KR19990063210A

KR19990063210A - 모터의 온도를 모델링하는 전자 장치

Info

Publication number: KR19990063210A
Application number: KR1019980056246A
Authority: KR
Inventors: 알렝 고세; 필리쁘 귀베르
Original assignee: 까리아스 알렝; 쉬나이더 일렉트릭 소시에떼아노님
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-07-26
Also published as: EP0926794B1; CN1234640A; DE69834898T2; ES2263196T3; FR2773006A1; AU9720298A; EP0926794A1; JP2000209893A; US6283631B1; DE69834898D1; JP4104755B2; FR2773006B1

Abstract

본 발명은 모터 전원의 위상에 배치된 전류 센서 (Cu, Cv 및 Cw) 로부터 출력된 신호를 이용하여 모터의 온도를 모델링하는 전자 장치에 관한 것으로, 이 장치는 검출 기능을 수행할 수 있는 RC형 모델링 회로 (C4) 를 포함하며, 전류 센서로부터의 신호가 조절 전류 (Ir) 에 대한 모터 전류 (Im) 의 비의 이미지 전압 (Vr) 을 출력하는 인터페이스 수단 (C1 및 C2) 으로 전송되고, 계산 수단 (C3) 은 상기 전압 (Vr) 을 입력으로 사용하여 모델링 회로 (C4) 로 충전 전류 (Ig) 파 대스트림 (wave stream) 을 출력하며, 그 충전 전류의 진폭 및 지속 시간은 상기 전류비에 모두 비례하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 온도를 모델링하는 전자 장치

본 발명은 모터 전원의 위상에 배치된 전류 센서 신호를 이용하여 모터의 온도 상승을 모델링하는 전자 장치에 관한 것이다.

모터에 치명적인 온도 상승은 장시간의 과부하, 근소한 위상 불균형, 너무 길거나 잦은 시동에 의해 유발될 수도 있으며, 이로 인해 모터가 회전할 수 없게 되거나, 때로는 동작불능 상태가 되게 된다. 전자 보호 계전기 (relay) 는 먼저, 전원의 위상 각각에 위치된 센서에 의해 제공된 신호로부터 시작하여 모터 온도를 계산한다. 이 계산은 열적 관성을 고려하여 이루어진다.

미국 특허 제 3 808503 호에 기재된 전자 계전기는, 각 모터 전원의 위상에 위치한 전류 센서를 구비하고, 전자 처리 회로로 위상 전류의 이미지 (image) 신호를 송신하여, R-C 회로로 구성된, 모터의 온도 상승을 모델링하는 회로로 모터 전류의 제곱에 비례하는 전류를 출력한다.

본 발명의 일 목적은 종래 해결책에서와 같은 모터 전류의 제곱에 비례하는 전류를 모터의 온도 모델링 회로로 인가할 필요성을 제거하는 데 있다.

이 해결책에 의해, 종래의 해결책으로 얻을 수 있는 것보다 더 넓은 소비자 조절 범위를 확보할 수 있다

본 발명에 따른 장치는, 조절 전류에 대한 모터 전류의 비의 이미지 전압을 출력하는 인터페이스 수단으로 전류 센서 신호가 전송되고, 계산 수단은 상기 전압을 사용하여 모델링 회로에 충전 전류파 스트림을 제공하며, 그 충전 전류의 진폭 및 지속 시간은 상기 전류비에 모두 비례하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 모델링 장치의 선도.

도 2 는 도 1 의 장치의 일부분을 형성하는 죤화 (normalization) 회로도.

도 3 은 도 1 의 장치의 일부분을 형성하는 전류 합산 회로도.

도 4 는 도 1 의 장치의 일부분을 형성하는 계산 회로 및 이와 접속된 모델링 회로도.

도 5 는 본 장치의 동작을 나타낸 시간 선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 32, 33 : 비교기 12 : 정류 회로

14 : 가변 저항 31 : 램프 (ramp) 발생기

34, 42 : 저항 35 : 정전 샘플링 스위치

41 : 캐패시터 Cu, Cv, Cw : 전류 센서

C1 : 죤화 회로 C2 : 합산 회로

C3 : 계산 회로 C4 : 모터 온도 모델링 회로

C5 : 제어 회로 Im : 모터 전류

Ir : 조절 전류 Inu, Inv, Inw : 죤화된 전류

Vr : Im/Ir 비의 이미지 전압

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 U, V 및 W 의 위상 라인들에 의해 전력이 공급되는 3 상 전기 모터 (M) 의 온도 상승을 모델링하도록 설계되어 있다.

