KR20050039307A

KR20050039307A - 모터의 과전압 보호회로

Info

Publication number: KR20050039307A
Application number: KR1020030074743A
Authority: KR
Inventors: 원준희; 이경훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-04-29
Also published as: KR100977013B1

Abstract

본 발명은 모터의 과전압 보호회로에 관한 것으로, 3상 교류전원을 사용하는 인버터에서 BLDC등과 같은 모터 제동시, 역기전력으로 직류링크단 전압이 상승하는 경우가 발생하는데, 이와같은 과전압 이상 현상이 발생할 경우 상기 직류링크단과 제어전원측을 절연시키면서, 직류링크단의 과전압을 감지하여 이를 방전시킴으로써, 과전압에 의한 모터의 인버터 직류링크단 손상을 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 상용교류전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부의 정류신호를 평활하여 인버터에 직류링크전압을 인가하는 직류링크단과; 상기 정류부와 직류링크단에 위치하여, 상기 직류링크단의 직류링크전압을 감지하여 그 직류링크 전압이 일정값 이상 상승하면, 상기 직류링크전압을 방전시켜 직류링크단을 보호하는 과전압보호기를 포함하여 구성한다.

Description

모터의 과전압 보호회로{OVER VOLTAGE PROTECTION CIRCUIT FOR MOTOR}

본 발명은 모터의 과전압 보호회로에 관한 것으로, 특히 3상 교류전원을 사용하는 인버터에서 BLDC등과 같은 모터 제동시, 역기전력으로 직류링크단 전압이 상승하는 경우가 발생하는데, 이와같은 과전압 이상 현상이 발생할 경우 상기 직류링크단과 제어전원측을 절연시키면서, 직류링크단의 과전압을 감지하여 이를 방전시킴으로써, 과전압에 의한 모터의 인버터 직류링크단 손상을 방지하도록 한 모터의 과전압 보호회로에 관한 것이다.

도1은 단상 교류전원을 사용한 인버터 회로를 보인 회로도로서, 교류전원을 정류하여 직류링크단에 직류전원을 인가하는 정류부(2)와, 다수의 커패시터로 이루어져 인버터에 직류 전원을 공급하는 직류링크단(3)과, 상기 직류링크단(3)으로부터 직류 전원을 입력받아 모터(5)를 제어하는 인버터(4)와, 상기 직류링크단(3)으로부터 직류 전원을 입력받아 각 IC의 제어 전원인 +5V 등을 공급해 주는 SMPS(6), 상기 인버터(4)를 제어하는 제어부(7)를 구비한다.

상기 인버터(4)를 통해 BLDC등과 같은 모터를 제어하는 경우, 모터 제동시 역기전력으로 인하여 직류링크전(Vdc)가 상승하는 과전압 이상 현상이 발생할 수 있는데, 이 과전압이 직류링크단(3)의 커패시터 정격보다 상승하면 커패시터를 소손시키는 문제점이 발생하게 된다.

이를 방지하기 위해, 도1과 같이 단상 교류 전원을 이용하는 인버터 회로부는 직류링크단(3)의 '-'측과 SMPS(6) 출력측인 GND를 common을 시킬수 있어, 과전압보호블록(8)을 구비하여 과전압 이상 현상으로부터 직류링크단을 보호한다.

즉, 상기 과전압보호블록(8)의 저항분배부(8-1)를 통해 직류링크단(3)의 직류링크전압(Vdc)을 센싱하여, 비교부(8-2)에서 기준전압(Vref)과 비교하여 이상 과전압 발생시 직류링크전압(Vdc)이 기준전압(Vref) 보다 크게 되어, 트랜지스터(Q1)이 On이 되고, 결과적으로 트랜지스터(Q3)가 On 되므로, 방전저항(R)을 통해 직류링크단(3)의 과전압을 방전시켜 직류링크단(3)을 보호한다.

여기서, 인버터 용량이 큰 경우, 도2와 같이 교류전원은 3상 교류전원을 사용하게 되고, SMPS(6)는 3상 전원의 한 상과 중성선을 통해 얻은 단상 교류 전원을 단상정류부(8)를 통해 얻은 직류링크전압(Vdc1)을 입력으로 하여 각 IC의 제어 전원인 +5V 등을 공급한다.

