KR20030062694A

KR20030062694A - 저가형 전류 제한 회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스모터의 구동 회로

Info

Publication number: KR20030062694A
Application number: KR1020020003036A
Authority: KR
Inventors: 최용원; 정윤철; 임준영; 이요한; 이동일; 유명근; 김상영
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-28
Also published as: KR100445656B1

Abstract

본 발명은 저가형 전류제한회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM이라 함)의 구동회로에 관한 것으로서, 복수개의 상을 가지며 동작하는 SRM에 대한 제어신호가 발생되는 제어부와, 상기 제어부의 신호를 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라 함)하는 변조부와, 상기 변조부에서 변조된 신호에 따라 상기 SRM으로 전원이 인가될 수 있도록 하는 인버터부와, 상기 인버터부에 의해 전원을 상기 SRM에 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 상기 SRM으로 공급되는 전원에 의한 전류의 크기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 크기가 설정치 이상인 경우 상기 전원공급부로부터 상기 SRM으로 전원이 공급되는 것을 차단하는 전류제한부로 구성되어, 전원공급부로부터 SRM에 공급되는 전류의 크기를 감지하여 설정치 이상인 경우 SRM으로 공급되는 전류가 차단되도록 하고 전류의 크기가 설정치 이하로 하강될때까지 SRM으로 공급되는 전류가 차단될 수 있도록 유지하는 전류제한부를 형성함으로써, SRM에 과전류가 공급되어 SRM이 파손 및 오동작되는 것이 사전에 방지되는 효과가 있다.

Description

저가형 전류 제한 회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 회로{ Operating circuit of switched reluctance motor including low price type current limiting circuit }

본 발명은 저가형 전류제한회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM이라 함)의 구동회로에 관한 것으로서, 특히 모터가 설정된 순서를 가지는 복수개의 상에 따라 동작될 수 있도록 상기 모터로 공급되는 전류의 크기를 감지하여 모터의 파손이 방지되도록 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동 회로에 관한 것이다.

일반적인 SRM의 구동회로는 도1 에 도시된 바와 같이, 설정된 위상차를 가지는 복수개의 순차펄스신호가 및 일정한 듀티(duty)를 가지며 연속적으로 발생되는 연속펄스신호가 발생되는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)로부터 발생되는 순차펄스신호와 연속펄스신호의 크기를 비교하여 상기 연속펄스신호의 크기가 큰 경우 하이신호가 발생되는 변조부(20)와, 상기 변조부(20)로부터 발생되는 신호에 따라 온/오프되는 복수개의 트랜지스터(Q1~Q9)에 의해 SRM(2)으로 공급되는 전류를 제어하는 인버터부(30)와, 상기 인버터부(30)에 의해 상기 SRM(2)으로 전류가 공급되도록 하는 전원공급부(40)와, 상기 전원공급부(40)로부터 상기 모터(2)로 공급되는 전류의 크기를 감지하는 전류감지부(50)로 구성된다.

여기서, 상기 제어부(10)는 상기 복수개의 순차펄스신호가 발생되는 제1,제2 및 제3 펄스단자(11, 12, 13)와 상기 연속펄스신호가 발생되는 제4 펄스단자(14)로 이루어지고, 상기 변조부(20)는 상기 제1 내지 제3 펄스단자(11, 12, 13)로부터 발생되는 순차펄스신호와 상기 제4 펄스단자(14)로부터 발생되는 연속펄스신호가 입력되어 상기 연속펄스신호가 큰 경우 하이신호가 출력되도록 복수개의 비교기(21, 22, 23)을 통해 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라 함)가 이루어지게 된다.

