KR20170001915A - Electronic motor system - Google Patents

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KR20170001915A
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홍성민
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an electronic motor system comprising a plurality of electronic motor modules which individually consist of an inverter and an electronic motor as a pair. The electronic motor system according to an embodiment of the present invention can comprise: the plurality of electronic motor modules each of which includes an inverter which supplies driving power by switching input power, and an electronic motor which operates by receiving the driving power from the inverter; a controller controlling the operation of a driver of each of the plurality of electronic motor modules; and a coupler coupling output from the driver of each of the plurality of electronic motor modules.

Description

전동기 시스템{ELECTRONIC MOTOR SYSTEM}ELECTRONIC MOTOR SYSTEM

본 발명은 전동기 및 인버터를 갖는 전동기 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an electric motor system having an electric motor and an inverter.

일반적으로, 전동기(electronic motor)는 전류와 자기장 간의 상호작용에 의해 회전하는 구조를 갖는다.Generally, an electronic motor has a structure that is rotated by the interaction between a current and a magnetic field.

이러한, 전동기를 구동시키기 위해 전력을 제공하는 인버터(inverter)를 포함하여 전동기 시스템이 구현될 수 있다.An electric motor system including an inverter for supplying electric power to drive the electric motor may be implemented.

상술한 전동기 시스템에서 사용자의 필요에 의해 대용량 전동기가 적용되는 경우, 마찬가지로 대용량의 인버터가 적용될 수 있으나, 전동기와 인버터가 각각 1대로 구동하기 때문에 고장이 발생할 경우 운전이 중단될 수 있고, 용량에 따라 대전류가 발생하기 때문에 인버터의 주요 소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)의 신뢰성 확보가 어려울 수 있으며, 전동기의 대용량에 따라 소음이 심하고 인버터의 주요 소자들의 발열 문제가 발생할 수 있다.
When a large-capacity electric motor is applied to the motor system according to the user's needs, a large-capacity inverter may be used. However, since the motor and the inverter are driven by one motor, the operation can be stopped when a fault occurs. It is difficult to secure the reliability of the insulated gate bipolar transistor (IGBT), which is a main component of the inverter, due to the large current. Also, due to the large capacity of the motor, noise may be significant and heat generation problems of the main elements of the inverter may occur.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인버터와 전동기가 한 쌍으로 구성된 전동기 모듈을 복수개 구비하는 전동기 시스템이 제공된다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided an electric motor system including a plurality of motor modules each comprising an inverter and an electric motor.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템은 입력 전력을 스위칭하여 구동 전력을 공급하는 인버터 및 상기 인버터로부터의 구동 전력을 공급받아 구동하는 전동기를 각각 갖는 복수의 전동기 모듈; 상기 복수의 전동기 모듈 각각의 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어기; 및 상기 복수의 전동기 모듈의 각 전동기의 출력을 결합하여 전달하는 결합기를 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an electric motor system including: an inverter for switching input power to supply drive power; and a plurality of motors for receiving drive power from the inverter, Of the motor module; A controller for controlling the operation of the driver of each of the plurality of motor modules; And a combiner for coupling and delivering outputs of the motors of the plurality of motor modules.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 대용량 전동기 시스템 구현시 이보다 용량이 적은 전동기 모듈을 복수개 구비하여 대용량 인버터의 설계 및 제작을 필요로 하지 않으며, 기존에 개발되어진 저용량 또는 중용량의 전동기와 인버터를 활용할 수 있어 추가적인 개발이 필요없고 제품의 테스트가 간단하며, 제품 고장시 모듈 단위의 교체로 인하여 수리가 간편 및 용이할 수 있고, 1개의 대용량 전동기에 대비하여 소음이 저감될 수 있는 효과가 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is no need to design and manufacture a large-capacity inverter with a plurality of motor modules having a capacity smaller than that of a large-capacity motor system, and it is possible to utilize a motor and an inverter of a low- Therefore, it is simple and easy to test the product. In case of a product failure, the module can be replaced easily and easily, and the noise can be reduced in comparison with one large capacity electric motor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템에 채용된 제어기의 일 실시예에 따른 동작을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템에 채용된 제어기의 다른 일 실시예에 따른 동작을 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electric motor system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating an operation of a controller employed in a motor system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing another operation of the controller employed in the motor system according to an embodiment of the present invention. And Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electric motor system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템(100)은 전동기 모듈 그룹(110), 제어기(120) 및 결합기(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an electric motor system 100 according to an embodiment of the present invention may include a motor module group 110, a controller 120, and a combiner 130.

