KR20090090740A

KR20090090740A - 분산된 전력소자의 제어장치

Info

Publication number: KR20090090740A
Application number: KR1020080016166A
Authority: KR
Inventors: 김종백
Original assignee: 김종백
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-26
Also published as: KR101012015B1

Abstract

본 발명은 전력소자의 제어방식으로 1개 또는 다수의 구동기기의 개별제어, 동기제어 및 인버터의 제어에 적합하도록 고안한 제어장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 전원부, 전력소자, MCB(Motion Control Board)를 각각의 독립된 유니트(UNIT)로 분산하여 구성함으로써 구동기기의 증설 또는 용량의 변경시에 개별 구성요소의 증설과 변경으로 쉽게 대응할 수 있으며, 중복되는 구조를 공유함으로써 비용절감을 도모할 수 있는 장점이 있으며, MCB에는 다수의 프로세서(Processor)를 내장하여 다수의 구동기기의 개별제어가 가능할 뿐만 아니라, 공유메모리를 통하여 실시간으로 현재의 데이터를 공유함으로 다수의 구동기기의 동기제어가 가능한 분산된 전력소자의 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 전력소자 제어장치에 있어서, 다수의 프로세서를 내장하고 있으며 공유메모리에 의해 다수의 구동기기의 동기제어를 하는 통합 MCB(10); 로직회로와 전력소자를 하나의 유닛으로 통합하여 통합 MCB(10)의 제어를 받는 전력소자 유닛(20); 및 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하여 전력소자 유닛에 공급하는 전원부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

통합 MCB, 공유 메모리, 로직회로, 전원 감시 장치, 회생저항

Description

분산된 전력소자의 제어장치{DEVICE FOR CONTROL OF DISPERSION ELECTRIC ELEMENTS}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 종래의 드라이버의 회로도이고 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 종래의 전력소자의 제어장치의 회로도이다.

아래에서 도 1과 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

일반적으로, 종래의 드라이버(Driver)는 도 1과 같은 구조이다. 이것은 3상 메인 교류전원을 정류(DC)하는 전원부와 전력소자, 제어를 담당하는 프로세서가 하나의 UNIT로 구성되어 있다. 전력소자는 구동기기의 U,V,W Line과 연결되며, 피드백(Feed Back)요소로는 전류센서(CT: Current Transformer)와 구동기기의 라우터(Rotor) 위치(각)를 검출하는 인코더(Encoder)가 있다.

제어지령 신호로서 위치는 펄스를 받고, 속도나 토크는 아날로그 전압 신호를 받는 구조이다.

구동기기의 제어지령 신호로 사용하는 전압이나 단순 펄스신호는 주변의 잡음에 대하여 취약점이 있으며 이로 인하여 정밀제어의 실현이 어렵다.

이러한 구조로 2개 이상 다수의 구동기기를 제어하기 위해서는 그림2 와 같은 구조가 된다. 이 구조에서는 각각의 구동기기의 용량에 따른 개별적인 드라이버이므로, 각 드라이버 내의 중복되는 구조를 공용으로 사용하지 못하고 개별로 드라이버를 사용하는 것이 되어, 자원 및 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

또한 이 구조에서는 각각의 드라이버 간에 피드백 요소를 서로 공유할 수 없으므로 다수의 구동기기를 동일한 속도, 토크, 위치로 제어하는 동기제어는 할 수 없었다.

