KR200143529Y1 - 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치 - Google Patents
스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 고안은 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치에 관한 것으로, 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류를 감지하는 전류 감지 수단(20)과; 상기 전류감지 수단(20)의 출력과 기준값을 비교하여 상기 전류 감지 수단(20)의 출력이 기준값보다 큰 동안에 정지 신호를 구동소자(70)로 입력하여 상기 구동 소자(70)의 동작을 중지시키는 비교 수단(30)을 포함하여 구성되어, 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지함으로써, 과전류로부터 구동 회로를 보호하여 스위치드릴럭턴스 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만아니라 각상 초기 기동시에 발생되는 구동 전류의 니플 현상(토오크의 니플 현상)을 제거하여 모터의 소음을 감소시키고, 외부 노이즈에 의한 스위치드릴럭턴스 모터의 오동작을 방지할 수 있는 것이다.
Description
제1도는 일반적인 스위치드릴럭턴스 모터의 개략적인 구조도
제2도는 종래의 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 회로도.
제3도는 제2도의 스위칭 소자의 게이트 제어 회로의 개략적인 블록도.
제4도는 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 회로도.
제5도는 본 고안에 딸느 구동 전류 제어 장치의 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 전류 감지 수단 30 : 비교 수단
40 : 노이즈 제거 수단 50 : 제어 수단
52 : 마이콤 60 : 논리곱 게이트
70 : 구동 소자 OP-amp : 오피 엠프
TR : 트랜지스터 C1, C2 : 캐패시터
VR : 가변 저항 R1∼R2 : 저항
본 고안은 스위치드릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor : SRM)관한 것으로, 좀더 상세하게는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스위치드릴럭턴스 모터는 제1도에 도시된 바와 같이, 스테이너(2)와 로터(4)를 포함하여 구성되는 한편, 상기 스테이터(2)의 +A극와 -A극, +B극과 -B극, +C극과, -C극에는 각각 A상 코일(6), B상코일(8), C상 코일(10)이 감겨진 구조로 되어 있다.
상기와 같은 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로는 제2도에 도시된 바와 같이, 직류 전압을 생성하기 위한 평활 콘덴서(C)와, 각 상 코일(6, 8, 10)에 전압을 인가하기 위한 6개의 스위칭 소자(Q1∼Q6), 상기 각상의 코일(6, 8, 10)에 전압을 인가 후 상기 각 스위칭 소자(Q1∼Q6)가 '오프' 시에 생성되는 역기전압을 환류시키기 위한 6개의 다이오드(D1∼D6)를 포함하여 구성되어 있다.
이때, 상기 A상 스위칭 소자(Q1∼Q6)의 동작을 제어하는 게이트 신호를 생성하는 장치는 제3도에 도시된 바와같이, 펄스폭 변조(PWM)신호를 생성하는 오실레이터(12)와, 상기 오실레이터(12)에서 생성된 펄스폭 변조(PWM)신호와 로터(4)가 스테이터(2)의 A상 극에 위치될 때 A상 위치 센서(14)로부터 출력된 위치 신호를 논리곱하여 출력하는 논리곱 게이트(16)를 포함하여 이루어져, 상기 논리곱 게이트(16)에서 출력된 위치 신호는 스위칠 소자(Q1)의 게이트단으로 입력되고, 상기 A상 위치 센서(14)에서 출력된 신호는 스위칭 소자(Q2)의 게이트단으로 입력된다.
즉, 스위치드릴럭턴스 모터의 A상에 전원을 인가하기 위하여 스위칭 소자(Q1, Q2)의 게이트단에동작신호를 주어 스위칭 소자(Q1, Q2)를 동작시키면 스테이터(2)의 A상 코일(6)에 전류가 흘러 상기 스테이터의 +A극과 -A극이 자화되고, 가까운 위치의 로터(4)를 자화된 A상 극에서 끌어당기는 힘을 발생시켜 로터(4)를 회전시키게 된다.
