KR830001531B1 - 교류 모우터의 운전 제어 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교류 모우터의 운전 제어 장치

제 1 도는 종래 기술에 따른 교류 모우터의 재동형 운전 제어 장치의 회로도.

제 2 도는 본 발명에 따른 교류 모우터의 운전 제어 장치의 제 1실시예 회로도.

제 3 도는 제 2 도의 회로에 포함된 논리 회로의 특성도.

제 4 도는 재생 동작시 제 2 도 회로의 각부와 연관된 파형도.

제 5 도는 재생 샹태가 판별되며 전류가 과도한가를 결정하기 위해 재생 전류가 판별될 때 제 2 도의 회로의 각부와 연관된 전압 및 전류의 파형도.

본 발명은 교류 모우터의 운전을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로써, 특히 개량된 재생 제동 회로를 갖는 교류 모우터의 운전 제어 장치에 관한 것이다.

교류 모우터, 특히 유도 모우터는 각종 산업 분야에 사용되는데, 이 모우터에 의해 구동될 수 있는 부하의 종류는 다양하다. 예를 들어 어떤 유동 모우터는 가, 감속을 급속히, 빈번히 행하며, 또 다른 것은 권상, 권하와 같이 부하가 정, 부로 변화하는 것도 있다. 따라사 구동원으로서 교류 모우터가 정 토오크를 발생하든가 제동 토오크를 발생하도록 운전될 필요가 있다. 근래 널리 채용되어온 가변전압-가변주파수 인버어터를 사용하는 형식의 고류 모우터의 운전 제어에(있어서는 모우터로서의 구동 상태로 운전하는 경우는 별로 문제가 없지만 감속시의 제동 태양으로 운전하는 때에 모우터의 회전자가 가진 회전 에너지의 처리가 문제가 된다. 이 회전 에너지의 처리법으로서 종래는 제동시교류 모우터에의 통전을 단절하여 부하의 기계 손실에 의한 자연 감속에 맡기는 방법과 또 감속시의 미끄럼을 적당히 제어하여 모우터 중에 소비시키는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 전자는 감속에 시간이 걸려 제어의 응답성이 극히 나쁘며, 후자는 모우터가 가열하여 빈번한 가, 감속 운전에 견딜 수 없는 결점이 있었다. 그 이외의 방법으로서 전술한 인버어터회로 중의 평활용 콘덴서를 충전하고 그 충전 전압이 소정치 이상이 되면 그 인버어치 회로에 병렬로 접속된 제동용 저항에 방전하여 회전자의 회전 에너지를 소비하는 방법도 채용되었으나 이 방법에서는 평활용 콘덴서의 충전 전압이 너무 높아서 장치를 파괴하는 원인이 됨과 동시에 대형 기계를 운전하는 전동하는 전동기에 있어서는 제동용 저항도 그에 따라 대형이 되어 고가가 되는 결점이 있다. 또 제동 에너지도 열손실로서 낭비되기 때문에 효율상 바람직한 방법이 아니다. 따라서, 전술한 것을 개량하여 제 1 도와 같은 재생제동 방법이 종래에 제안되었다.

제 1 도는 종래의 재생 제동 형의 교류 모우터의 운전 제어 장치의 회로도로써, 이 장치는 3상 유도 모우터와 같은 교류 모우터(1), 교류 전원 U상, V상, W상의 전압을 정류하는 다이오우드 (D₁~D₆)들로 구성된 브리지형 정류기(2), 다이리스터(S₁~S₆)로 구성된 재생용 다이리스터 브리지 회로(3), 평활용 콘덴서 (C₂)(C₃)를 갖는 평활회로(4), 트랜지스터(TA₁~TA₆)들로 구성된 가변전압-가변주 파수 인버어터(5), 다이오우드(C₁'~D₆')들로 구성된 플라이휘일 다이오우드 브리지회로(flywheel diode bridge circuit)(6), 전원 전압의 승압용 변압기(7)로 구성된다. 이러한 구성의 종래 장치에서는 예를 들어 유도 모우터(1)를 감속시키기 위해 지령 속도를 저하시켜 가변전압-가변주파수 인버어터(5)의 전압-주파수를 제어함으로써 새로 설정된 주파수에 대응한 동기 속도는 모우터의 속도보다 작게 되어 부의 슬립 상태가 된다 따라서, 재생 제동 영역에서 모우터를 운전하는 것이 되어 그 결과 모우터의 유도 전압은 정류기로서의 플라이휘일 다이오우드 브리지 회로(6)에 의해 정류되어 직류 선측의 전압을 상승시킨다. 평활용 콘덴서(C₁)(C₂)(C₃)는 평활 기능을 발휘하므로 통상의 구동 운전시에도 교류 전원 전압의 1.3~1.4배의 높이로 충전되는데 이것에 추가해서 유도 모우터가 재생 영역에서운전되는 때는 특히 직류선측의 콘덴서(C₂)(C₃)의 전압은 더욱 높은 전압으로 충전 보지된다. 예를 들면, 교류 전원 전압이 200V일 때, 평활용 콘덴서(C₁)의 충전 전압은 260V 정도며 평활용 콘덴서 (C₂)(C₃)의 충전 전압은 290V3정도로 상승한다. 이와 같은 상태에서 다이리스터(S₁~S₆)로 구성된 재생용 다이리스터 브리지 회로(3)를 점호 제어하여도 교류 전원 전압이 직류선측 전압보다도 낮으므로 정류가 발생할 수 없어 재생이 불가능하다. 따라서 이런 불편을 피하기 위해 다이리스터 브리지 회로(3)와 교류 전원의 사이에 승압용 변압기(7)를 개재시켜 교류전원 전압이 반드시 직류선측 전압보다도 높은 기간이 생기게 하여 다이리스터(S₁~S₆)의 정류를 확보하면서 재생 제동 영역에서의 운전을 가능하게 하고 있다. 그러나, 이러한 방식을 채용한 장치에 있어서는 승압용 변압기(7)가 필요하며 그 용량도 크게 되어 장치를 크게하며 가격을 상승하게 된다.

