KR20210121566A - Power supply apparatus for driving motor and method for controlling same - Google Patents

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KR20210121566A
KR20210121566A KR1020200038444A KR20200038444A KR20210121566A KR 20210121566 A KR20210121566 A KR 20210121566A KR 1020200038444 A KR1020200038444 A KR 1020200038444A KR 20200038444 A KR20200038444 A KR 20200038444A KR 20210121566 A KR20210121566 A KR 20210121566A
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유정목
정현삼
유명근
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a power supply apparatus, and more particularly, to a power supply apparatus for driving a motor to drive a device which operates together with a human, such as a cooperative robot, and a method for controlling the same. The power supply apparatus for driving a motor of the present invention includes: a motor which is connected to a power supply unit to be driven; a power conversion unit which is connected between the power supply unit and the motor, to generate an alternating current for driving the motor, and includes a DC-link capacitor and an inverter; and an emergency power unit which is connected to the power conversion unit by a switch, to receive power from the power conversion unit to store the same or supply power to the power conversion unit.

Description

모터 구동용 전원 장치 및 그 제어 방법 {Power supply apparatus for driving motor and method for controlling same}Power supply apparatus for driving a motor and a method for controlling the same

본 발명은 전원 장치에 관한 것으로, 특히, 협동 로봇과 같은 사람과 함께 동작하는 장치를 구동하기 위한 모터 구동용 전원 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device for driving a motor for driving a device that operates with a human, such as a cooperative robot, and a method for controlling the same.

일반 산업용 로봇은 인간에 의한 동작이나 감독이 없이도 정확한 작업을 수행하기 위해 생산 라인 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들면 자동차 산업에서 사용되고 있는 로봇은 자동차의 몸체를 운반하거나 용접하는 등의 여러 가지 작업을 수행하고 있다.General industrial robots are widely used in production lines to perform precise tasks without human motion or supervision. For example, robots used in the automobile industry perform various tasks such as transporting and welding the body of a vehicle.

지능형 서비스 로봇은 일반 산업용 로봇과는 달리 사람이 거주하고 활동하는 공간 내에서 작업을 수행하게 된다. 특히, 인간과 상호작용을 하는 협동 로봇은 안정적인 전원의 공급이 요구된다.Unlike general industrial robots, intelligent service robots perform tasks within the space where people live and work. In particular, cooperative robots that interact with humans require stable power supply.

이와 같이, 사람과 함께 동작하는 협동 로봇은 구동 중 갑작스러운 전원 사고에 의하여 비상 정지할 경우, 안전이 확보되지 상황에서 모터가 정지하기 때문에 함께 작업하던 사람에게 피해가 갈 수 있다.In this way, when a cooperative robot operating with a person is emergency stopped due to a sudden power accident while driving, the motor stops in a situation where safety is not secured, so that the person working together may be harmed.

이러한 갑작스러운 전원 사고에 해당하는 예로는 전원 라인의 손상, 정전 상황, 계통 전원의 불안정(전압/주파수의 변동), 어떠한 외부 상황에 의한 전원 코드 분리 등을 포함할 수 있다.Examples of such a sudden power accident may include damage to a power line, a power outage, an instability of a system power source (voltage/frequency fluctuation), and separation of a power cord due to some external situation.

이와 같은 로봇 또는 협동 로봇의 동작 중에 전원 사고가 발생하는 경우, 통상의 전원 장치의 에너지만으로는 로봇의 비상 운전시 안전한 영역으로의 운전이 불가능할 수 있다.When a power supply accident occurs during the operation of the robot or cooperative robot, it may not be possible to drive the robot to a safe area during emergency operation using only the energy of the normal power supply device.

예를 들어, 전원 사고가 발생할 때, 모터 정지 외에는 다른 선택 방안이 없으므로, 로봇에 의하여 사람의 신체 일부가 끼거나 무거운 물체가 공중에 떠있는 등 사람에게 피해가 갈 수 있는 상황이 발생할 수 있다.For example, when a power accident occurs, there is no other option than to stop the motor, so there may be a situation in which damage to a person may occur, such as a part of a person's body being caught by the robot or a heavy object floating in the air.

따라서, 전원 사고가 발생할 경우, 로봇을 안전한 영역 또는 동작으로 비상 운전할 수 있도록 전원 장치를 구성하는 것이 요구된다.Therefore, in case of a power accident, it is required to configure the power supply so that the robot can be operated in a safe area or in an emergency operation.

해결하고자 하는 기술적 과제는 모터 구동용 인버터로 공급되는 전원 사고 (정전 및 케이블 소손 등)와 같은 모터를 구동하기 위한 전원 공급에 갑작스러운 사고 상황이 발생한 경우에 기능 안전을 확보하기 위한 모터 구동용 전원 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be solved is a power supply for driving a motor to ensure functional safety in the event of a sudden accident situation in the power supply to drive the motor, such as a power accident (blackout and cable burnout) supplied to the inverter for driving the motor. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for controlling the same.

또한, 모터에 의하여 구동되는 장치가 협동 로봇과 같은 로봇인 경우, 로봇이 사람과 상호 작용을 하고 있는 동안에 전원 사고에 의해서 발생할 수 있는 피해를 방지할 수 있는 모터 구동용 전원 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.In addition, when the device driven by the motor is a robot such as a cooperative robot, a power supply device for driving a motor capable of preventing damage that may occur due to a power accident while the robot is interacting with a human and a control method thereof would like to provide

로봇, 특히, 사람과 함께 동작하는 협동 로봇은 구동 중 갑작스러운 전원 사고에 의하여 비상 정지할 경우, 안전이 확보되지 상황에서 모터가 정지하기 때문에 함께 작업하던 사람에게 피해가 갈 수 있다.When a robot, particularly a cooperative robot that operates with a human, makes an emergency stop due to a sudden power accident while driving, the motor stops in a situation where safety is not ensured, and thus it may cause damage to the person working together.

이러한 갑작스러운 전원 사고에 해당하는 예로는 전원 라인의 손상, 정전 상황, 계통 전원의 불안정(전압/주파수의 변동), 어떠한 외부 상황에 의한 전원 코드 분리 등을 포함할 수 있다.Examples of such a sudden power accident may include damage to a power line, a power outage, an instability of a system power source (voltage/frequency fluctuation), and separation of a power cord due to some external situation.

본 발명에 의하면, 이러한 협동 로봇이 사람과 상호 작용을 하고 있는 동안에 전원 사고에 의해서 발생할 수 있는 피해를 방지할 수 있는 전원 장치 및 그 제어 방법을 제공함으로써 사람의 안전을 확보할 수 있다.According to the present invention, human safety can be ensured by providing a power supply device capable of preventing damage that may occur due to a power supply accident while the cooperative robot is interacting with a human, and a control method thereof.

전원 장치의 정상 동작 시에는 전원에서 공급되는 에너지를 이용하여 인버터를 포함하는 전력 변환부를 통해 모터를 구동하나, 초기 동작 중 일부의 에너지가 비상 구동용 비상 전원부의 충전을 위해서 사용될 수 있다. 이때 사용되는 에너지는 로봇의 정상 동작에 영향을 미치지 않은 일부만을 이용할 수 있다. 전력 변환부와 비상 전원부는 스위치를 통하여 연결될 수 있으며, 비상 전원부의 충전 상태에 따라서 스위치의 개폐가 이루어질 수 있다.During normal operation of the power device, the motor is driven through the power conversion unit including the inverter using energy supplied from the power source, but some energy during the initial operation may be used for charging the emergency power unit for emergency driving. The energy used at this time can only use a part that does not affect the normal operation of the robot. The power conversion unit and the emergency power unit may be connected through a switch, and the switch may be opened or closed according to the charging state of the emergency power unit.

이때, 전원 사고 발생 여부는 모터 구동용 전력 변환부 내에 있는 직류단 캐패시터(DC-링크 캐패시터)의 전압을 이용하여 판단할 수 있으며, 이를 위하여 추가적인 회로의 구성은 필요 없다. 이러한 DC-링크 캐패시터의 전압이 일정 수준 이하가 되었을 때 전원 사고로 판단하여 비상 전원부가 연결된 스위치를 작동할 수 있고, 이에 따라, 비상 전원부에 충전된(저장된) 에너지(전력)를 이용하여 로봇의 비상 구동을 수행할 수 있다.At this time, whether a power accident has occurred can be determined using the voltage of the DC link capacitor (DC-link capacitor) in the power conversion unit for driving the motor, and for this, an additional circuit configuration is not required. When the voltage of the DC-link capacitor falls below a certain level, it is determined as a power accident and the switch connected to the emergency power supply can be operated. Emergency operation can be performed.

