KR20030056636A - Apparatus and method for diagnosing converter to drive a switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM이라 함)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SRM 구동용 컨버터의 스위칭 소자에 대한 파손 여부를 자동으로 검출할 수 있는 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM), and more particularly, to an apparatus for diagnosing an SRM driving converter capable of automatically detecting whether a switching element of the SRM driving converter is damaged. And to a method thereof.
잘 알려진 바와 같이, SRM는 소정의 공간 내에서 일정한 각도로 배열된 다수의 돌극으로 이루어진 고정자와 이 고정자와 일정한 간격을 두고 배치되어 회전축을 중심으로 회전하는 회전자, 그리고 회전자의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단 및 위치검출신호에 의거하여 각 상의 여자신호를 발생시킴으로써 각 상의 권선에 전원을 공급하는 제어수단 등을 포함하여 구성된다.As is well known, an SRM is a stator consisting of a plurality of salient poles arranged at a predetermined angle in a predetermined space, a rotor disposed at regular intervals from the stator to rotate about a rotation axis, and detecting a position of the rotor. And a control means for supplying power to the winding of each phase by generating an excitation signal for each phase based on the position detecting means and the position detecting signal.
일반적으로, 전기를 동력으로 하여 구동되는 전동지게차에서는 상술한 바와 같은 SRM을 이용하여 구동 동력을 발생시키게 되는데, 도 1은 SRM을 구동하기 위해 사용되는 일반적인 SRM 구동용 컨버터에 대한 회로 구조를 도시한 도면이다.In general, an electric forklift driven by electric power generates driving power using the SRM as described above. FIG. 1 illustrates a circuit structure of a typical SRM driving converter used to drive an SRM. Drawing.
종래의 일반적인 SRM 구동용 컨버터에서는 동도면에 도시된 각각의 라인(L1, L2)을 통해 SRM의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 인가하게 되고, 이 제어신호에 의거하여 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동작함으로써 전류의 흐름을 전환하게 되고, 그로 인해 SRM의 구동 모드가 전환되도록 구성된다.In the conventional general SRM driving converter, a control signal for controlling the driving of the SRM is applied through each of the lines L1 and L2 shown in the same drawing, and the switching elements Q1 and Q2 are based on the control signal. ) Is configured to switch the flow of current, thereby switching the drive mode of the SRM.
도 2a 내지 2b는 도 1에 도시된 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 스위칭 동작에 따른 SRM의 동작 모드를 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 각각의 도면에 도시된 굵은 실선은 SRM의 각 동작 모드에 따른 전류의 흐름을 의미한다.2A to 2B are diagrams for explaining an operation mode of the SRM according to the switching operation of each of the switching elements Q1 and Q2 illustrated in FIG. 1, and the thick solid line illustrated in each diagram represents each operation mode of the SRM. It means the flow of current according to.
먼저, 도 2a는 모터링(Motoring) 모드에서의 전류 흐름을 도시한 도면으로서, 라인(L1)을 통해 입력되는 상측 제어신호와 라인(L2)을 통해 입력되는 하측 제어신호가 모두 온(ON) 상태일 경우의 동작 모드이다. 그리고, 도 2b는 상측 프리 휠링(Free Wheeling) 모드에서의 전류 흐름을 도시한 도면으로서, 상측 제어신호는온(ON), 하측 제어신호는 오프(OFF) 상태일 경우에 나타나는 동작 모드이다.First, FIG. 2A illustrates a current flow in a motoring mode, in which both an upper control signal input through a line L1 and a lower control signal input through a line L2 are ON. Operation mode in the state. FIG. 2B is a diagram illustrating current flow in the upper free wheeling mode, in which the upper control signal is ON and the lower control signal is OFF.
도 2c는 하측 프리 휠링(Free Wheeling) 모드에서의 전류 흐름을 도시한 도면으로서, 상측 제어신호는 오프(OFF), 하측 제어신호는 온(ON) 상태를 의미하며, 도 2d는 리제너레이션(Regeneration) 모드에서의 전류 흐름을 도시한 도면으로서, 상측 제어신호와 하측 제어신호가 모두 오프(OFF)인 상태를 의미한다.FIG. 2C is a diagram illustrating current flow in a lower free wheeling mode, in which an upper control signal is OFF and a lower control signal is ON, and FIG. 2D is a regeneration. A diagram showing current flow in a) mode, which means that the upper control signal and the lower control signal are both OFF.
