KR20000051487A - 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치 - Google Patents

인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치에 관한 것으로, 종래에는 정전이나 급제동시 직류 링크단의 전압을 오피앰프의 기준전압과 비교하여 제동용 파워소자를 구동하므로 각 소자들의 편차에 의한 동작 전압의 오차 범위가 상당히 크게 됨과 아울러 제동용 파워소자를 구동하기 위한 부품수의 증가와 피씨비 사이즈가 커지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 직류링크단에 걸리는 전압을 평활하는 평활용 콘덴서와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 감지하는 전압감지부와; 상기 전압감지부의 전압감지신호를 입력받아 포량을 보정함과 아울러 그 전압감지신호에 따른 소정 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 제어신호에 의해 상기 직류링크단에 이상전압이 걸리면 이를 떨어뜨리는 제동부와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 구동전원으로 입력받아 상기 마이크로컴퓨터의 제어에 스위칭 동작하는 파워소자부로 구성하여 직류링크단의 전압이 과도하게 상승하는 것을 마이크로컴퓨터에서 직접 감지하여 제동용 트랜지스터를 온시켜 신속하게 이상전압을 방전시킴으로써 소자들의 파손을 방지할 수 있고, 또한 마이크로컴퓨터가 직접 직류링크단의 과전압을 검출하므로 부품을 줄일 수 있어 비용이 절감됨과 아울러 피씨비 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치{RESURRECTION BRAKING APPARATUS USING VOLTAGE SENSING OF DC LINK FOR INVERTER WASHING MACHINE}
본 발명은 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치에 관한 것으로, 특히 직류링크단 전압이 높아지면 신속하게 이를 방전하여 직류전압을 떨어뜨림과 동시에 모터에서 회생되는 전력을 빨리 소모하여 모터회전을 신속하게 멈추도록 한 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치에 관한 것이다.
도1은 종래 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 직류링크단에 인가되는 전압을 입력받아 이를 평활시키는 평활용콘덴서(C1)와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 감지하는 전압감지부(10)와; 기준전압을 설정하는 기준전압설정부(11)와; 상기 기준전압설정부(11)의 기준전압과 상기 전압감지부(10)의 감지신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 비교부(12)와; 상기 비교부(12)의 비교신호에 따라 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 소정레벨 떨어뜨리는 제동부(13)와; 상기 전압감지부(10)의 감지신호를 입력받아 포량을 보정하는 마이크로컴퓨터(14)로 구성되며, 미설명부호 15는 파워소자부이다.
상기 전압감지부(10)는 일측에 포지티브단자(P)가 접속된 저항(R4)과 일측에 네가티브단자(N)가 접속된 저항(R3)을 접속하여 그 접속점에서 출력신호가 발생되도록 구성한다.
상기 기준전압설정부(11)는 일측에 전원전압이 인가된 저항(R1)에 일측이 네가티브단자(N)에 접속된 저항(R2)을 접속하여 그 접속점에서 신호가 발생되도록 구성한다.
상기 비교부(12)는 상기 전압감지부(10)의 출력신호를 오피앰프(OP1)의 반전단자(-)에 인가받고, 상기 오피앰프(OP1)의 비반전단자(+)에 상기 기준전압설정부(11)의 출력신호를 인가받으며, 상기 오피앰프(OP1)의 비반전단자(+)와 반전단자(-) 사이에 커패시터(C2)를 접속하고, 상기 오피앰프(OP1)의 출력단과 비반전단자(+) 사이에 각기 저항(R6)과 커패시터(C3)가 병렬로 접속되어 구성된다.