전동기 모듈 그룹(110)는 복수의 전동기 모듈을 포함할 수 있다.The motor module group 110 may include a plurality of motor modules.

복수의 전동기 모듈은 제1 전동기 모듈(111), 제2 전동기 모듈(112) 내지 제N 전동기 모듈(11N)일 수 있다.The plurality of motor modules may be the first motor module 111, the second motor module 112 to the Nth motor module 11N.

제1 내지 제N 전동기 모듈(111,112,11N) 각각은 인버터 및 전동기를 포함할 수 있다.Each of the first to Nth motor modules 111, 112, and 11N may include an inverter and an electric motor.

즉, 제1 전동기 모듈(111)은 제1 인버터(111a) 및 제1 전동기(111b)를 포함할 수 있고, 제2 전동기 모듈(112)은 제2 인버터(112a) 및 제2 전동기(112b)를 포함할 수 있으며, 마찬가지로 제N 전동기 모듈(11N)은 제N 인버터(11Na) 및 제N 전동기(11Nb)를 포함할 수 있다.(여기서, N은 자연수일 수 있다)That is, the first electric motor module 111 may include a first inverter 111a and a first electric motor 111b, and the second electric motor module 112 may include a second inverter 112a and a second electric motor 112b. And the N-th electric motor module 11N may include the N-th inverter 11Na and the N-th electric motor 11Nb (where N may be a natural number)

제1 인버터(111a)는 입력 전력을 스위칭하여 구동 전력을 제1 전동기(111b)에 전달하고, 제1 전동기(111b)는 상기 구동 전력을 입력받아 축(111ba)을 회전시킬 수 있다.The first inverter 111a may switch the input power to transmit the driving power to the first electric motor 111b and the first electric motor 111b may receive the driving electric power to rotate the shaft 111ba.

마찬가지로, 제2 인버터(112a)는 입력 전력을 스위칭하여 구동 전력을 제2 전동기(112b)에 전달하고, 제2 전동기(112b)는 상기 구동 전력을 입력받아 축(112ba)을 회전시킬 수 있으며, 제N 인버터(11Na)는 입력 전력을 스위칭하여 구동 전력을 제N 전동기(11Nb)에 전달하고, 제N 전동기(11Nb)는 상기 구동 전력을 입력받아 축(11Nba)을 회전시킬 수 있다.
Similarly, the second inverter 112a may switch the input power to transmit the driving power to the second electric motor 112b, the second electric motor 112b may receive the driving power and rotate the shaft 112ba, The N-th inverter 11Na may switch the input power to transmit the driving power to the N-th motor 11Nb, and the N-th motor 11Nb may receive the driving power to rotate the shaft 11Nba.

제어기(120)는 제1 내지 제N 전동기 모듈(111~11N)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(120)는 제1 내지 제N 전동기 모듈(111~11N)의 제1 내지 제N 인버터(111a~11Na)의 구동을 제어하여 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb)의 출력을 제어할 수 있다.The controller 120 may control the driving of the first to Nth motor modules 111 to 11N. For example, the controller 120 controls the first to Nth inverters 111a to 11Na of the first to Nth motor modules 111 to 11N to drive the first to Nth electric motors 111b to 11Nb The output can be controlled.

예를 들어, 제1 내지 제N 전동기 모듈(111~11N)의 출력, 보다 상세하게는 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb) 중 적어도 일부 전동기의 출력은 동일할 수 있으며, 또한, 일부 전동기의 출력은 서로 상이할 수도 있다.For example, the outputs of the first to Nth motor modules 111 to 11N, more specifically, the outputs of at least some of the first to Nth electric motors 111b to 11Nb may be the same, May be different from each other.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템에 채용된 제어기의 일 실시예에 따른 동작을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 시스템에 채용된 제어기의 다른 일 실시예에 따른 동작을 나타내는 그래프이다.
FIG. 2 is a graph illustrating an operation of a controller employed in a motor system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing another operation of the controller employed in the motor system according to an embodiment of the present invention. And Fig.