전류 센서 (Cu, Cv 및 Cw) 는 각 위상 라인 (U, V 및 W) 에 각각 배치되며, 이 센서는 그 대응하는 위상의 모터 전류 (Im) 의 이미지 전압을 출력한다.

이 3 개의 위상에 대한 전류 센서 (Cu, Cv 및 Cw) 로부터의 각 출력 전압은, 조절 전류 (Ir) 에 대한 모터 전류의 비에 비례하는, 소위 죤화된 (normalized) 전류로 불리우는 전류를 출력하는 죤화 회로 (C1) 로 출력된다.

이 3 개의 죤화된 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 는, 그 3 개의 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 의 합에 비례하는 전압 (Vr) 을 출력하는 합산 회로 (C2) 로 전송된다.

Im/Ir 비의 이미지 전압 (Vr) 은 전류파 스트림 (Ig) 을 출력하는 계산 회로 (C3) 로 전송되며, 그 전류의 진폭 및 지속시간 (duration) 은 상기 입력 전압 (Vr) 에 모두 비례한다.

전파 스트림 (Ig) 은 RC형 모델링 회로 (C4) 로 인가되며, 이 모델링 회로의 역할은 모터의 온도를 모델링하는 것이다.

도 2 에 도시된 바와 같은 죤화 회로 (C1) 는 각 위상에 대한 비교기 (11) 를 포함하며, 이 비교기는 (Cw 와 같은) 전류 센서로부터 위상의 모터 전류 (Im) 에 비례하는 전압 신호를 입력으로 수신한다. 이 비교기는, 정류 회로(12) 를 통하여 가변 저항 (14) 과 접속된 회로 (13) 를 제어함으로써, 조절 전류 (Ir) 를 제한하여 Im/Ir 비에 비례하는 죤화된 전류 (예를 들면, Inw) 를 발생시킨다. 여러 개의 죤화된 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 가 전류 미러에 의해 전류 합산 회로 (C2) 로 전송된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 여러 개의 죤화된 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 가 죤화된 전류 합산 회로 (C2) 내의 저항 (21) 으로 입력된다. 저항 (21) 의 양 단자 전압 (Vr) 은 3 상이고, 정류되었으며, 이중 교번형 (double alternating type) 이고, 죤화된 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 의 합에 비례한다.

Im/Ir 비의 이미지 전압 (Vr) 은 도 4 에 도시된 계산 회로 (C3) 내의 비교기 (32 및 33) 로 전송된다. 비교기 (33) 는 이미지 전압 (Vr) 을 수신하고 저항 (34) 으로의 전류 출력을 제어하되, 이 전류는 죤화된 전류들의 합에 비례한다. 이 전류의 이미지 전류가 전류 미러를 통해 정전 샘플링 스위치 (35) 가 부착된 전류 경로 상에 인가된다. 비교기 (32) 는, 먼저, 램프 (ramp) 발생기 (31) 에 의해 발생된 삼각 톱니파 전압 및 이미지 전압 (Vr) 을 수신한 후, 죤화된 전류들의 합의 이미지 전류 (Ig) 를 초핑 (chop) 하는 정전 샘플링 스위치 (35) 를 제어한다.

초핑된 전류 (Ig) 는 캐패시터 (41) 및 저항 (42) 을 포함하는 모터 온도 모델링 회로로 불리우는 회로 (C4) 로 인가된다. 다이오드 (36) 는 캐패시터 (41) 의 전하가 회로 (C3) 로 인가되는 것을 방지한다. 이 회로 (C4) 는 제어 회로 (C5) 를 제어한다.

이하, 본 장치의 동작에 대해 설명한다.

각 전류 센서 (Cu, Cv 및 Cw) 가 AC 전압을 출력하며, 그 전압의 진폭은 대응하는 위상을 순환하는 모터 전류 (Im) 에 비례한다.

회로 (C1) 에서, 저항 (14) 은 조절 전류 (Ir) 에 비례하며, 그 회로로부터 출력된 Inu, Inv 또는 Inw 로 표시되는 이중 교번 정류 전류는 그 조절 전류에 대한 모터 전류의 비에 비례한다. 이를 죤화 (normalized) 되었다고 한다.