결국, SRM 구동용 컨버터에서는 각각의 라인(L1, L2)을 통해 입력되는 상/하측 제어신호에 의거하여 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동작하게 되고, 그로 인해 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같은 각각의 동작 모드를 반복적으로 수행하게 된다.As a result, in the SRM driving converter, each of the switching elements Q1 and Q2 operates based on the upper / lower control signals input through the respective lines L1 and L2, and thus, shown in FIGS. 2A to 2D. Each operation mode as described above is repeatedly performed.
하지만, 이러한 종래의 일반적인 SRM 구동용 컨버터에서는 상술한 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대한 자체 진단 기능이 없기 때문에 컨버터의 스위칭 소자에 대한 파손 여부를 사용자가 용이하게 검출할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 그로 인해 컨버터의 스위칭 소자 파손으로 인한 장비의 고장시 과다한 정비 시간이 소요되는 문제점이 있다.However, such a conventional SRM driving converter does not have a self-diagnostic function for the switching elements Q1 and Q2 described above, and thus, a user cannot easily detect whether the converter is damaged or not. In addition, there is a problem in that excessive maintenance time is required in case of failure of the equipment due to the switching element of the converter.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, SRM 구동용 컨버터의 스위칭 소자에 대한 파손 여부를 실시간으로 자동 검출할 수 있는 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides an apparatus and method for diagnosing an SRM drive converter capable of automatically detecting in real time whether a switching element of the SRM drive converter is damaged in real time. Its purpose is to.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은,The present invention according to one aspect for achieving the above object,
복수개의 스위칭 소자를 갖는 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치에 있어서, 제 1 스위칭 소자에 입력되는 상측 제어신호와 상기 제 1 스위칭 소자로부터 출력되는상측 전압상태에 대한 XOR 연산을 수행하는 제 1 XOR 게이트; 제 2 스위칭 소자로 입력되는 하측 제어신호와 상기 제 2 스위칭 소자로부터 출력되는 하측 전압상태에 대한 XOR 연산을 수행하는 제 2 XOR 게이트; 상기 상측 제어신호 및 상기 하측 제어신호에 대한 NOR 연산을 수행하는 제 1 NOR 게이트; 상기 제 1 XOR 게이트의 출력에 대한 부정 연산을 수행하는 NOT 게이트; 상기 제 1 NOR 게이트의 출력과 상기 NOT 게이트의 출력에 대한 NOR 연산을 수행하는 제 2 NOR 게이트; 상기 제 2 XOR 게이트의 출력과 상기 제 1 NOR 게이트의 출력에 대한 NOR 연산을 수행하는 제 3 NOR 게이트; 상기 제 2 NOR 게이트 및 상기 제 3 NOR 게이트의 출력에 대한 OR 연산을 수행하는 OR 게이트; 상기 OR 게이트의 출력신호가 하이(High) 신호일 경우에 상기 스위칭 소자에 대한 오류 발생을 통보하는 경보 수단을 포함하는 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치를 제공한다.A diagnostic apparatus for an SRM driving converter having a plurality of switching elements, comprising: a first XOR gate for performing an XOR operation on an upper control signal input to a first switching element and an upper voltage state output from the first switching element; A second XOR gate performing an XOR operation on a lower control signal input to a second switching element and a lower voltage state output from the second switching element; A first NOR gate performing a NOR operation on the upper control signal and the lower control signal; A NOT gate that performs an negation operation on the output of the first XOR gate; A second NOR gate performing a NOR operation on an output of the first NOR gate and an output of the NOT gate; A third NOR gate performing a NOR operation on the output of the second XOR gate and the output of the first NOR gate; An OR gate performing an OR operation on the outputs of the second NOR gate and the third NOR gate; When the output signal of the OR gate is a high signal (High) provides a diagnostic device of the SRM drive converter including an alarm means for notifying the occurrence of an error for the switching element.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은,The present invention according to another aspect for achieving the above object,
복수개의 스위칭 소자를 갖는 SRM 구동용 컨버터에 대한 진단 방법에 있어서, 제 1 스위칭 소자에 입력되는 상측 제어신호와 상기 제 1 스위칭 소자로부터 출력되는 상측 전압상태에 대한 XOR 논리값 0을 가지며, 제 2 스위칭 소자에 입력되는 하측 제어신호와 상기 제 2 스위칭 소자로부터 출력되는 하측 전압상태에 대한 XOR 논리값 1을 갖는 경우에만 상기 제 1 및 제 스위칭 소자가 정상 동작하는 것으로 판단하는 SRM 구동용 컨버터의 진단 방법을 제공한다.A diagnostic method for an SRM driving converter having a plurality of switching elements, the diagnostic method comprising: an upper control signal input to a first switching element and an XOR logic value of 0 for an upper voltage state output from the first switching element; Diagnosis of the SRM driving converter which determines that the first and second switching devices operate normally only when the lower control signal input to the switching device and the XOR logic value 1 for the lower voltage state output from the second switching device are present. Provide a method.
