phase SM circuit diagram, as shown in FIG. 2, in which a DC link capacitor 5 for supplying a smooth voltage to an input AC power source is connected in parallel with the DC link capacitor 5, An on / off switch 3 that is turned on or off by a sensor signal generated according to a position, and a drive that is connected in series with the on / off switch 3 and turned on or off according to a drive signal of a microcomputer (not shown) and a switch (Q a), for winding connected between the on / off switch (3) and a driving switch (Q a) and generating a torque in accordance with the on / off operation of the switch ( It consists of
이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured as described above is as follows.
도 2에서, 최초 DC링크 캐패시터(5)가 완전히 방전된 상태에서 온/오프 스위치(3)가 온되면 상기 DC링크 캐패시터(5)가 충전되면서 링크 전류(I_link)가 흐르게 된다.In FIG. 2, when the on / off switch 3 is turned on while the initial DC link capacitor 5 is completely discharged, the link current I_link flows while the DC link capacitor 5 is charged.
이때 미도시된 마이크로컴퓨터에서 구동신호를 구동 스위치(QA)로 출력하여, 상기 구동스위치(QA)가 온되면 권선()가 동작하면서 토오크를 발생시킨다.At this time, the microcomputer (not shown) outputs a driving signal to the driving switch Q A , and when the driving switch Q A is turned on, the winding ( ) Generates a torque while operating.
그러면, 그 토오크에 의해 도 1의 로터(2)가 회전하게 되며, 이후에 상기 로터(2)의 위치에 따른 센서신호가 발생함에 따라 스타팅(starting)하게 된다.Then, the rotor 2 of FIG. 1 is rotated by the torque, and then starting as the sensor signal according to the position of the rotor 2 is generated.
이렇게 발생된 센서신호는 스위치(3)를 온 또는 오프시켜 로터(2)를 회전시킨다.The sensor signal generated in this way rotates the rotor 2 by turning the switch 3 on or off.
이상에서와 같은 동작에 의해 모터가 구동하게 된다.The motor is driven by the operation as described above.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 도 1에서와 같이 좌우대칭(symmetric) 형상의 에스알엠(SRM)인 경우에는 3개의 권선()이 모두 도 4의 (b)에서와 같은 형태의 인덕턴스 파형을 갖게 된다. 이러한 경우 최초에 DC링크 캐패시터(5)가 충전되면서 링크전류(I_LINK)가 흐르더라도 만일 권선 LA의 블랭크 존(blank zone)에 로터가 위치하였다면 모든 권선에 토오크가 발생되지 않아 초기에 스타팅이 되지 않는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, in the case of SRM having a symmetric shape as shown in FIG. 1, three windings ( ) All have inductance waveforms as shown in FIG. In this case, even if the link current (I_LINK) flows while the DC link capacitor 5 is initially charged, if the rotor is located in the blank zone of the winding L A , torque is not generated in all the windings. There is a problem.
또한, 로터가 블랭1크 존에 위치하여 모든 권선에 토오크가 발생되지 않을 경우에 권선LA에 흐르는 전류I_LINK(도 4 (a)에서)와 권선에 흐르는 전류 I_L 사이에는 위상차가 생기게 되어 LA권선에서 네가티브 토크가 발생하게 되는 문제점이 있다. 그리고 단상 에스알엠은 링크전류가 매우 큰 리플성분을 갖게 됨에 따라 매우 큰 용량의 전원을 필요로 하는 문제점이 있다.In addition, if the rotor is located in the blank 1 zone and no torque is generated in all windings, the current I_LINK (in Fig. 4 (a)) flowing in the winding L A and the winding There is a problem in that a phase difference is generated between the currents I_L flowing through the negative torque in the L A winding. In addition, since the single-phase SM has a very large ripple component, there is a problem of requiring a very large power supply.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 권선중 한 상의 권선을 DC링크 캐패시터 앞단에 설치하여 초기 캐패시터의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 초기에 스타팅되지 않는 문제점을 해결하고, 그 한 상의 권선이 인덕터와 같은 역할을 하게 하여 입력단의 전류 리플성분을 줄이도록 한 단상 에스알엠 및 그 구조를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to install a winding on one of the existing windings in front of the DC link capacitor to solve the problem of not starting initially by using the current flowing during the initial capacitor charging and In addition, the present invention provides a single-phase SM and its structure to reduce the current ripple component of the input stage by allowing the winding of one phase to act as an inductor.