상기와 마찬가지로 B상 코일(8), C상 코일(10)에 인가되는 전류 또한 상기 A상과 동일한 동작에 의해 인가되어 A상-B상-C상의 순으로 스테이터(2)가 자화되고, 그 힘으로 로터(4)가 회전하게 되어 스위치드릴럭턴스 모터는 회전을 계속하게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 스위치드릴럭턴스 모터는, 구동 회로의 이상 동작이나 과전류 발생시 신뢰성이 보장되지 않으며 모터의 효율이 낮고 각 상 초기 기동시에 발생되는 구동 전류의 니플 현상(토오크의 니플 현상)에 의해 발생되는 모터의 소음이 큰 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 스위치드릴럭턴스 모터의구동 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지함으로써, 과전류로부터 구동 회로를 보호하여 스위치드릴럭턴스 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 각상 초기 기동시에 발생되는 구동 전류의 니플 현상(토오크의 니플 현상)을 제거하여 모터의 소음을 감소시키고, 외부 노이즈에 의한 스위치드릴럭턴스 모터의 오동작을 방지하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 회로는, 로터의 위치 신호와 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 출력하는 논리곱 게이트와, 상기 논리곱 게이트의 출력 신호 및 상기 로터의 신호에 따라 게이트 신호를 출력하는 구동 소자 및 상기 게이트 신호에 따라 동작하여 각 상 코일에 전압을 인가 또는 차단하는 스위칭 소자를 포함하여 구성된 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로에 있어서,
상기 스위치드릴럭턴스 모터의 구동전류를 감지하는 전류 감지 수단과;
상기 전류 감시수단의 출력과 기준값을 비교하여 상기 전류 감지수단의출력이 기준값 보다 큰 동아네 정지 신호를 상기 구동소자로 인가하여 상기 구동소자를 정지시키는 비교 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.
제4도는 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로도로서, 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로는, 직류 전압을 생성하기 위한 평활 콘덴서(C)와, A상 코일(6), B상 코일(8), C상 코일(10)에 전압을 인가하기 위한 6개의 스위칭 소자(Q1∼Q6), 상기 각상의코일(6,8,10)에 전압을 인가후 상기 각 스위칭 소자(Q1∼Q6)가 '오프' 시에 생성되는 역기전압을 환류시키기 위한 6개의 다이오드(D1∼D6) 및, 상기 스위칭 소자(Q1∼Q6)를 통해 흐르는 구동 전류를 감지하여 이 구동 전류값에 비례하는 전압을 출력하는 전류 감지용 저항(Rs)을 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 제5도는 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동전류 제어 장치의 회로도로서, A상 코일(6)에 전압을 인가 또는 차단하는 스위칭 소자(Q1, Q2)의 게이트를 제어하는 경우를 예로 들어 설명한 것이다.
상기 제5도에 도시된 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류를 감지하는 전류 감지수단(20)과; 상기 전류 감지수단(20)의 출력과 기준값을 비교하여 상기 전류 감지수단(20)의 출력이 기준값 보다 큰 동안에 정지 신호를 출력하는 비교 수단(30); 상기 정지 신호의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단(40); 스위치드릴럭턴스 모터의 초기 기동시 또는 순간적인 이상 전류 발생시 상기 비교 수단(30)에서 상기 노이즈 제거 수단(40)으로 입력되는 정지 신호를 일정시간 차단하는 제어수단(50); 로터의 위치 신호와 펄스폭 변조(PWM)신호를 논리곱하여 출력하는 논리곱게이트(60); 상기 노이즈 제거 수단(40)를 통해 정지 신호가 입력되지 않으면 상기 논리곱 게이트(60)의출력 신호 및 상기 로터의 위치 신호에 따라 게이트 신호를 출력하는 한편, 상기 노이즈 제거 수단(40)을 통해 정지 신호가 입력되면 게이트 신호를 출력하지 않는 구동 소자(70) 및; 상기 게이트 신호에 따라 동작하여 A상 코일에 전압을 인가 또는 차단하는 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 상기 전류 감지수단(20)은, 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로의 (-)단에 연결되어 구동 전류값에 비례하는 전압값을 출력하는 전류 감지용 저항(Rs)으로 이루어져 있다.