구체적인 일례로서, 본 발명은, 모터 구동용 전원 장치에 있어서, 전원부와 연결되어 구동되는 모터; 상기 전원부와 상기 모터 사이에 연결되어 상기 모터를 구동하기 위한 교류 전류를 생성하는 것으로서, DC-링크 캐패시터 및 인버터를 포함하는 전력 변환부; 및 스위치에 의하여 상기 전력 변환부와 연결되어 상기 전력 변환부로부터 전력을 공급받아 저장하거나 상기 전력 변환부에 전력을 공급하는 비상 전원부를 포함하여 구성될 수 있다.As a specific example, the present invention provides a power supply device for driving a motor, comprising: a motor connected to a power supply and driven; a power converter connected between the power supply and the motor to generate an alternating current for driving the motor, the DC-power converter including a link capacitor and an inverter; and an emergency power unit connected to the power conversion unit by a switch to receive and store power from the power conversion unit or supply power to the power conversion unit.

또한, 상기 전원부의 차단시 상기 비상 전원부에 저장된 전력이 상기 전력 변환부에 공급될 수 있다.In addition, when the power supply is cut off, the power stored in the emergency power supply may be supplied to the power converter.

또한, 상기 비상 전원부는 로봇의 안전 정지 동작을 위한 전력을 공급할 수 있다.In addition, the emergency power unit may supply power for a safe stop operation of the robot.

또한, 상기 비상 전원부는, 상기 전력을 저장하는 배터리; 상기 배터리와 전력 변환부의 사이에 연결되는 컨버터; 및 상기 스위치, 상기 배터리 및 상기 컨버터 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In addition, the emergency power supply unit, a battery for storing the power; a converter connected between the battery and the power converter; and a controller for controlling at least one of the switch, the battery, and the converter.

또한, 상기 컨버터는 상기 전력 변환부와 상기 스위치 사이에 연결될 수 있다.Also, the converter may be connected between the power converter and the switch.

또한, 상기 컨버터는, 상기 배터리의 전력을 이용하여 상기 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압을 생성할 수 있다.In addition, the converter may generate a voltage necessary for a safe stop operation of the robot by using the power of the battery.

또한, 상기 제어부는, 전원 사고의 발생시, 상기 DC-링크 캐패시터의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 상기 컨버터를 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the converter so that, when a power accident occurs, the voltage of the DC-link capacitor is equal to or greater than a preset reference voltage.

또한, 상기 전원 사고의 발생 여부는 상기 DC-링크 캐패시터의 전압을 측정하여 판단할 수 있다.In addition, whether the power accident has occurred may be determined by measuring the voltage of the DC-link capacitor.

또한, 상기 전원 사고의 발생시, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전 상태를 판단하여 상기 스위치를 온/오프 제어할 수 있다.In addition, when the power accident occurs, the control unit may determine the state of charge of the battery to control the on/off of the switch.

또한, 상기 전력 변환부는, 상기 DC-링크 캐패시터와 상기 인버터 사이에 연결되는 전력 회생부를 더 포함할 수 있다.In addition, the power converter may further include a power regenerative part connected between the DC-link capacitor and the inverter.

구체적인 일례로서, 본 발명은, 전원부와 연결되어 구동되는 모터, 상기 전원부와 상기 모터 사이에 연결되어 상기 모터를 구동하기 위한 교류 전류를 생성하는 것으로서 DC-링크 캐패시터 및 인버터를 포함하는 전력 변환부, 및 스위치에 의하여 상기 전력 변환부와 연결되는 배터리 및 컨버터가 구비되는 비상 전원부를 포함하여 구성되는 전원 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 전력 변환부의 작동시 상기 스위치를 열고 상기 비상 전원부를 충전하는 단계; 상기 DC-링크 캐패시터의 전압을 측정하여 전원 사고 여부를 판단하는 단계; 상기 전원 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 스위치를 닫고 상기 비상 전원부에 충전된 전력을 상기 전력 변환부로 공급하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.As a specific example, the present invention provides a motor connected to and driven by a power supply, a DC-link capacitor and an inverter connected between the power supply and the motor to generate an alternating current for driving the motor, a power conversion unit including an inverter, and an emergency power source provided with a converter and a battery connected to the power conversion unit by a switch, comprising: opening the switch and charging the emergency power source when the power conversion unit is operated; determining whether a power failure occurs by measuring the voltage of the DC-link capacitor; When it is determined that the power accident has occurred, closing the switch and supplying the power charged to the emergency power supply to the power converter.

또한, 상기 전력 변환부로 공급하는 단계는, 상기 배터리의 전력을 이용하여 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압을 생성할 수 있다.In addition, the supplying to the power converter may generate a voltage required for a safe stop operation of the robot using the power of the battery.

또한, 상기 전력 변환부로 공급하는 단계는, 상기 스위치를 닫는 단계; 상기 컨버터를 구동하여 상기 모터의 비상 구동을 수행하는 단계; 및 상기 로봇의 동작이 안전한 영역에 위치하는 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of supplying the power to the converter, closing the switch; performing emergency driving of the motor by driving the converter; And it may include the step of determining that the operation of the robot is located in a safe area.

또한, 상기 방전 제어를 수행하는 단계는, 상기 DC-링크 캐패시터의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 상기 컨버터를 제어할 수 있다.In addition, the performing of the discharge control may control the converter so that the voltage of the DC-link capacitor is equal to or greater than a preset reference voltage.

또한, 상기 전원 사고가 발생하지 않은 것으로 판단되면 상기 배터리의 충전을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include controlling charging of the battery when it is determined that the power accident has not occurred.

또한, 상기 배터리의 충전을 제어하는 단계는, 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계; 상기 배터리의 충전이 필요한지를 판단하는 단계; 및 상기 스위치를 닫고 상기 배터리를 충전하거나 상기 스위치를 여는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the controlling the charging of the battery may include: measuring a voltage of the battery; determining whether the battery needs charging; and closing the switch and charging the battery or opening the switch.

본 발명에 의하면 아래와 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.

먼저, 서보 모터를 구동하여 로봇 등의 장치를 제어하는 과정에서 어떠한 전원 사고(전원 라인의 손상, 정전 상황, 계통 전원의 불안정(전압/주파수의 변동), 어떠한 외부 상황에 의한 전원 코드 분리, 등)가 발생하는 경우에도 일정 시간 이상 구동이 가능할 수 있다.First, in the process of controlling devices such as robots by driving the servo motor, any power accident (damage of the power line, power outage, instability of system power (voltage/frequency fluctuation), power cord separation due to any external situation, etc.) ), it may be possible to drive for a certain period of time or longer.

따라서, 일례로, 협동 로봇이 사람과 상호 작용을 하고 있는 동안에 전원 사고에 의해서 발생할 수 있는 피해를 방지할 수 있어, 사람의 안전을 확보할 수 있다.Accordingly, as an example, damage that may occur due to a power supply accident while the cooperative robot is interacting with a person can be prevented, thereby ensuring human safety.

도 1은 정상 동작시 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 전원 사고 발생시 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제1 동작을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제2 동작을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제3 동작을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 비상 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 비상 전원부가 작동하는 상태를 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating an example of a power supply device for driving a motor during normal operation.
2 is a block diagram illustrating an example of a power supply device for driving a motor when a power accident occurs.
3 is a circuit diagram showing an example of a power supply device for driving a motor.
4 is a block diagram illustrating a first operation of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a second operation of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a third operation of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram illustrating a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram illustrating an emergency power supply of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
9 is a circuit diagram illustrating an operation state of an emergency power unit of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a control method of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings.

나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.Furthermore, although each drawing is described for convenience of description, it is also within the scope of the present invention that those skilled in the art implement other embodiments by combining at least two or more drawings.

또한, 층, 영역 또는 모듈과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It is also understood that when an element, such as a layer, region, or module, is referred to as being “on” another element, it may be directly on the other element or intervening elements may exist in between. There will be.

도 1은 정상 동작시 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 블록도이고, 도 2는 전원 사고 발생시 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 블럭도이다. 또한, 도 3은 모터 구동용 전원 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.1 is a block diagram illustrating an example of a power supply device for driving a motor during normal operation, and FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a power supply device for driving a motor when a power accident occurs. 3 is a circuit diagram showing an example of a power supply device for driving a motor.

모터(20)를 구동하기 위한 전원 장치는 전원(10)과 연결되는 전력 변환부(30)를 이용하여 모터(20)를 구동할 수 있다. 여기서 전원(10)은 상용 교류 전원일 수 있다. 일례로, 전원(10)은 삼상 교류 전원일 수 있다.The power supply device for driving the motor 20 may drive the motor 20 using the power converter 30 connected to the power supply 10 . Here, the power source 10 may be a commercial AC power source. For example, the power supply 10 may be a three-phase AC power supply.

