KR19990055377A

KR19990055377A - 에스알 모터의 엘씨공진회로

Info

Publication number: KR19990055377A
Application number: KR1019970075310A
Authority: KR
Inventors: 오재윤
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR100292485B1

Abstract

본 발명은 에스알 모터의 엘씨공진회로에 관한 것으로, 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로는 권선에 전류가 차단된 이후에도 권선과 캐패시터간의 엘씨공진에 의해 전류가 권선에 계속 흘러 역토크를 발생시키게 되어 동작 효율이 감소하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 교류 전압을 평활 하는 DC링크 캐패시터와, 회전자 위치를 검출신호를 출력하는 모터 위치 센서와, 상기 모터 위치 센서에서 출력되는 회전자 위치신호에 따라 모터를 회전시키기 위한 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부와, 상기 DC링크 캐패시터의 일측과 타측에 각각의 일측이 접속되며, 상기 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 구동신호에 따라 온/오프되는 제 1 및 제 2스위칭 소자와, 상기 제 1 및 제 2스위칭 소자 각각의 타측단에 일측단과 타측단이 접속되어, 그 스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 3상의 모터 권선과, 상기 제 1스위칭 소자 및 권선에 병렬접속된 캐패시터로 구성하여 권선에 전류가 차단될 때, 캐패시터와 권선의 공진에 의해 급격한 전류의 감소를 방지하고, 권선에 전류가 차단된 이후에는 공진이 발생함을 방지함으로써, 소비전력을 절감하고, 역토오크의 발생을 저지하여 동작 효율을 증가시키는 효과가 있다.

Description

에스알 모터의 엘씨공진회로

본 발명은 에스알 모터의 엘씨공진회로에 관한 것으로, 에스알 모터가 구동하지 않을 때, 역전압이 인가되는 것을 방지하여 구동효율을 증가시키는데 적당하도록 한 에스알 엘씨공진회로에 관한 것이다.

일반적으로, 에스알 모터(SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)는 동일 출력의 가변속 모터중 가장 가격이 싼 장점이 있으나, 구동시 소음이 큰 문제점이 있다. 이와 같은 에스알 모터의 가장 큰 소음원은 턴오프시 전류의 급격한 변화이고, 이를 방지하기 위해 엘씨공진회로를 이용하여 턴오프시의 급격한 전류의 변화를 줄여 소음의 발생을 최소화하였으며, 이와 같은 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력되는 교류 전압을 평활 하여 공급하는 DC링크 캐패시터(10)와, 모터의 회전자 위치를 검출하고 그 검출한 위치신호를 출력하는 모터 위치 센서(20)와, 상기 모터 위치 센서(20)에서 출력되는 회전자 위치신호에 따라 모터를 정방향 또는 역방향으로 회전시키기 위한 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부(30)와, 각각의 일측단이 상기 DC링크 캐패시터(10)의 일측단과 타측단에 접속되며 상기 게이트 구동부(30)에서 출력되는 게이트 구동신호에 따라 온/오프되는 스위칭 소자(SA,SA')(SB,SB') (SC,SC')와, 상기 스위칭 소자(SA,SB,SC)(SA',SB',SC')의 타측단에 각각의 일측 및 타측단이 접속되고, 그 스위칭 소자(SA,SB,SC)(SA',SB',SC')의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 3상의 모터 권선(A,A')(B,B')(C,C')과 상기 각 권선(A,A')(B,B')(C,C')의 일측단자에 각 애노드가 접속되며, 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터(10)의 일측단에 접속된 다이오드(D2),(D4),(D6)와, 각 캐소드가 상기 권선(A,A')(B,B')(C,C')의 타측단에 접속되고, 각 애노드가 상기 DC링크 캐패시터(10)의 타측단에 접속된 다이오드(D1),(D3),(D5)와; 상기 각 권선(A,A')(B,B')(C,C')과 병렬접속된 캐패시터(C1,C2,C3)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 에스알 모터의 구동회로의 동작을 설명한다.