본 발명의 다른 목적은 전류 리플성분을 줄여 작은 용량의 전원으로 동작 가능하도록 한 단상 에스알엠 및 그 구조를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a single-phase SM and its structure to reduce the current ripple component to operate with a small capacity power supply.
도 1은 6/6 구조를 갖는 단상 에스알엠의 구조도.1 is a structural diagram of a single-phase SLM having a 6/6 structure.
도 2는 단상 에스알엠의 등가 회로도.2 is an equivalent circuit diagram of a single phase SL.
도 3은 본 발명 단상 에스알엠의 등가 회로도.Figure 3 is an equivalent circuit diagram of the present invention single-phase RM.
도 4의 (a)는 도 2에서, 권선의 인덕턴스가 동일한 경우의 전류 특성도.4A is a current characteristic diagram when the inductance of the windings is the same in FIG. 2;
도 4의 (b)는 도 2에서, 권선의 인덕턴스가 동일한 경우의 인덕턴스 특성도.FIG. 4B is an inductance characteristic diagram when the inductance of the windings is the same in FIG. 2; FIG.
도 4의 (c)는 도 2에서, 권선의 인덕턴스가 다른 경우의 인덕턴스 특성도.FIG. 4C is an inductance characteristic diagram when the inductance of the windings is different in FIG. 2; FIG.
도 5는 본 발명 변형된 스테이터 형상으로 이루어진 6/6 구조를 갖는 단상 에스알엠의 구조도.5 is a structural diagram of a single-phase SRM having a 6/6 structure made of a modified stator shape of the present invention.
도 6은 본 발명 단상 에스알엠의 제1실시예.Figure 6 is a first embodiment of the present invention single-phase SM.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : DC링크 캐패시터 20 : 온/오프 스위치10: DC link capacitor 20: on / off switch
30 : 구동스위치: 권선30: drive switch : Winding
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 교류전원에 대하여 평활한 전압을 공급하는 DC링크 캐패시터와, 상기 DC링크 캐패시터 앞단에 설치되어 초기 상기 DC 링크 캐패시터의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 로터를 스타팅시키고 인덕터와 같은 역할을 행하도록 하여 전류 리플성분을 줄이도록 한 상의 권선과, 로터의 위치에 따라 발생하는 센서신호에 의해 온 또는 오프되는 온/오프 스위치와, 상기 온/오프 스위치와 직렬로 연결되어 미도시된 마이크로컴퓨터에서 출력되는 구동신호에 따라 온 또는 오프되는 구동 스위치와, 상기 온/오프 스위치와 구동 스위치 사이에 연결되어 토오크를 발생하는 나머지 두 상의 권선을 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is to start the rotor using a DC link capacitor for supplying a smooth voltage to the input AC power, and the current flowing during the initial charge of the DC link capacitor is installed in front of the DC link capacitor And a winding of one phase to reduce the current ripple component by acting as an inductor, an on / off switch turned on or off by a sensor signal generated according to the position of the rotor, and connected in series with the on / off switch. And a driving switch turned on or off according to a driving signal output from a microcomputer (not shown), and a winding of the remaining two phases connected between the on / off switch and the driving switch to generate torque.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 단상 에스알엠의 등가 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 교류전원에 대하여 평활한 전압을 공급하는 DC링크 캐패시터(10)와, 상기 DC링크 캐패시터(10) 앞단에 설치되어 초기 상기 DC 링크 캐패시터(10)의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 로터를 스타팅시키기 위한 한 상의 권선(LA)과, 상기 권선(LA)과 직렬로 연결되고 로터의 위치에 따라 발생하는 센서신호에 의해 온 또는 오프되는 온/오프 스위치와(20)와, 상기 온/오프 스위치(20)와 직렬로 연결되어 미도시된 마이크로컴퓨터에서 출력되는 구동신호에 따라 온 또는 오프되는 구동 스위치(QA)와, 상기 온/오프 스위치(20)와 구동 스위치(QA) 사이에 연결되어 토오크를 발생하는 나머지 두 상의 권선()으로 구성한다.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the single-phase SM of the present invention, as shown in FIG. 3, which is provided at a DC link capacitor 10 for supplying a smooth voltage to an AC power input and a front end of the DC link capacitor 10. The winding L A of one phase for starting the rotor by using the current flowing during the initial charging of the DC link capacitor 10, and the sensor signal connected in series with the winding L A and generated according to the position of the rotor. An on / off switch 20 which is turned on or off by the on / off switch, and a driving switch Q A which is connected in series with the on / off switch 20 and turned on or off according to a driving signal output from a microcomputer not shown. ) And the other two phase windings connected between the on / off switch 20 and the drive switch Q A to generate torque ( ).