도 1은 일반적인 SRM 구동용 컨버터에 대한 회로 구조를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a circuit structure of a typical SRM driving converter.
도 2a 내지 2d는 일반적인 SRM 구동용 컨버터의 각 동작 모드를 설명하기 위해 도시한 도면.2A to 2D are diagrams for explaining each operation mode of a general SRM driving converter.
도 3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 구동용 컨버터의 진단 장치에 대한 회로 구성을 도시한 도면.3 is a circuit diagram of a diagnostic apparatus for a switched reluctance motor drive converter according to the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11, 12 : 제 1 및 제 2 XOR 게이트11, 12: first and second XOR gate
13, 15, 16 : 제 1 내지 제 3 NOR 게이트13, 15 and 16: first to third NOR gates
14 : NOT 게이트17 : OR 게이트14: NOT gate 17: OR gate
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에서는 도 1에 도시된 종래의 SRM 구동용 컨버터에서 각 스위칭 소자(Q1, Q2)에 인가되는 제어신호와 그에 따른 출력 전압을 체크하여 각 스위칭 소자의 정상 동작 여부를 판단한다. 즉, 각각의 라인(L1, L2)을 통해 입력되는 제어신호에 의거하여 SRM 구동용 컨버터의 동작은 전술한 도 2a 내지 2d에 도시된 모드를 일정하게 반복 수행하게 되는데, 이때 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 상태라면 각 스위칭 소자(Q1, Q2)를 통해 출력되는 전압 또한 일정하게 나타나게 된다.In the present invention, in the conventional SRM driving converter shown in FIG. 1, the control signal applied to each switching element Q1 and Q2 and the output voltage corresponding thereto are checked to determine whether the switching element is normally operated. That is, the operation of the SRM driving converter based on the control signal input through each of the lines (L1, L2) is to repeatedly perform the mode shown in Figures 2a to 2d described above, wherein each switching element (Q1) When Q2 is normally operating, the voltage output through each of the switching elements Q1 and Q2 also appears to be constant.
따라서, 본 발명에서는 이를 이용하여 각 스위칭 소자(Q1, Q2)에 입력되는 상/하측 제어신호와 그에 따른 상/하측 전압을 체크하여 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 정상 동작 여부를 판단한다.Therefore, in the present invention, the upper / lower control signals input to the switching elements Q1 and Q2 and the upper / lower voltages corresponding thereto are checked to determine whether the switching elements Q1 and Q2 normally operate.
이를 위해서는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 상태에서 라인(L1, L2)을 통해 입력되는 상/하측 제어신호와 라인(L3, L4)을 통해 출력되는 상/하측 전압과의 관계를 산출해야만 하는데, 이에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.To this end, the relationship between the upper and lower control signals input through the lines L1 and L2 and the upper and lower voltages output through the lines L3 and L4 in the state in which the switching elements Q1 and Q2 operate normally. It should be calculated, which will be described in detail below.
먼저, 도 1에 도시된 SRM 구동용 컨버터의 동작 모드가 도 2a에 도시된 바와 같은 모터링 모드인 경우에는, 라인(L1)을 통해 제 1 스위칭 소자(Q1)에 입력되는 상측 제어신호와 라인(L2)을 통해 제 2 스위칭 소자(Q2)에 입력되는 하측 제어신호가 모두 온(ON)상태이기 때문에 라인(L3)에서 측정한 상측 전압은 Vdc가 되고 라인(L4)에서 측정한 하측 전압은 0V가 된다.First, when the operation mode of the SRM driving converter shown in FIG. 1 is a motoring mode as shown in FIG. 2A, an upper control signal and a line input to the first switching element Q1 through the line L1. Since the lower control signals input to the second switching element Q2 through the L2 are all ON, the upper voltage measured at the line L3 becomes Vdc, and the lower voltage measured at the line L4 is 0V.