상기 제동부(13)는 전원전압과 네가티브단자(N) 사이에 각기 베이스에 상기 비교부(12)의 출력신호를 인가받는 피엔피 트랜지스터(Q1)와 엔피엔 트랜지스터가 직렬연결되고, 직류링크단의 전압을 소모 또는 유지시키는 제동저항(RB) 및 제동 제어용 트랜지스터(Q3)가 상기 포지티브단자(P)와 네가티브단자(N) 사이에 직렬연결되며, 상기 제동제어용 트랜지스터(Q3)의 베이스에는 상기 피엔피트랜지스터(Q1)의 에미터가 접속되도록 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 인버터 세탁기를 이용하여 고속 탈수를 행하다가 정지시킬 때, 비엘디씨 모터를 정지시키기 위하여 인버터 동작을 행하여도 상기 비엘디씨 모터가 관성에 의해 계속 회전하려는 성질에 의해 입력전압(평상시 DC 310V)을 높아(약 400V 이상)지게 한다.
즉, 비엘디씨 모터 구조상 로터가 영구자석으로 되어 있어서 관성에 의한 회전시 발전기로 작동하여서 입력전압을 높이게 하여 구동회로 부품의 내전압 이상으로되면 스위칭소자 등이 소자부품을 파손시키게 된다.
따라서 인버터 세탁기는 제동시 입력전압이 높아지게 되면 신속하게 이를 제동저항을 통하여 방전하여 입력전압을 떨어뜨림으로써 비엘디씨 모터에서 회생되는 전력을 소모하는 제동회로를 구성하여 부품 소자의 파손을 방지하였는데, 이와같은 과정에 대하여 도 1에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 세탁기 구동시 전원전압단에서 AC 220V 전압을 공급하면, 정류부(미도시)에서 입력받아 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고, 그 정류된 맥동전압이 직류링크단을 통해 평활용콘덴서(C1)로 출력시킨다.
그러면 상기 평활용콘덴서(C1)는 상기 직류링크에 걸리는 맥동전압을 입력받아 직류전압으로 평활시켜 전압감지부(10)로 공급한다.
이에따라, 상기 전압감지부(10)는 상기 평활용콘덴서(C1)에서 출력되는 직류전압을 저항(R3)(R4)에 의해 분압하여 그 분압전압을 비교부(12)와 마이크로컴퓨터(14)에 인가한다.
그러면, 상기 비교부(12)는 상기 분압전압과 전원전압단으로 부터의 전압을 저항(R1,R2)에 의해 분압된 기준전압을 비교하고, 그 비교전압을 출력한다.
가령 탈수중이면 전압감지부(10)로부터 출력되어 비교부(12)로 입력되는 A점의 입력전압은 약 DC 310V 정도로 되고, 이 입력전압은 오피앰프(OP1)에서 전원전압이 저항(R1),(R2)에 의해 분압된 기준전압(약,410V)보다 작게 되어 오피앰프(OP1)는 하이신호를 출력한다.
즉, 입력전압은 저항(R3,R4)에 의해 분압되고, 이 분압된 A점의 전압은 오피앰프(OP1)의 반전단자(-)로 입력되고, 저항(R5,R6)에 의해 분압된 B점의 기준전압은 오피앰프(OP1)의 비반전단자(+)로 입력된다.
여기서, 상기 A점의 전압은 B점의 전압보다 작게 된다.
따라서, 오피앰프(OP1)는 하이레벨이 되어 제동부(13)로 출력시킨다.
그러면, 상기 제동부(13)의 트랜지스터(Q1)는 턴오프되고, 트랜지스터(Q2)는 턴온된다.
상기 트랜지스터(Q2)가 턴온됨에 따라 제동 제어용 트랜지스터(Q3)의 게이트에는 로우레벨이 걸리고, 이에따라 상기 제동용 트랜지스터(Q3)는 턴오프상태가 된다.
상기 제동용 트랜지스터(Q1)가 턴오프상태가 됨에따라 제동저항(RB)의 동작을 차단시켜 A점의 입력전압을 그대로 파워소자부(15)로 공급하도록 한다.
이후 탈수 정지시 비엘디씨 모터의 회생전력이 증가하여 비교부(12)의 A점의 DC 입력전압이 높게(약 400V 이상)되면, 즉 A점의 전압의 B점의 기준전압보다 높아지게 된다.