그리고, 단상 에스알엠 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, 스테이터는 좌우 비대칭 형상으로 이루어지고, 일정폭을 갖는 폴과 폴 사이의 간격이 서로 다르게 구성한다.5, the stator has a left-right asymmetrical shape, and the spacing between poles having a predetermined width and poles is different from each other as shown in FIG.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
최초 DC링크 캐패시터(10)가 완전히 방전된 상태에서 온/오프 스위치(20)가 온되면, 상기 DC링크 캐패시터(10)가 충전되면서 한 상의 권선(LA)으로 링크전류(I_LINK)가 흐르게 된다.When the on / off switch 20 is turned on while the DC link capacitor 10 is completely discharged, the link current I_LINK flows through the winding L A of one phase while the DC link capacitor 10 is charged. .
그러면 상기 한 상의 권선(LA)에 의해 토오크가 발생하여 로터가 회전하게 되며, 이후 상기 로터의 위치에 따른 센서신호가 발생함에 온/오프 스위치(20)를 온시켜 스타팅을 하게 된다.Then, the torque is generated by the winding L A of the one phase, and the rotor rotates. Then, the on / off switch 20 is turned on to start the sensor signal according to the position of the rotor.
이때 미도시된 마이크로컴퓨터에서 구동신호가 구동 스위치(QA)로 인가되어 온된 상태에서 상기 스위치(20)가 온되면, 링크 전류가 공급되고 이에 따라 두 상의 권선()과 구동 스위치(QA)에 의해 로터를 원하는 방향으로 회전시킨다.At this time, when the switch 20 is turned on in a state in which a driving signal is applied to the driving switch Q A in a microcomputer (not shown), a link current is supplied, and thus, two-phase winding ( ) And the drive switch Q A to rotate the rotor in the desired direction.
또한, 상기 DC링크 캐패시터(LA)의 앞단에 설치된 한 상의 권선(LA)은 인덕터와 같은 역할을 하게 됨에 따라 입력되는 링크전류(I_link)의 리플성분을 줄인다.In addition, the winding L A of one phase installed at the front end of the DC link capacitor L A serves as an inductor, thereby reducing the ripple component of the input link current I_link.
따라서 상기 링크전류(I_link)의 최대값을 줄여 더 작은 용량의 전원을 사용할 수 있다.Therefore, the maximum value of the link current I_link may be reduced to use a smaller power supply.
이와같이 동작할 때 DC링크 캐패시터(5)의 앞단에 설치된 상기 한 상의 권선(LA)과 나머지 두 상의 권선()의 인덕턴스 파형이 도 4의 (c)에서와 같이 전류 위상차(θ) 만큼의 위상차가 발생한다.When operating in this manner, the one phase winding L A and the other two phase windings ( A A ) installed at the front end of the DC link capacitor 5 ( As shown in (c) of FIG. 4, the inductance waveform of Δ) generates a phase difference equal to the current phase difference θ.