이때, 인버터(2)에 직류전압을 공급하는 직류링크단과 제어 전원을 만들기 위한 직류링크전압(Vdc1)을 서로 분리하여 사용함으로써, 3상 교류 전원을 사용하는 인버터 회로부는 안전성의 문제로 인하여, 상기 도1과 같이 직류링크단(3)의 '-'측과 SMPS(6)의 출력측인 제어 전원의 GND를 common 시킬 수 없다.

즉, 상술한 바와같이, 3상 교류 전원을 사용하는 인버터 회로부에서는 단상 교류 전원 경우와 달리, 안정상의 이유 때문에, 직류링크단의 '-'측과 제어전원의 'GND'를 common 시킬 수 없다.

따라서, BLDC와 같은 모터를 제어하는 경우, 모터 제동시 역기전력으로 인해 직류링크단 전압이 상승하여도, 일반적인 저항 분배에 의한 직류링크단 전압을 감지하여 과전압을 방전시키는 방식을 사용하지 못하여 그 과전압에 의한 모터의 인버터 직류링크단 손상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모터 제동시, 역기전력등으로 직류링크단에 걸리는 전압이 일정값이상으로 상승하는 경우에, 상기 직류링크단과 제어전원측을 분리하고, 직류링크단의 과전압을 감지하여 이를 방전시킴으로써, 과전압에 의한 모터의 인버터 직류링크단 손상을 방지하도록 한 모터의 과전압 보호회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상용교류전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부의 정류신호를 평활하여 인버터에 직류링크전압을 인가하는 직류링크단과; 상기 정류부와 직류링크단에 위치하여, 상기 직류링크단의 직류링크전압을 감지하여 그 직류링크 전압이 일정값 이상 상승하면, 상기 직류링크전압을 방전시켜 직류링크단을 보호하는 과전압보호기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 모터의 과전압 보호회로에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명 모터의 과전압 보호회로에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도이다.

도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 상용교류전원(10)을 정류하는 정류부 (20)와; 상기 정류부(20)의 정류신호를 평활하여 인버터(40)에 직류전압을 인가하는 직류링크단(30)과; 상기 정류부(20)와 직류링크단(30) 사이에 위치하여, 상기 직류링크단(30)의 직류전압을 감지하여 그 직류전압이 일정값 이상 상승하면, 상기 직류전압을 방전시켜 직류링크단(30)을 보호하는 과전압보호기(90)와; 펄스폭 변조신호(PWM)에 의해 스위칭되어, 상기 직류링크단 (30)에서 출력되는 직류전압을, 3상 교류전압으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터(40)와; 상기 인버터(40)의 스위칭을 제어하기 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하는 제어기(70)와; 상용 교류전원(10)을 정류하는 정류부(80)를 통해 직류링크전압(Vdc1)으로 입력받아 제어측 전원을 발생하는 SMPS(60)로 구성한다.

상기 과전압보호기(90)는, 도4에 도시한 바와같이, 직류전압을 감지하여 그 직류전압이 일정전압 이상이면 과전압 감지신호를 출력하는 직류전압감지부(100)와; 상기 직류링크전압감지부(100)의 과전압감지신호에 의해 인에이블되어, 절연구동신호를 출력하는 절연구동부(200)와; 상기 절연구동신호에 의해 동작하고, 직류링크단과 제어전원측을 절연시키는 절연부(300)와; 상기 절연부(300)에서 출력되는 절연신호에 따라, 릴레이 구동신호를 출력하는 릴레이구동부(400)와; 상기 릴레이구동부(400)에서 출력되는 릴레이구동신호에 의해 온/오프되는 릴레이부(500)와; 상기 릴레이부(500)가 온되면, 직류링크단의 과전압을 방전하는 방전부(600)로 구성하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 정류부(20)는 상용교류전원(10)을 정류하고, 직류링크단(30)은 상기 정류부(20)의 정류신호를 커패시터를 통해 평활하여 인버터(40)에 직류전압을 인가한다.

이에 따라, 상기 인버터(40)는 펄스폭 변조신호(PWM)에 의해 스위칭되어, 상기 직류링크단(30)에서 출력되는 직류전압을, 3상 교류전압으로 변환하여 모터에 인가한다.

여기서, 제어기(70)는, 모터(50)의 부하를 감지하여 그에 따라 모터의 회전속도를 제어하기 위하여, 펄스폭변조신호를 상기 인버터(40)의 스위칭소자에 인가하고, SMPS(60)는 상용 교류전원(10)을 정류하는 정류부(80)를 통해 직류전압 (Vdc1)으로 입력받아 상기 제어기(70)의 전원으로 출력한다.