그리고, SRM 구동용 컨버터의 동작 모드가 도 2b에 도시된 바와 같은 상측 프리 휠링 모드인 경우에는 라인(L1)을 통해 제 1 스위칭 소자(Q1)로 입력되는 상측 제어신호는 온(ON) 상태이고, 라인(L2)을 통해 제 2 스위칭 소자(Q2)에 입력되는 하측 제어신호는 오프(OFF) 상태이기 때문에 라인(L3)에서 측정한 상측 전압 및 라인(L4)에서 측정한 하측 전압은 모두 Vdc가 된다.When the operating mode of the SRM driving converter is the upper free wheeling mode as illustrated in FIG. 2B, the upper control signal input to the first switching element Q1 through the line L1 is in an ON state. Since the lower control signal input to the second switching element Q2 through the line L2 is OFF, both the upper voltage measured at the line L3 and the lower voltage measured at the line L4 are Vdc. Becomes
이와는 달리, SRM 구동용 컨버터의 동작 모드가 도 2c에 도시된 바와 같은 하측 프리 휠링 모드인 경우에는 라인(L1)을 통해 입력되는 상측 제어신호는 오프(OFF) 상태이고, 라인(L2)을 통해 입력되는 하측 제어신호는 온(ON) 상태이기 때문에 라인(L3)과 라인(L4)에서 측정한 상측 전압 및 하측 전압은 모두 0V가 된다.On the contrary, when the operation mode of the SRM driving converter is the lower free wheeling mode as shown in FIG. 2C, the upper control signal input through the line L1 is in an OFF state, and is connected to the line L2. Since the lower control signal input is in an ON state, both the upper voltage and the lower voltage measured at the line L3 and the line L4 become 0V.
마지막으로, SRM 구동용 컨버터의 동작 모드가 도 2d에 도시된 바와 같은 리제너레이션 모드인 경우에는 라인(L1)을 통해 입력되는 상측 제어신호 및 라인(L2)을 통해 입력되는 하측 제어신호가 모두 오프(OFF) 상태이기 때문에 라인(L3)에서 측정되는 상측 전압은 0V가 되고, 라인(L4)에서 측정되는 하측 전압은 하측전압(4)은 Vdc가 된다. 여기서, 만일 리제너레이션 모드의 지속시간이 길어져 SRM의 상권선에 저장된 자기에너지가 모두 전원으로 회생되면 권선 전류가 0이 되어 상/하측전압은 측정이 불가능한 플로팅(floating) 상태가 된다.Lastly, when the operation mode of the SRM driving converter is the regeneration mode as shown in FIG. 2D, both the upper control signal input through the line L1 and the lower control signal input through the line L2 are turned off. In the OFF state, the upper voltage measured at the line L3 becomes 0 V, and the lower voltage measured at the line L4 becomes the lower voltage 4 Vdc. Here, if the duration of the regeneration mode is long and all the magnetic energy stored in the upper winding of the SRM is regenerated to the power source, the winding current becomes 0, and the upper / lower voltage becomes a floating state in which measurement is impossible.
이러한 SRM의 구동 모드에 따른 각 제어신호와 출력 전압과의 관계를 도표로 정리하면 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있다.Table 1 shows the relationship between the control signal and the output voltage according to the driving mode of the SRM.
한편, 표 1에 도시된 상/하측 제어신호와 상/하측 전압과의 상관 관계로부터 상측 제어신호가 온(ON)이면 상측 전압이 Vdc이고, 상측 제어신호가 오프(OFF)이면 상측 전압이 0V임을 알 수 있다. 이는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 경우에 상측 제어신호와 상측 전압에 대한 XOR 논리연산은 0이 되는 것을 의미한다. 또한, 하측 제어신호가 온(ON)이면 하측 전압이 0V이고 하측 제어신호가 오프(OFF)이면 하측 전압이 Vdc임을 알 수 있는데, 이는 하측 제어신호와 하측 전압에 대한 XOR 논리연산은 항상 1이 되는 것을 의미한다.On the other hand, from the correlation between the upper / lower control signal and the upper / lower voltage shown in Table 1, if the upper control signal is ON, the upper voltage is Vdc, and if the upper control signal is OFF, the upper voltage is 0V. It can be seen that. This means that when the switching elements Q1 and Q2 operate normally, the XOR logic operation for the upper control signal and the upper voltage becomes zero. In addition, if the lower control signal is ON, the lower voltage is 0V, and if the lower control signal is OFF, the lower voltage is Vdc. This means that the XOR logic operation for the lower control signal and the lower voltage is always 1. It means to be.
