KR890005924Y1 - 유도 전동기의 속도 제어회로 - Google Patents

유도 전동기의 속도 제어회로 Download PDF

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Description

유도 전동기의 속도 제어회로
제1도는 종래의 속도 제어 회로의 블록도.
제2도는 종래의 절대치 회로와 적분회로.
제3도는 본 고안의 블록도.
제4도는 본 고안의 상세 회로도.
제5도는 각부 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : AC전원부 2 : 정류부
3 : 인버터부 4 : 모터
5 : 속도계용 발전기 6 : 저역필터
7 : 절대치 회로 8 : 적분회로
9 : 비교부 10 : 설정부
11 : 콘트롤부 12 : 영전위 검출부
13 : 능동 피이크 검출부 14 : 샘플앤드 홀드부
15 : 비교부 OP1-OP6: 오피앰프
FFT1-FET5: FET TR1-TR3: 트랜지스터
R1-R11: 저항 C1,C2: 콘덴서
본 고안은 인버터를 이용한 유도 전동기의 속도 제어에 있어서 부하의 변동에 따라 속도 변화가 발생되지 않도록 하여 절밀한 속도 제어가 이루어 지도록한 유도 전동기의 속도 제어 회로에 관한 것이다.
최근 인버터를 사용해서 유도 전동기의 전원 주파수를 변환시켜 속도 변환 시키는 방법이 널리 행하여 지고 있으나 인버터를 이용한 유도 전동기의 속도 제어는 부하의 변동에 따라서 설정치 속도와 실제 속도와의 오차가 발생되므로 정밀한 속도 제어를 위한 유도 전동기의 속도제어 회로가 필요하게 되었다.
종래의 속도 제어 회로는 제1도에서와 같이 모터(4)의 실제속도를 속도계용 발전기(Tachometer Generator : 5)로 검출하여 저역필터(6)에서 진폭을 속도에 반비례하게 변환시킨후 절대치 회로(7)와 적분 제어하게 되며 이때의 모터(4)의 실제 속도를 속도계용 발전기(5)로 검출하여 저역 필터(6)에서 진폭을 속도에 반비례하게 변환 시킨다.
그런다음 절대치 회로(7)와 적분회로(8)에 의하여 직류 레벨로 바뀐다음 비교부(9)에 인가되어 미리 설정해둔 설정부(10)의 설정 속도와 비교한후 콘트롤부(11)를 통하여 인버터부(3)를 제어해 주도록 하므로써 모터(4)의 속도를 제어해왔다.
그러나 이와 같은 동작은 제2도 종래의 절대치 회로와 적분회로에서 보듯이 반복이 빠른 입력신호(Vi)에서는 절대치 회로(7)의 다이오드(Ds)의 "오프" 상태가 등가적으로 길어지며 그 사이에는 입력 단자가 전위를 갖기 때문에 이상적인 다이오드의 구성이 무너져서 변환에러가 생기게 되고 적분회로(8)의 콘덴서(Cs)의 충방전 시간의 지연이 발생되므로써 응답 속도가 떨어지게 되는 단점이 있는 것이다.
그러므로 제3도와 같은 블록도를 구성하여 이와 같은 문제점을 해결하였다.
본 고안은 입력 신호의 피이크치를 영전위 검출부(12)의 출력이 인가되는 능동 피크 검출부(13)에서 검출하여 샘프 앤드 홀드부(14)로 입력 시킨후 능동 피이크 검출부(13)의 출력은 입력 신호의 영전위점에서 다시 전압이 영으로 된다.
그리고 샘플 앤드 홀드 회로(14)는 최종 출력전압과 입력의 순시 피이크 전압의 차가 발생될때 게이트가 구동되어 최종 출력 전압이 입력의 순시 피이크 전압과 같아지고 이때에 게이트가 차단되어 일정한 출력이 나오므로써 모터의 속도를 정속도로 유지시킬수 있는 것이다.
이와같은 동작은 제4도 본 고안의 상세 회로도로써 설명하면 다음과 같다.
오피앰프(OP1)(OP4)의 반전단자(-)와 오피앰프(OP2)의 비반전단자(+)에는 제5도의 (A)와 같은 입력신호(Vi)를 인가시키고 오피앰프(OP2)의 출력전압(V1)과의 관계가 Vi>V1이면 오피앰프(OP2)에서는 비반전단자(+)의 전압은 반전단자(-)의 전압보다 높아지게 되므로 오피앰프(OP2)의 출력은 양(+)으로 되어 다이오드(D1)는 도통되며 이때의 회로는 전압 플로워이므로 콘덴서(C1)는 다이오드(D1)를 통하여 입력과 같은 값으로 될때까지 충전된다.