먼저, 도2a 내지 6g는 본 발명 에스알 모터의 동작설명을 위한 회로구성도이고, 도3은 권선에 인가되는 전류와 전압 파형을 도시한 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 하나의 특정 상에 대해 도3의 제 1구간(1)에서는 도2a에 도시한 바와 같은 회로의 구성으로 동작한다. 즉, 두 스위칭 소자(SA,SA')는 턴온되어 권선(A,A')과 캐패시터(C1)에 DC링크 캐패시터(10)의 전류가 인가되어 흐른다. 이때 캐패시터(C1)에서는 소정 전압의 충전이 일어난다.

그 다음, 도3의 제 2구간(2)에서는 회전자가 회전하여 턴오프 위치에 서게 되어 상기 스위칭 소자(SA,SA')가 모두 턴오프되는 구간으로, 이때는 도2b에 도시한 바와 같이 DC링크 캐패시터(10)의 영향이 없이 캐패시터(C1)와 권선(A,A')간에 공진을 일으켜 권선(A,A')에 흐르는 전류가 서서히 감소된다. 이때, 상기 캐패시터(C1)에 충전된 전압은 권선(A,A')을 통해 방전되어 충전된 전압값이 0이된다. 이와 같은 과정으로 전류의 급격한 변화가 없어지고 경방향힘이 줄어들어 모터의 진동이 줄어들게 되며, 이에 따라 소음도 줄게 된다.

그 다음, 도3의 제 3구간에서는 권선(A,A')에 의해 캐패시터(C1)에 음의 전압이 충전되며, 이를 도2c에 도시하였다.

그 다음, 도3의 제 4구간(4)에서는 권선에(A,A')에 축적된 전류가 모두 외부로 흘러 모터가 동작하지 않는 시점이며 이때 회로구성은 도2d에 도시한 바와 같이 권선(A,A')이 다이오드(D1,D2)를 통해 DC링크 캐패시터(10)와 역방향 직렬로 접속된 형태를 갖는다. 이와 같은 구성으로 권선(A,A')의 전류는 급격한 감소를 보이나, 이는 캐패시터(C1)에 충전된 전압에 의해 완화되며, 그 감소정도가 완만해지게 되어 경방향힘을 완화시켜 소음을 줄일 수 있게 된다.

그 다음, 도3의 제 5구간 내지 제 7구간에서는 권선(A,A')과 캐패시터(C1)의 충방전이 교차하면서 계속 공진을 일으켜 전류의 급격한 감소를 방지하게 되며, 이와 같은 회로를 도2e 내지 도2g에 도시하였다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로는 제 2구간에서 엘씨공진에 의해 전류의 급격한 감소를 완화하여 소음을 줄이게 되지만, 제 5구간 내지 제 7구간에서는 권선과 캐패시터간의 엘씨공진에 의해 전류가 권선에 계속 흐르게 되어, 전력의 소비가 큰 문제점과 아울러 역토크를 발생시키게 되어 동작 효율이 감소하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 제 2구간 후에 전류가 0이 된 다음에는 더 이상의 전류가 권선에 흐르지 않도록 하는 에스알 모터의 엘씨공진회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로도.

도2a 내지 도2g는 종래 에스알 모터의 엘씨공진회로의 동작설명을 위한 회로구성도.

도3은 도1에 있어서, 권선에 인가된 전압과 전류파형도.

도4는 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 일실시예도.

도5a 내지 도5c는 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 동작설명을 위한 회로구성도.

도6은 도4에 있어서, 권선에 인가된 전압과 전류파형도.

도7은 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 다른 일실시예도.