본 발명은 교류 모우터와 감속시에 있어서 제동 에너지를 재생 제동에 의해 처리하는 염가이며 콤팩트한 교류 모우터의 운전 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 목적은 보다 염가이며 소형으로 제조될 수 있는 재생 제동 회로를 구비한 교류 모우터의 운전 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 승압용 변압기를 사용하지 않고 재생 제동할 수 있는 교류 모우터의 운전 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대형의 장치없이 염가로 재생 제동 할 수 있는 교류 모우터의 운전 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 과전류 방지 기능을 구비함으로써 안정된 재생 회동을 성취할 수 있는 교류 모우터의 운전 제어 장치를 제공하는 데 있다.

이하 첨부 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

제 2 도는 본 발명에 따른 교류 모우터의 운전 제어 장치의 일실시예의 회로도로써, 예시 부호 1~6은 제 1 도에 도시한것과 동일물이며, 단지 재생용 브리지 회로(3)를 구성하는 소자를 다이리스터S₁~S₆)에 대신하여 트랜지스터(TB₁~TB₆)를 사용하였다. 따라서, 양자를 구별하기 위해 제 2 도에는 재생용 브리지 회로를 예시 부호 3'로 표시한다. 또한 제 2 도의 장치는 재생 상태 판별용 다이오우드(8), 델타-Y 결선된 제어용 변압기(9), 비교 회로(10), 비교 회로(10)로부터의 3상 신호를 6상신호로 분배하는 논리 회로(11)를 포함하며, 변압기(9) 및 상기 회로(10)(11)들로 점호 제어 신호 형성 회로를 구성한다. 또한 논리회로(11)의 출력 신호와 논리회로(16)의 출력 신호 사이의 논리곱을 취하기 위한 AND게이트 회로(12)가 구비되어 논리 회로(11) 및 논리 회로(16)의 출력이 함께 일시에 6상 분배 신호를 출력하며, 최초의 조건을 외부에서 리세트하기 위한 플립-플롭 회로(13)와 설정 및 점호제어 신호를 공급하기 위한 회로를 구성하는 재생 트랜지스터 브리지 회로(3'), AND 게이트 회로(12), 플립-플롭 회로(13) 및 증폭회로(14)내의 트랜지스터(TB₁~TB₆)들중에 상응하는 것에 베이스 신호를 공급하기 위해 플립-플롭 회로(13)의 출력을 증폭하기 위한 증폭회로(14)가 구비된다. 에서 부호 15는 비교 회로로생 재생 상태 판별용 다이오우드 양단의 전압(Vp₂-Vp₁)과 전지 전위를 비교하며, 그 출력을 논리 회로 (16)에 인가한다. 예시부호 17도 비교 회로로서, 전술한 양단의 전압(Vp₂-Vp₁)과 기준 전압 VL을 비교하여 그 출력을 논리회로(16)에 인가한다. 비교 회로(18)는 검출된 재생 전류 Ib를 기준 전류 IL과 비교하여 재생 전류가 기준치를 넘으면 플립-플롭회로(13)를 리세트하도록 신호를 공급한다. 예시부호 19는 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 재생 전류 Ib를 검출하기 위한 전류 검출 코일이다.