따라서, SRM 구동용 컨버터의 각 스위칭 소자(Q1, Q2)에 입력되는 상/하측 제어신호와 각 스위칭 소자(Q1, Q2)로부터 출력되는 출력 전압을 지속적으로 체크함으로써 SRM 구동용 컨버터의 스위칭 소자에 대한 실시간 진단이 가능하게 된다. 즉, 상측 제어신호와 상측 전압과의 XOR 논리연산 결과가 0인 동시에 하측 제어신호와 하측 전압과의 XOR 논리연산 결과가 1인 경우에는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상 동작하는 것으로 판단하며, 이 외의 논리연산 결과가 나오는 경우에는 스위칭 소자(Q1, Q2)가 파손된 상태로 판단함으로써 SRM 구동용 컨버터의 진단이 가능하게 된다.Therefore, by continuously checking the upper and lower control signals input to the switching elements Q1 and Q2 of the SRM driving converter and the output voltages output from the switching elements Q1 and Q2, the switching elements of the SRM driving converter are checked. Real-time diagnosis of the data is possible. That is, when the result of the XOR logic operation between the upper control signal and the upper voltage is 0 and the result of the XOR logic operation between the lower control signal and the lower voltage is 1, it is determined that the switching elements Q1 and Q2 operate normally. When other logical operation results are generated, the SRM driving converter can be diagnosed by determining that the switching elements Q1 and Q2 are broken.
보다 더 상세히 설명하면, 각 스위칭 소자(Q1, Q2)중에서 적어도 하나의 스위칭 소자에 이상(단락 또는 단선)이 발생한 각각의 경우에 따른 상/하측 전압의 상태는 표 2와 같이 나타낼 수 있다.In more detail, the states of the upper and lower voltages according to the respective cases in which an abnormality (short or disconnection) occurs in at least one switching element among the switching elements Q1 and Q2 may be shown in Table 2 below.
즉, 표 2는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)중에서 적어도 하나의 스위칭 소자에 이상(단락 또는 단선)이 발생한 경우(제 1 내지 제 8 상태)에 따른 상/하측 제어신호That is, Table 2 shows the upper and lower control signals according to the case (first to eighth states) in which an abnormality (short or disconnection) occurs in at least one switching element among the switching elements Q1 and Q2.
와 상/하측 전압과의 관계를 도시한 도표로서, 상측 제어신호와 상측 전압을 입력으로 하는 XOR 논리값과 하측 제어신호와 하측 전압을 입력으로 하는 XOR 논리값은 상술한 표 1에서와 다르게 나타난다.Is a diagram showing the relationship between the upper and lower voltages. The XOR logic value for inputting the upper control signal and the upper voltage and the XOR logic value for inputting the lower control signal and the lower voltage are different from those in Table 1 above. .