상기 전류 위상차(θ) 만큼의 위상차를 보상하기 위하여 도 5에서와 같이 각 상에 대하여 서로 다른 크기를 갖는 스테이트에서 보상시켜 주면 된다.In order to compensate for the phase difference by the current phase difference θ, as shown in FIG. 5, a state having a different size may be compensated for each phase.
또한 세 개의 권선인를 도 5에서와 같이 구성하면 세 권선의 인덕턴스가 다르기 때문에, 초기 로터가 블랭크 존(blank zone)에 위치하여 스타팅되지 않는 문제를 해결할 수 있다.Also, three windings If the configuration as shown in Figure 5 because the inductance of the three windings is different, it is possible to solve the problem that the initial rotor is not started because it is located in the blank zone (blank zone).
즉, 권선(LA)이 블랭크 존에 로터가 위치할 경우에는 다른 두 상의 권선()에 의하여 토크가 발생할 수 있고, 반대로 권선(LB)이 블랭크 존에 로터가 위치할 경우에는 다른 두 상의 권선()에 의하여 토크가 발생할 수 있고, 또한 권선(LC)이 블랭크 존에 로터가 위치할 경우에는 다른 두 상의 권선()에 의하여 토크가 발생할 수 있다.That is, when the rotor L is located in the blank zone, the winding L A is wound on the other two phases ( ) And by the torque that can occur, on the contrary windings (L B), the blank zone, the windings on the two other cases, the rotor is located at ( Torque can be generated and, if the winding L C is located in the blank zone, the other two phase windings ( Torque may occur.
그리고, 한 상의 권선(LA)의 인덕턴스가 작을수록 한 상의 권선(LA)에 흐르는 전류와 나머지 두 상의 권선()에 흐르는 전류의 위상차가 작아진다.Then, the current and the remaining two windings on the flows to the coil (L A) on the lower the inductance of the coil (L A) on the one ( The phase difference of the current flowing through) becomes small.
그러나 모터의 설계에 있어서, 매우 작은 값의 인덕턴스값을 갖도록 설계하기가 어려울 수 있다.However, in the design of a motor, it can be difficult to design with very small inductance values.
따라서 한 상의 권선(LA)을 병렬로 연결하면 작은 값의 인덕턴스 값을 갖게 된다.Therefore, if one phase winding L A is connected in parallel, it has a small value of inductance.
이와같은 방법으로 모터를 설계하면 보다 설계를 용이하게 행할 수 있게 된다.If the motor is designed in this way, the design can be carried out more easily.
도 6은 한 상의 권선(LA)을 병렬로 연결된 등가회로를 보여준다.6 shows an equivalent circuit in which one phase winding L A is connected in parallel.
상술한 바와 같이, 본 발명은 권선중 한 상의 권선을 DC링크 캐패시터 앞단에 설치하여 초기 캐패시터의 충전시 흐르는 전류를 이용하여 초기에 스타팅되지 않는 문제점을 해결하고, 그 한 상의 권선이 인덕터와 같은 역할을 하게 하여 입력단의 전류 리플성분을 줄여 매우 큰 용량의 전원을 줄여 작은 용량의 전원으로 동작할 수 있도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention solves the problem that the one-phase winding of the winding is installed at the front end of the DC link capacitor so that it is not started at the beginning by using the current flowing during the initial capacitor charging, and the winding of the one-phase serves as an inductor. By reducing the current ripple component of the input stage, it is possible to reduce the power of a very large capacity so that it can operate with a small power supply.
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Cited By (2)
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| KR20020066000A (en) * | 2001-02-08 | 2002-08-14 | 엘지전자주식회사 | Srm driving circuit |
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1997
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020066000A (en) * | 2001-02-08 | 2002-08-14 | 엘지전자주식회사 | Srm driving circuit |
| KR20150125200A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-09 | 삼성전자주식회사 | Motor driving apparatus, cleaner including the same, and control method for the same |
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