아울러 메인 전원을 정류하는 전원부의 경우에도, 각 드라이버의 내부는 서로 동일한 구조임에도 불구하고 공용할 수가 없었다. 이는 경제적인 면에서도 손실이 오는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 1개 또는 다수의 구동기기를 경제적으로 개별 제어할 수 있도록 하고, 다수의 구동기기의 동기제어가 가능하며, 각 구동기기의 용량의 변화에 쉽게 대응할 수 있도록 하는 제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 상기 MCB(10)는 제1프로세서에서 발생한 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제1프로세서의 제1공유 메모리(11); 제1프로세서의 제1공유 메모리(11)에 저장된 데이터를 다른 프로세서와 공유하고 제어신호를 공유하도록 하는 제2공유 메모리(12); 및 제2프로세서에서 발생된 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제2프로세서의 제3공유 메모리(13);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 MCB(10)는 제1프로세서의 제1공유 메모리(11)와 제2공유 메모리(12) 및 제2프로세서의 제3공유 메모리(13)를 통하여 PLC 또는 PC와 고속의 페럴렐(Parallel) 통신으로 제어명령을 받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 MCB(10)는 전력소자와의 연결이 광섬유 또는 라인드라이버(Line Driver) 전용 IC를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전력소자 유닛(20)은 프로세서로부터 입력된 데이터와 제어신호를 변환하여 전력소자(22)로 전송하는 역할을 하는 로직회로(21); 및 로직회로(21)로부터 입력된 데이터와 전력신호에 따라 동작하고 구동기기를 구동하는 역할을 하는 전력소자(22);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전원부(30)는 입력되는 드라이버 내의 3상 메인 전원을 일차적으로 정류하는 정류기(31); 정류기(31)에서 정류된 전원의 정류파형을 직류와 가깝게 평활 시키는 평활 콘덴서(32); 전원부(30)의 음극과 양극에 병렬로 연결되어 전원의 상태를 감시하는 전원 감시 장치(33); 다수의 구동기기가 급감속할 때 발생하는 역전압을 차단시키는 역할을 하는 회생저항(34); 및 회생저항(34)과 연동하여 전원 감시 장치(33)의 제어전압을 입력받아 정류된 전압을 조종하는 트렌지스터(35);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1개 또는 다수의 구동기기 시스템에서 전원부 및 회생저항을 공유하여 사용함으로써 시스템의 경제적 최적화가 가능하며, 개별 및 동기제어를 가능하게 하는 구조임으로 1개의 고용량/고가격의 구동기기를 적용하는 대신에 다수의 저용량/저가격의 구동기기를 동기제어 함으로써 목적 기기 전체의 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 전력소자만을 교체함으로써 구동기기의 용량 변화에 손쉽게 대응할 수 있으며, 드라이버의 사후관리도 용이하게 할 수 있는 효과도 있다

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는

경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분산된 전력소자의 제어장치의 회로도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명은 다수의 프로세서를 내장하고 있으며 공유메모리에 의해 다수의 구동기기의 동기제어를 하는 통합 MCB(10); 로직회로와 전력소자를 하나의 유닛으로 통합하여 통합 MCB(10)의 제어를 받는 전력소자 유닛(20); 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하여 전력소자 유닛에 공급하는 전원부(30);로 구성된다.

도 3에서 A번은 MCB(10)와 전력소자의 연결 부분인데. 이곳의 신호(PWM: u, v, w )는 잡음이나 신호의 타이밍(Timing)이 매우 민감한 부분으로써, 이 신호에 이상이 생기면 전력소자가 파손되는 경우가 발생될 수 있다.

따라서 이 신호를 안정적으로 처리하기 위한 방법으로는 광섬유 혹은 포토 아이솔레이션(Photo Isolation)방식의 라인 드라이버(Line Driver)전용 IC를 사용한다. 전력소자의 입력신호는 u, u, v, v, w, w가 필요한데 이것은 전력소자 유닛(20)의 로직 회로(21)에서 만들어진다.

MCB(10)는 그 내부에 다수의 프로세서를 내장하며, 이 프로세서들 사이에는 각각의 프로세서가 피드백 처리하는 전류센서(CT)와 인코더(3)의 데이터(Data)를 실시간으로 공유할 수 있도록 제2공유메모리(Dual Port RAM)(12)를 장착한다. 이러한 구조는 첫번째 프로세서에서 이루어진 제어상태 전반을 다른 프로세서를 제어할 때 사용하게 함으로서 다수의 구동기기의 동기제어가 가능하다.