즉, 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적인 경우에 상측 제어신호와 상측 전압을 입력으로 하는 XOR 논리값은 항상 0이 되는 반면, 표 2의 제 1, 제 2, 제 5, 제 7 및 제 8 상태에서 상측 제어신호와 상측 전압의 XOR 논리값은 1로 나타난다. 또한, 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 경우에 하측 제어신호와 하측전압을 입력으로 하는 XOR 논리값은 항상 1이 되는 반면, 표 2의 제 1, 제 3, 제 6, 제 7 및 제 8 상태에서 하측 제어신호와 하측 전압의 XOR 논리값은 0으로 나타난다. 여기서, 표 2에 도시한 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 상태 중에서 제 4 상태에서는 검출 전압이 플로팅(floating)되므로 정확한 값을 알 수는 없으나 전압은 임의의 값으로 고정되어 있으므로 표 1과 같은 결과는 발생하지 않게 되며, 따라서 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대한 이상 여부는 충분히 검출 가능하다.That is, when the switching elements Q1 and Q2 are normal, the XOR logic values for inputting the upper control signal and the upper voltage are always 0, while the first, second, fifth, seventh and seventh values of Table 2 are zero. In state 8, the XOR logic value of the upper control signal and the upper voltage is represented by 1. In addition, when the switching elements Q1 and Q2 operate normally, the XOR logic value for inputting the lower control signal and the lower voltage is always 1, while the first, third, sixth, and seventh values in Table 2 are used. And the XOR logic value of the lower control signal and the lower voltage in the eighth state is zero. Here, since the detection voltage is floating in the fourth state among the switching elements Q1 and Q2 shown in Table 2, the exact value is not known, but the voltage is fixed to an arbitrary value. The result does not occur, and therefore, whether or not the abnormality with respect to the switching elements Q1 and Q2 is sufficiently detectable.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치에 대한 회로도를 도시한 도면으로서, 상술한 표 1 및 표 2를 참조하여 설명한 각각의 조건을 만족시킬 수 있는 논리회로를 도시하였다. 즉, 도 3에 도시된 SRM 구동용 컨버터의 진단 장치는 상술한 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같은 상/하측 제어신호와 상/하측 전압과의 상관 관계를 이용하여 각각의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 경우에는 로우(Low) 신호를 발생하고, 비정상적인 경우에는 하이(High) 신호를 발생하도록 구성되어 있다.3 is a circuit diagram of a diagnostic apparatus for an SRM driving converter according to the present invention, and illustrates a logic circuit capable of satisfying each of the conditions described with reference to Tables 1 and 2 above. That is, the diagnostic apparatus of the SRM driving converter shown in FIG. 3 uses the correlation between the upper / lower control signals and the upper / lower voltages as shown in Tables 1 and 2, respectively. , Q2) is configured to generate a low signal when it is operating normally and to generate a high signal when it is abnormal.
도 3을 참조하여 설명하면, 동도면에 도시된 제 1 XOR 게이트(11)는 도 1에 도시된 라인(L3) 및 라인(L1)과 연결되어 제 1 스위칭 소자(Q1)로부터 출력되는 상측 전압과 제 1 스위칭 소자(Q1)로 입력되는 상측 제어신호를 제공받아 XOR 논리연산을 수행하며, 제 2 XOR 게이트(12)는 도 1에 도시된 라인(L4) 및 라인(L2)과 연결되어 제 2 스위칭 소자(Q2)로부터 출력되는 하측 전압과 제 2 스위칭 소자(Q2)로 입력되는 하측 제어신호를 제공받아 XOR 논리연산을 수행한다. 그리고, 제 1 NOR 게이트(13)는 도 1의 라인(L1) 및 라인(L2)과 연결되어 상측 제어신호 및 하측 제어신호에 대한 NOR 논리연산을 수행하게 된다.Referring to FIG. 3, the first XOR gate 11 illustrated in the same drawing is connected to the line L3 and the line L1 shown in FIG. 1 and output from the first switching element Q1. XOR logic operation is performed by receiving an upper control signal input to the first switching element Q1, and the second XOR gate 12 is connected to the line L4 and the line L2 shown in FIG. The XOR logic operation is performed by receiving the lower voltage output from the second switching element Q2 and the lower control signal input to the second switching element Q2. The first NOR gate 13 is connected to the lines L1 and L2 of FIG. 1 to perform NOR logic operations on the upper control signal and the lower control signal.
한편, NOT 게이트(14)는 제 1 XOR 게이트(11)의 논리값에 대한 부정 연산을 수행하여 제 2 NOR 게이트(15)로 전송하며, 제 2 NOR 게이트(15)는 제 1 NOR 게이트(13)의 논리값과 NOT 게이트(14)의 논리값에 대해 NOR 논리연산을 수행한다. 그리고, 제 3 NOR 게이트(16)는 제 2 XOR 게이트(12)의 논리값과 제 1 NOR 게이트의 논리값을 NOR 논리 연산하게 된다.Meanwhile, the NOT gate 14 performs a negation operation on the logic value of the first XOR gate 11 to transmit to the second NOR gate 15, and the second NOR gate 15 is connected to the first NOR gate 13. NOR logic operation is performed on the logical value of < RTI ID = 0.0 > The third NOR gate 16 performs a NOR logic operation on the logic value of the second XOR gate 12 and the logic value of the first NOR gate.
