KR20010061808A - 전압변동을 검출하여 모터 부하의 이상 유무를 판별하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터구동시스템에서 DC버스상의 전압변동을 검출한 후 다단계로 설정된 기준전압과 비교하여 정밀하게 모터 및 모터부하의 이상을 검출할 수 있는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 방법은 직류전압의 변동을 검출하는 제1 단계; 검출된 현재 직류전압을 소정의 제1 하한기준값 및 제1 상한기준값과 각각 비교하여 이상유무를 판별하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 정상이면, 검출된 현재의 직류전압과 이전의 직류전압과 차를 구해 그 차의 절대치가 소정의 제1 변동기준값보다 큰지를 판별하여 이상유무를 검출하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 정상이면 그 차의 절대치를 소정의 제2 변동기준값과 비교하여 소정 시간 이상 제2 변동기준값을 상회하면 이상으로 판별하는 제4 단계; 및 상기 제 4단계에서 정상이면, 검출된 현재 직류전압을 소정의 제2 하한기준값 및 제2 상한기준값과 각각 비교하여 기준값을 소정 시간 이상 벗어나면 이상으로 판별하는 제5 단계로 구성된다. 따라서 본 발명에 따르면 DC버스상에서 직류전압의 변동을 검출한 후 다양한 기준값들과 각각 비교하여 모터 및 모터부하의 이상여부를 판별하므로써 보다 정밀하게 이상여부를 검출할 수 있다.

Description

전압변동을 검출하여 모터 부하의 이상 유무를 판별하는 방법{ Method of detecting failures of motor and load by variation of voltage }

본 발명은 공작기계등에서 사용되는 모터구동시스템에서 모터 및 모터 부하의 이상유무를 검출하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DC버스상의 전압변동을 검출한 후 다단계로 설정된 기준전압과 비교하여 정밀하게 모터 및 모터부하의 이상을 검출할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계에 사용되는 모터구동시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 교류전원을 입력받아 직류로 변환하는 정류기(102)와, 평활 커패시터(C1), 직류를 교류로 변환하기 위한 구동 트랜지스터(104), 부하를 구동하기 위한 모터(106), 제어기(108), 전류트랜스(CT)로 구성되어 모터(106)에 흐르는 전류를 감지하여 구동 트랜지스터(104)의 온,오프를 제어함과 아울러 모터의 이상 유무를 검출하도록 되어 있다. 이때 정류기(102)의 직류 출력전압이 나타나는 선로를 직류(DC)버스라고 한다.

그런데 모터에 흐르는 전류를 감지하여 이상유무를 판별하는 종래의 방식은 부하의 특성에 따라 전류가 민감하게 변화하므로 부하의 이상유무를 판별하지는 못하고, 단선등에 의한 전류의 차단 혹은 쇼트에 의한 과전류등과 같이 모터 자체의 중대한 결함만을 검출할 수 있었다. 더욱이, 전류값으로 이상유무를 검출하기 위해서는 CPU에 의한 연산이 요구되는데, 부하값이 단시간에 급등할 경우 CPU에서 적정한 전류값을 연산하는데 시간이 많이 걸려 이상 유무를 검출하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, DC버스상에서 직류전압의 변동을 검출한 후 다단계의 기준전압과 비교하여 모터는 물론 모터부하의 이상유무를 검출할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 교류전압을 직류전압으로 변환한 후 인버터를 거쳐 모터를 구동하도록 된 모터구동시스템에 있어서, 직류전압의 변동을 검출하는 제1 단계; 검출된 현재 직류전압을 소정의 제1 하한기준값 및 제1 상한기준값과 각각 비교하여 이상유무를 판별하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 정상이면, 검출된 현재의 직류전압과 이전의 직류전압과 차를 구해 그 차의 절대치가 소정의 제1 변동기준값보다 큰지를 판별하여 이상유무를 검출하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 정상이면 그 차의 절대치를 소정의 제2 변동기준값과 비교하여 소정 시간 이상 제2 변동기준값을 상회하면 이상으로 판별하는 제4 단계; 및 상기 제 4단계에서 정상이면, 검출된 현재 직류전압을 소정의 제2 하한기준값 및 제2 상한기준값과 각각 비교하여 기준값을 소정 시간 이상 벗어나면 이상으로 판별하는 제5 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 모터의 이상여부를 검출하는 구성을 도시한 회로도,

도 2는 본 발명에 따라 모터 및 부하의 이상여부를 검출하는 구성을 도시한 회로도,

도 3은 본 발명에 따라 검출된 DC 버스상의 전압 변동의 예,

도 4는 본 발명에 따라 DC 버스상의 전압을 검출하여 부하의 이상을 판별하는 절차를 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102: 정류기 104: 구동트랜지스터

106: 모터 108,220: 제어기

210: 전압검출부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따라 모터 및 부하의 이상여부를 검출하는 구성을 도시한회로도로서, 본 발명에 따른 장치는 교류전원을 입력받아 직류로 변환하는 정류기(102)와, 평활 커패시터(C1), 직류를 교류로 변환하기 위한 구동 트랜지스터(104), 부하를 구동하기 위한 모터(106), DC 버스상의 직류전압을 검출하기 위한 전압검출부(210), 제어기(220), 전류트랜스(CT)로 구성되어 있다. 본 발명의 실시예에서 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한 후 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

본 발명에 사용되는 전압검출부(210)는 DC 버스상에서 직류전압의 변동을 검출하여 제어기(220)로 제공하고, 제어기(220)는 본 발명에 따른 절차를 수행하여 모터 및 부하의 이상 여부를 판별한다. 제어기(220)에 의해 수행되는 세부적인 절차는 후술하는 도 4에 도시된 바와 같다.