이러한 상기 변조부(20)는 상기 제1 내지 제3 펄스단자(11, 12, 13)와 연결되어 신호의 역류를 방지하는 복수개의 다이오드(D1, D2, D3)와, 상기 복수개의 다이오드(D1, D2, D3)와 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)사이에 각각 병렬 연결되는 복수개의 저항(R1~R6)과, 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)과 상기 제4 펄스단자(14)사이에 연결되는 저항(R7, R8)과, 상기 복수개의 다이오드(D1, D2, D3)에 각각 연결되는 복수개의 저항(R1~R6)에 전원을 공급하여 상기 제1 내지 제3 펄스단자(11, 12, 13)로부터 발생되는 순차펄스신호의 레벨이 조정될 수 있도록 하는 레벨전원단(23)과, 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)의 동작전원을 공급하는 동작전원단(24)을 더 포함한다.

한편, 상기 인버터부(30)는 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)로부터의 신호에 따라 온/오프되는 복수개의 트랜지스터(Q1~Q6)와, 상기 복수개의 트랜지스터(Q1~Q6)와 저항(R12, R13, R14)을 통해 연결되어 상기 전원공급부(40)로부터 상기 SRM(2)에 공급되는 전류가 제어되도록 하는 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)로 구성되며, 상기 복수개의 트랜지스터(Q1~Q6)는 상기 변조부(20)에서 복수개의 비교기(21, 22, 23)에 동작전원을 공급하는 동작전원단(24)으로부터 저항(R9, R10, R11)를 통해 동작전원이 공급된다.

그리고, 상기 전원공급부(40)는 외부 전원(41)을 상기 SRM(2)에 공급할 수 있도록 복수개의 저항(R15~R26), 캐패시터(C1, C2, C3), 다이오드(D4~D9)와 상기 외부 전원(41)이 상기 SRM(2)이 동작하는 상에 따라 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 복수개의 트랜지스터(Q10, Q11, Q12)로 구성된다.

한편, 상기 전류 감지부(50)는 상기 전원 공급부(40)와 연결된 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)와 연결되는 복수개의 저항(R27, R28, R29)으로 이루어져 상기 인버터부(30)로부터 발생되는 하이신호에 의해 상기 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)가 온되면 그에 따라 상기 SRM(2)으로 공급되는 전류가 상기 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)와 연결된 복수개의 저항(R27, R28, R29)에도 흐르기 때문에 공급되는 전류의 크기를 확인할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 일반적인 SRM의 구동회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 제어부(10)로부터 상기 SRM(2)이 동작하는 복수개의 상에 따라 설정된 위상차를 가지는 복수개의 순차펄스신호가 상기 제1 내지 제3 펄스단자(11, 12, 13)에서 발생되고, 일정한 듀티(duty)를 가지는 펄스신호가 연속적으로 발생되는 연속펄스신호가 상기 제4 펄스단자(14)로부터 발생된다.

상기 순차펄스신호 및 연속펄스신호는 각각 복수개의 다이오드(D1, D2, D3), 저항(R1~R8)을 거쳐 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)에 입력되고, 상기 연속펄스신호가 큰 경우 상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)에서 하이신호가 출력된다.

상기 복수개의 비교기(21, 22, 23)에서 출력된 신호에 따라 상기 복수개의 트랜지스터(Q1~Q6)가 온/오프되고 그에 따라 상기 전원공급부(40)와 연결된 복수개의 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)가 온/오프되어 상기 전원공급부(40)로부터 상기 SRM(2)의 상에 따라 전류가 공급되게 된다.