동작에 있어서, 통상의 구동 상태에 있어서는 제 2 도의 좌측, U, V, W 단자로부터 공급되는 교류 전원 전압을 정류기(2)로서 정류하여 가변전압-가변주파수 인버어터(5)에 인가한다. 이 가변전압-가변주파수 인버어터(5)는 도시하지 않은 점호 회로에 의해 속도 지령 신호에 대응한 속도로서 유도 모우터(1)를 운전하도록 순차로 점호 제어된다. 즉, 인버어터(5)의 각 트랜지스터(TA₁~TA₆)의 통전기간을 조정함으로써 공급 전압의 제어를 행하며, 또한 점호 펄스의 주기를 조정 함으로써 인버어터의 출력 주파수를 제어하여 가변전압-가변주파수 동작을 행한다. 다음에 감속하기 위해 속도 지령치를 변환시키면 유도 전동기의 지금까지 회전하고 있던 속도보다 새로 지령된 동기 속도가 낮게 되므로 유도 모우터는 슬립이 부의 상태로 회전하여 고정자 권선으로부터 전력이 재생된다. 재생 전력에 의해 평활용 콘덴서(C₂)(C₃)를 충전하여 직선류 선측의 전압을 높게 한다. 그 결과 평활 콘덴서 (C₂)(C₃)가 접속된 측의 선간전압과 평활용 콘덴서(C₁)가 접속된 측의 선간전압에 전위차가 생긴다. 따라서 재생 상태 판별용 다이오우드(8)의 P₂점의 전압 Vp₂와 P₁점의 전압 Vp₁의차(Vp2~Vp1)가 정리된다. 따라서 유도 모우터의 운전 상태가 재생 상태인 것을 감지할 수 있다. 이 상태에서 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')를 구성하는 각 트랜지스터(TB₁~TB₆)들 중 교류 전원의 2상간의 전압차가 가장 높은 상에 접속된 트랜지스터에 점호 신호를 인가하면 직류 전압과 교류 전원 전압의 전압차에 따라서 교류 전원에 재생 전류를 흐르게 할 수 있어 유도 모우터는 발진기로서 작용하여 급속히 새로운 속도 지령치까지 감속된다. 이것을 트랜지스터(TB₁~TB₆)의 점호 신호의 형성 회로 및 제 4 도를 참고로 하여 상세히 설명한다. 제 4 도는 제 2 도 회로에 있어서 재생 동작시의 각부 파형도다.

제 4 도에서 전압 TP₂는 재생 상태에서의 재생 상태 판별용 다이오우드의 P₂점의 전압을 나타내며, 사인 파형은 교류 전압의 U상, V상, W상의 선간전압을 나타낸다. 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 각 트랜지스터(TB₁~TB₆)에는 각각 교류 전원의 각 사이클에 대응하여 정의 반파 및 부의 반파의 전압이 걸리게 된다. 다시 제 2 도에서, 교류 전원의 U상, V상, W상으로부터 제어용 변압기(9)를 통해 각상전압의 맥동에 대응한 사인파신호U₂,V₂,W₂를 얻고, 이 사인파 신호를 비교회로(10)로 접지전원과 비교하여 제 4 도의 a,b,c로 표시한 것 같은 각각 120°위상이 이상된 장방형파 신호로 변환한다. 이 신호를 다시 다음단의 논리회로(11)에 공급하여 120°씩의 폭을 갖는 6상 신호에 분배한다. 이와 같은 논리 회로로서의 종래 공지의 예를 들어 무정류자 모우터의 회전자 위치 신호의 형성에 사용되는 형식의 회로를 이용하여도 좋다. 이 논리 회로(11)의 출력 신호는 제 4 도의 U, V, W 및 X, Y, Z 신호에 대응한 것이된다.

동시에 재생 상태 판별용 다이오우드(8)의 양단의 전압은 도시하지 않은 자동 증폭기에 입력되어 그 양단의 전위차가 발생된다. 재생 상태 판별용 다이오우드(8)의 양단의 전위차(Vp1-Vp1)의 신호는 비교회로(15)(17)에 입력하고, 상기 전위차(Vp2-Vp1)와 기준 전압 V_L및 접지전위의 대소를 비교한다. 이 비교 편차를 제 3 도와 같은 히스테리스 특성(hysteresis characteristic)을 갖는 논리 회로(16)에 공급함으로써 논리출력 "1"이나 또는 "0"을 얻는다. 이 논리 회로(16)는 NOR 게이트와 R-S 형플립-플롭을 조합하여 형성할 수있다. 특히, 비교회로(15)가 (Vp2-Vp1)>0일 때 논리 "1"을 출력하며, 비교회로(17)가(Vp2-Vp1)>V_L일 때 논리 "1"을 출력한다고 하면 비교기(17)의 출력을 직접 플립-플롭의 설정 단자에 접속하며 비교기(15)의 출력을 NOT게이트를 통해 플립-플롭의 설정 단자에 접속함으로써 논리회로 (16)를 구성할 수 있다.