이 3 개의 죤화된 전류들 (Inu, Inv 및 Inw) 의 합에 비례하는 DC 이미지 전압 (Vr) 을 출력하는 합산 회로 (C2) 에 여러 개의 죤화된 전류가 부가된다.

전파 스트림을 출력하는 계산 회로 (C3) 로 이미지 전압 (Vr) 이 출력되며, 이 때, 각 전류는 이미지 전압 (Vr) 에 비례하는 진폭을 가지며, 또한, 그 지속 시간도 이미지 전압 (Vr) 에 비례한다.

이하, 도 5 의 시간 선도를 참조한다.

램프 발생기 (31) 는 T 로 표시되는 일정 주기를 갖는 톱니파 전압 (E) 을 출력한다. 정전 샘플링 스위치 (35) 가 개방된 동안의 가변 지속 시간은 t 로 표시된다. 이 시간 (t) 동안, 계산 회로 (C3) 로부터 충전 전류 (Ig) 가 출력된다.

충전 전파 스트림 (Ig) 은 Im/Ir 비를 반영하는 전압 (Vr) 에 각각 비례하는 지속 시간 및 진폭을 갖는다. 또한, 스위치 (35) 가 개방된 동안의 시간은 Vr 에 비례한다.

도 5 의 좌우측 부분을 비교하면, 전압 (Vr) 이 증가할 경우, 그 진폭 및 지속 시간도 동시에 증가되는 것을 알 수 있다.

정전 스위치 (35) 가 닫힐 경우, 전류 (Ig) 가 제로로 되며, 캐패시터 (41) 가 충전되지 않는다. 정전 스위치 (35) 가 개방될 경우에는, 그 시간 동안 전류 (Ig) 가 캐패시터 (41) 로 인가된다. 캐패시터 (41) 로 이송된 평균 전하량은 충전 시간과 충전 전류 (Ig) 의 곱과 동일하다. 따라서, 그것은 전압 (Vr) 의 제곱에 비례하게 된다. 다이오드 (36) 는 캐패시터 (41) 의 전류가 스위치 (35) 로 방전되는 것을 방지한다.

모터 전원의 각 위상에 부착된 전류 센서의 신호를 이용하여, 검출 기능을 갖는 RC형 모터 온도 모델링 회로로부터 모터의 온도 상승을 모델링함으로써, 모터의 작동에 치명적인 온도 상승을 방지할 수 있다.

Claims

모터 전원의 위상에 배치된 전류 센서 (Cu, Cv 및 Cw) 로부터 출력된 신호를 이용하여 모터의 열적 상태를 모델링하는 전자 장치에 있어서,

검출 기능을 수행할 수 있는 RC형 모델링 회로 (C4) 를 포함하고, 상기 전류 센서로부터의 신호를, 조절 전류 (Ir) 에 대한 모터 전류 (Im) 의 비의 이미지 전압 (Vr) 으로 출력하는 인터페이스 수단 (C1 및 C2) 으로 전송하여, 계산 수단 (C3) 이 상기 전압 (Vr) 을 입력으로 사용하여 충전 전류 (Ig) 파 스트림을 모델링 회로 (C4) 로 출력하며, 상기 충전 전류의 진폭 및 지속 시간은 상기 전류비에 모두 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 인터페이스 수단 (C1 및 C2) 각각은, 상기 조절 전류 (Ir) 에 대한 상기 모터 전류 (Im) 의 비에 비례하는 죤화된 전류 (Inu, Inv 및 Inw) 를 출력하는 죤화 회로 (C1), 및 상기 죤화된 전류를 합산하여 이들 죤화된 전류들의 합에 비례하는 이미지 전압 (Vr) 을 출력하는 합산 회로 (C2) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
상기 1 또는 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 계산 수단 (C3) 은, 상기 충전 전류파 스트림을 제공하기 위하여, 상기 죤화된 전류의 합에 비례하는 전류를 초핑하는 샘플링 스위치 (35) 를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
상기 1 또는 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 계산 수단 (C3) 은 비교기 (32) 를 포함하되, 상기 비교기는 톱니파 전압 발생기 (31) 로부터 발생된 신호 및 상기 조절 전류 (Ir) 에 대한 상기 모터 전류 (Im) 의 비에 비례하는 상기 전압 (Vr) 을 입력받아, 상기 샘플링 스위치 (35) 를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.