입력신호(Vi)가 콘덴서(C1)의 전압보다 떨어질때에는 오피앰프(OP1)의 출력은 양(+)으로 되어 다이오드(D1)는 역바이어스가 걸려 차단되며 이때 트랜지스터(TR1)는 보상 회로로써 콘덴서(C1)를 빨리 충전시키는데 필요한 콘 전류를 공급해 주게 된다.
그리고 입력신호(Vi)의 영전위점을 오피임프(OP1)로 검출하여 입력신호가 양(+)에서 음(-)으로 갈때 FET(FET1)를 게이트 시켜 저항(R5)에서 콘덴서(C1)으로 전압을 방전시켜 주게된다.
이와 같은 동작 파형은 제2도의 (B)에서와 같다.
또한 입력신호(Vi)보다 오피앰프(OP2)의 출력이 커지면 오피앰프(OP4)의 출력은 양(+)으로 되며 출력전압(V0)과 콘덴서(C1)의 전압(V2)의 차이가 발생되지 않으면 FET(FET2)(FET3)는 도통되지 않는다.
이때 V0>V2의 관계가 되면 FET(FET4)가 도통되고 V0<V0의 관계가 되면 FET(FET3)가 도통되어 FET(FET5)를 도통시켜 주게되며 FET(FET4)가 도통되면 오피앰프(OP3)(OP5)로 이루어진 샘플 앤드 홀드부(14)가 동작하여 출력전압(V0)이 V2의 전압으로 변환되게 된다.
이때 트랜지스터(TR2)(TR3)는 콘덴서(C2)의 충방전을 극히 빨리 시키는데 필요한 큰 전류를 공급해 주기위한 에미터 플로워이다.
그리고 제5도의 (C)와 같은 출력전압(V0)이 입력신호(Vi)의 피이크치로 변환된 다음 샘플 앤드홀더부(14)의 게이트를 "오프"시키기 위해 오피앰프(OP1)의 출력이 FET(FET4)를 "오프"시켜 주게 되므로써 입력신호(Vi)의 피이크치를 순시적으로 따라 감으로써 응답 속도가 빠를고 신뢰성이 높아진다.
회로(8)로써 직렬로 변환시킨 다음 비교부(9)에서 설정부(10)에서의 설정 속도와 비교하여 콘트롤부(11)에서 모터(4) 속도를 조절해 주도록 되어있다.
그리고 이때의 절대치 회로(7)와 적분회로(8)의 상세회로도는 제2도에서와 같이 구성되어 있으므로 속도계용 발전기(5)의 출력 주파수가 클 경우에는 절대치 회로(7)상의 다이오드(D5)의 오프 상태가 등가적으로 길어지게 되며 그 사이에는 입력단자가 전위를 갖기 때문에 이 다이오드의 구성이 무너져 변환 에러가 발생하게 되고 또한 적분회로(8)의 콘덴서(Cs)의 충방전 시간 지연이 발생하여 회로의 신뢰성과 응답 속도가 떨어지게 되는 단점이 있었다.
본 고안은 이와 같은 점을 감안하여 종래의 절대치 회로(7)와 적분회로(8) 대신에 영전위 검출부(12)가 연결된 능동 피이크 검출부(13)에 비교부(15)를 연결함과 동시에 샘플 앤드 홀드부(14)를 통하여 비교부(15)가 연결되게 구성한 유도 전동기의 속도 제어회로로써 응답 속도의 개선과 유도 전동기의 속도 변화폭을 줄일수 있는 것이다.
이를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 속도 제어의 블록도 AC 전원부(1)의 전원이 정류부(2)를 통하고 콘트롤 부(11)의 출력이 인가되는 인버터부(3)를 통한후 모터(4)에 인가됨과 동시에 속도계용 발전기(5)의 출력은 저역필터(6)와 절대치회로(7) 및 적분회로(8)를 통한후 설정부(10)의 출력이 인가되는 비교부(9)를 통하여 콘트롤부(11)에 인가되게 구성한 것이다.
제2도는 종래의 절대치 회로와 적분 회로의 상세 회로도이며 제3도는 본 고안의 블록도로써 속도계용 발전기의 출력이 영전위 검출부(12)의 출력이 인가되는 능동 피이크 검출부(13)를 통하여 비교부(15)에 인가됨과 동시에 샘플 앤드 홀드부(14)에 인가되게 구성하고 샘플 앤드 홀드부(14)의 출력은 비교부(15)를 통하여 인버터부에 인가되도록 구성한다.
