KR19990085845A - Motor drive circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동기 구동회로에 관한 것으로, 종래 전동기 구동회로는 별도의 역률제어기능을 갖지 못해 역률이 낮아 고조파 성분이 증가하여 전력의 손실이 증가하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 노이즈 필터와 정류부 및 평활부를 구비하여, 교류전원을 입력받아 노이즈를 제거하고, 정류 및 평활하여 인버터를 통해 전동기를 제어하는 전동기 구동회로에 있어서, 상기 정류된 교류전원의 전압값의 파형과 동일한 파형의 입력전류를 형성하여 상기 교류전원의 역률을 증가시키는 역률개선부를 더 포함하여 구성하여, 입력전류의 파형을 입력전압의 파형에 맞춰 역률을 개선하는 승압형 컨버터를 구비하여 역률을 향상시킴으로써, 고조파를 줄여 고조파에 의한 오류발생요소를 줄이는 효과와 아울러 다수의 스위칭 소자를 사용하여 초크코일을 통해 인가되는 입력전류파형을 제어함으로써, 초크코일의 값을 낮출수 있어 크기 및 비용을 절감하는 효과가 있다.The present invention relates to a motor driving circuit, the conventional motor driving circuit does not have a separate power factor control function has a problem in that the power factor is low and the harmonic component is increased to increase the power loss. In view of the above problems, the present invention includes a noise filter, a rectifying unit, and a smoothing unit, and receives an AC power to remove noise, rectifies and smoothes the motor driving circuit for controlling the motor through an inverter, wherein the rectified AC power And a power factor improving unit for forming an input current having the same waveform as that of the voltage value of the power source to increase the power factor of the AC power supply, thereby improving the power factor according to the waveform of the input voltage. By improving the power factor by reducing the harmonics, it is possible to reduce the harmonics caused by harmonics, and to control the input current waveform applied through the choke coils using multiple switching elements, thereby reducing the value of the choke coils. And cost reduction.
Description
본 발명은 전동기 구동회로에 관한 것으로, 특히 범용의 스위칭 소자를 사용하여 스위칭 주파수를 높게 스위칭시키는 승압형 콘버터를 구비하여 전동기의 역률을 개선하는데 적당하도록 한 전동기 구동회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor drive circuit, and more particularly, to a motor drive circuit suitable for improving a power factor of a motor by including a boost converter that switches a high switching frequency using a general-purpose switching element.
일반적으로, 전동기 구동회로는 전원의 역률이 낮게되면 고조파 성분의 전류가 많게 되어 전력 손실이 증가하며, 전력선에 고조파에 의한 영량으로 안정적인 전력의 공급이 용이하지 않게 되는 문제점과 아울러 역률이 낮으면 실효전력도 작아지는 문제점이 있다. 종래 전동기 구동회로는 그 역률을 개선하기 위해 역률개선용 필터를 사용하며, 이와 같은 종래 전동기 구동회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In general, when the power factor of the power source is low, the current of the harmonic component increases, and thus the power loss increases, and when the power factor is low, the supply of stable power is not easy due to the amount of harmonics caused by the harmonics. There is also a problem that the power is smaller. Conventional electric motor drive circuit uses a power factor improvement filter to improve the power factor, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings, such a conventional electric motor drive circuit.
도1은 종래 전동기 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 교류전원(AC)을 인가받아 그 교류전원(AC)의 노이즈를 제거하여 출력하는 노이즈 필터부(1)와; 상기 노이즈 필터부(1)를 통해 인가된 교류전원(AC)의 역률을 증가시키는 역률개선 필터부(2)와; 상기 역률이 증가된 교류전원(AC)을 인가받아 정류하는 브릿지 정류부(3)와; 상기 정류된 교류전원(AC)을 평활하여 직류전원을 공급하는 평활 콘덴서부(4)와; 인버터 구동부(5)의 제어에 따라 상기 평활 콘덴서부(4)의 직류전원을 전동기(7)에 인가제어함으로써 전동기(7)를 구동하는 인버터부(6)와; 상기 평활 콘덴서부(4)로부터 인버터부(6)에 인가되는 직류전류를 검출하는 전류검출부(8)와; 상기 전류검출부(8)로부터 과전류가 검출되면, 과전류가 검출됨을 특정 신호로 출력하는 과전류 보호부(9)와; 상기 과전류 보호부(9)로부터 과전류가 검출됨을 알리는 신호가 인가되면 그에 따른 제어신호를 상기 인버터 구동부(5)로 출력하는 제어부(10)로 구성된다.1 is a conventional electric motor drive circuit diagram, and as shown therein, a noise filter unit 1 that receives an AC power source AC and removes and outputs noise of the AC power source AC; A power factor improvement filter unit 2 for increasing the power factor of AC power applied through the noise filter unit 1; A bridge rectifier 3 for rectifying by receiving AC power having an increased power factor; A smoothing condenser 4 for smoothing the rectified AC power and supplying DC power; An inverter unit 6 for driving the electric motor 7 by applying and controlling the DC power of the smoothing condenser unit 4 to the electric motor 7 under the control of the inverter driving unit 5; A current detection unit (8) for detecting a direct current applied from the smoothing condenser unit (4) to the inverter unit (6); An overcurrent protection unit (9) for outputting a specific signal that the overcurrent is detected when an overcurrent is detected from the current detection unit (8); When a signal indicating that an overcurrent is detected from the overcurrent protection unit 9 is applied, the control unit 10 outputs a control signal according to the inverter driver 5.