또한, MCB(10)는 제1프로세서에서 발생한 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제1프로세서의 제1공유 메모리(11); 제1프로세서의 제1공유 메모리(11)에 저장된 데이터를 다른 프로세서와 공유하고 제어신호를 공유하도록 하는 제2공유 메모리(12); 제2프로세서에서 발생된 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제2프로세서의 제3공유 메모리(13);로 구성된다.

제1프로세서의 제1공유 메모리(11)는 제1프로세서에서 발생한 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 역할을 한다.

제2공유 메모리(12)는 제1프로세서의 제1공유 메모리(11)에 저장된 데이터를 다른 프로세서와 공유하고 제어신호를 공유하도록 하여 다수의 구동기기와 전력소자들을 동시에 연동시킬 수 있도록 한다.

제2프로세서의 제3공유 메모리(13)는 제2프로세서에서 발생된 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 역할을 한다.

전력소자 유닛(20)은 프로세서로부터 입력된 데이터와 제어신호를 변환하여 전력소자(22)로 전송하는 역할을 하는 로직회로(21); 로직회로(21)로부터 입력된 데이터와 전력신호에 따라 동작하고 구동기기를 구동하는 역할을 하는 전력소자(22);로 구성된다.

로직회로(21)는 프로세서로부터 입력된 데이터와 제어신호를 변환하여 전력소자(22)로 전송하는 역할을 한다.

전력소자(22)는 로직회로(21)로부터 입력된 데이터와 전력신호에 따라 동작하고 구동기기를 구동하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분산된 전력소자의 제어장치의 전 원부의 회로도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 도 4에서는 각각의 드라이버 내의 3상 메인 전원을 정류(DC)하는 전원부(30)를 시스템의 용량에 맞게 통합하여 1개의 공용의 전원부로 구성된다.

즉, 상기 전원부(30)는 입력되는 드라이버 내의 3상 메인 전원을 일차적으로 정류하는 정류기(31); 정류기(31)에서 정류된 전원의 정류파형을 직류와 가깝게 평활 시키는 평활 콘덴서(32); 전원부(30)의 음극과 양극에 병렬로 연결되어 전원의 상태를 감시하는 전원 감시 장치(33); 다수의 구동기기가 급감속할 때 발생하는 역전압을 차단시키는 역할을 하는 회생저항(34); 회생저항(34)과 연동하여 전원 감시 장치(33)의 제어전압을 입력받아 정류된 전압을 조종하는 트렌지스터(35);로 구성된다.

정류기(31)는 입력되는 드라이버 내의 3상 메인 전원을 일차적으로 정류한다.

평활 콘덴서(32)는 정류기(31)에서 정류된 전원의 정류파형을 직류와 가깝게 평활 시키는 역할을 한다.

전원 감시 장치(33)는 전원부(30)의 음극과 양극에 병렬로 연결되어 전원의 상태를 감시하는 역할을 한다.

회생저항(34)은 다수의 구동기기가 급감속할 때 발생하는 역전압을 차단시키는 역할을 한다.

트렌지스터(35)는 회생저항(34)과 연동하여 전원 감시 장치(33)의 제어전압 을 입력받아 정류된 전압을 조종한다.

또한 구동기기가 급감속할 때에 발생되는 전력을 저항방전하여 소비하는데 이를 저항회생이라 한다. 이 때에도 전원부(30) 내의 1개의 회생저항(34)을 공유함으로써 종래에 각각의 드라이브마다 회생저항을 장착했던 것과 비교하면 상당한 원가절감을 이룰 수 있게 된다.

전력소자의 용량 변화는 구동기기의 용량 변화를 의미한다. 시스템의 필요에 따라 구동기기의 용량 변화가 요구되는 경우에, 여타의 요소를 손대지 않고도 간단히 전력소자만을 교체함으로써 손쉽게 대응이 가능하며 사후관리(A/S)도 용이해지는 장점이 있다.