도8은 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 다른 일실시예도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10:DC링크 캐패시터 20:모터 위치 센서

30:게이트 구동부 C1~C3:캐패시터

SA,SB,SC:스위칭 소자 D1~D6:다이오드

상기와 같은 목적은 입력되는 교류 전압을 평활 하여 공급하는 DC링크 캐패시터와, 모터의 회전자 위치를 검출하고 그 검출한 위치신호를 출력하는 모터 위치 센서와, 상기 모터 위치 센서에서 출력되는 회전자 위치신호에 따라 모터를 정방향 또는 역방향으로 회전시키기 위한 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부와, 상기 DC링크 캐패시터의 일측과 타측에 각각의 일측이 접속되며, 상기 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 구동신호에 따라 온/오프되는 제 1 및 제 2스위칭 소자와, 상기 제 1 및 제 2스위칭 소자 각각의 타측단에 일측단과 타측단이 접속되어, 그 스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 3상의 모터 권선과, 상기 각 권선의 일측단에 각 애노드가 접속되며, 각 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터의 일측단에 접속된 제 1다이오드와, 각 캐소드가 상기 권선의 타측단에 접속되고, 각 에노드가 상기 DC링크 캐패시터의 타측단에 접속된 제 2다이오드와; 상기 제 1다이오드에 병렬접속된 캐패시터로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력되는 교류 전압을 평활 하여 공급하는 DC링크 캐패시터(10)와, 모터의 회전자 위치를 검출하고 그 검출한 위치신호를 출력하는 모터 위치 센서(20)와, 상기 모터 위치 센서(20)에서 출력되는 회전자 위치신호에 따라 모터를 정방향 또는 역방향으로 회전시키기 위한 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부(30)와, 상기 DC링크 캐패시터(10)와 병렬로 연결되며 상기 게이트 구동부(30)에서 출력되는 게이트 구동신호에 따라 온/오프되는 직렬 연결된 각각 쌍으로 이루어진 스위칭 소자(SA,SA')(SB,SB')(SC,SC')와, 상기 각 쌍으로 이루어진 한쪽의 스위칭 소자(SA,SB,SC)와 다른 쪽의 스위칭소자(SA',SB',SC') 사이에 연결되고, 그 스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 3상의 모터 권선(A,A')(B,B')(C,C')과 상기 각 권선(A,A')(B,B')(C,C')의 일측과 타측단자에 각 애노드가 접속되며, 각 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터(10)의 일측단에 접속된 다이오드(D2),(D4),(D6)와, 각 캐소드가 상기 권선(A,A')(B,B')(C,C')의 타측단에 접속되고, 각 에노드가 상기 DC링크 캐패시터(10)의 타측단에 접속된 다이오드(D1),(D2),(D3)와; 상기 다이오드(D2),(D4),(D6)와 병렬접속된 캐패시터(C1,C2,C3)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 동작을 설명한다.

도5a 내지 도5c는 본 발명 에스알 모터의 엘씨공진회로의 동작에 따른 회로구성도이고, 도6은 권선에 흐르는 전류파형 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 특정 상의 전류가 인가되는 경우 도5의 (a)에 도시한 제 1구간(1)에서는 상기 두 스위칭 소자(SA,SA')가 턴온되어 권선(A,A')과 캐패시터(C1)에 DC링크 캐패시터(10)의 전류가 인가되어 흐른다. 이때 캐패시터(C1)에서는 소정 전압의 충전이 일어난다.

그 다음, 도5의 (b)에 도시한 제 2구간(2)에서는 회전자가 회전하여 턴오프 위치에 서게 되어 상기 스위칭 소자(SA')가 턴오프되는 구간으로, 이때는 도5b에 도시한 바와 같이 캐패시터(C1)와 권선(A,A')간에 공진을 일으켜 권선(A,A')에 흐르는 전류가 서서히 감소된다. 이때, 상기 캐패시터(C1)에 충전된 전압은 권선(A,A')을 통해 방전되어 충전된 전압값이 0이된다. 이와 같은 과정으로 전류의 급격한 변화가 없어지고 경방향힘이 줄어들어 모터의 진동이 줄어들게 되며, 이에 따라 소음도 줄게 된다.