도 3을 참조하면, 전력 변환부(30)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(21) 및 이 정류부(21)에서 정류된 직류 전력을 이용하여 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(23), 그리고 정류부(21)에서 정류된 직류 전력이 충전되는 직류단 캐패시터(C1) 및 회생회로(Q1, D1, R1)를 포함하는 전력 회생부(22)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power conversion unit 30 includes a rectifying unit 21 for rectifying the AC power supply 10 and an inverter 23 for outputting a three-phase AC current using the DC power rectified by the rectifying unit 21, And it may include a power regenerative unit 22 including a DC link capacitor (C1) and regenerative circuits (Q1, D1, R1) in which the DC power rectified by the rectifier 21 is charged.

여기서, 직류단 캐패시터(C1)는 DC-링크 캐패시터(C1)라고도 한다. 이하, DC-링크 캐패시터(C1)의 명칭을 이용하여 본 발명을 설명한다. 또한, 인버터(23)를 포함하는 전력 변환부(30)에 대해서는 자세히 후술한다.Here, the DC link capacitor C1 is also referred to as a DC-link capacitor C1. Hereinafter, the present invention will be described using the name of the DC-link capacitor C1. In addition, the power conversion unit 30 including the inverter 23 will be described in detail later.

도 1은 정상 동작 시의 전력(에너지)의 흐름을 나타내고 있다. 전원 장치의 정상 동작시, 교류 전원(10)의 전력을 이용하여 전력 변환부(30)는 적정 주파수의 교류 전원을 생성하여 모터(20)를 구동하게 된다.1 shows the flow of power (energy) during normal operation. During normal operation of the power supply device, the power converter 30 generates AC power having an appropriate frequency by using the power of the AC power supply 10 to drive the motor 20 .

그런데 전원 사고가 발생하게 되면, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 교류 전원(10)이 손실되거나 또는 모터(20)가 고장 또는 단선될 수 있다.However, when a power supply accident occurs, as shown in FIG. 2 , the AC power supply 10 may be lost or the motor 20 may be broken or disconnected.

일례로, 전원 사고시 전력 변환부(30)는 모터(20)를 구동시킬 수 있는 에너지(전력)를 손실하게 되어 모터(20)의 구동이 정지된다.For example, when a power supply accident occurs, the power conversion unit 30 loses energy (power) capable of driving the motor 20 , so that the driving of the motor 20 is stopped.

이때, 모터(20)가 갑작스럽게 정지하게 된다면, 이 모터(20)의 동작에 따라서 큰 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 모터(20)가 사람과 함께 동작하는 또는 사람이 동작시키는 협동 로봇의 구동을 위하여 동작하는 모터라면 이러한 모터의 갑작스러운 정지는 사람에게 큰 피해를 입힐 수 있다.At this time, if the motor 20 is suddenly stopped, a big problem may occur depending on the operation of the motor 20 . For example, if the motor 20 is a motor that operates together with a person or operates to drive a cooperative robot operated by a person, a sudden stop of the motor may cause great damage to a person.

한편, 모터(20)에 고장이 발생하거나 단선이 되는 경우에는 모터(20)가 갑작스럽게 정지할 수 있다. 이러한 경우, 전력 변환부(30)에서 이러한 모터(20)의 정지를 감지하고 전력 전송을 중지하겠지만 이미 전달된 전력(에너지)은 모터(20)에 전달되지 못하여 전력 변환부(30)의 회로에 손상을 입힐 수 있다.On the other hand, when a failure occurs or a disconnection occurs in the motor 20 , the motor 20 may abruptly stop. In this case, the power conversion unit 30 detects the stop of the motor 20 and stops the power transmission, but the already transferred power (energy) cannot be transmitted to the motor 20 , so the circuit of the power conversion unit 30 is may cause damage.

예를 들어, 모터(20)에 전달되지 못하는 전류는 DC-링크 캐패시터(C1)를 손상시키기나 인버터(23)에 포함된 스위칭 소자의 파손을 가져돌 수 있다.For example, a current that cannot be transmitted to the motor 20 may damage the DC-link capacitor C1 or damage the switching element included in the inverter 23 .

이와 같이, 모터(20)에 고장이 발생하거나 단선이 되는 경우, 모터(20)에 전달되지 못한 전류는 도 3의 화살표로 표시한 바와 같이 DC-링크 단으로 되돌아올 수 있다. 이때, 회생회로(Q1, D1, R1)는 이와 같이 모터(20)에 전달되지 못한 전류(이하, 회귀전류라 칭한다)로 인하여 전력 변환부(20)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.As such, when a failure occurs or a disconnection occurs in the motor 20 , the current not transmitted to the motor 20 may return to the DC-link terminal as indicated by the arrow in FIG. 3 . At this time, the regenerative circuits Q1 , D1 , and R1 can prevent the power converter 20 from being damaged due to the current that is not transmitted to the motor 20 (hereinafter referred to as a return current).

예를 들어, 회생회로의 스위치 소자(Q1)가 동작하여 회귀전류는 저항(R1)을 통과하도록 회로가 결선될 수 있다. 이러한 저항(R1)은 회귀전류에 의한 전력을 열로 소비시킬 수 있으며, 초퍼 저항이라고 칭하기도 한다.For example, the circuit may be connected so that the switch element Q1 of the regenerative circuit operates so that the return current passes through the resistor R1. This resistor R1 can consume power due to the return current as heat, and is also called a chopper resistor.

즉, 이와 같은 회귀전류가 발생하는 경우에, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 필요 이상으로 증가할 수 있고, 이때, 초퍼 저항(R1)에서 DC-링크 캐패시터(C1)의 전력을 소비할 수 있다.That is, when such a return current occurs, the voltage of the DC-link capacitor C1 may increase more than necessary, and at this time, the chopper resistor R1 consumes the power of the DC-link capacitor C1. can

일례로, 이러한 초퍼 저항(R1)으로서, 회귀전류를 충분히 소비할 수 있도록 크기와 용량이 매우 큰 저항이 이용될 수 있다.For example, as the chopper resistor R1, a resistor having a very large size and capacity to sufficiently consume the return current may be used.

이와 같이, 전원 사고 발생시 모터(20)가 갑작스럽게 정지하게 된다면, 이 모터(20)의 동작에 따라서 큰 문제가 발생할 수 있다. 또한, 모터(20)의 고장 등의 이유로 회귀전류가 발생하는 경우에 대비하기 위하여 크기와 용량이 매우 큰 저항(R1)을 포함하는 회생회로가 구비될 수 있다.As such, if the motor 20 is suddenly stopped when a power accident occurs, a large problem may occur depending on the operation of the motor 20 . In addition, a regenerative circuit including a resistor R1 having a very large size and capacity may be provided in order to prepare for a case in which a return current occurs due to a failure of the motor 20 or the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제1 동작을 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제2 동작을 나타내는 블럭도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제3 동작을 나타내는 블럭도이다.4 is a block diagram illustrating a first operation of the power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a second operation of the power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention. am. 6 is a block diagram illustrating a third operation of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 모터(200)를 구동하기 위한 전원 장치는 전원(100)과 연결되는 전력 변환부(300)를 이용하여 모터(200)를 구동할 수 있다. 여기서 전원(100)은 상용 교류 전원일 수 있다. 일례로, 전원(100)은 삼상 교류 전원일 수 있다. 또한, 전력 변환부(300)에는 전원 사고시 모터(200)를 비상 구동할 수 있는 비상 전원부(400)가 연결될 수 있다. 이러한 비상 전원부(400)는 전력 변환부(400)의 입력단과 스위치(S1)를 통하여 연결될 수 있다. 4 to 6 , the power device for driving the motor 200 may drive the motor 200 using the power converter 300 connected to the power source 100 . Here, the power source 100 may be a commercial AC power source. For example, the power source 100 may be a three-phase AC power source. In addition, the emergency power supply unit 400 capable of emergency driving the motor 200 in the event of a power accident may be connected to the power conversion unit 300 . The emergency power unit 400 may be connected to the input terminal of the power conversion unit 400 through the switch S1.

비상 전원부(400)는 스위치(S1)에 의하여 전력 변환부(300)와 연결되어 전력 변환부(300)로부터 전력을 공급받아 저장하거나 전력 변환부(300)에 전력을 공급할 수 있다.The emergency power unit 400 may be connected to the power conversion unit 300 by the switch S1 to receive and store power from the power conversion unit 300 or supply power to the power conversion unit 300 .

이러한 스위치(S1)는 제어부(430; 도 8 참조)에 의하여 동작하는 릴레이 스위치일 수 있다. 즉, 스위치(S1)는 전원부(100)의 상태에 따라 또는 비상 전원부(400)의 상태에 따라 동작할 수 있다. 이러한 비상 전원부(400)는 전력을 충전 및 방전할 수 있다.The switch S1 may be a relay switch operated by the controller 430 (refer to FIG. 8 ). That is, the switch S1 may operate according to the state of the power supply unit 100 or the state of the emergency power supply unit 400 . The emergency power unit 400 may charge and discharge power.