이하, 상기와 같은 종래 전동기 구동회로의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the conventional motor driving circuit as described above will be described.
먼저, 교류전원(AC)이 인가되면, 노이즈 필터부(1)는 그 교류전원(AC)의 노이즈를 제거하며, 그 노이즈가 제거된 교류전원(AC)은 역률개선 필터부(2)에서 그 역률이 향상되어 출력된다. 이때의 역률은 보통 0.4 내지 0.7사이의 값을 가지고 있으며, 고조파 성분이 크기 때문에 국제규격인 IEC 1000-3을 만족할 수 없다.First, when the AC power source AC is applied, the noise filter unit 1 removes noise of the AC power source AC, and the AC power source AC from which the noise is removed is removed from the power factor improvement filter unit 2. Power factor is improved and output. The power factor at this time usually has a value between 0.4 and 0.7, and because the harmonic component is large, it cannot satisfy the international standard IEC 1000-3.
그 다음, 상기이 그 역률이 개선된 교류전원(AC)은 브릿지 정류부(3)와 평활 콘덴서부(4)를 거치면서 직류전원으로 변환된다.Then, the AC power AC whose power factor is improved is converted into DC power while passing through the bridge rectifier 3 and the smoothing condenser 4.
그 다음, 제어부(10)에서는 전동기(7)의 제어를 위한 제어신호를 인버터 구동부(5)로 출력하고, 인버터 구동부(5)는 구동신호를 인버터부(6)로 출력하여 인버터부(6)의 트랜지스터이 도통상태를 결정하며, 이에 따라 상기 평활 콘덴서부(4)의 직류전원에 의한 전류가 전동기(7)의 권선에 인가되어 전동기(7)의 회전자를 회전시키게 된다.Next, the controller 10 outputs a control signal for controlling the electric motor 7 to the inverter driver 5, and the inverter driver 5 outputs a drive signal to the inverter unit 6 so that the inverter unit 6 is output. The transistor of determines the conduction state, whereby a current from the DC power supply of the smoothing condenser portion 4 is applied to the winding of the motor 7 to rotate the rotor of the motor 7.
이와 같은 상태에서 상기 평활 콘덴서부(4)의 직류전원에 의한 전류에 이상이 발생하여 과전류가 인버터부(6)를 통해 전동기(7)의 권선에 흐르는 경우, 그 전동기의 제어가 설정값과는 달라지며, 권선에 열이 많이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해 상기 인버터부(6)로 인가되는 평활 콘덴서부(4)의 출력전류는 전류검출부(8)에서 검출되며, 그 값이 과전류인지를 판단하는 과전류 보호부(9)는 그 전류검출부(8)에서 검출한 전류가 과전류인 경우 이에 해당하는 출력신호를 출력한다.In this state, when an abnormality occurs in the current by the DC power supply of the smoothing condenser unit 4 and an overcurrent flows through the inverter unit 6 through the winding of the motor 7, the control of the motor is different from the set value. It will vary, and the winding will generate a lot of heat. In order to prevent this, the output current of the smoothing capacitor unit 4 applied to the inverter unit 6 is detected by the current detecting unit 8, and the overcurrent protection unit 9 that determines whether the value is an overcurrent is the current detecting unit. If the current detected in (8) is an overcurrent, the corresponding output signal is output.