그 다음, 도5의 (c)에 도시한 제 3구간(3)에서는 권선(A,A')을 통해 흐르는 전류는 빠르게 감소되어야 하며, 이때의 회로구성은 도5c에 도시하였다. 이때는 상기 스위칭 소자(SA,SA')가 모두 턴오프되며, 이에 따라 전류는 다이오드(D1,D2)를 통해 흐르게 되며, 캐패시터는 무시된다. 이는 캐패시터(C1)와 권선(A,A')사이에 공진이 더 이상 일어나지 않게 하며 이에 따라 권선(A,A')에는 공진에 의한 전류가 흐르지 않게 된다.

또한, 도7은 본 발명의 다른 실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 도4의 구성에 있어서, 상호 직렬 접속되어 상기 캐패시터(C1,C2,C3)와는 병렬 접속되며, 그 접점이 상기 스위칭 소자(SA,SB,SC)의 베이스에 접속되는 두 저항(R1,R1'), (R2,R2'),(R3,R3')으로 구성되며, 또한 도8은 상기 도7의 구성에 상기 두 저항(R1,R1'),(R2,R2'),(R3,R3') 각각의 접점과 상기 스위칭소자(SA,SB,SC)의 베이스를 잇는 저항(R1'',R2'',R3'')과 상기 저항(R1'',R2'',R3'')과 병렬접속되는 다이오드(D7)와; 상기 캐패시터(C1,C2,C3)와 스위칭 소자(SA,SB,SC)의 베이스를 잇는 캐패시터(C1',C2'C3')로 구성되며, 상기 스위칭 소자(SA,SB,SC)는 PNP형 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 상기 도6의 제 2구간(2)에서 캐패시터(C1)의 충전전압이 0이됨에 따라 저항(R1,R1')의 분압에 의해 스위칭 소자(SA)에 인가되는 전압 역시 0이 되어 턴오프되어 제 3구간으로 자동으로 넘어가게 되며, 그 저항(R1,R')의 저항 값을 조절하면 캐패시터(C1)에 충전된 전압이 0이되기 전에도 제 3구간(3)의 동작을 수행하는 것이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 에스알모터의 소음 특성을 향상시키며 제 2구간의 동작으로 권선에 흐르는 전류가 0이된 다음부터는 엘씨공진에 의해 권선에 다시 전류가 흐르는 것을 방지하여 소비전력을 절감하는 효과와 아울러 역토오크의 발생을 방지하여 동작 효율을 증가시키는 효과가 있다.

Claims

입력되는 교류 전압을 평활 하여 공급하는 DC링크 캐패시터와, 모터의 회전자 위치를 검출하고 그 검출한 위치신호를 출력하는 모터 위치 센서와, 상기 모터 위치 센서에서 출력되는 회전자 위치신호에 따라 모터를 정방향 또는 역방향으로 회전시키기 위한 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부와, 상기 DC링크 캐패시터의 일측과 타측에 각각의 일측이 접속되며, 상기 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 구동신호에 따라 온/오프되는 제 1 및 제 2스위칭 소자와, 상기 제 1 및 제 2스위칭 소자 각각의 타측단에 일측단과 타측단이 접속되어, 그 스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 3상의 모터 권선과, 상기 각 권선의 일측단에 각 애노드가 접속되며, 각 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터의 일측단에 접속된 제 1다이오드와, 각 캐소드가 상기 권선의 타측단에 접속되고, 각 에노드가 상기 DC링크 캐패시터의 타측단에 접속된 제 2다이오드와; 상기 제 1다이오드에 병렬접속된 캐패시터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 엘씨공진회로.
제 1항에 있어서, 각각의 저항 값에 따라 상기 캐패시터에 충전된 전압을 분배하여 상기 제 1스위칭 소자에 인가하는 직렬접속된 제 1 및 제 2저항을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 엘씨공진회로.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2저항의 접점과 제 1스위칭 소자를 잇는 제 3저항과, 상기 제 3저항과 병렬접속된 다이오드와, 상기 제 1스위칭 소자와 제 1저항의 일측단을 잇는 캐패시터를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 엘씨공진회로.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 1스위칭 소자는 피엔피형 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 엘씨공진회로.