도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 제어기(120)는 제1 내지 제N 전동기 모듈(111~11N)의 제1 내지 제N 인버터(111a~11Na)의 구동을 제어하여 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb)의 출력을 제어할 수 있다.2, the controller 120 controls the driving of the first to Nth inverters 111a to 11Na of the first to Nth motor modules 111 to 11N to generate first to Nth The output of the electric motors 111b to 11Nb can be controlled.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(120)는 제1 내지 제N 전동기 모듈(111~11N)의 제1 내지 제N 인버터(111a~11Na)에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 온/오프를 제어하는 PWM(pulse width modulation) 신호의 생성을 제어할 수 있다.2, the controller 120 switches on / off the switching elements included in the first to Nth inverters 111a to 11Na of the first to Nth motor modules 111 to 11N It is possible to control the generation of a pulse width modulation (PWM) signal to be controlled.

예를 들어, 제1 및 제2 전동기 모듈이 구비되는 경우, 제1 및 제2 전동기 모듈에 포함된 제1 및 제2 인버터에 인가되는 PWM 신호는 동일할 수 있다.For example, when the first and second motor modules are provided, the PWM signals applied to the first and second inverters included in the first and second motor modules may be the same.

예를 들어 듀티(duty)를 33%로 설정하는 경우, 제1 및 제2 인버터에 위상이 동일한 PWM 신호가 인가되어 스위칭 온/오프될 수 있고, 이 경우 제1 및 제2 인버터 각각의 출력 전류는 100, 80, 100, 60, 80, 60으로 도시된 바와 같은 레벨을 가질 수 있다.For example, when the duty is set to 33%, PWM signals having the same phase can be applied to the first and second inverters to be switched on / off. In this case, the output currents of the first and second inverters 0.0 > 100, < / RTI > 80, 100, 60, 80,

이에 따라, 제1 및 제2 인버터의 출력 전류의 합은 200, 160, 200, 120, 160, 120으로 도시된 바와 같이 레벨을 가질 수 있으며, 인버터의 출력 전류에 따라 해당 전동기의 출력이 가변되는 점을 고려하면, 제1 및 제2 인버터로부터 출력된 구동 전력을 각각 입력받는 전동기의 출력의 합은 상술한 출력 전류의 합과 같이 가변될 수 있다.
Accordingly, the sum of the output currents of the first and second inverters can have a level as shown by 200, 160, 200, 120, 160, and 120, and the output of the corresponding motor varies according to the output current of the inverter The sum of the outputs of the motors receiving the driving power output from the first and second inverters may be varied as the sum of the output currents described above.

더하여, 제어기는 인버터에 위상 정보를 갖는 PWM 신호가 제공되도록 제어할 수 있다.In addition, the controller can control the inverter to provide a PWM signal with phase information.

도 1과 함께, 도 3을 참조하면, 제어기(120)는 제1 및 제2 인버터에 위상이 상이한 PWM 신호가 인가되도록 제어할 수 있다. 이 경우 제1 인버터의 출력 전류는 100, 80, 100, 60, 80, 60으로 도시된 바와 같은 레벨을 가질 수 있고, 제2 인버터의 출력 전류는 90, 100, 60, 80, 40, 50으로 도시된 바와 같은 레벨을 가질 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1, the controller 120 may control a PWM signal having a different phase to be applied to the first and second inverters. In this case, the output current of the first inverter may have a level as shown by 100, 80, 100, 60, 80, 60, and the output current of the second inverter may be 90, 100, 60, 80, And may have a level as shown.

이 경우, 전류의 합의 평균은 각 주기당 180, 160 등으로, 도 2에 도시된 위상 정보가 없을 경우의 전류의 합의 평균과 동일하나, 그 가변되는 정도는 도 2에 도시된 그래프와 다르게 낮을 수 있다.In this case, the average of the sum of the currents is 180, 160, etc. per each cycle, which is the same as the average of the sum of the currents when there is no phase information shown in FIG. 2, but the degree of variation thereof is low .

즉, 제어기(120)는 인버터의 출력 전류의 크기 지령과 함께 위상 지령도 함께 제공하여 전류의 리플을 억제할 수 있으며, 이는 전동기의 기계적 진동을 보다 더 감소시킬 수 있다.
That is, the controller 120 may also provide a phase command together with a magnitude command of the output current of the inverter to suppress the ripple of the current, which can further reduce the mechanical vibration of the motor.

한편, 결합기(130)는 서메이션 기어(summation gear)일 수 있다.Meanwhile, the coupler 130 may be a summation gear.