이와 같이 과전류가 검출되면, 상기 제어부(10)는 그 과전류 보호부(9)의 출력신호에 따라 그 출력인 제어신호를 변경하여 출력함으로써, 인버터 구동부(5)에서 인버터부(6)를 제어하여 과전류에 의해 전동기(7)가 파손되거나 오동작하는 것을 방지하게 된다.When the overcurrent is detected as described above, the controller 10 controls the inverter unit 6 in the inverter driver 5 by changing and outputting a control signal that is the output according to the output signal of the overcurrent protection unit 9. It is possible to prevent the electric motor 7 from being damaged or malfunctioned by the overcurrent.
그러나, 상기한 바와 같이 종래 전동기 구동회로는 별도의 역률제어기능을 갖지 못해 역률이 0.4 내지 0.7의 값을 갖게 됨으로써, 고조파 성분이 커 국제규격인 IEC1000-3의 규격을 만족하지 못하며, 전원회로의 역률이 낮게 되면 고조파 성분이 증가하여 전력의 손실이 증가하는 문제점과 아울러 고조파 성분에 의한 오동작이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.However, as described above, the conventional motor drive circuit does not have a separate power factor control function and thus has a power factor of 0.4 to 0.7, and thus the harmonic component is large and does not satisfy the standard of the international standard IEC1000-3. When the power factor is low, there is a problem in that power loss is increased due to an increase in harmonic components, and a malfunction may occur due to harmonic components.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 역률을 제어하는 기능을 부가한 전동기 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention has an object to provide an electric motor driving circuit with a function of controlling a power factor.
도1은 종래 전동기 구동회로도.1 is a conventional motor drive circuit diagram.
도2는 본 발명 전동기 구동회로도.Figure 2 is a motor drive circuit diagram of the present invention.
도3은 도2에 있어서, 승압형 컨버터부의 동작 파형도.3 is an operation waveform diagram of a boost converter section in FIG.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
1:노이즈 필터 2:역률개선 필터부1: noise filter 2: power factor improvement filter unit
3:브리지 정류부 4:평활 콘덴서부3: Bridge rectification part 4: Smoothing condenser part
5:인버터 구동부 6:인버터부5: Inverter drive part 6: Inverter part
7:전동기 8:전류검출부7: Electric motor 8: Current detector
9:과전류 보호부 10:제어부9: overcurrent protection unit 10: control unit
11:역률제어부 12:스위칭 주파수 구동부11: power factor controller 12: switching frequency driver
13:승압형 컨버터부13: step-up converter
상기와 같은 목적은 노이즈 필터와 정류부 및 평활부를 구비하여, 교류전원을 입력받아 노이즈를 제거하고, 정류 및 평활하여 인버터를 통해 전동기를 제어하는 전동기 구동회로에 있어서, 상기 정류된 교류전원의 전압값의 파형과 동일한 파형의 입력전류를 형성하여 상기 교류전원의 역률을 증가시키는 역률개선부를 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명 전동기 구동회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The above object is provided with a noise filter, a rectifier and a smoothing unit, and receives the AC power to remove noise, rectified and smoothed to control the motor through an inverter, the voltage value of the rectified AC power It is achieved by forming an input current of the same waveform as the waveform of the power factor improving unit for increasing the power factor of the AC power, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the motor drive circuit of the present invention as follows. same.
도2는 본 발명 전동기 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 종래 도1에 도시한 구성에 브리지 정류부(3)를 통해 인가되는 교류전원(AC)의 전압과 전류를 검출받고, 평활 콘덴서부(4)의 출력인 직류전원을 검출받아 이를 비교하여 역률제어신호를 출력하는 역률제어부(11)와; 상기 역률제어부(11)의 역률제어신호에 따라 복수의 스위칭 제어신호(S1),(S2)를 출력하는 스위칭 주파수 구동부(12)와; 상기 스위칭 주파수 구동부(12)의 스위칭 제어신호(S1),(S2)에 따라 상기 브리지 정류부(3)를 통해 인가되는 교류전원(AC)의 역률을 향상시켜 평활 콘덴서부(4)로 출력하는 승압형 컨버터부(13)를 더 포함하여 구성된다.FIG. 2 is a circuit diagram of a motor of the present invention. As shown therein, the voltage and current of an AC power source AC applied through the bridge rectifier 3 in the configuration shown in FIG. A power factor control unit 11 for detecting a DC power output of the output power) and comparing the DC power to output the power factor control signal; A switching frequency driver 12 outputting a plurality of switching control signals S1 and S2 according to the power factor control signal of the power factor controller 11; Step-up to improve the power factor of the AC power source AC applied through the bridge rectifier 3 according to the switching control signals S1 and S2 of the switching frequency driver 12 and output the same to the smoothing condenser unit 4. It further comprises a type converter unit 13.