따라서 비교기(COMP1)는 로우레벨을 제동부(13)로 출력시킨다.
상기 로우레벨은 제동부(13)의 트랜지스터(Q1)는 턴온시키고, 트랜지스터(Q2)는 턴오프시킨다.
상기 트랜지스터(Q1)가 턴온됨에 따라 전원전압단의 하이레벨이 저항(R5)과 트랜지스터(Q1)를 통해 제동용 트랜지스터(Q3)의 게이트로 인가된다.
이에 의해 상기 제동용 트랜지스터(Q3)가 턴온되어 제동저항(RB)이 동작하게 된다.
따라서 모터 회생전력 즉, 직류링크단에 걸리는 과전압을 제동저항(RB)을 통해 소비하게 한다.
이렇게 모터 회생전력이 제동저항(RB)을 통해 소비하게 함으로써, 직류링크단의 DC 입력전압의 상승을 제한시켜 제동의 기능을 수행하게 한다.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 정전이나 급제동시 직류 링크단의 전압차에 의한 동작 전압의 오차 범위가 상당히 크게 됨과 아울러 제동용 파워소자를 구동하기 위한 부품수의 증가와 피씨비 사이즈가 커지는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 직류링크단에 걸리는 전압의 이상을 마이크로로컴퓨터가 직접 검출하여 제동용 트랜지스터를 온시켜 신속하게 이상전압을 방전시키는 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 종래 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생 제동장치의 구성을 보인 회로도.
도2는 본 발명 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생 제동장치의 구성을 보인 회로도.
도3은 도2에 있어서, 직류링크단 전압의 파형도.
도4는 도2에 있어서,방전시의 스위칭소자의 콜렉터-에미터간 전압의 파형도
도5는 도2에 있어서, 방전시의 타이밍도.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
10:전압감지부11:기준전압설정부
12:비교부13:제동부
14,20:마이크로컴퓨터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직류링크단에 걸리는 전압을 평활하는 평활용 콘덴서와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 감지하는 전압감지부와; 상기 전압감지부의 전압감지신호를 입력받아 포량을 보정함과 아울러 그 전압감지신호에 따른 소정 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 제어신호에 의해 상기 직류링크단에 이상전압이 걸리면 이를 떨어뜨리는 제동부와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 구동전원으로 입력받아 상기 마이크로컴퓨터의 제어에 스위칭 동작하는 파워소자부로 구성함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치의 실시예에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 직류링크단에 걸리는 전압을 평활하는 평활용 콘덴서(C1)와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 감지하는 전압감지부(10)와; 상기 전압감지부(10)의 전압감지신호를 입력받아 포량을 보정함과 아울러 그 전압감지신호에 따른 소정 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(20)와; 상기 마이크로컴퓨터(20)의 제어신호에 의해 상기 직류링크단에 이상전압이 걸리면 이를 떨어뜨리는 제동부(13)와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 구동전원으로 입력받아 상기 마이크로컴퓨터(20)의 제어에 의해 스위칭 동작하는 파워소자부(15)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.
먼저, 인버터 세탁기의 비엘디씨 모터를 탈수 구동 로직에 의해 구동할 경우 직류 링크단의 전압은 도3과 같이 평상구동시 직류링크단 전압파형과 같이 310V 근방에서 약간의 리플을 가지지만 거의 일정한 전압을 유지하게 된다.
그러나, 고속 회전시 정전이 발생하거나, 소비자가 세탁기의 뚜껑을 열었을 경우에는 빨리 세탁조를 세우기 위해 구동로직을 중지시키더라도 세탁조는 관성에 의해 계속해서 빠른 속도로 회전하게 된다.
이때, 세탁기에서 사용하는 비엘디씨 모터는 로터가 영구자석으로 되어 있기 때문에 관성에 의해 회전할 경우 발전기로 작용하여 도3의 정전시 직류링크단 전압과 같이 직류링크단의 전압을 급격히 상승시키게 된다.