이때, 상기 SRM(2)이 동작되도록 공급되는 전류는 상기 전류 감지부(50)에도 흐르게 되므로 상기 SRM(2)에 공급되는 전류의 크기를 감지할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 SRM의 구동회로는 상기 전원공급부(40)로부터 상기 SRM(2)으로 전류가 공급될 때 설정치를 초과하는 크기의 전류가 공급될 때 상기 설정치에 해당하는 전류의 크기만을 감지하는 불연속적인 감지가 이루어지기 때문에 상기 전류가 설정치 이상 공급되어 일정 시간동안 설정치 이하로 하강하지 않는 경우에 대해 상기 SRM(2)으로 전류가 공급되는 것을 차단하기가 용이하지 않기 때문에 상기 SRM(2)이 과전류로 인해 오동작하거나 파손될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 설정치 이상의 전류가 일정 시간동안 설정치 이하로 하강하지 않는 것을 감지하기 위하여 전류의 크기를 연속적으로 감지할 수 있는 홀센서와 같은 고가의 장치가 사용되어야 하므로 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,그 목적은 SRM로 공급되는 전류의 크기가 기준치 이상일 경우 상기 모터가 과전류로 인해 파손되는 것이 방지되도록 비용이 저렴하면서도 상기 전류의 크기를 하드웨어적으로 감지하여 설정치 이상일 경우 상기 SRM로 전류가 공급되는 것을 차단하고 전류가 설정치 이하로 하강하는 시간동안 상기 SRM으로 전류가 공급되는 것이 차단되도록 하여 상기 SRM의 파손 및 오동작을 방지하는 SRM의 구동 회로를 제공하는데 있다.

도1 은 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로가 도시된 회로도,

도2 는 본 발명에 따른 저가형 전류제한회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한부가 도시된 회로도,

도3 은 본 발명에 따른 저가형 전류제한회로를 포스위치소자(41)함한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로스위치드 릴럭턴스 모터의 정상적인 동작파형이 도시된 그래프,

도4 는 본 발명에 따른 저가형 전류제한회로를 포함한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로스위치드 릴럭턴스 모터의 전류 제한부에 따라 과전류 공급시 전류가 차단되는 동작파형이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 비교부61: 비교기

70: 충전부D10: 다이오드

C4: 캐패시터80: 스위치부

Q10: 트랜지스터

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동 회로의 특징에 따르면, SRM를 구동시키기 위해 설정된 위상차를 가지며 순차적으로 발생되는 복수개의 순차펄스신호 및 일정한 듀티(duty)를 가지며 연속적으로 발생되는 연속펄스신호가 생성되는 제어부와, 상기 제어부에서 생성되는 상기 연속펄스신호와 상기 순차펄스신호의 전압크기를 비교하여 상기 연속펄스신호가 큰 경우 하이신호가 출력되는 변조부와, 상기 변조부의 출력신호에 따라 온/오프되어 상기 모터로 공급되는 전류를 온/오프시키는 인버터부와, 상기 인버터부에 의해 상기 모터로 전류를 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에 의해 상기 모터로 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로에 있어서, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로는 상기 전류 감지부로부터 감지되는 전류의 크기가 설정치 이상일 경우 상기 전원공급부로부터 상기 모터로 전류가 공급되는 것을 차단하는 전류 제한부를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1 은 일반적인 SRM의 구동회로가 도시된 회로도이고, 도2 는 본 발명에 따른 전류 제한부의 구성이 도시된 회로도이다.

본 발명에 따른 SRM의 전류 제한부는 SRM(2)로 공급되는 전류의 크기를 감지하는 전류 감지부(50)에서 감지된 전류의 크기가 입력되고 그 전류의 크기가 설정치 이상일 경우 하이 신호가 발생하는 비교부(60)와, 상기 비교부(60)에서 발생된 신호에 따라 온/오프되는 스위치부(80)와, 상기 비교부(60)와 스위치부(80)사이에 형성되어 상기 비교부(60)에서 발생된 하이신호에 의해 소정의 전압이 충전되는 충전부(70)로 구성된다.

여기서, 상기 도2 에서 미설명된 참조번호는 상기 도1 과 동일한 참조번호를 사용한다.