일례로, 도 4를 참조하면, 전원 장치가 정상 동작을 하고 있지만, 비상 전원부(400)가 부분적으로 또는 완전히 충전되지 않은 경우에 스위치(S1)를 닫고(On) 전원부(100)의 전력 중 일부를 이용하여 비상 전원부(400)를 충전시킬 수 있다.For example, referring to FIG. 4 , although the power supply is operating normally, when the emergency power unit 400 is not partially or fully charged, the switch S1 is closed (On) and some of the power of the power supply unit 100 is turned on. can be used to charge the emergency power unit 400 .

이와 같이, 전원 장치의 정상 동작 시에는 전원부(100)에서 공급되는 에너지를 이용하여 전력 변환부(300)를 통해 모터(200)를 구동하나, 초기 동작 중 일부의 에너지가 비상 구동용 비상 전원부(400)의 충전을 위해서 사용될 수 있다. 이때 사용되는 에너지는 모터(200)에 의하여 구동되는 장치, 예를 들어, 로봇의 정상 동작에 영향을 미치지 않은 일부만을 이용할 수 있다.As such, during normal operation of the power device, the motor 200 is driven through the power conversion unit 300 using the energy supplied from the power supply unit 100, but some of the energy during the initial operation is transferred to the emergency power supply unit for emergency driving ( 400) can be used for charging. In this case, the energy used may use only a part that does not affect the normal operation of the device driven by the motor 200 , for example, the robot.

이후, 전원 장치가 정상 동작을 하고 있는 중에 비상 전원부(400)가 완전히 충전되면, 즉, 비상 전원부(400)의 충전이 완료되면, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 스위치(S1)를 열고(Off) 전력 변환부(300)와의 연결을 해제하여 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있다.Thereafter, when the emergency power supply unit 400 is fully charged while the power supply is operating normally, that is, when the emergency power supply unit 400 is fully charged, as shown in FIG. 5 , the switch S1 is opened (Off) ) can be disconnected from the power converter 300 to prevent unnecessary energy consumption.

한편, 도 6을 참조하면, 전원 사고, 일례로, 전원부(100)의 사고가 발생하게 되면 스위치(S1)를 닫고(On) 비상 전원부(400)에 저장되어 있는 에너지(전력)를 이용하여 모터(200)의 비상 구동을 수행할 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 6 , when a power accident, for example, an accident of the power supply unit 100 occurs, the switch S1 is closed (On) and the energy (power) stored in the emergency power supply unit 400 is used to operate the motor It is possible to perform an emergency drive of 200 .

이때, 전원 사고 여부는 전력 변환부(300)의 직류단 전압을 이용하여 판단할 수 있다. 일례로, 직류단(DC-링크) 캐패시터(C1)의 전압을 이용하여 전원부(100)의 사고를 판단할 수 있다.In this case, whether a power accident occurs may be determined using the DC link voltage of the power converter 300 . For example, an accident of the power supply unit 100 may be determined by using the voltage of the DC link (DC-link) capacitor C1.

위에서 언급한 바와 같이, 전원 사고시 전력 변환부(300)는 모터(200)를 구동시킬 수 있는 에너지(전력)를 손실하게 되어 모터(200)의 구동이 정지될 수 있다.As mentioned above, when a power supply accident occurs, the power converter 300 loses energy (power) capable of driving the motor 200 , so that the driving of the motor 200 may be stopped.

이때, 모터(200)가 갑작스럽게 정지하게 된다면, 이 모터(200)의 동작에 따라서 큰 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 모터(200)가 사람과 함께 동작하는 또는 사람이 동작시키는 협동 로봇의 구동을 위하여 동작하는 모터라면 이러한 모터의 갑작스러운 정지는 사람에게 큰 피해를 입힐 수 있다.At this time, if the motor 200 is suddenly stopped, a big problem may occur depending on the operation of the motor 200 . For example, if the motor 200 is a motor that operates together with a person or operates to drive a cooperative robot operated by a person, a sudden stop of the motor may cause great damage to a person.

따라서, 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 이용하여 모터(200)가 갑작스럽게 정지하는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 전원 사고시 전력 변환부(300)는 모터(200)를 구동시킬 수 있는 에너지(전력)를 손실하게 되어 모터(200)의 구동이 정지될 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent the motor 200 from suddenly stopping by using the power charged in the emergency power supply unit 400 . For example, in the event of a power accident, the power converter 300 loses energy (power) capable of driving the motor 200 , so that the driving of the motor 200 may be stopped.

이에 따라, 모터(200)가 갑작스럽게 정지하게 된다면, 이 모터(200)의 동작에 따라서 큰 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 모터(200)가 사람과 함께 동작하는 또는 사람이 동작시키는 협동 로봇의 구동을 위하여 동작하는 모터라면 이러한 모터의 갑작스러운 정지는 사람에게 큰 피해를 입힐 수 있다.Accordingly, if the motor 200 is suddenly stopped, a big problem may occur depending on the operation of the motor 200 . For example, if the motor 200 is a motor that operates together with a person or operates to drive a cooperative robot operated by a person, a sudden stop of the motor may cause great damage to a person.

그러나 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 이용하여 모터(200)가 갑작스럽게 정지하는 것을 방지할 수 있고, 예를 들어, 협동 로봇이 안정적인 영역으로 복귀할 수 있는 전력을 공급할 수 있다.However, it is possible to prevent the motor 200 from abruptly stopping by using the power charged in the emergency power supply unit 400 , and for example, it is possible to supply power to the cooperative robot to return to a stable area.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치를 나타내는 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전원부(100)와 연결되어 구동되는 모터(200), 전원부(100)와 모터(200) 사이에 연결되어 모터(200)를 구동하기 위한 교류 전류를 생성하는 것으로서, DC-링크 캐패시터(C1) 및 인버터(340)를 포함하는 전력 변환부(300), 및 스위치(S1)에 의하여 전력 변환부(300)와 연결되어 전력 변환부(300)로부터 전력을 공급받아 저장하거나 전력 변환부(300)에 전력을 공급하는 비상 전원부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the motor 200 is connected to the power supply unit 100 and driven, and it is connected between the power supply unit 100 and the motor 200 to generate an alternating current for driving the motor 200, DC- The power conversion unit 300 including the link capacitor C1 and the inverter 340 and the power conversion unit 300 are connected to the power conversion unit 300 by the switch S1 to receive and store power from the power conversion unit 300 or power It may be configured to include an emergency power supply unit 400 for supplying power to the conversion unit 300 .

전력 변환부(300)는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(310)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 전력 변환부(300)는 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(340), 그리고 정류부(310)와 인버터(340) 사이의 DC-링크(DC-단) 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. The power converter 300 may further include a rectifier 310 for rectifying the AC power source 100 . Accordingly, the power converter 300 may include an inverter 340 that outputs a three-phase alternating current, and a DC-link (DC-stage) capacitor C1 between the rectifier 310 and the inverter 340 .

경우에 따라, 정류부(310)와 DC-링크 캐패시터(C1) 사이에는 정류부(310)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터가 더 구비될 수도 있다(도시되지 않음).In some cases, a converter for boosting/stepping down the DC voltage rectified by the rectifying unit 310 or controlling the power factor may be further provided between the rectifying unit 310 and the DC-link capacitor C1 (not shown).

이러한 인버터(340)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(M; 200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 위에서 언급한 바와 같이, 로봇을 구동하기 위한 서보 모터일 수 있다. 따라서, 이러한 전력 변환부(300)는 로봇 내에 구비될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지는 않는다.The inverter 340 outputs a three-phase alternating current, and this output current is supplied to the motor M 200 . Here, the motor 200 may be a servo motor for driving the robot, as mentioned above. Accordingly, the power converter 300 may be provided in the robot. However, the present invention is not limited thereto.

이하, 모터(200)는 로봇을 구동하기 위한 서보 모터이고, 전력 변환부(300)는 이러한 로봇을 구동하는 서보 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.Hereinafter, it will be described as an example that the motor 200 is a servo motor for driving the robot, and the power converter 300 is a motor driving device for driving a servo motor driving the robot.

그러나 모터(200)는 서보 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 200 is not limited to a servo motor, and may be used in various application products using a frequency-variable AC voltage, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric vehicles, automobiles, and vacuum cleaners.

이러한 전력 변환부(300)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The power converter 300 receives AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the motor 200 .

정류부(310)는, 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 DC-링크 캐패시터(C1) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(310)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 310 receives and rectifies the AC power 100 , and outputs the rectified power to the DC-link capacitor C1 side. To this end, the rectifier 310 may use a full-wave rectification circuit using a bridge diode.