제4도는 본 고안의 상세 회로도로써 입력신호(Vi)는 오피앰프(OP1)(OP4)의 반전단자(-)와 오피앰프(OP2)의 비반전단자(+)에 인가되게 구성하고 저항(R1)이 비반전단자(+)에 연결된 오피앰프(OP1)의 영전위 검출부(!2)에서의 출력은 저항(R2)을 통하여 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor : FET)(FET1)(FET4)의 게이트에 인가되게 구성한다.
그리고 오피앰프(OP2)의 출력측에는 다이오드(D1)를 통하여 트랜지스터(TR1)의 베이스와 오피앰프(OP2)의 반전단자(-)를 연결함과 동시에 저항(R3)을 통한후 트랜지스터(TR4)의 에미터와 저항(R4) 및 콘덴서(C1)와 FET(FET1)를 연결하여 능동 피이크 검출부(13)를 구성함과 동시에 오피앰프(OP3)(OP4)(OP6)의 비반전단자(+)로 연결 구성한다.
또한 오피앰프(OP4)의 출력은 FET(FET4)의 드레인에 인가시키고 오피앰프(OP6)의 출력은 저항(R10)(R11)을 통하여 FET(FET2)(FET3)의 게이트에 인가시키며 FET(FET2)(FET3)의 드레인측은 FET(FET4)의 소오스에 연결되게 비교부(15)를 구성한다.
그리고 오피앰프(OP3)의 출력은 FET(FET5)의 드레인측에 인가시키고 FET(FET5)의 게이트측에는 저항(R7)(R8)을 통하여 FET(FET2)(FET3)의 소오스측을 연결하며 FET(FET5)의 소오스측에는 트랜지스터(TR2)(TR3)의 베이스를 연결함과 동시에 저항(R9)을 통하여 콘덴서(C2)와 오피앰프(OP5)의 비반전단자(+)를 연결 구성한후 오피앰프(OP5)의 출력측에는 오피앰프(OP3)(OP5)(OP6)의 반전단자(-)를 연결하여 샘플 앤드 홀드부(14)를 구성한다.
이와 같이 구성된 본 고안에서 제1도는 종래의 속도제어 회로의 블록도로써 AC 전원부(1)의 전원을 정류부(2)에서 정류시키고 인버터부(3)에서 원하는 속도의 주파수로 변환시킨후 모터(4)에 인가시켜 속도를
이상에서와 같이 인버터를 이용한 유도 전동기 속도 제어는 부하의 변화에 따라 속도 변화가 발생되므로 정일한 속도 제어를 위해서 유도 전동기의 속도 제어회로가 필요하게 된다.
따라서 본 고안에서는 유도 전동기의 실제 속도를 검출하여 실정치 속도와 비교할때 그 오차분을 인버터 콘트롤 회로에 궤환시키는 과정에서 응답 속도와 신뢰성을 향상시키기 위해서 기존의 절대치 회로와 적분 회로를 능동 피이크 검출부와 샘플 앤드 홀드부 및 영전위 검출부와 비교부를 적절히 구성함으로써 속도 제어 회로의 응답 속도의 개선과 신뢰성을 향상 시킬수 있도록 하였다.
즉 유도 전동기의 고속도 회전시에도 정확하게 속도제어가 됨과 동시에 제어 회로의 응답 속도의 개선으로 인하여 부하 변동에 따른 유도 전동기의 속도 변화가 빨리 검출되므로 유도 전동기의 속도 변화폭을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 저항(R1)이 연결된 오피앰프(OP1)의 영전위 검출부(12)로 FET(FET1)(FET4)를 제어하게 구성하고 오피앰프(OP2)의 출력측에는 저항(R4-R6)과 콘덴서(C1) 및 트랜지스터(TR1)를 통하여 오피앰프(OP4)(OP6)의 비반전단자(+)가 연결되게 능동 피이크 검출부(13)를 구성하며 오피앰프(OP4)(OP6)의 출력측에는 FET(FET1-FET4)를 통하여 FET(FET5)를 제어하게 비교부(15)를 구성한후 오피앰프(OP3)(OP5)와 FET(FET5) 및 트랜지스터(TR2)(TR3)와 콘덴서(C2)로 샘플 앤드 홀드부(14)를 구성한 유도 전동기의 속도 제어회로.
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