상기 비교부(60)는 비반전(+)단자에 상기 전류감지부(50)로부터 감지된 크기의 전압이 입력되고, 반전(-)단자에 상기 설정치에 해당하는 전압이 공급되는 비교기(61)와, 상기 비교기(61)에 상기 설정전압이 공급될 수 있도록 전원을 공급하는 설정전원단(62)과, 상기 설정전원단(62)에 연결되어 상기 설정전류가 상기 비교기(61)의 반전(-)단자로 입력될 수 있도록 하는 복수개의 저항(R30, R32)과, 상기 전류감지부(50)로부터 감지된 전압이 히스테리시스를 가지며 상기 비교기(61)의 비반전(+)단자에 입력될 수 있도록 상기 설정 전원단(62) 및 상기 전류감지부(50)사이에 형성되는 복수개의 저항(R31, R33, R34)으로 이루어지며, 상기 비교부(60)에 형성되는 입력단자(91)는 상기 전류 감지부(50)의 복수개의 저항(R27, R28, R29)중 어느 하나의 저항에 전류가 흐를 때에도 전류를 감지할 수 있도록 상기 복수개의 저항(R27 ,R28, R29)과 병렬 연결된다.

한편, 상기 충전부(70)는 상기 비교기(61)로부터 발생되는 신호의 역류를 방지하는 다이오드(D10)와, 상기 다이오드(D10)를 통과한 신호에 의해 소정의 전압이 충전되는 캐패시터(C4)와 상기 다이오드(D10) 및 상기 스위치부(80)사이에 연결되는 저항(R35)로 이루어진다.

상기 스위치부(80)는 상기 비교기(61)로부터 신호가 발생되는 경우 온되는 트랜지스터(Q10)와, 상기 트랜지스터(Q10)와 저항(R34)를 통해 연결되어 상기 트랜지스터(Q10)에 바이어스 전원을 공급하는 바이어스전원단(81)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 SRM의 구동회로에서 전류 제한부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도3 은 전류 감지부에서 감지되는 전류(101)와 전계효과트랜지스터가 동작하는 파형(102)과 전원공급부에서 SRM의 상에 따라 공급되는 전류(103)가 도시된 그래프이다.

먼저, 상기 전류 감지부(50)에서 상기 SRM(2)으로 공급되는 전류의 크기를 감지하게 되고 상기 감지 전류가 설정 전류 크기 이하인 경우에는 도3 에 도시된 바와 같이, 상기 전류 감지부(50)에서 감지된 전류에 의해 상기 전계효과트랜지스터(Q7, Q8, Q9)가 온/오프되고, 이로 인해 상기 전원 공급부(40)로부터 상기SRM(2)이 동작하는 상에 따라 전류가 공급되게 된다.

도4 는 전류 감지부에서 감지되는 전류(104)와 전계효과트랜지스터가 동작하는 파형(105)과 전원공급부에서 SRM의 상에 따라 공급되는 전류(106)가 도시된 그래프이다.

만일, 상기 전류 감지부(50)에서 감지된 전류의 크기가 설정치 이상 공급된 경우에는 도4 에 도시된 바와 같이, 상기 전류감지부(50)에서 감지된 크기의 전류가 상기 비교기(61)에 입력되면, 상기 비교기(61)에 입력된 전류는 설정치에 비하여 크기가 크므로 상기 비교기(61)에서는 하이신호가 출력되고, 상기 하이 신호는 다이오드(D10)을 통과하여 상기 캐패시터(C4)에 충전됨과 동시에 트랜지스터(Q10)를 온시켜 상기 전계효가 트랜지스터(Q7,Q8,Q9)를 오프시키게된다.

따라서, 상기 전원공급부(40)에서는 상기 SRM(2)의 상에 따른 전류를 공급하게 되지 않게 되고, 이로 인해 상기 전류 감지부(50)에서 감지되는 전류가 없어지기 때문에 상기 비교기(61)에서 하이신호가 발생되지 않게 된다.

이때, 상기 비교기(61)의 하이신호에 의해 충전된 캐패시터(C4)로부터 방전이 시작되어 상기 트랜지스터(Q10)가 온상태를 유지하게 된다.