한편, 도시되지 않았으나 전력 변환부(300)는, DC단 전압 검출부, 입력 전압 검출부, 입력 전류 검출부, 출력 전류 검출부 등과 같은 다양한 감지부를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, although not shown, the power converter 300 may further include various sensing units such as a DC terminal voltage detector, an input voltage detector, an input current detector, an output current detector, and the like.

입력 전압 검출부는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(310) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detector may detect an input voltage from the input AC power source 100 . For example, it may be located in front of the rectifying unit 310 .

입력 전압 검출부는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터(340)의 제어 신호의 생성을 위해, 제어부(430)에 인가될 수 있다.The input voltage detector may include a resistance element, an OP AMP, and the like for voltage detection. The detected input voltage, as a discrete signal in the form of a pulse, may be applied to the controller 430 to generate a control signal of the inverter 340 .

다음, 입력 전류 검출부는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(310) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detector may detect the input current from the input AC power source 100 . Specifically, it may be located in front of the rectifying unit 310 .

입력 전류 검출부는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전류는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어 신호의 생성을 위해 제어부(430)에 인가될 수 있다. The input current detector may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, and the like for current detection. The detected input current, as a discrete signal in the form of a pulse, may be applied to the controller 430 to generate an inverter control signal.

DC 전압 검출부는 DC-링크 캐패시터(C1)의 맥동하는 전압을 검출할 수 있다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(340)에 인가될 수 있으며, DC-링크 캐패시터(C1)의 직류 전압에 기초하여 인버터 제어신호가 생성될 수 있다. The DC voltage detection unit may detect a pulsating voltage of the DC-link capacitor C1. For this power detection, a resistive element, an OP AMP, etc. may be used. The detected voltage of the DC-link capacitor C1 may be applied to the controller 340 as a discrete signal in the form of a pulse, and an inverter control signal based on the DC voltage of the DC-link capacitor C1 can be created.

인버터(340)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 서보 모터(200)에 출력할 수 있다. The inverter 340 includes a plurality of inverter switching elements Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', and Qc', and provides a three-phase alternating current with a predetermined frequency to a DC power supply smoothed by on/off operation of the switching elements. It can be converted into power and output to the three-phase servo motor 200 .

구체적으로, 인버터(340)는 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하암 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상/하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the inverter 340 is a pair of upper-arm switching elements (Qa, Qb, Qc) and lower-arm switching elements (Qa', Qb', Qc') connected in series with each other, and a total of three pairs of upper/lower arm switching The elements may be connected in parallel with each other.

인버터(340)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', and Qc' of the inverter 340 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT). Available.

정류부(310)의 출력단과 접지단 사이에 스위치(S1)에 의하여 비상 전원부(400)가 연결될 수 있다. 여기서, 스위치(S1)를 포함한 비상 전원부(400)는 비상 전원 장치(401)로서 설명한다.The emergency power unit 400 may be connected between the output terminal of the rectifier 310 and the ground terminal by the switch S1. Here, the emergency power supply 400 including the switch S1 will be described as the emergency power supply 401 .

한편, 전력 변환부(300)는, DC-링크 캐패시터(C1)와 인버터(340) 사이에 연결되는 전력 회생부(330)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the power conversion unit 300 may further include a power regeneration unit 330 connected between the DC-link capacitor C1 and the inverter 340 .

이러한 전력 회생부(330)는 모터(200)에 고장이 발생하거나 단선이 되는 경우, 모터(200)에 전달되지 못한 전류(회귀전류)로 인하여 회로가 파손되는 것을 방지할 수 있다.The power regeneration unit 330 may prevent the circuit from being damaged due to a current (return current) that is not transmitted to the motor 200 when a failure occurs or a disconnection occurs in the motor 200 .

예를 들어, 전력 회생부(330)의 스위치 소자(Q1)가 동작하여 회귀전류는 저항(R1)을 통과하도록 회로가 결선될 수 있다. 이러한 저항(R1)은 회귀전류에 의한 전력을 열로 소비시킬 수 있다. 이때 다이오드(D1)는 회귀전류가 저항(R1)으로 흐를 수 있도록 경로를 설정할 수 있다.For example, a circuit may be connected such that the switch element Q1 of the power regeneration unit 330 operates so that the return current passes through the resistor R1 . The resistor R1 may consume power due to the return current as heat. In this case, the diode D1 may set a path so that the return current flows to the resistor R1.

한편, 본 발명에 의한 비상 전원부(400)가 구비되는 경우에는 이러한 전력 회생부(330)는 생략될 수 있다.Meanwhile, when the emergency power supply unit 400 according to the present invention is provided, the power regeneration unit 330 may be omitted.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 비상 전원 장치를 나타내는 회로도이다.8 is a circuit diagram illustrating an emergency power supply of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 비상 전원부(400)는, 전력을 저장(충전)하는 배터리(420), 배터리(420)와 전력 변환부(300)의 사이에 연결되는 컨버터(410), 및 스위치(S1), 배터리(420) 및 컨버터(410) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부(430)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the emergency power unit 400 includes a battery 420 for storing (charging) power, a converter 410 connected between the battery 420 and the power conversion unit 300 , and a switch S1 . ), the battery 420 and the converter 410 may include a control unit 430 for controlling at least one.

이러한 제어부(430)는 위에서 설명한 바와 같이, 전력 변환부(300)를 함께 제어할 수 있다. 즉, 전력 변환부(300)는 DC-링크 캐패시터(C1) 및 인버터(340) 중 적어도 어느 하나 이상을 제어할 수 있다. 그러나 경우에 따라, 별도의 제어부가 전력 변환부(300)를 제어할 수도 있음 물론이다. 본 실시예에서는 비상 전원부(400)의 제어부(430)가 전력 변환부(300)를 함께 제어하는 예를 설명한다.The controller 430 may control the power converter 300 together as described above. That is, the power converter 300 may control at least one of the DC-link capacitor C1 and the inverter 340 . However, in some cases, a separate control unit may control the power converter 300 of course. In this embodiment, an example in which the control unit 430 of the emergency power unit 400 controls the power conversion unit 300 together will be described.

도 8을 참조하면, 화살표 a, b, c 및 d는 비상 전원부(400)의 제어부(430)와 비상 전원부(400) 사이에 주고받는 신호의 흐름을 도시하고 있다.Referring to FIG. 8 , arrows a, b, c and d show the flow of signals exchanged between the controller 430 of the emergency power unit 400 and the emergency power unit 400 .

위에서 설명한 바와 같이, 제어부(430)는 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 검출할 수 있다. 이는 화살표 'a'로 표시되며, 이러한 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 검출은 위에서 언급한 DC 전압 검출부를 통하여 이루어질 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않는다.As described above, the controller 430 may detect the voltage of the DC-link capacitor C1. This is indicated by an arrow 'a', and the detection of the voltage of the DC-link capacitor C1 may be performed through the above-mentioned DC voltage detection unit. However, it is not limited thereto.

또한, 제어부(430)는 스위치(S1)의 개폐(온/오프; On/Off)를 제어할 수 있다. 이는 화살표 'b'로 표시되고, 이러한 스위치(S1)는 제어부(430)에 의하여 동작하는 릴레이 스위치일 수 있다. 즉, 제어부(430)에서 코일에 전류를 인가함에 따라 온/오프(On/Off)되는 스위치일 수 있다.Also, the controller 430 may control opening/closing (on/off; On/Off) of the switch S1 . This is indicated by an arrow 'b', and this switch S1 may be a relay switch operated by the controller 430 . That is, it may be a switch that is turned on/off as the controller 430 applies a current to the coil.

한편, 제어부(430)는 컨버터(410)를 제어할 수 있다. 이는 화살표 'c'로 표시된다. 컨버터(410)는, 배터리(420)의 전력을 이용하여 모터(200)를 비상 구동할 수 있다. 일례로, 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압(전력)을 생성할 수 있다.Meanwhile, the controller 430 may control the converter 410 . This is indicated by arrow 'c'. The converter 410 may emergency drive the motor 200 using the power of the battery 420 . As an example, it is possible to generate a voltage (power) required for a safe stop operation of the robot.

이때, 제어부(410)는, 전원 사고의 발생시, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 컨버터(410)를 제어할 수 있다.In this case, the controller 410 may control the converter 410 so that, when a power accident occurs, the voltage of the DC-link capacitor C1 is equal to or greater than a preset reference voltage.

컨버터(410)는 배터리(420)의 전력을 이용하여 일정 전압의 전력을 출력할 수 있다. 이러한 컨버터(410)는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(Boost converter) 또는 강압 컨버터(Buck converter)를 이용할 수 있다.The converter 410 may output power of a constant voltage by using the power of the battery 420 . The converter 410 may use a direct current-direct current (DC-DC) converter. In addition, the DC-DC converter may use a boost converter or a step-down converter (Buck converter).