그리고, 논리 회로(16)의 출력과 상기 논리 회로(11)의 출력인 U, V, W 및 X, Y, Z의 논리적을 AND게이트(12)에 취함으로써 재생 상태로 운전 상태를 바꾸는 데 충분한 상태로 된 때에만 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')에 점호 신호를 송출한다. AND 회로(12)의 출력은 또 다음단의 플립-플롭회로(13)에 공급된 점호 제어 신호의 초기 조건을 설정한다. 이와 함께 플립-플롭회로(13)는 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 과전류에 의하여서도 제어된다.

구체적으로 전류 검출 코일(19)로부터 얻은 재생 전류 Ib와 제한 전류 Iι를 비교회로(18)로 비교하여 재생 전류가 제한 전류를 넘어 과대하게 흐르면 플립-플롭회로(13)를 리세트 하기 때문에, 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 각 트랜지스터(TB₁~TB₆)에의 베이스 신호의 송출을 정지하며, 이트랜지스터 브리지 회로(3')를 "오프"하여 과전류를 방지한다. 이렇게 얻은 플립-플롭회로(13)로부터의 분배 신호를 증폭 회로(14)로 증폭한 후 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 각 트랜지스터(TB₁~TB₆)에 베이스 전류로서 주어짐으로써 재생에 충분한 전류가 확보되며 재생 전류가 과전류가 되지 않은 상태에서 재생 동작을 안정되게 행하는 것이다.

이 재생 동작의 상태를 제 4 도의 파형을 참조하면, 시간 t_o와 t₁사이에는 교류 전원의 상간 전압이 최대인 2상, 즉 W상과 V상에 접속된 트랜지스터 TB₅와 TB₄가 점호되도록 베이스 신호 W와 y가 발생되며 다음에 시간 t₁과 t₂사이에는 U상과 V상에 접속된 트랜지스터 TB₁과 TB₄가 점호되도록 베이스 신호 U와 y가 발생된다. 유사하게, 순차로 재생용 트랜지스터 브리지회로 (3')의 트랜지스터 TB₁과 TB₆, TB₃와 TB₆, TB₃와 TB₂, TB₅와 TB₂의 조가"온" 되어, 제 4 도의 전압 Vp2와 Vp1의 차(사선의 부분)가 안정되게 교류 전원에 재생된다. 재생 전류가 제한 전류 Iι을 초과하면 또는 Vp2-Vp1가 부가되면 즉시 재생 동작을 정지하는 것은 전술한 설명으로부터 명백히 의해될 것이다.

제 5 도는 재생 제동 기간(플립-플롭 13의 출력 기간)과 전압차(Vp2-Vp1) 및 재생 전류 Ib의 관계로 도시한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 교류 모우터의 재생용 브리지의 소자로서 트랜지스터를 사용하여 정류 실패를 일으킬 염려가 없으며, 종래의 장치에서 필요한 정류용의 승압 변압기가 불필요 해서 장치의 소형화 및 경제성이 상당히 개량된 것이다.

추가해서, 충분한 재생 전압의 확립을 검지하는 검출기와 과전류 방지기구에 의해 안정된 재생 동작이 확보된다.

이렇게해서, 본 발명은 교류 모우터의 각종 부하 조건에 응답할 수 있는 교류 모우터용 운전 제어 장치를 제공한다.

Claims (1)

1. 교류 전원에 접속되어 교류를 직류로 변환하는 정류기(2)와 상기 정류기(2)에서 변환된 직류를 수신 받아 외부로부터의 지령 신호에 따라서 교류 모우터(1)에 인가하는 구동 신호의 공급 전압 및 공급 주파수를 변화시켜 교류 모우터(1)에 구동 신호를 인가하는 가변전압-가변주파수 인버어터(5)와, 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')와, 상기 인버어터(5)사이에 병렬로 연결된 콘덴서(C₂)(C₃)들로 형성된 평활회로(4)로 구성된 교류 모우터의 운전제어 장치에 있어서, 상기 정류기(2)와 상기 인버어터(5) 사이에 다수의 트랜지스터(TB1)(TB2)(TB3)(TB4)(TB5)(TB6)가 브리지형으로 접속된 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')와, 상기 정류기(2)와 상기 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')사이에 설치되어 상기 교류 모우터(1)가 재생 제동 영역에 있을 때역 바이어스 극성에 접속되어 재생 상태를 판별하는 재생 상태 판별용 다이오우드(8)와,

   상기 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 재생 전류(Ib)를 검출하기 위한 전류 검출 코일(19)과, 상기 재생 상태 판별용 다이오우드(8)의 역 바이어스 전압을 검출하여 상기 재생용 트랜지스터 브리지 회로(3')의 각 트랜지스터(TB1(TB2)(TB3)(TB4)(TB5)(TB6)를 점호 제어하는 점호 제어 회로(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)로 구성된 것을 특징으로 하는 교류 모우터의 운전 제어 장치.

Images