MCB(10)에 명령하는 신호가 종래의 펄스 또는 아날로그 방식일 경우에는 주변의 잡음(Noise)에 상당히 취약하며, 또한 2개 이상 다수의 구동기기의 제어방식은 명령 신호가 고속, 정확해야 하므로, 본 발명에서는 디지털 병렬(Digital Parallel)통신 방식으로 명령함으로써 잡음 대책 및 속도의 향상을 실현한다.

이 명령신호를 받기 위하여 MCB(10)내의 프로세서와 상위 PC 또는 PLC(Programmable Logic Controller)(7)와의 사이에는 제1프로세서 제1공유 메모리(11) 및 제2프로세서 제3공유 메모리(13)(Dual Port RAM)를 장착함으로써 고속의 디지털 병렬(Digital Parallel) 통신방식을 실현한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 종래의 드라이버의 회로도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 종래의 전력소자의 제어장치의 회로도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분산된 전력소자의 제어장치의 회로도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 프로세서 유닛 2: 전력소자

3: 인코더 4: 구동기기

5: 전원부 6: MMI

7: PLC 8: MCB

10: 통합 MCB 11: 제1프로세서의 제1공유 메모리

12: 제2공유 메모리 13: 제2프로세서의 제3공유 메모리

20: 전력소자 유닛 21: 로직회로

22: 전력소자 30: 전원부

31: 정류기 32: 평활 콘덴서

33: 전원 감시 장치 34: 회생저항

35: 트렌지스터

Claims

전력소자 제어장치에 있어서,

다수의 프로세서를 내장하고 있으며 공유메모리에 의해 다수의 구동기기의 동기제어를 하는 통합 MCB(10);

로직회로와 전력소자를 하나의 유닛으로 통합하여 통합 MCB(10)의 제어를 받는 전력소자 유닛(20); 및

입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류하여 전력소자 유닛에 공급하는 전원부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 MCB(10)는

제1프로세서에서 발생한 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제1프로세서의 제1공유 메모리(11);

제1프로세서의 제1공유 메모리(11)에 저장된 데이터를 다른 프로세서와 공유하고 제어신호를 공유하도록 하는 제2공유 메모리(12); 및

제2프로세서에서 발생된 피드백 신호를 저장하고 제어신호를 제공하는 제2프로세서의 제3공유 메모리(13);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 MCB(10)는

제1프로세서의 제1공유 메모리(11)와 제2공유 메모리(12) 및 제2프로세서의 제3공유 메모리(13)를 통하여 PLC 또는 PC와 고속의 페럴렐(Parallel) 통신으로 제어명령을 받는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 MCB(10)는

전력소자와의 연결이 광섬유 또는 라인드라이버(Line Driver) 전용 IC를 사용하는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전력소자 유닛(20)은

프로세서로부터 입력된 데이터와 제어신호를 변환하여 전력소자(22)로 전송하는 역할을 하는 로직회로(21); 및

로직회로(21)로부터 입력된 데이터와 전력신호에 따라 동작하고 구동기기를 구동하는 역할을 하는 전력소자(22);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전원부(30)는

입력되는 드라이버 내의 3상 메인 전원을 일차적으로 정류하는 정류기(31);

정류기(31)에서 정류된 전원의 정류파형을 직류와 가깝게 평활 시키는 평활 콘덴서(32);

전원부(30)의 음극과 양극에 병렬로 연결되어 전원의 상태를 감시하는 전원 감시 장치(33);

다수의 구동기기가 급감속할 때 발생하는 역전압을 차단시키는 역할을 하는 회생저항(34); 및

회생저항(34)과 연동하여 전원 감시 장치(33)의 제어전압을 입력받아 정류된 전압을 조종하는 트렌지스터(35);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산된 전력소자의 제어장치.