이러한 컨버터의 구체적인 구성의 도시는 생략한다. 다만, 컨버터(410)의 스위칭 소자는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 제어부(430)에서 'c'의 경로를 통하여 전달되는 PWM 신호가 컨버터(410)의 스위칭 소자에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.The illustration of the specific configuration of such a converter is omitted. However, the switching element of the converter 410 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the controller 430 through the path 'c' is connected to the switching element of the converter 410, and a switching operation can be performed by the PWM signal.

이와 같이, 제어부(430)는 컨버터(410) 내의 스위칭 소자의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(430)는 컨버터(410)의 스위칭 소자의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호를 출력할 수 있다. 이러한 제어부(430)의 제어에 의하여 컨버터(410)는 배터리(420)의 전압을 일정 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.In this way, the controller 430 may control the turn-on timing of the switching element in the converter 410 . Accordingly, the controller 430 may output a converter control signal for the turn-on timing of the switching element of the converter 410 . Under the control of the controller 430 , the converter 410 may convert the voltage of the battery 420 into a constant voltage and output the converted voltage.

제어부(430)는 배터리(420)의 전압을 감지할 수 있다. 이는 'd' 경로로 표시된다. 제어부(430)는 비상 운전 시, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 컨버터(410)를 제어할 수 있으며, 이때, 배터리(420)의 전압 레벨을 측정할 수 있다.The controller 430 may sense the voltage of the battery 420 . This is indicated by the 'd' path. The controller 430 may control the converter 410 so that the voltage of the DC-link capacitor C1 is equal to or greater than a preset reference voltage during emergency operation, and in this case, the voltage level of the battery 420 may be measured. .

이와 같이, 비상 전원부(400)의 제어부(430)는 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 특정하여 전원 사고의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.As such, the control unit 430 of the emergency power unit 400 may determine whether an abnormality has occurred in a power accident by specifying the voltage of the DC-link capacitor C1.

이때, 비상 전원부(400)의 제어부(430)는 배터리(420)의 전압을 측정하여 비상 전원부(400)의 충전 상태를 판단할 수 있다.In this case, the control unit 430 of the emergency power unit 400 may measure the voltage of the battery 420 to determine the charging state of the emergency power unit 400 .

또한, 비상 전원부(400)의 제어부(430)는 이러한 비상 전원부(400)의 충전 상태와 전원 사고의 발생 여부 또는 전원 차단 여부를 판단하여 스위치(S1)의 개폐 여부를 판단할 수 있다.In addition, the control unit 430 of the emergency power unit 400 may determine whether the switch S1 is opened or closed by determining the state of charge of the emergency power unit 400 and whether a power accident has occurred or whether the power is cut off.

이와 같이, 비상 전원부(400)의 제어부(430)는 이러한 비상 전원부(400)의 충전 상태와 전원 사고의 발생 여부를 판단하여 스위치(S1)를 열고 컨버터(410)를 작동시킬 수 있다. 즉, 제어부(430)는 컨버터(410)의 PWM 제어 신호를 발생하여 컨버터(410)에 전달할 수 있다.As such, the control unit 430 of the emergency power unit 400 may determine the charging state of the emergency power unit 400 and whether a power accident has occurred to open the switch S1 and operate the converter 410 . That is, the controller 430 may generate a PWM control signal of the converter 410 and transmit it to the converter 410 .

이때, 제어부(430)는, 전원 사고의 발생시, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 컨버터(410)를 제어할 수 있다.In this case, the controller 430 may control the converter 410 so that, when a power accident occurs, the voltage of the DC-link capacitor C1 is greater than or equal to a preset reference voltage.

즉, 제어부(430)는 전원 사고의 발생시, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 로봇의 안전 정지 동작을 수행할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다.That is, when a power accident occurs, the control unit 430 may supply power so that the voltage of the DC-link capacitor C1 can perform a safe stop operation of the robot.

로봇, 특히, 사람과 함께 동작하는 협동 로봇은 구동 중 갑작스러운 전원 사고에 의하여 비상 정지할 경우, 안전이 확보되지 상황에서 모터가 정지하기 때문에 함께 작업하던 사람에게 피해가 갈 수 있다.When a robot, particularly a cooperative robot that operates with a human, makes an emergency stop due to a sudden power accident while driving, the motor stops in a situation where safety is not ensured, and thus it may cause damage to the person working together.

이러한 갑작스러운 전원 사고에 해당하는 예로는 전원 라인의 손상, 정전 상황, 계통 전원의 불안정(전압/주파수의 변동), 어떠한 외부 상황에 의한 전원 코드 분리 등을 포함할 수 있다.Examples of such a sudden power accident may include damage to a power line, a power outage, an instability of a system power source (voltage/frequency fluctuation), and separation of a power cord due to some external situation.

본 발명에 의하면, 이러한 협동 로봇이 사람과 상호 작용을 하고 있는 동안에 전원 사고에 의해서 발생할 수 있는 피해를 방지할 수 있는 전원 장치 및 그 제어 방법을 제공함으로써 사람의 안전을 확보할 수 있다.According to the present invention, human safety can be ensured by providing a power supply device capable of preventing damage that may occur due to a power supply accident while the cooperative robot is interacting with a human, and a control method thereof.

전원 장치의 정상 동작 시에는 전원에서 공급되는 에너지를 이용하여 인버터(340)를 포함하는 전력 변환부(300)를 통해 모터(200)를 구동하나, 초기 동작 중 일부의 에너지가 비상 구동용 비상 전원부(400)의 충전을 위해서 사용될 수 있다. 이때 사용되는 에너지는 로봇의 정상 동작에 영향을 미치지 않은 일부만을 이용할 수 있다. 전력 변환부(300)와 비상 전원부(400)는 스위치(S1)를 통하여 연결될 수 있으며, 비상 전원부(400)의 충전 상태에 따라서 스위치(S1)의 개폐가 이루어질 수 있다.During normal operation of the power supply, the motor 200 is driven through the power conversion unit 300 including the inverter 340 using energy supplied from the power source, but some of the energy during the initial operation is transferred to the emergency power supply unit for emergency driving. It can be used for the filling of 400. The energy used at this time can only use a part that does not affect the normal operation of the robot. The power conversion unit 300 and the emergency power unit 400 may be connected through the switch S1 , and the switch S1 may be opened or closed according to the charging state of the emergency power unit 400 .

이때, 전원 사고 발생 여부는 모터 구동용 전력 변환부 내에 있는 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 이용하여 판단할 수 있으며, 이를 위하여 추가적인 회로의 구성은 필요 없을 수 있다. 이러한 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 일정 수준 이하가 되었을 때 전원 사고로 판단하여 비상 전원부(400)가 연결된 스위치(S1)를 작동할 수 있고, 이에 따라, 비상 전원부(400)에 충전된(저장된) 에너지(전력)를 이용하여 로봇의 비상 구동을 수행할 수 있다.In this case, whether a power accident has occurred may be determined using the voltage of the DC-link capacitor C1 in the power conversion unit for driving the motor, and for this purpose, an additional circuit configuration may not be required. When the voltage of the DC-link capacitor C1 is below a certain level, it is determined as a power accident and the switch S1 to which the emergency power unit 400 is connected can be operated, and accordingly, the emergency power unit 400 is charged The (stored) energy (power) can be used to perform emergency operation of the robot.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 비상 전원부가 작동하는 상태를 나타내는 회로도이다. 9 is a circuit diagram illustrating an operation state of an emergency power unit of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

실제로, 전원 사고가 발생한 경우에는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 실질적으로 전원부(100) 및 정류부(310)는 DC-링크 캐패시터(C1)로부터 단절된 상태가 될 수 있다.In fact, when a power accident occurs, as shown in FIG. 9 , the power supply unit 100 and the rectifier unit 310 may be substantially disconnected from the DC-link capacitor C1 .

또한, 스위치(S1)는 온(On) 되어, 비상 전원부(400), 또는 스위치(S1)와 비상 전원부(400)를 포함한 비상 전원 장치(401)가 DC-링크 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 상태가 될 수 있다.In addition, the switch S1 is turned on, and the emergency power supply unit 400 or the emergency power supply unit 401 including the switch S1 and the emergency power unit 400 is connected to both ends of the DC-link capacitor C1. state can be

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a control method of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 9 및 도 10을 주로 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동용 전원 장치의 동작 과정을 자세히 설명한다. 이때, 도 7 및 도 8을 함께 참조할 수 있다.Hereinafter, an operation process of a power supply device for driving a motor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference mainly to FIGS. 9 and 10 . In this case, reference may be made to FIGS. 7 and 8 together.