다시 도 1을 참조하면, 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb)의 축(111ba~11Nba)은 해당 인버터의 구동 전력에 따라 회전할 수 있으며, 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb)의 축(111ba~11Nba)은 상기 서메이션 기어에 의해 연결되어 제1 내지 제N 전동기(111b~11Nb)의 축(111ba~11Nba)의 회전력에 따라 적어도 하나의 축(131)이 회전할 수 있다.
Referring to FIG. 1 again, the shafts 111ba to 11Nba of the first to Nth electric motors 111b to 11Nb can rotate according to the driving power of the corresponding inverter, and the shafts 111ba to 11Nb of the first to Nth electric motors 111b to 11Nb The shafts 111ba to 11Nba are connected by the servo gear so that at least one shaft 131 can rotate according to the rotational force of the shafts 111ba to 11Nba of the first to Nth electric motors 111b to 11Nb.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 대용량 전동기 시스템 구현시 이보다 용량이 적은 전동기 모듈을 복수개 구비하여 대용량 인버터의 설계 및 제작을 필요로 하지 않으며, 기존에 개발되어진 저용량 또는 중용량의 전동기와 인버터를 활용할 수 있어 추가적인 개발이 필요 없고 제품의 테스트가 간단하며, 제품 고장시 모듈 단위의 교체로 인하여 수리가 간편 및 용이할 수 있고, 1개의 대용량 전동기에 대비하여 소음이 저감될 수 있다.
As described above, according to the present invention, there is no need to design and manufacture a large-capacity inverter with a plurality of motor modules having a capacity smaller than that of a large-capacity motor system, and utilize the motor and inverter of a low- It can be easily and easily repaired due to replacement of the module unit in case of a product failure, and the noise can be reduced in comparison with one large capacity electric motor.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 전동기 시스템
110: 전동기 모듈 그룹
111: 제1 전동기 모듈
112: 제2 전동기 모듈
11N: 제N 전동기 모듈
111a: 제1 인버터
112a: 제2 인버터
11Na: 제N 인버터
111b: 제1 전동기
112b: 제2 전동기
11Nb: 제N 전동기
120: 제어기
130: 결합기100: Motor system
110: Motor module group
111: first electric motor module
112: second motor module
11N: Nth motor module
111a: first inverter
112a: second inverter
11Na: Nth inverter
111b: first electric motor
112b: second electric motor
11Nb: Nth electric motor
120:
130: combiner

Claims (7)

입력 전력을 스위칭하여 구동 전력을 공급하는 인버터 및 상기 인버터로부터의 구동 전력을 공급받아 구동하는 전동기를 각각 갖는 복수의 전동기 모듈;
상기 복수의 전동기 모듈 각각의 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어기; 및
상기 복수의 전동기 모듈의 각 전동기의 출력을 결합하여 전달하는 결합기
를 포함하는 전동기 시스템.
A plurality of motor modules each having an inverter for switching input power to supply drive power and an electric motor for receiving drive power from the inverter;
A controller for controlling the operation of the driver of each of the plurality of motor modules; And
And a combiner for combining and delivering outputs of the respective motors of the plurality of motor modules
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 전동기 모듈 각각의 인버터의 구동 전력의 전류 크기를 제어하는 전동기 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the magnitude of the driving power of the inverter of each of the plurality of motor modules.
제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 전동기 모듈 각각의 인버터의 구동 전력을 생성하기 위한 PWM(pulse width modulation) 신호의 위상을 제어하는 전동기 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the controller controls the phase of a pulse width modulation (PWM) signal for generating drive power of an inverter of each of the plurality of motor modules.
제3항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 전동기 모듈 각각의 인버터 중 적어도 일부 인버터의 PWM 신호의 위상이 서로 다르게 설정되도록 제어하는 전동기 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the controller controls the PWM signals of at least some of the inverters of each of the plurality of motor modules so that the phases of the PWM signals are set to be different from each other.
제1항에 있어서,
상기 결합기는 서메이션 기어(summation gear)인 전동기 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the coupler is a summation gear.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전동기 모듈 중 적어도 일부의 전동기 모듈의 출력은 서로 동일한 전동기 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the outputs of at least some motor modules of the plurality of motor modules are equal to each other.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전동기 모듈 중 적어도 일부의 전동기 모듈의 출력은 서로 상이한 전동기 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the outputs of at least some motor modules of the plurality of motor modules are different from each other.
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