이 경우에, 직류링크단 전압이 사용되는 파워소자부의 내전압 이상이 되면 파워소자들이 파손되게 된다.
그래서, 상기 직류링크단의 전압이 과도하게 상승할 경우 이를 빨리 떨어뜨리기위해 마이크로컴퓨터(20)가 전압감지부(10)의 감지신호를 계속하여 체크하다가 이상전압이 발생하면 제동부(13)의 피엔피형 트랜지스터(Q1)를 턴온시킨다.
이에 따라, 상기 제동용 트랜지스터(Q3)가 턴온되어 제동저항(RB)을 통해 직류링크단의 전압이 일정수준으로 떨어지게 되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 직류링크단의 전압이 과도하게 상승하면 전압감지부(10)의 저항(R1),(R2)에 의해 A점에 인가되는 전압이 도4의 정전시 직류링크단의 전압파형과 같이 상승하게 된다.
이때, 도5의 타이밍도의 '1'시점에 정전이나 급제동이 발생하면 과전압이 발생하므로 이를 마이크로컴퓨터(20)가 감지하여 제동용 트랜지스터(Q3)를 오프시킨다.
이에따라,상기 직류링크단의 전압이 상승하여 '2'시점이 되면 이를 마이크로컴퓨터(20)로 읽어 기준전압보다 높으면 제동용 트랜지스터(Q3)를 온시켜 직류링크단의 전압을 떨어뜨린다.
이후, '3'시점에서 직류링크단의 전압이 기준전압 이하로 떨어지면 제동용 트랜지스터(Q3)를 턴오프시킨다.
이때, 회전력이 남아있는 경우에는 다시 직류링크단의 전압을 상승시켜 '4'시점이 되면 상기의 과정을 반복 수행하여 '5'시점에서는 회전력이 낮아져 직류링크단의 전압이 초기상태를 유지하게 된다.
즉, 종래와 달리 마이크로컴퓨터(20)가 직류링크단의 전압을 읽어 과도한 전압이 발생하면 제동용 트랜지스터(Q3)를 턴온시켜 신속하게 상기 직류링크단의 전압을 떨어뜨림으로서 직류링크단의 과전압에 의한 소자들의 파손을 방지한다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 직류링크단의 전압이 과도하게 상승하는 것을 마이크로컴퓨터에서 직접 감지하여 제동용 트랜지스터를 온시켜 신속하게 이상전압을 방전시킴으로써 소자들의 파손을 방지할 수 있고, 또한 마이크로컴퓨터가 직접 직류링크단의 과전압을 검출하므로 부품을 줄일 수 있어 비용이 절감됨과 아울러 피씨비 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 직류링크단에 걸리는 전압을 평활하는 평활용 콘덴서(C1)와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 감지하는 전압감지부(10)와; 상기 전압감지부(10)의 전압감지신호를 입력받아 포량을 보정함과 아울러 그 전압감지신호에 따른 소정 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(20)와; 상기 마이크로컴퓨터(20)의 제어신호에 의해 상기 직류링크단에 이상전압이 걸리면 이를 떨어뜨리는 제동부(13)와; 상기 직류링크단에 걸리는 전압을 구동전원으로 입력받아 상기 마이크로컴퓨터(20)의 제어에 의해 스위칭 동작하는 파워소자부(15)로 구성한 것을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치.
  2. 제1 항에 있어서, 마이크로컴퓨터(20)는 직류링크단의 전압을 읽어 과도한 전압이 발생하면 제동용 트랜지스터(Q3)를 턴온시켜 제동저항(RB)을 통해 신속하게 상기 직류링크단의 과전압을 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치.
KR1019990001983A 1999-01-22 1999-01-22 인버터 세탁기의 직류링크단 전압감지를 통한 회생제동장치 KR100283898B1 (ko)

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