먼저, 모터(200)의 구동시, 초기에 입력 전원이 투입될 수 있다. 전원 장치의 정상 동작이 시작되면, 교류 전원(100)의 전력을 이용하여 전력 변환부(300)는 적정 주파수의 교류 전원을 생성하여 모터(200)를 구동할 수 있다. 이때, 이와 동시에 비상 전원부(400)의 충전이 함께 이루어질 수 있다(S10). 이때, 스위치(S1)는 닫힌 상태(On)가 될 수 있다.First, when the motor 200 is driven, input power may be initially supplied. When the normal operation of the power supply device starts, the power converter 300 may drive the motor 200 by generating AC power having an appropriate frequency using the power of the AC power source 100 . At this time, at the same time, the emergency power unit 400 may be charged together (S10). At this time, the switch S1 may be in a closed state (On).

이러한 비상 전원부(400)의 충전 동작은 충전이 완료될 때까지 이루어질 수 있다. 즉, 충전이 완료되었는지를 판단하여(S20) 충전이 완료되면 비상 전원부(400)의 충전은 정지될 수 있다.The charging operation of the emergency power unit 400 may be performed until charging is completed. That is, it is determined whether charging is complete (S20), and when charging is completed, charging of the emergency power unit 400 may be stopped.

이때, 모터(200)의 구동 준비가 완료된 것으로 판단하고 모터를 구동할 수 있다(S30). 즉, 스위치(S1)는 열린 상태가 되고(Off), 교류 전원(100)의 전력은 비상 전원부(400) 측으로는 전달되지 않고 전력 변환부(300) 측으로만 전달되어 모터(200)가 구동될 수 있다.At this time, it is determined that the preparation for driving the motor 200 is completed, and the motor may be driven (S30). That is, the switch S1 is in an open state (Off), and the power of the AC power source 100 is not transmitted to the emergency power unit 400 side but only to the power conversion unit 300 side so that the motor 200 is driven. can

이와 같이, 모터(200)를 구동하는 과정에서 제어부(430)는 직류단 전압을 측정할 수 있다(S30). 일례로, 제어부(430)는 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 직류단 전압을 측정은 주기적으로 또는 연속적으로 이루어질 수 있다.In this way, in the process of driving the motor 200, the controller 430 may measure the DC link voltage (S30). For example, the controller 430 may measure the voltage of the DC-link capacitor C1. The DC link voltage may be measured periodically or continuously.

이러한 직류단 전압 측정(S30)을 통하여 제어부(430)는 전원 사고의 발생 여부를 판단할 수 있다(S50).Through the DC link voltage measurement (S30), the control unit 430 can determine whether a power accident has occurred (S50).

이때, 전원 사고가 발생한 것으로 판단되면 스위치(S1)를 닫고 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 전력 변환부(300)로 공급하는 동작이 수행될 수 있다(S70).In this case, if it is determined that a power accident has occurred, an operation of closing the switch S1 and supplying the power charged in the emergency power unit 400 to the power conversion unit 300 may be performed (S70).

한편, 전원 사고가 발생하지 않은 것으로 판단되면 배터리(420)의 충전을 제어하는 동작(S60)이 수행될 수 있다.On the other hand, if it is determined that a power accident has not occurred, an operation ( S60 ) of controlling the charging of the battery 420 may be performed.

먼저, 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 전력 변환부(300)로 공급하는 동작(S70)을 구체적으로 설명한다.First, the operation (S70) of supplying the power charged in the emergency power unit 400 to the power conversion unit 300 will be described in detail.

위에서 언급한 바와 같이, 전원 사고의 발생 여부는 측정된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압을 판단함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 예를 들어, 측정된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기준값 이하이면 전원 사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. As mentioned above, whether a power accident has occurred may be determined by determining the measured voltage of the DC-link capacitor C1. In this case, for example, if the measured voltage of the DC-link capacitor C1 is less than or equal to a reference value, it may be determined that a power accident has occurred.

또한, 이에 더하여, 측정된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 계속 또는 추가적으로 하강하는지 여부를 더 판단할 수 있다. 즉, 측정된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기준값보다 작으나 계속 또는 추가적으로 하강하지 않는다면 전원 사고가 발생하지 않은 것으로 판단하고 배터리(420)의 충전을 제어하는 동작(S60)이 수행될 수 있다.Also, in addition to this, it may be further determined whether the measured voltage of the DC-link capacitor C1 continues or further decreases. That is, if the measured voltage of the DC-link capacitor C1 is smaller than the reference value but does not continuously or additionally fall, it is determined that a power accident has not occurred and the operation S60 of controlling the charging of the battery 420 may be performed. .

반면, 측정된 DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기준값보다 작고, 계속 또는 추가적으로 하강한다면 전원 사고가 발생한 것으로 판단하고 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 전력 변환부(300)로 공급하는 동작(S70)을 수행할 수 있다.On the other hand, if the measured voltage of the DC-link capacitor C1 is smaller than the reference value, and continues or further falls, it is determined that a power accident has occurred and the power charged in the emergency power unit 400 is supplied to the power conversion unit 300 . (S70) may be performed.

전원 사고가 발생한 것으로 판단되면, 전력을 전력 변환부로 공급하는 단계(S70)는, 스위치(S1)를 닫고(On) 배터리(420)의 방전 제어 과정을 수행할 수 있다(S71).If it is determined that a power accident has occurred, the step of supplying power to the power converter (S70) may include closing (On) the switch S1 and performing a discharge control process of the battery 420 (S71).

이러한 방전 제어 과정으로서, 제어부(430)는 배터리(420)의 전력을 이용하여 모터(200)의 안정화를 위한 비상 구동동작을 수행할 수 있다(S72). 일례로, 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압을 생성할 수 있다.As such a discharge control process, the controller 430 may perform an emergency driving operation for stabilizing the motor 200 using the power of the battery 420 (S72). As an example, a voltage required for a safe stop operation of the robot may be generated.

즉, 비상 전원부(400)에 충전된 전력을 전력 변환부(300)로 공급하는 동작(S70)은, 스위치를 닫는 단계(S71), 컨버터(410)를 구동하여 모터(200)의 비상 구동을 수행하는 단계(S72) 및 모터(200)의 동작이 안전한 영역에 위치하는 판단하는 단계(S3)를 포함할 수 있다.That is, the operation (S70) of supplying the power charged in the emergency power supply unit 400 to the power conversion unit 300 includes closing the switch (S71) and driving the converter 410 to perform emergency driving of the motor 200. It may include a step (S72) of performing and a step (S3) of determining that the operation of the motor 200 is located in a safe area.

또한, 비상 구동을 수행하는 단계(S72)는, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 컨버터(410)를 제어할 수 있다.In addition, performing the emergency driving ( S72 ) may control the converter 410 so that the voltage of the DC-link capacitor C1 is greater than or equal to a preset reference voltage.

일례로, 모터(200)는 운전 영역이 안전한 구간까지 운전을 하고 이상이 없음을 확인한 이후 구동을 정지하도록 모터 비상 구동을 수행할 수 있다(S71, S72).As an example, the motor 200 may drive up to a safe section in the operating area and perform emergency driving of the motor to stop the driving after confirming that there is no abnormality ( S71 and S72 ).

비상 구동의 예는, 먼저, 협동 로봇이 무거운 물체를 나르고 있는 과정에서 전원이 끊긴 경우를 들 수 있다. 이때, 물체가 도중 낙하할 경우 안전사고 발생에 대한 위험이 있으므로 최대한 물체의 높이를 낮추거나 물체를 내려놓는 동작 등이 필요할 수 있다. 따라서, 비상 전원부(400)는 이러한 비상 구동이 안정적으로 이루어질수록 전력 변환부(300)에 전력을 공급할 수 있다.An example of emergency driving is a case in which power is cut off while the cooperative robot is carrying a heavy object. At this time, since there is a risk of a safety accident when the object falls on the way, it may be necessary to lower the height of the object as much as possible or to put the object down. Accordingly, the emergency power unit 400 may supply power to the power conversion unit 300 as the emergency driving is stably performed.

비상 구동의 다른 예는, 사람의 손과 같은 인체와 상호작용을 하고 있는 과정에서 협동 로봇의 전원이 끊긴 경우를 들 수 있다. 이와 같은 경우가 발생하면, 로봇은 현재 동작이 비상 구동임을 사람에게 알리고, 인체가 구속되거나 끼임이 발생하지 않도록 하는 비상 동작을 수행하여 사람의 안전을 확보할 수 있다.Another example of emergency driving may be a case in which the power of the cooperative robot is cut off while interacting with a human body such as a human hand. When such a case occurs, the robot notifies a person that the current operation is an emergency drive, and performs an emergency operation to prevent the human body from being restrained or caught, thereby ensuring human safety.