상기 승압형 컨버터부(13)는 상기 브리지 정류부(3)의 일측 출력단과 타측 출력단에 각각의 일측단이 접속된 초크코일(L) 및 저항(R)과; 상기 초크코일(L) 및 저항(R)의 타측단 각각에 캐소드와 에노드가 접속된 다이오드(D1)와; 상기 다이오드(D1)의 캐소드와 에노드에 각각의 드레인과 소스가 접속되며, 각각의 게이트에 인가되는 상기 스위칭 제어신호(S1),(S2)에 따라 도통제어되는 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2)와; 상기 초크코일(L)의 타측단에 에노드가 접속되고, 그 캐소드가 상기 평활 콘덴서부(4)의 일측입력단에 접속된 다이오드(D2)로 구성된다.The boost converter unit 13 includes: a choke coil L and a resistor R having one end connected to one output terminal and the other output terminal of the bridge rectifier 3; A diode D1 having a cathode and an anode connected to each of the other ends of the choke coil L and the resistor R; Each drain and source are connected to the cathode and the anode of the diode D1, and the NMOS transistor NM1, which is conductively controlled according to the switching control signals S1 and S2 applied to the respective gates, ( NM2); An anode is connected to the other end of the choke coil L, and its cathode is composed of a diode D2 connected to one input end of the smoothing condenser portion 4.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 전동기 구동회로의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the motor drive circuit of the present invention configured as described above will be described.
먼저, 교류전원(AC)이 입력되면, 이는 노이즈 필터부(1)에서 필터링되어 노이즈가 제거되고, 역률개선 필터부(2)를 통해 1차적으로 역률이 증가한다.First, when the AC power source AC is input, it is filtered by the noise filter unit 1 to remove noise, and the power factor increases primarily through the power factor improvement filter unit 2.
그 다음, 상기 1차적으로 역률이 증가한 교류전원(AC)은 브리지 정류부(3)를 통해 정류되어 출력된다. 이때, 만일 교류전원(AC)의 주파수가 60Hz이면 정류부(3)를 통해 정류된 교류전원(AC)의 주파수는 120Hz가 된다.Thereafter, the AC power having the power factor increased primarily is rectified and output through the bridge rectifier 3. At this time, if the frequency of the AC power source AC is 60Hz, the frequency of the AC power source rectified by the rectifier 3 is 120Hz.
그 다음, 상기 브리지 정류부(3)에서 정류된 교류전원(AC)의 전압값과 전류값을 검출한 역률제어부(11)는 그 검출값에 따른 제어신호를 출력하며, 이는 스위칭 주파수 구동부(12)에 인가되고, 스위칭 주파수 구동부(12)는 그 제어목적에 따라 스위칭 제어신호(S1),(S2)를 출력한다.Then, the power factor control unit 11 that detects the voltage value and current value of the AC power source AC rectified by the bridge rectifier 3 outputs a control signal according to the detected value, which is the switching frequency driver 12. The switching frequency driver 12 outputs the switching control signals S1 and S2 according to its control purpose.
그 다음, 상기 스위칭 제어신호(S1),(S2)를 입력받은 승압형 컨버터부(13)는 교류전원(AC)의 역률을 1에 가까운 값으로 증가시켜 출력한다.Next, the boost type converter 13 receiving the switching control signals S1 and S2 increases and outputs the power factor of the AC power source AC to a value close to one.
즉, 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2), 다이오드(D1), 초크코일(L)가 모두 이상적이라고 가정하면, 상기 제어신호(S1)을 인가받은 엔모스 트랜지스터(NM1)가 도통된 상태에서 초크코일(L)에는 상기 입력된 교류전원(AC)의 전압값이 모두 걸리게 되며, 이때, 전류는 선형으로 증가하게 되며, 그 전류에 의해 평활 콘덴서부(4)의 직류전압을 인가받은 전동기(7)가 구동하게 된다.That is, assuming that the NMOS transistors NM1, NM2, the diode D1, and the choke coil L are all ideal, the NMOS transistor NM1 receiving the control signal S1 is in a conductive state. The choke coil L takes all the voltage values of the input AC power source AC, and at this time, the current increases linearly, and the motor receives the DC voltage of the smoothing condenser unit 4 by the current. 7) will be driven.
이와 같은 상태에서 엔모스 트랜지스터(NM1)가 턴오프되면, 상기 초크코일(L)에는 상기 평활 콘덴서부(4)에서 인버터(6)로 인가하는 전압과 상기 브리지 정류부(3)의 출력전압 값의 차만큼의 전압이 역방향으로 인가되며, 이에 따라 초크코일(L)에 흐르는 전류는 선형으로 감소하게 된다.When the NMOS transistor NM1 is turned off in this state, the choke coil L may have a voltage difference between the voltage applied from the smoothing capacitor unit 4 to the inverter 6 and the output voltage value of the bridge rectifier 3. As much as the voltage is applied in the reverse direction, the current flowing in the choke coil L is linearly reduced.