이때, 과전압보호기(90)는, 상기 정류부(20)와 직류링크단(30)에 위치하여, 상기 직류링크단(30)의 직류전압(Vdc)을 감지하여 그 직류전압(Vdc)이 일정값 이상 상승하면, 상기 직류전압(Vdc)을 방전시켜 직류링크단(30)을 보호한다.

상기 과전압보호기(90)의 동작을 도4를 참조하여 상세히 설명하면, 우선, 직류전압감지부(100)는 직류링크단(30)의 직류전압(Vdc)을 감지하여 그 직류전압 (Vdc)이 일정전압 이상이면 과전압 감지신호를 절연구동부(200)에 인가하고, 이에 따라, 상기 절연구동부(200)는 상기 직류전압감지부(100)의 과전압감지신호에 의해 인에이블되어, 절연구동신호를 절연부(300)에 인가하며, 이에 의해 상기 절연부 (300)는 동작되어 절연신호를 출력한다.

즉, 상기 직류전압감지부(100)의 저항(R1)에 걸리는 전압이 0.7V이상이면 과전압감지신호를 '하이'로 출력하여 절연구동부(200)의 트랜지스터(Q1)를 온시키고 트랜지스터(Q2)를 오프시켜 절연부(300)의 포토커플러(PC)가 동작된다.

이에 따라, 릴레이구동부(400)는 상기 절연부(300)에서 출력되는 절연신호에 따라 릴레이 구동신호를 출력하고, 릴레이부(500)는 상기 릴레이구동부(400)에서 출력되는 릴레이구동신호에 의해 온/오프되며, 방전부(600)는 상기 상기 릴레이부 (500)가 온되면, 직류링크단의 과전압을 방전하여 회로를 보호한다.

다시 말해서, 본 발명은 역기전력등으로 직류링크단에 걸리는 전압이 일정값이상으로 상승하는 경우에, 상기 직류링크단과 제어전원측을 분리하면서, 직류링크단의 과전압을 감지하여 이를 방전시킨다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 모터 제동시, 역기전력등으로 직류링크단에 걸리는 전압이 일정값이상으로 상승하는 경우에, 상기 직류링크단과 제어전원측을 분리하고, 직류링크단의 과전압을 감지하여 이를 방전시킴으로써, 과전압에 의한 모터의 인버터 직류링크단 손상을 방지하는 효과가 있다.

도1은 단상 교류전원을 사용한 모터 구동회로를 보인 실시예의 회로도.

도2는 3상 교류전원을 사용한 모터 구동회로를 보인 실시예의 회로도.

도3은 본 발명 모터의 과전압 보호회로에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도.

도4는 도3에 있어서, 과전압보호기에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:3상 교류전원 20,80:정류부

30:직류링크단 40:인버터

50:모터 60:SMPS

70:제어기 90:과전압보호기

Claims

3상 교류전압에 의해 구동되는 모터에 있어서,

상용교류전원을 정류하는 정류부와;

상기 정류부의 정류신호를 평활하여 인버터에 직류전압을 인가하는 직류링크단과;

상기 정류부와 직류링크단에 위치하여, 상기 직류링크단의 직류전압을 감지하여 그 직류전압이 일정값 이상 상승하면, 상기 직류전압을 방전시켜 직류링크단을 보호하는 과전압보호기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 모터의 과전압 보호회로.
제1 항에 있어서, 과전압보호기는,

직류전압을 감지하여 그 직류전압이 일정전압 이상이면 과전압 감지신호를 출력하는 직류전압감지부와;

상기 직류전압감지부의 과전압감지신호에 의해 인에이블되어, 절연구동신호를 출력하는 절연구동부와;

상기 절연구동신호에 의해, 직류링크단과 제어전원측을 절연하기 위한 절연신호를 출력하는 절연부와;

상기 절연부에서 출력되는 절연신호에 따라, 릴레이 구동신호를 출력하는 릴레이구동부와;

상기 릴레이구동부에서 출력되는 릴레이구동신호에 의해 온/오프되는 릴레이부와;

상기 릴레이부가 온되면, 직류링크단의 과전압을 방전하는 방전부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 모터의 과전압 보호회로.