한편, 위에서 설명한 바와 같이, 전원 사고가 발생하지 않은 것으로 판단되면, 배터리(420)의 충전을 제어하는 동작(S60)이 수행될 수 있다.Meanwhile, as described above, when it is determined that a power accident has not occurred, an operation S60 of controlling the charging of the battery 420 may be performed.

이와 같은 배터리(420)의 충전을 제어하는 단계(S60)는, 배터리(420)의 전압을 측정하는 단계(S61), 배터리(420)의 충전이 필요한지를 판단하는 단계(S62)를 먼저 수행할 수 있다.In the step (S60) of controlling the charging of the battery 420 as described above, the step of measuring the voltage of the battery 420 (S61) and the step (S62) of determining whether charging of the battery 420 is necessary are performed first. can

이에 따라, 배터리(420)의 충전이 필요한 것으로 판단되면 스위치(S1)를 닫고(On) 배터리(420)를 충전하는 과정(S63)이 수행될 수 있다.Accordingly, when it is determined that the battery 420 needs to be charged, the switch S1 is closed (On) and a process S63 of charging the battery 420 may be performed.

이후, 배터리(420)가 충분히 충전된 것으로 판단되면 스위치(S1)를 열 수 있다(S64).Thereafter, when it is determined that the battery 420 is sufficiently charged, the switch S1 may be opened ( S64 ).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 서보 모터를 구동하여 로봇 등의 장치를 제어하는 과정에서 어떠한 전원 사고(전원 라인의 손상, 정전 상황, 계통 전원의 불안정(전압/주파수의 변동), 어떠한 외부 상황에 의한 전원 코드 분리, 등)가 발생하는 경우에도 일정 시간 이상 구동이 가능할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, in the process of controlling a device such as a robot by driving a servo motor, any power accident (damage of power line, power outage, instability of system power (voltage/frequency fluctuation) ), power cord disconnection due to any external circumstances, etc.) may be possible to drive for a certain period of time or longer.

따라서, 일례로, 협동 로봇이 사람과 상호 작용을 하고 있는 동안에 전원 사고에 의해서 발생할 수 있는 피해를 방지할 수 있어, 사람의 안전을 확보할 수 있다.Accordingly, as an example, damage that may occur due to a power supply accident while the cooperative robot is interacting with a person can be prevented, thereby ensuring human safety.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 전원부(입력 전원) 200: 모터
300: 전력 변환부 400: 비상 전원부
410: 컨버터 420: 배터리
430: 제어부
100: power supply (input power) 200: motor
300: power conversion unit 400: emergency power unit
410: converter 420: battery
430: control unit

Claims (16)

모터 구동용 전원 장치에 있어서,
전원부와 연결되어 구동되는 모터;
상기 전원부와 상기 모터 사이에 연결되어 상기 모터를 구동하기 위한 교류 전류를 생성하는 것으로서, DC-링크 캐패시터 및 인버터를 포함하는 전력 변환부; 및
스위치에 의하여 상기 전력 변환부와 연결되어 상기 전력 변환부로부터 전력을 공급받아 저장하거나 상기 전력 변환부에 전력을 공급하는 비상 전원부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.
In the power supply device for driving a motor,
a motor connected to the power supply and driven;
a power converter connected between the power supply and the motor to generate an alternating current for driving the motor, the DC-power converter including a link capacitor and an inverter; and
and an emergency power supply connected to the power converter by a switch to receive and store power from the power converter or supply power to the power converter.
제1항에 있어서, 상기 전원부의 차단시 상기 비상 전원부에 저장된 전력이 상기 전력 변환부에 공급되는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 1, wherein the power stored in the emergency power supply is supplied to the power converter when the power supply is shut off. 제1항에 있어서, 상기 모터는 로봇을 구동하는 모터이고, 상기 비상 전원부는 상기 로봇의 안전 정지 동작을 위한 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 1, wherein the motor is a motor for driving the robot, and the emergency power unit supplies power for a safe stop operation of the robot. 제3항에 있어서, 상기 비상 전원부는,
상기 전력을 저장하는 배터리;
상기 배터리와 전력 변환부의 사이에 연결되는 컨버터; 및
상기 스위치, 상기 배터리 및 상기 컨버터 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.
The method of claim 3, wherein the emergency power supply unit,
a battery for storing the power;
a converter connected between the battery and the power converter; and
and a control unit for controlling at least one of the switch, the battery, and the converter.
제4항에 있어서, 상기 컨버터는 상기 전력 변환부와 상기 스위치 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 4, wherein the converter is connected between the power converter and the switch. 제4항에 있어서, 상기 컨버터는, 상기 배터리의 전력을 이용하여 상기 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 4, wherein the converter generates a voltage necessary for a safe stop operation of the robot by using the power of the battery. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 전원 사고의 발생시, 상기 DC-링크 캐패시터의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 상기 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 4, wherein the controller controls the converter so that, when a power accident occurs, the voltage of the DC-link capacitor is equal to or greater than a preset reference voltage. 제7항에 있어서, 상기 전원 사고의 발생 여부는 상기 DC-링크 캐패시터의 전압을 측정하여 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 7, wherein the occurrence of the power accident is determined by measuring the voltage of the DC-link capacitor. 제7항에 있어서, 상기 전원 사고의 발생시, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전 상태를 판단하여 상기 스위치를 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 7, wherein, when the power accident occurs, the control unit determines the state of charge of the battery and turns the switch on/off. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환부는, 상기 DC-링크 캐패시터와 상기 인버터 사이에 연결되는 전력 회생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치.The power supply device for driving a motor according to claim 1, wherein the power conversion unit further comprises a power regeneration unit connected between the DC-link capacitor and the inverter. 전원부와 연결되어 구동되는 모터, 상기 전원부와 상기 모터 사이에 연결되어 상기 모터를 구동하기 위한 교류 전류를 생성하는 것으로서 DC-링크 캐패시터 및 인버터를 포함하는 전력 변환부, 및 스위치에 의하여 상기 전력 변환부와 연결되는 배터리 및 컨버터가 구비되는 비상 전원부를 포함하여 구성되는 전원 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 전력 변환부의 작동시 상기 스위치를 열고 상기 비상 전원부를 충전하는 단계;
상기 DC-링크 캐패시터의 전압을 측정하여 전원 사고 여부를 판단하는 단계;
상기 전원 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 스위치를 닫고 상기 비상 전원부에 충전된 전력을 상기 전력 변환부로 공급하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.
A motor connected to a power source to be driven, a power conversion unit including a DC-link capacitor and an inverter as being connected between the power source and the motor to generate an alternating current for driving the motor, and the power conversion unit by a switch In the control method of a power supply device comprising an emergency power unit provided with a battery and a converter connected to,
opening the switch and charging the emergency power supply when the power converter is operated;
determining whether a power failure occurs by measuring the voltage of the DC-link capacitor;
When it is determined that the power accident has occurred, closing the switch and supplying the electric power charged in the emergency power supply to the power converter.
제11항에 있어서, 상기 전력 변환부로 공급하는 단계는, 상기 배터리의 전력을 이용하여 로봇의 안전 정지 동작에 필요한 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.The method of claim 11 , wherein the supplying to the power converter comprises generating a voltage required for a safe stop operation of the robot using the power of the battery. 제12항에 있어서, 상기 전력 변환부로 공급하는 단계는,
상기 스위치를 닫는 단계;
상기 컨버터를 구동하여 상기 모터의 비상 구동을 수행하는 단계; 및
상기 로봇의 동작이 안전한 영역에 위치하는 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.
The method of claim 12, wherein the supplying to the power converter comprises:
closing the switch;
performing emergency driving of the motor by driving the converter; and
and determining that the robot is located in a safe area.
제13항에 있어서, 상기 방전 제어를 수행하는 단계는, 상기 DC-링크 캐패시터의 전압이 기설정된 기준 전압 이상이 되도록 상기 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.The method of claim 13 , wherein in the performing of the discharge control, the converter is controlled so that the voltage of the DC-link capacitor is equal to or greater than a preset reference voltage. 제11항에 있어서, 상기 전원 사고가 발생하지 않은 것으로 판단되면 상기 배터리의 충전을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.The method of claim 11 , further comprising: controlling charging of the battery when it is determined that the power accident has not occurred. 제15항에 있어서, 상기 배터리의 충전을 제어하는 단계는,
상기 배터리의 전압을 측정하는 단계;
상기 배터리의 충전이 필요한지를 판단하는 단계; 및
상기 스위치를 닫고 상기 배터리를 충전하거나 상기 스위치를 여는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동용 전원 장치의 제어 방법.
The method of claim 15, wherein the controlling of the charging of the battery comprises:
measuring the voltage of the battery;
determining whether the battery needs charging; and
and closing the switch and charging the battery or opening the switch.
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