도 3은 본 발명에 따라 검출된 DC 버스상의 전압 변동의 예로서, 횡축은 시간을 나타내고 종축은 전압을 나타내며 시간에 따라 변화되는 직류전압을 나타내는 그래프(X(t))가 도시되어 있다. 그리고 전압값은 L0부터 Ln-1까지 n개의 레벨로 구분되는데, "L0"는 제1 하한기준값으로서 직류전압(X(t))이 이 값보다 낮으면 무조건 이상으로 판별한다. "Ln-1"은 제1 상한기준값으로서 직류전압(X(t))이 이 기준값보다 높으면 무조건 이상으로 판별한다. 그리고 "Lr"은 제2 하한기준값으로서 제1 하한 기준값(L0)보다는 크고 정상값(Ln)보다 낮은 레벨에서 정해지며, 검출된 직류전압이 소정 시간(T1) 동안 계속해서 제2 하한기준값(Lr)보다 낮으면 이상으로 판별하고, "Lt"는 제2 상한기준값으로서 정상값보다 높고 제1 상한기준값(Ln-1)보다 낮은 레벨에서 정해지며 검출된 직류전압이 소정 시간(T2) 동안 계속해서 제2하한기준값(Lr)보다 높으면 이상으로 판별한다.

그리고 본 발명에서 이상 유무를 판별하는 기준으로서 제1 변동기준값(△Y)과 제2 변동기준값(△Z)이 있는 데(이때 제1 변동기준값 > 제2 변동기준값), 이전 직류전압과 현재 직류전압의 절대차가 제1 변동기준값(△Y)보다 크면 무조건 이상으로 판별하고, 제2 변동기준값(△Z)보다 클 경우에는 그 상태가 소정 기준시간(T3)을 경과하는지 확인하여 이상으로 판별한다.

이와 같이 본 발명에서는 그 기준값만을 비교하여 이상으로 판별하는 경우와 기준값과 경과시간을 비교하여 판별하는 경우등 보다 세분화된 기준에 따라 이상여부를 판별하므로 보다 정밀하게 모터 및 모터부하의 이상여부를 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 DC 버스상의 전압을 검출하여 부하의 이상을 판별하는 절차를 도시한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 단계 S1에서는 현재(m=m+1)의 직류전압(X(m))을 검출하고, 단계 S2에서는 현재 직류전압(X(m))을 제1 하한기준값(L0)과 비교하여 현재 직류전압(X(m))이 제1 하한기준값(L0)보다 낮으면 이상으로 판별한다. 단계 S3에서는 현재 직류전압(X(m))을 제1 상한기준값(Ln-1)과 비교하여 현재 직류전압(X(m))이 제1 상한기준값(Ln-1)보다 높으면 이상으로 판별한다. 단계 S4에서는 현재의 직류전압(X(m))과 이전 직류전압(X(m-1))의 차의 절대값을 구해 그 값이 제1 변동기준값(△Y)보다 크면 이상으로 판별하고, 단계 S5에서는 그 차가 제2 변동기준값(△Z)보다 크고 소정 시간(T3) 동안 지속되면 이상으로 판별한다(S6). 단계 S7에서 현재 직류값(X(m))이 제2 상한기준값(Lt)보다 크고, 그 경과 시간이 소정의 기준시간(T1)을 경과하면(S8) 이상으로 판별하며, 단계S9에서 현재 직류값(X(m))이 제2 하한기준값(Lr)보다 작고, 그 경과 시간(T2)이 소정의 기준시간을 경과하면 이상으로 판별한다(S10). 이어 단계 S11에서 m을 증가시키고 다음 단계를 진행한다. 단계 S12는 이상으로 판별하여 모터 혹은 부하의 이상을 검출하는 단계이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 DC버스상에서 직류전압의 변동을 검출한 후 다양한 기준값들과 각각 비교하여 모터 및 모터부하의 이상여부를 판별하므로써 보다 정밀하게 이상여부를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 이상에 따라 신속하게 유지보수를 수행하므로써 전체 시스템의 신뢰성을 형상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 교류전압을 직류전압으로 변환한 후 인버터를 거쳐 모터를 구동하도록 된 모터구동시스템에 있어서,

   직류전압의 변동을 검출하는 제1 단계;

   검출된 현재 직류전압을 소정의 제1 하한기준값 및 제1 상한기준값과 각각 비교하여 이상유무를 판별하는 제2 단계;

   상기 제2 단계에서 정상이면, 검출된 현재의 직류전압과 이전의 직류전압과 차를 구해 그 차의 절대치가 소정의 제1 변동기준값보다 큰지를 판별하여 이상유무를 검출하는 제3 단계;

   상기 제3 단계에서 정상이면 그 차의 절대치를 소정의 제2 변동기준값과 비교하여 소정 시간 이상 제2 변동기준값을 상회하면 이상으로 판별하는 제4 단계; 및

   상기 제 4단계에서 정상이면, 검출된 현재 직류전압을 소정의 제2 하한기준값 및 제2 상한기준값과 각각 비교하여 기준값을 소정 시간 이상 벗어나면 이상으로 판별하는 제5 단계로 구성되는 전압변동을 검출하여 모터 부하의 이상 유무를 판별하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 하한기준값은 제1 하한 기준값보다 크고, 제2 상한기준값은 제1 상한기준값보다 작은 것을 특징으로 하는 모터 부하의 이상 유무를판별하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 변동기준값은 제1 변동기준값보다 작은 것을 특징으로 하는 모터 부하의 이상 유무를 판별하는 방법.