즉, 상기 전원 공급부(40)로부터 상기 SRM(2)에 공급되는 전류가 상기 설정치 이상 공급되고 다시 설정치 이하로 하강할 때 까지 상기 캐패시터(C4)에 의해 강제적으로 상기 SRM(2)으로 공급되는 전류를 차단하게 되는 것이다.

결국, 상기 전원공급부(40)로부터 상기 SRM(2)에 공급되는 전류의 크기가 상기 설정전류 이상인 경우 다시 상기 설정전류 이하로 크기가 작아질때까지 상기 캐패시터(C4)에 충전된 전원에 의해 강제적으로 상기 전원 공급부(40)에서 상기SRM(2)으로 전류가 공급되는 것을 차단하게 되기 때문에 상기 SRM(2)이 과전류로 인해 파손 되거나 오동작하는 것을 방지하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동회로는 전원공급부로부터 SRM에 공급되는 전류의 크기를 감지하여 설정치 이상인 경우 SRM으로 공급되는 전류가 차단되도록 하고 전류의 크기가 설정치 이하로 하강될때까지 SRM으로 공급되는 전류가 차단될 수 있도록 유지하는 전류제한부를 형성함으로써, SRM에 과전류가 공급되어 SRM이 파손 및 오동작되는 것이 사전에 방지되는 효과가 있다.

Claims

모터를 구동시키기 위해 설정된 위상차를 가지며 순차적으로 발생되는 복수3신호가 생성되는 제어부와; 상기 제어부에서 생성되는 상기 연속펄스신호와 상기 순차펄스신호의 전압크기를 비교하여 상기 연속펄스신호가 큰 경우 하이신호가 출력되는 변조부와; 상기 변조부의 출력신호에 따라 온/오프되어 상기 모터로 공급되는 전원을 온/오프시키는 인버터부와; 상기 인버터부에 의해 상기 모터로 전류를 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부에 의해 상기 모터로 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM이라 함)의 구동회로에 있어서,

상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동회로는 상기 전류 감지부로부터 감지되는 전류의 크기가 설정치 이상일 경우 상기 전원공급부로부터 상기 모터로 전류가 공급되는 것을 차단하는 전류 제한부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동회로.
제1 항에 있어서,

상기 전류 제한부는 상기 전류 감지부로부터 감지되는 전류의 크기가 기준치 이상인 경우 그에 따른 신호가 발생되는 비교부와; 상기 비교부로부터 발생되는 신호에 따라 온되어 상기 제어부로부터 발생되는 상기 연속펄스신호가 상기 변조부로입력되는 것을 차단하는 스위치부와, 상기 비교부와 상기 스위치부사이에 형성되어 상기 비교부에서 발생되는 신호에 의해 소정의 전압이 충전되는 충전부로 구성되는 것을 특징으로 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동 회로.
제2 항에 있어서,

상기 비교부는 상기 전류 감지부에서 감지된 전압의 크기와 기준치에 해당하는 크기의 전압이 입력되는 비교기와; 상기 비교기에 상기 기준치에 해당하는 크기의 전압이 공급될 수 있도록 하는 기준전원단과; 상기 비교기 및 상기 기준전원단에 연결되는 복수개의 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동회로.
제2 항에 있어서,

상기 스위치부는 상기 비교부로부터 발생되는 신호에 따라 온/오프되는 트랜지스터와; 상기 트랜지스터에 바이어스전원을 공급하는 전원단과; 상기 트랜지스터에 연결되는 복수개의 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동회로.
제2 항에 있어서,

상기 충전부는 상기 비교부로부터 발생되는 신호의 역류를 방지하는 다이오드와; 상기 다이오드를 통과한 상기 비교부로부터의 신호에 의해 소정의 전압이 충전되는 캐패시터와; 상기 다이오드와 상기 스위치부사이에 연결되는 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저가형 전류제한회로를 포함한 SRM의 구동회로.