그리고, 상기 비교 수단(30)은, 기준 전압(Vref)을 결정하는 가변 저항(VR)과, 상기 전류 감지용 저항(Rs)에서 출력된 전압의노이즈를 제거하는 콘덴서(C1) 및, 상기 콘덴서(C1)를 통해 인가된 전압이 상기 기준 전압(Vref)보다 크면 '하이' 전압을 출력하는 한편 상기 콘덴서(Cl)를 통해 인가된 전압이 상기 기준 전압(Vref) 보다 작으면 '로우' 전압을 출력하는 오피 엠프(OP-amp)로 이루어져 있다.
상기 노이즈 제거 수단(40)은, 상기 오피 엠프(OP-amp)로부터 입력된 '하이' 전압의 노이즈를 제거하는 저항(R1)과 콘덴서(C2)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 제어수단(50)은, 스위치드릴럭턴스 모터의 초기 기동시 또는 스위치드릴럭턴스 모터가 동작중에 이상 전류가 발생되면 일정 시간 동안 '하이' 전압을 출력하는 마이콤(52)과, 상기 마이콤(52)에서 '하이' 전압이 출력되면 턴온되어 상기 오피 엠프(OP-amp)에서 출력된 '하이' 전압을 '로우' 전압으로 변화시키는 트랜지스터(TR)를 포함하여 구성되어 있다.
상기에서 미설명된 R2, R3, R4, R5 는 바이어스 저항이다.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어회로의 작용 및 효과를 제4도, 제5도를 참조햐여 설명하면 다음과 같다.
스위치드릴럭턴스 모터의 구동 회로는 A상, B상, C상 코일(6, 8, 10)로 구성되어 있으며, 각 상에 전압이 인가되는 과정은 동일하다.
스위치드릴럭턴스 모터의 A상 코일(6)애 전원을 인가하기 위하여 스위칭 소자(Q1, Q2)의 게이크에 동작 신호를 주어 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동작시키면 스테이터의 A상 코일(6)에 전류가 흘러 상기 스테이터의 +A극과 -A극이 자화되고, 가까운 위치의로터를 자화된 A상 극에서 끌어 당기는 힘을 발생시켜 로터를 회전시키게 된다.
상기와 마찬가지로, B상 코일(8), C상 코일(10)에 인가되는 전류 또한 상기 A상과 동일한 동장를 하여 A상-B상-C상의 순으로 스테이터가 자화되고, 그 힘으로 로터가 회전하게 되어 스위치드릴럭턴스 모터는 회전을 계속하게 되는 것이다.
이때, A상의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 오프되고, B상의 스위칭 소자가 '온' 될때, A상 코일(6)에 잔류된 전압은 다이오드(D2) -A상 코일(6) - 다이오드(D1)을 통해 평활 콘덴서(C)로 충전되고, 다음상 동작시 이용되게 되어, 모타 효율을 높힌다.
그리고, 구동 회로의 (-)단과 연결된 전류 감지용 저항(Rs)은 구동 회로에 흐르는 전류를 감지하여 V=1R의 기본 식에 의해 전압으로 출력한다.
그리고, 제5도에 도시된 바와 같이, 상기 전류 감지용 저항(Rs)에 의해 생성된 전압이 가변 저항(VR)에서 생성된 기준 전압(Vref)보다 크면 오피 엠프(OP-amp)에서 '하이' 전압의 정지 신호를 발생하게 된다.
상기와 같이 발생된 '하이' 전압의 정지 신호는 구동 소자(70)로 인가되며, '하이' 저압의 정지 신호가 이가되면 상기 구동 소자(70)가 동작하지 않게 되므로, 구동 회로의 안정성이 보장되는 것이다.
한편, 정상 상태에서는 상기 전류 감지용 저항(Rs)에 의해 생성된 전압이 기준 전압(Vref)보다 작게 되므로 상기 구동소자(70)는 로터의 위치 신호와 논리합 게이트(60)의 출력신호에 따라 스위칭 소자(Q1, Q2)를 동작시켜 A상 코일(6)에 전압을 인가한다.
이때, 스위치드릴럭턴스 모터가 정상적으로 동작하는 도중에 상기 오피 엠프(OP-amp)에서 출력되는 전압에 노이즈가 발생되어 상기 구동 소자(70)가 오동작을 하는 것을 방지하기 위해 저항(R1) 및 콘덴서(C2)를 사용하여 노이즈를 제거한다.
