KR200363258Y1 - Phase detector for a PWM converter - Google Patents
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Abstract
본 고안은 모터에서 발생하는 회생 에너지를 전원측으로 회생시키고, DC 링크전압을 안정하게 유지시켜주는 PWM 컨버터에서 리액터의 입력단과 출력단에서 상순을 판별하여 오결선을 검출할 수 있는 전원 회생형 컨버터에서 위상 검출장치에 관한 것이다.The present invention regenerates the regenerative energy generated from the motor to the power supply side, and in the PWM converter that maintains the DC link voltage stably. It relates to a detection device.
이러한 본 고안은 리액터의 입력단에서 삼상 교류전원의 위상을 검출하기 위한 동기회로부(10); 리액터의 출력단에서 삼상 교류전원 중 적어도 2개의 위상을 검출하기 위한 전류센서(12,14); 및 전류센서를 통해 입력되는 신호를 판단하여 리액터 출력단에서의 상순을 판별하고, 동기회로부를 통해 입력되는 삼상 교류전원의 위상을 판단하여 상기 리액터 입력단과 출력단의 상순이 일치하면 컨버터를 정상으로 동작시키고, 일치하지 않으면 경보를 발생하는 제어수단(20)로 구성된다.This invention has a synchronization circuit unit 10 for detecting the phase of the three-phase AC power supply at the input terminal of the reactor; Current sensors 12 and 14 for detecting at least two phases of three-phase AC power at an output of the reactor; And determining the phase of the reactor output stage by determining the signal input through the current sensor, and determining the phase of the three-phase AC power input through the synchronous circuit unit. If the phase of the reactor input stage and the output stage coincide, the converter operates normally. And control means 20 for generating an alarm if they do not match.
따라서, 본 고안에 따르면 전원회생형 컨버터에서 리액터의 전단과 후단의 상순이 일치하는지를 판별하여 오결선을 미리 검출하여 오결선에 따른 오동작에 의해 회로소자가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the power regeneration converter determines whether the front and rear ends of the reactor coincide with each other and detects a wrong wiring in advance, thereby preventing damage to the circuit device due to a malfunction due to the wrong wiring.
Description
본 고안은 모터에서 발생하는 회생 에너지를 전원측으로 회생시키고, DC 링크전압을 안정하게 유지시켜주는 PWM 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PWM컨버터에 연결되는 리액터의 입력단과 출력단에서 상순을 판별하여 오결선을 검출할 수 있는 전원 회생형 컨버터에서 위상 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a PWM converter that regenerates the regenerative energy generated from the motor to the power supply side and maintains the DC link voltage stably. More specifically, the phase sequence is determined at the input and output terminals of the reactor connected to the PWM converter. The present invention relates to a phase detection device in a power regenerative converter capable of detecting wiring.
일반적으로, 전원 회생형 PWM 컨버터는 3상 교류전원을 리액터(필터용 인덕터)를 통해 입력받아 교류를 직류로 변환하여 부하(모터)에 제공하는 것이다. 이러한 PWM 컨버터에서 리액터는 부피가 크고 무겁기 때문에 통상, 컨버터 장치 외부에 설치되어 연결되기 때문에 오결선이 발생할 가능성이 있다. 특히, NC 및 공작 기계 내부의 전장 부분에는 수 많은 선들이 복잡하게 이어져 있으므로 오결선이 발생할 가능성이 높다. In general, a power regenerative PWM converter receives a three-phase AC power through a reactor (filter inductor) and converts AC into DC to provide a load (motor). In such a PWM converter, since the reactor is bulky and heavy, there is a possibility of incorrect wiring because it is usually installed and connected outside the converter device. In particular, many wires are complicatedly connected to the electric parts inside the NC and the machine tool, so there is a high possibility of incorrect wiring.