이러한 과정을 거쳐 제 2 및 제 3 NOR 게이트(15, 16)를 통해 출력되는 논리값은 최종적으로 OR 게이트(17)를 통해 OR 논리연산이 수행되는데, 이 OR 게이트(17)를 통해 출력되는 논리값이 본 발명에 따른 진단 장치의 출력 신호가 된다.Through this process, the logic values output through the second and third NOR gates 15 and 16 are finally OR-calculated through the OR gate 17, and the logic outputs through the OR gate 17. The value is the output signal of the diagnostic device according to the invention.
결과적으로, 도 3에 도시된 진단 장치에서는 표 1에 도시된 바와 같은 각 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적으로 동작하는 경우에는 항상 로우(논리값 '0') 신호를 출력하게 되며, 표 2에 도시한 바와 같이 각 스위칭 소자(Q1, Q2)중에서 적어도 하나의 스위칭 소자에서 이상이 발생한 경우에는 항상 하이(논리값 '1') 신호를 출력하게 된다. 따라서, 도 3에 도시된 진단 장치의 OR 게이트(17) 출력단에 소정의 경보수단 등을 연결함으로써, SRM 구동용 컨버터의 스위칭 소자 파손 여부를 실시간으로 검출할 수 있게 된다.As a result, the diagnostic apparatus shown in FIG. 3 always outputs a low (logical value '0') signal when the switching elements Q1 and Q2 as shown in Table 1 operate normally. As illustrated, when an abnormality occurs in at least one switching element among the switching elements Q1 and Q2, a high (logical value '1') signal is always output. Therefore, by connecting a predetermined alarm means or the like to the output terminal of the OR gate 17 of the diagnostic apparatus shown in FIG.
한편, 상술한 표 2에서는 상측 및 하측 제어신호가 모두 오프(OFF)인 경우에 따른 상측 및 하측 전압의 상태를 기재하지 않았는데, 이 경우에는 표 2의 모든 상태에서 모두 플로팅(floating) 상태가 되며, 이때 도 3에 도시된 진단 장치의 출력신호는 로우 신호가 된다. 즉, 상측 및 하측 제어신호가 모두 오프(OFF)인 경우에는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)에 이상이 발생하더라도 이를 검출할 수가 없지만, SRM 구동용 컨버터는 전술한 바와 같이 도 2a 내지 도 2d의 동작 모드를 반복적으로 수행하기 때문에 상측 및 하측 제어신호가 모두 온(ON) 상태가 되는 다음 동작 모드가 되면, 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 이상 여부를 검출할 수 있게 된다.On the other hand, Table 2 above does not describe the state of the upper and lower voltages when the upper and lower control signals are all OFF, in which case all of the states of Table 2 are floating. In this case, the output signal of the diagnostic apparatus shown in FIG. 3 becomes a low signal. That is, when both the upper and lower control signals are OFF, even if an abnormality occurs in each of the switching elements Q1 and Q2, it cannot be detected. However, the SRM driving converter is described with reference to FIGS. Since the operation mode is repeatedly performed, the next operation mode in which both the upper and lower control signals are in an ON state can detect whether the switching elements Q1 and Q2 are abnormal.
결과적으로, 본 발명에서는 SRM 구동용 컨버터의 상측 제어신호와 상측 전압, 그리고 하측 제어신호와 하측 전압을 지속적으로 비교함으로써 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 파손 여부를 실시간으로 검출할 수 있게 된다.As a result, in the present invention, by comparing the upper control signal and the upper voltage, and the lower control signal and the lower voltage of the SRM driving converter continuously, it is possible to detect whether the switching elements Q1 and Q2 are damaged in real time.
도 4는 상술한 도 3의 SRM 구동용 컨버터 진단 장치와 연결이 가능한 경보수단을 예시적으로 도시한 도면으로서, 상술한 바와 같이 각 스위칭 소자(Q1, Q2)의 파손 여부를 디스플레이할 수 있는 표시수단을 예로 도시하였다.FIG. 4 is a view illustrating an alarm means that can be connected to the SRM driving converter diagnostic apparatus of FIG. 3 as described above. The display capable of displaying whether the switching elements Q1 and Q2 are damaged as described above. Means are illustrated by way of example.