그리고, 스위치드릴럭턴스 모터의 초기 기동시 또는 스위치드릴럭턴스 모터가 동작중 순간적인 과전류가 발생되는데,이때 구동소자(70)에 무리가 없음에도 불구하고 상기 전류 감지용 저항(Rs)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 높게 되어 상기 구동 소자(70)가 동작하지 않는 경우가 발생하게 된다.
따라서, 마이콤(52)이 스위치드릴럭턴스 모터가 초기 기동시 또는 동작중 순간적인 과전류 발생시에 일정시간 동안 '하이' 전압을 출력하여 트랜지스터(TR)를 '온' 시키고, 이에 따라 초기 기동시 또는 동작중 발생된 순간적인 과전류에 의해 상기 전류 감지용 저항(Rs)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 높더라도 구동 소자(70)를 동작시킨다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따르면, 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지함으로써, 과전류로부터 구동 회로를 보호하여 스위치드릴럭턴스 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 각상 초기 기동시에 발생되는 구동 전류의 니플현상(토오크의 니플 현상)을 제거하여 모터의 소음을 감소시키고, 외부 노이즈에 의한 스위치드릴럭턴스 모터의 오동작을 방지할 수 있는 것이다.
Claims (8)
- 로터의 위치 신호와 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 출력하는 논리곱 게이트와, 상기 논리곱 게이트의 출력 신호 및 상기 로터의 위치 신호에 따라 게이트 신호를 출력하는 구동 소자 및, 상기 게이트 신호에 따라 동작하여 각 상 코일에 전압을 인가 또는 차단하는 스위칭 소자를 포함하여 구성된 스위치드릴럭턴스 모터의 구동회로에 있어서, 상기 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류를 감지하는 전류 감지 수단과; 상기 전류 감지 수단의 출력과 기준값을 비교하여 상기 전류 감지수단의 출력이 기준값 보다 큰 동안에 정지 신호를 상기 구동 소자로 인가하여 상기 구동 소자를 정지시키는 비교 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 스위치드릴럭턴스 모터의 기동 초기시 또는 순간적인 이상 전류 발생시에 상기 비교 수단에서 상기 구동 소자로 인가되는 정지신호를 일정 시간 차단하는 제어 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 비교 수단에서 출력된 정지 신호의 노이즈를 제거하여 상기 구동 소자로 인가하는 노이즈 제거 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치.
- 제3항에 있어서, 스위치드릴럭턴스 모터의 기동 초기시 도는 순간인 이상 전류 발생시에 상기 비교 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로 인가되는 정지 신호를 일정시간 차단하는 제어 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어장치.
- 제4항에 있어서, 상기 전류 감지 수단은, 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 회로의(-)단에 연결되어 구동 전류값에 비례하는 전압값을 생성하는 전류 감지용 저항을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어장치.
- 제5항에 있어서, 상기비교 수단은, 기준 전압을 결정하는 가변 저항과, 상기 전류 감지용 저항에서 출력된 전압의 노이즈를 제거하는 콘덴서 및, 상기 콘덴서를 통해 인가된 전압이 상기 기준 전압 보다 크면 '하이' 전압을 출력하는 한편 상기 콘덴서를 통해 인가된 전압이 상기 기준 전압 보다 작으면 '로우' 전압을 출력하는 오피 엠프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어장치.
- 제6항에 있어서, 상기 노이즈 제거 수단은, 상기 오프 엠프로부터 입력된 '하이' 전압의 노이즈를 제거하는 저항과 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제어 수단은, 스위치드릴럭턴스 모터가 초기 기도잇 또는 동작중 이상 전류 발생시에 '하이' 전압을 출력하는 마이콤과, 상기 마이콤에서 '하이' 전압이 출력되면 턴온되어 상기 오피엠프에서 출력된 '하이' 전압을 '로우' 전압으로 변환시키는 트랜지스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드릴럭턴스 모터의 구동전류 제어장치.
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Publications (2)
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|---|---|---|---|---|
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1996
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