그리고 PWM 컨버터에서는 전원위상을 검출하는 동기신호 검출라인과 리액터를 거친 후 컨버터 입력단의 전원라인에서 결선의 오류가 발생하게 되면, 교류전원 전압중 낮은 상전압과 직류 링크단의 높은 전압이 인덕터를 사이에 두고 쇼트 상태가 되어 과도한 전류가 흘러 컨버터를 손상시키게 되는 문제점이 있다. In the PWM converter, if a wiring error occurs in the power line of the converter input stage after passing through the synchronous signal detection line and the reactor for detecting the power phase, the low phase voltage among the AC power voltages and the high voltage of the DC link stage are connected between the inductors. In this case, there is a problem in that a short state occurs and excessive current flows to damage the converter.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, PWM 컨버터 제어에 필요한 전원전압 동기신호와 3상 전원과 리액터를 통하여 연결된 컨버터 입력단 사이의 잘못된 결선을 미리 검출하여 PWM 컨버터의 오동작을 방지하기 위한 전원 회생형 컨버터에서 전원위상 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the conventional problems as described above, and the malfunction of the PWM converter was detected by detecting a faulty connection between the power supply voltage synchronization signal and the three-phase power supply and the converter input terminal connected through the reactor. It is an object of the present invention to provide a power phase detection apparatus in a power regenerative converter to prevent the damage.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 장치는, R,S,T 삼상전원을 리액터를 통해 컨버터 제어부로 입력받아 게이트구동신호에 따라 전력소자가 직류로 변환하여 부하로 제공하도록 된 컨버터 제어장치에 있어서, 상기 리액터의 입력단에서 삼상 교류전원의 위상을 검출하기 위한 동기회로부; 상기 리액터의 출력단에서 삼상 교류전원 중 적어도 2개의 위상을 검출하기 위한 전류센서; 및 상기 전류센서를 통해 입력되는 신호를 판단하여 리액터 출력단에서의 상순을 판별하고, 상기 동기회로를 통해 입력되는 삼상 교류전원의 위상을 판단하여 상기 리액터 입력단과 출력단의 상순이 일치하면 컨버터를 정상으로 동작시키고 일치하지 않으면 경보를 발생하며 동작을 중지시키는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the device of the present invention receives an R, S, T three-phase power supply to a converter control unit through a reactor, and converts the power device into a direct current according to a gate driving signal and provides the load to a converter control device. A synchronizing circuit unit for detecting a phase of a three-phase AC power supply at an input terminal of the reactor; A current sensor for detecting at least two phases of three-phase AC power at an output of the reactor; And determining the phase of the reactor output stage by determining the signal input through the current sensor, and determining the phase of the three-phase AC power input through the synchronization circuit, and when the phase of the reactor input stage and the output stage coincide, the converter is returned to normal. It is characterized in that it consists of a control means for generating an alarm and stopping the operation if it does not match.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안이 적용되는 PWM 컨버터를 도시한 구성도로서, PWM 컨버터는 리액터(L1,L2,L3)와 제1 내지 제6 전력소자, 전력소자의 각 게이트를 구동하기 위한 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버(20), 삼상 교류전원의 위상을 검출하기 위한 동기회로부(10)로 구성된다. 그리고 리액터(L1,L2,L3) 입력단에서의 삼상 교류전원의 위상은 동기회로부(10)를 통해 검출되고, 리액터(L1,L2,L3) 출력단에서의 삼상 교류전원의 위상은 R 상과 S 상에 설치된 전류센서(12,14)를 통해 검출된다.1 is a block diagram illustrating a PWM converter to which the present invention is applied, and the PWM converter includes a microprocessor and a gate for driving each of the reactors L1, L2, and L3, the first to sixth power devices, and the power devices. The driver 20 and the synchronous circuit part 10 for detecting the phase of a three-phase AC power supply are comprised. The phase of the three-phase AC power source at the reactor L1, L2, and L3 input terminals is detected through the synchronization circuit unit 10, and the phases of the three-phase AC power source at the output terminals of the reactors L1, L2, L3 are R phase and S phase. It is detected by current sensors 12 and 14 installed in
도 1을 참조하면, 삼상(R,S,T) 교류전원은 각 리액터(L1,L2,L3)를 통해 전력소자의 상,하 암 공통점에 인가된다. 이때 리액터(L1,L2,L3) 입력단의 삼상 교류전원의 위상은 동기회로부(10)에서 검출된 후 G1 내지 G6 신호로서 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버(20)로 전달되고, 리액터(L1,L2,L3) 출력단의 교류전원의 위상은 전류센서(12,14)를 통해 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버(20)로 전달된다. 그리고 각 전력소자의 게이트(G1a, G1b, G2a, G2b, G3a, G3b)에는 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버(20)의 게이트 구동신호가 제공되어 해당 전력 소자들을 온/오프시킨다. 그리고 삼상 교류전원은 전력소자들을 통해 직류로 변환된 후 부하측으로 제공되는데, 부하측에는 평활 커패시터(C)와 돌입전류 방지용 저항(R)이 연결되어 있다. 그리고 부하측에 인가된 전압(Vdc)은 전압센서를 통해 감지되어 마이크로 프로세서 및 게이트 드러이버로 전달된다. Referring to Figure 1, three-phase (R, S, T) AC power is applied to the common upper and lower arms of the power device through each reactor (L1, L2, L3). At this time, the phase of the three-phase AC power supply at the input terminals of the reactors L1, L2, and L3 is detected by the synchronization circuit unit 10, and then transmitted to the microprocessor and the gate driver 20 as the G1 to G6 signals, and the reactors L1, L2, and L3. The phase of the AC power at the output stage is transmitted to the microprocessor and the gate driver 20 through the current sensors 12 and 14. The gate driving signals of the microprocessor and the gate driver 20 are provided to the gates G1a, G1b, G2a, G2b, G3a, and G3b of each power device to turn on / off the corresponding power devices. The three-phase AC power is converted into direct current through the power elements and then provided to the load side. The smoothing capacitor C and the inrush current preventing resistor R are connected to the load side. The voltage Vdc applied to the load side is sensed by the voltage sensor and transferred to the microprocessor and the gate driver.