이와 같이 상기 엔모스 트랜지스터(NM1)의 스위칭 동작에 의해 초크코일(L)을 통해 평활 콘덴서부(4)에 인가되는 전류는 브리지 정류부(3)를 통해 인가되는 입력전압의 모양을 따라가며, 이에 따라 역률이 개선된다.As described above, the current applied to the smoothing capacitor unit 4 through the choke coil L by the switching operation of the NMOS transistor NM1 follows the shape of the input voltage applied through the bridge rectifier 3. Therefore, the power factor is improved.
이때, 상기 초크코일(L)은 전동기(7)에 충분한 전류를 인가하기 위해 인덕턴스 값이 큰 재료인 아몰퍼스 초크를 사용한다. 즉, 220V의 전원을 사용하는 에어콘에서의 전동기(7)의 부하가 약 2KW라고 하고, 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2)의 스위칭 주파수가 약 25KHz라고 하면, 초크코일(L)은 약 350
그리고, 엔모스 트랜지스터(NM1)가 오프된 상태에서 상기 엔모스 트랜지스터(NM2)가 도통되면, 상기 엔모스 트랜지스터(NM1)가 도통된 상태와 동일한 동작으로 입력전류는 입력전압과 동상인 사인(SIN)파의 평균전류가 흘러 역률이 개선되며, 이때 의 동작 파형을 도3에 도시하였다.When the NMOS transistor NM2 is conducted while the NMOS transistor NM1 is turned off, the input current is in phase with the input voltage in the same operation as that of the NMOS transistor NM1. Power factor is improved by the average current of the wave, and the operation waveform at this time is shown in FIG.
상기와 같이 두 개의 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2)를 사용하는 이유는 각 엔모스 트랜지스터의 스위칭 주파수가 25KHz에서 구동하여도, 전체 스위칭 주파수의 합은 50KHz가 되어 초크코일(L)의 값을 낮출수 있게 되어, 그 초크코일(L)의 크기와 가격을 낮출수 있게 된다.The reason why two NMOS transistors NM1 and NM2 are used as described above is that even though the switching frequency of each NMOS transistor is driven at 25 KHz, the sum of the total switching frequencies is 50 KHz so that the value of the choke coil L is used. It will be possible to lower the size and price of the choke coil (L).
그 다음, 역률이 1에 가깝게 향상된 교류전원(AC)을 평활하는 평활 콘덴서부(4)의 출력전압을 인버터 구동부(5)의 출력신호에 따라 전동기(7)의 권선에 인가하여 회전자를 구동시킨다.Next, the output voltage of the smoothing condenser portion 4, which smoothes the alternating current power source AC whose power factor is close to 1, is applied to the winding of the motor 7 according to the output signal of the inverter driver 5 to drive the rotor. Let's do it.
상기한 바와 같이 본 발명은 입력전류의 파형을 입력전압의 파형에 맞춰 역률을 개선하는 승압형 컨버터를 구비하여 역률을 향상시킴으로써, 고조파를 줄여 고조파에 의한 오류발생요소를 줄이는 효과와 아울러 다수의 스위칭 소자를 사용하여 초크코일을 통해 인가되는 입력전류파형을 제어함으로써, 초크코일의 값을 낮출수 있어 크기 및 비용을 절감하는 효과가 있고, 국제규격인 IEC1000-3을 만족하도록 전력효율을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention includes a step-up converter that improves the power factor according to the waveform of the input voltage, thereby improving the power factor, thereby reducing harmonics and reducing errors caused by harmonics. By using the device to control the input current waveform applied through the choke coil, it is possible to reduce the value of the choke coil, thereby reducing the size and cost, and improving the power efficiency to satisfy the international standard IEC1000-3. There is.
Claims (4)
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KR1019980018514A KR100283890B1 (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Motor drive circuit |
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Cited By (2)
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KR20100075314A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-02 | 엘지전자 주식회사 | Noise filter and motor controlling apparatus with the same |
KR101152359B1 (en) * | 2010-06-21 | 2012-06-11 | 주식회사 에이디티 | Interleaved boost converter using common inductor |
-
1998
- 1998-05-22 KR KR1019980018514A patent/KR100283890B1/en not_active IP Right Cessation
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