먼저, 동도면에 도시된 진단장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같은 SRM 구동용 컨버터 진단장치를 의미하며, 표시부(30)는 LED 또는 LCD로 구성된다.First, the diagnostic apparatus 10 shown in the same drawing means the converter diagnostic apparatus for driving the SRM as shown in FIG. 3, and the display unit 30 includes an LED or an LCD.
동도면을 참조하여 전반적인 동작 과정을 설명하면, 마이크로 컨트롤러(20)는 SRM 구동용 컨버터부(50)의 고장을 검출하기 위한 PWM 제어신호를 발생하여 PWM 생성부(40)로 전송하며, PWM 생성부(40)는 이 PWM 제어신호에 의거하여 그에 상응하는 PWM 신호를 생성한 후, 도 3에 도시된 라인 L1과 L2를 통해 진단장치(10)에 인가한다.Referring to the entire operation process with reference to the drawing, the microcontroller 20 generates a PWM control signal for detecting a failure of the SRM drive converter unit 50 to transmit to the PWM generator 40, PWM generation The unit 40 generates a corresponding PWM signal based on the PWM control signal, and then applies it to the diagnostic apparatus 10 through the lines L1 and L2 shown in FIG. 3.
또한, PWM 생성부(40)로부터 발생한 PWM 신호는 컨버터부(50)로도 전송되는데, 컨버터부(50)는 PWM 신호에 대응하여 모터(60)의 각 상 권선의 상/하측 전압을검출하고 그에 따른 검출신호를 진단장치(10)의 라인 L3과 L4로 각각 제공한다.In addition, the PWM signal generated from the PWM generator 40 is also transmitted to the converter unit 50. The converter unit 50 detects the upper and lower voltages of each phase winding of the motor 60 in response to the PWM signal. The detected signals are provided to lines L3 and L4 of the diagnostic apparatus 10, respectively.
따라서, 진단장치(10)는 컨버터부(50)를 통해 라인 L3과 L4로 입력되는 상/하측 전압과 PWM 생성부(40)를 통해 라인 L1과 L2로 입력되는 PWM 신호를 도 3에서 설명한 바와 같은 각각의 과정을 통해 비교함으로써, 컨버터부(50)의 파손 여부를 검출하게 된다. 그리고, 그에 상응하는 검출신호를 마이크로 컨트롤러(20)로 통보한다.Therefore, the diagnostic apparatus 10 is the upper and lower voltage input to the lines L3 and L4 through the converter unit 50 and the PWM signal input to the lines L1 and L2 through the PWM generator 40 as described with reference to FIG. By comparing through the same process, it is detected whether the converter unit 50 is damaged. Then, the corresponding detection signal is notified to the microcontroller 20.
마이크로 컨트롤러(20)는 진단장치(10)로부터 제공된 검출신호에 의거하여 컨버터부(50)의 파손 여부를 판단하게 되는데, 만일 컨버터부(50)가 파손된 것으로 판단되면 파손된 상의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 표시부(30)를 통해 디스플레이함으로써 사용자가 이를 인식하여 신속한 조치를 수행할 수 있도록 한다. 그리고, 이와 동시에 PWM 제어신호를 차단하여 컨버터부(50)의 동작을 정지시킴으로써 더 이상의 손상을 방지하게 된다.The microcontroller 20 determines whether the converter unit 50 is damaged based on the detection signal provided from the diagnostic apparatus 10. If it is determined that the converter unit 50 is damaged, the switching element Q1 of the damaged phase is damaged. , Q2) is displayed on the display unit 30 so that the user can recognize it and perform a quick action. At the same time, further damage is prevented by blocking the PWM control signal to stop the operation of the converter unit 50.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 SRM 구동용 컨버터의 스위치 소자의 파손 여부를 실시간으로 검출할 수 있는 효과가 있으며, SRM 구동용 컨버터의 이상 발생시 신속한 조치가 가능하여 추가적인 구동 회로의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, SRM 구동용 컨버터의 이상으로 인한 장비의 고장시 정비 시간을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the present invention has the effect of detecting in real time whether the switch element of the SRM drive converter is damaged, and in the event of an abnormality of the SRM drive converter, it is possible to quickly take measures to damage the additional drive circuit There is an effect that can prevent. In addition, there is an effect that can minimize the maintenance time in the event of failure of the equipment due to the error of the SRM drive converter.
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