마이크로 프로세서 및 게이트 구동부(20)는 본 고안에 따라 리액터(L1,L2,L3)의 입력단과 출력단에서 상순이 일치하는지를 판단하여 오결선을 검출하고, 동기회로부(10)의 출력과 부하측으로 인가된 전압을 입력받아 각 전력소자들을 구동하기 위한 게이트 구동신호를 발생한다. According to the present invention, the microprocessor and the gate driver 20 detects a miswiring by determining whether the input terminals and the output terminals of the reactors L1, L2, and L3 coincide with each other, and are applied to the output and load side of the synchronous circuit unit 10. The voltage is input to generate a gate driving signal for driving each power device.
동기회로부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 6개의 포토 카플러(PC1∼PC6)로 구성되어 삼상 교류전원의 상을 디지털적으로 나타내는 G1 내지 G6신호를 각각 출력한다.As shown in Fig. 2, the synchronization circuit section 10 is composed of six photocouplers PC1 to PC6 and outputs G1 to G6 signals digitally representing the phases of the three-phase AC power supplies, respectively.
도 3은 도 2에 도시된 동기회로부에서 전원으로부터 상순을 판단하는 개념을 도시한 도면으로서, (가)는 삼상 교류전원(R,S,T)을 나타내고, (나)는 R-S-T 순으로 결선된 경우의 G1, G3, G5 출력을 나타내고, (다)는 R-T-S 순으로 결선된 경우의 G1, G3, G5 출력을 나타낸다.FIG. 3 is a view illustrating a concept of determining the phase sequence from a power source in the synchronization circuit unit shown in FIG. 2, (A) shows a three-phase AC power source (R, S, T), and (B) is connected in the order of RST. G1, G3, and G5 outputs are shown in the case, and (C) shows G1, G3, and G5 outputs when the connection is made in RTS order.
도 3을 참조하면, G1신호가 1,0,1,1 이고, G3신호가 1,1,0,1이며, G5신호가 0,1,0,1일 경우에 입력 삼상전원의 위상은 R-S-T 상순인 것으로 판단할 수 있고, G1신호가 1,0,1,1 이고, G3신호가 0,1,0,1이며, G5신호가 1,1,0,1일 경우에 입력 삼상전원의 위상은 R-T-S 상순인 것으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3, when the G1 signal is 1,0,1,1, the G3 signal is 1,1,0,1, and the G5 signal is 0,1,0,1, the phase of the input three-phase power source is RST. Phase of the input three-phase power supply when the G1 signal is 1,0,1,1, the G3 signal is 0,1,0,1, and the G5 signal is 1,1,0,1. May be determined as early in the RTS.
