KR20200100916A - 3상 교류모터 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

3상 교류 전원과 3상 교류 모터를 제어함에 있어서: 각 상마다 브릿지 다이오드와 1개의 IGBT와 포토커플러로 구성하고; 3상 전원을 상기 다이오드와 IGBT를 통해 3상 모터에 전달하고; 상기 IGBT는 제어장치의 포토커플러를 통해 PWM 신호에 의해 공급 전원의 일부를 모터에 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 모터 제어 방법 및 장치.

Description

3상 교류모터 제어 방법 및 장치{3-phase AC motor control method and device}

본 발명은 고속 스위치 소자를 구비한 소프트스타터 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동기의 기동장치로 사용되는 SCR형 소프트스타터의 고효율 저해요소를 제거하고, 보호기능 부족의 단점을 개선하기 위하여, 전력용 반도체 소자 SCR을 대신하여 고속 스위치 전력소자를 역직렬 배치하는 제어방법을 도입함으로써 시스템 효율 및 안전성을 높인 소프트스타터의 구조 및 제어방법에 관한 것이다

교류전원을 통해 구동되는 유도전동기는 직류전동기에 비해 그 구조의 단순함과 가격 상의 이점으로 인해 산업계에서 폭넓게 사용되고 있다 또한 이제는 전력제어방법의 발달로 인해 강판 압출, 엘리베이터 등과 같이 토크가 빈번하게 바뀌거나 속도지령이 다양하게 바뀌는 경우에도 인버터/컨버터 지령에 의한 유도전동기를 사용하여 시스템 효율과 가격 경쟁력을 높이고 있다

다만, 이러한 유도전동기는 구동 시에 별도의 스타터 장치를 구비하지 않고 직입기동을 하게 되면 전동기에 과전류가 흐르므로 이를 제어해줄 수 있는 소프트스타터 제어장치가 필요하다. 종래에는 이러한 소프트스타터 장치를 제어하기 위한 스위치 소자로 SCR(Silicon Controlled Rectifier)을 사용하였으나 SCR은 소자를 오프시키는데 난점이 있어 스위칭 손실이 발생하는 단점이 있다 즉, SCR은 자기소호능력이 없고, 대신 역바이어스(reverse bias) 전압이 걸리기 전까지는 스스로 꺼지지 않으므로 급변하는 부하의 변동 또는 외부 사고에 대처 할 수 없다는 단점이 되므로, 이를 보완하기 위한 부가회로를 통해 안전조치를 해야 한다.

도 1 은 SCR이 구비된 소프트스타터 시스템을 설명하기 위한 회로도이다.

인용 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 인용 발명의 목적은 SCR과 같이 역바이어스 전압없이는 소호되지 않는 스위치 소자 사용에 의해 스위칭 손실이 발생하는 소프트스타터 장치의 효율을 높이기 위해 고효율 저해요소인 전력용 반도체 소자를 제거하고, 스위칭 속도가 높으면서 역바이어스 전압없이 오프되는 스위치 소자를 역직렬 배치하여 영전류 스위칭(소프트 스위칭, Soft Switching)을 할 수 있는 제어방법을 도입함으로써, 스위칭 손실을 없애 시스템 효율을 높일 수 있는 소프트스타터의 구조가 필요하다.

인용 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 자기소호능력이 없는 전력용 반도체 소자 SCR를 제거하고, 자기소호 능력이 있는 iGBT와 같이 역병렬 다이오드가 구비된 전력소자를 역직렬 배치하여, 부하의 조건이나 바이어스의 조건 등과 무관하게 언제나 스위치 소자를 온, 오프할 수 있도록 구성함으로써, 급변하는 부하의 변동 또는 외부 사고에 대처할 수 있도록 소프트스타팅 방법을 구축하는데 있다.

인용 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 고성능 전력용 반도체 스위치 소자를 사용한 소프트스타터를 통해 스위치 효율을 향상시키고, 소프트스타터 장치의 소형 경량화를 이루는 데 있다.

도 2 는 인용 발명의 일실시예에 따른 iGBT형 소프트스타터 시스템을 설명하기 위한 회로도이다

도 3 은 종래의 3상 모터 제어 블록도이다.

각 상마다 2개의 IGBT가 배치되고 전원을 정류하여 다시 사인파를 생성한다.

대한민국특허청 출원번호 10-2011-0136704 발명의 명칭 소프트스타터 장치 및 그의 제조방법

https://forum.allaboutcircuits.com/threads/arduino-control-3-phase-inverter.97002/

종래의 3상 모터 제어 장치는 2개의 IGBT가 단락의 염려가 있고 사인파를 생성해야 하므로 주변회로가 복잡하다.

각 상마다 브리지 다이오드로 정류하고 1개의 IGBT로 단락의 염려가 없고 전원의 사인파를 그대로 전달하므로 주변회로가 간단하다.

단락의 염려가 없고 복잡한 주변 회로 없이 소프트스타트 본연의 기능을 발휘한다.

도 1 은 SCR이 구비된 소프트스타터 시스템을 설명하기 위한 회로도이다
도 2 는 인용 발명의 일실시예에 따른 iGBT형 소프트스타터 시스템을 설명하기 위한 회로도이다
도 3 은 종래의 3상 모터 제어 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 구성을 나타내는 일예이다.

본 발명은 각 상마다 브릿지 다이오드(1)와 1개의 IGBT(2)로 구성된다.

3상 전원(3)은 상기 다이오드와 IGBT를 통해 3상 모터(4)에 전달된다.

상기 IGBT는 제어장치(6)의 포토커플러(6)를 통해 PWM 신호에 의해 공급 전원의 일부를 모터에 제공한다.

따라서 교류 전원의 사인파는 비율만 조절될 뿐 파형은 그대로 유지된다.

포토커플러(5)는 제어장치와 각 상에 따른 전위차를 해소한다.

1: 브릿지 다이오드
2: IGBT
3: 3상 전원
4: 3상 모터
5: 포토커플러
6: 제어장치

Claims (2)

1. 3상 교류 전원과 3상 교류 모터를 제어함에 있어서:
   각 상마다 브릿지 다이오드와 1개의 IGBT와 포토커플러로 구성하고;
   3상 전원을 상기 다이오드와 IGBT를 통해 3상 모터에 전달하고;
   상기 IGBT는 제어장치의 포토커플러를 통해 PWM 신호에 의해 공급 전원의 일부를 모터에 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 모터 제어 방법.
2. 3상 교류 전원과 3상 교류 모터를 제어함에 있어서:
   각 상마다 브릿지 다이오드와 1개의 IGBT와 포토커플러로 구성하고;
   3상 전원을 상기 다이오드와 IGBT를 통해 3상 모터에 전달하고;
   상기 IGBT는 제어장치의 포토커플러를 통해 PWM 신호에 의해 공급 전원의 일부를 모터에 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 모터 제어 장치.

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