도 4는 본 고안에 따라 삼상 전류를 감지하여 상순을 판단하는 개념을 도시한 도면으로서, (가)는 입력전압의 위상(R,S,T)을 나타내고, (나)는 R-S-T 상순일 경우의 전류 위상(IR, IS)을 나타내고, (다)는 R-T-S일 경우의 전류 위상(IR,I S)을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 임의의 시점에서 전류값을 샘플링하여 저장한 후 약 120도 후에 다시 샘플링하여 전류값을 저장한 후, 두 전류값의 부호 변화를 판단하여 상순을 판별한다.4 is a view illustrating a concept of determining a phase sequence by sensing a three-phase current according to the present invention, (a) shows the phase (R, S, T) of the input voltage, (b) is the case of the RST phase The current phases I R and I S are shown, and (C) indicates the current phases I R and I S in the case of RTS. Referring to FIG. 4, after sampling and storing a current value at an arbitrary time point, the sample is stored again after about 120 degrees, and the current value is stored.
다시 도 1을 참조하면, 동기회로부(10)는 리액터(L1,L2,L3) 입력단의 삼상 교류전원의 위상을 검출하여 G1 내지 G6의 신호를 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버(20)로 출력한다. 마이크로 프로세서는 이 신호중에서 G1, G3, G5신호를 판단하여 R-S-T 상순인지 R-T-S 상순인지를 판별한다. Referring back to FIG. 1, the synchronous circuit unit 10 detects a phase of a three-phase AC power source at the reactors L1, L2, and L3 and outputs signals of G1 to G6 to the microprocessor and the gate driver 20. The microprocessor determines the R-S-T order or the R-T-S order by determining the G1, G3, and G5 signals among these signals.
그리고 전류센서(12,14)를 통해 R1과 S1의 전류값을 1회 샘플링하여 램(RAM)의 제1 번지에 저장하고, 위상이 120도 이후의 전류를 다시 검출하여 램(RAM)의 제2 번지에 저장한 후 이 값을 다음 표 1과 같은 기준에 따라 판단하여 상순을 판별한다.The current values of R1 and S1 are sampled once through the current sensors 12 and 14 and stored in the first address of the RAM. After storing at address 2, determine this value by judging this value according to the criteria as in the following table 1.
상기 표 1과 같이, 램에 저장된 전류값으로부터 R상 부호 및 S상 부호가 +, + 순서이면 주전원측이 R1-S1-T1의 상순으로 연결된 것이고, R상 부호 및 S상 부호가 +,- 순서이면 R1-T1-S1인 상순으로 연결된 것으로 마이크로 프로세서가 판단한다. 그리고 마이크로 프로세서는 동기회로부(10)를 통해 판단한 리액터 입력단의 상순과 전류센서(12,14)를 통해 판단한 리액터 출력단의 상순이 일치하면, 컨버터를 정상적으로 동작시키고, 일치하지 않으면 오결선으로 판별하여 경보를 발생함과 아울러 동작을 중지시킨다.As shown in Table 1, if the R-phase code and the S-phase code are +, + order from the current value stored in the RAM, the main power supply side is connected in the order of R1-S1-T1, and the R-phase code and the S-phase code are +,- In this case, the microprocessor determines that the connection is performed in the order R1-T1-S1. The microprocessor operates the converter normally when the phase sequence of the reactor input stage determined by the synchronization circuit unit 10 and the reactor output stage determined by the current sensors 12 and 14 are corrected. And stops the operation.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 고안에 따르면 전원회생형 컨버터에서 리액터의 전단과 후단의 상순이 일치하는지를 판별하여 오결선을 미리 검출하여 오결선에 따른 오동작에 의해 회로소자가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the power regeneration converter determines whether the front and rear ends of the reactor coincide with each other and detects incorrect wiring in advance, thereby preventing damage to the circuit device due to malfunction due to the incorrect wiring. It has an effect.
도 1은 본 고안이 적용되는 PWM컨버터를 도시한 구성도,1 is a configuration diagram showing a PWM converter to which the present invention is applied;
도 2는 도 1에 도시된 동기회로의 세부 회로도,2 is a detailed circuit diagram of a synchronization circuit shown in FIG. 1;
도 3은 동기회로에서 전원으로부터 상순을 판단하는 개념을 도시한 도면,3 is a diagram illustrating a concept of determining an order of priority from a power supply in a synchronous circuit;
도 4는 본 고안에 따라 전류를 감지하여 상순을 판단하는 개념을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a concept of determining an order by sensing a current according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 동기회로부 12,14: 전류센서10: synchronization circuit 12,14: current sensor
20: 마이크로 프로세서 및 게이트 드라이버20: Microprocessors and Gate Drivers
L1,L2,L3: 리액터 PC1∼PC6: 포토카플러L1, L2, L3: Reactor PC1 to PC6: Photocoupler
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