KR940001785B1 - 3상 정류전압의 위상제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

3상 정류전압의 위상제어장치

제1도는 본 발명의 개략적인 회로도이고,

제2도는 본 발명의 위상신호검출 및 발생부의 출력파형이며,

제3도는 본 발명 위상각 펄스발생단의 출력파형이고,

제4도는 본 발명 상순 보정부의 출력파형이며,

제5도는 종래 DC전압 발생장치의 개략적인 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인버터 2 : 정류부

3 : 위상신호검출 및 발생부 4 : 위상판별 및 변환부

5 : DC전압 제어부 6 : 3상 정류 SCR

7 : 트랜스 8, 9 : 제1, 2 OP앰프

10, 11, 12 : 제3, 4, 5 OP앰프 3 : 멀티플렉서

14 : 위상각 펄스발생단 15 : 미분 OP앰프

16 : SCR 드라이버 17 : 펄스파 발생부

18 : 상순 보정부 19 : 앤드게이트

20 : 위상제어 on/off스위치 21 : 전압검출단

22 : 서보모터

본 발명은 전력변환장치를 제어하기 위한 3상 정류전압의 위상제어장치에 관한 것으로, 특히 AC서보모터를 구동하기 위한 드라이버단의 인버터에 공급되는 공급전압의 위상을 검출하여 이 검출된 데이터값에 따라 위상 제어동작을 행함으로써, 시스템을 안정화할 수 있어 이에따라 전원장치를 보호할 수 있음은 물론 시스템의 신뢰성을 높일 수 있도록한 3상 정류전압의 위상제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력에너지는 타 에너지로의 변환이 손쉬우면서도 변환효율이 높다. 그리고 이러한 전력변환 형태중의 하나가 모터를 이용하는 것인데, 이러한 모터를 구동하기 위해서는 AC전압에서 DC전압으로 변환하도록한 정류기를 갖추거나 DC전압에서 AC전압으로 변환하도록된 인버터장치들을 갖춘 드라이버단을 장착하는 것이 보편적이다.

예컨데, 서보모터를 구동하기 위해서 종래에는 제5도에 도시된 바와같이 3상 브리지 다이오드를 이용한 AC전압 발생장치가 사용되고 있는바, 이 종래의 DC전압 발생장치는 AC 110V 전압, 혹은 3상 220V 전압을 정류부(7)로 인가시키면 이 정류부(70)에서 정류작용을 수행한 후 전력장치(71) 즉 모터등으로 출력한다. 여기서 완충콘덴서(72)가 초기상태에서는 오픈되기 때문에 정류전압이 출력되는 순간에 돌입전류가 직접 시스템에 유입되어 시스템을 파괴할 수 있음으로 정류부(70)와 완충콘덴서(72)사이에 직렬로 전류제한 저항(73)을 연결하고 이 전류제한 저항(73)과 병렬로 릴레이 스위치(74)를 입력전압으로부터 직접 인가되게 연결한다. 따라서 정류부(70)로부터 출력되는 초기 정류전압에 따른 돌입전류를 상기 전류제한 저항(73)으로 제한한 다음 소정시간 즉 200㎳ 정도가 경과한 후에 상기 릴레이 스위치(74)가 on됨으로써 상기 전류제한 저항(74)을 통하지 않고 정류전압이 직접 전력장치(71) 즉 서보모터에 공급된다.

그러나 상기와 같은 종래의 DC전압 발생장치는, 상기 릴레이 스위치(74)와 같은 수동소자로 스위치됨으로 이들 소자들이 접촉불량으로 인하여 돌입전류가 전력장치에 직접 유입되어 시스템을 파괴하는 등의 결점이 있고, 또한 상기 릴레이 스위치(74)의 양단에 스파아크(spark)성노이즈가 발생되어 시스템의 안정도가 저하됐으며, 전파정류를 행하기 때문에 DC전압을 제어할 수 없어 전력장치, 예컨데 서보모터등이 급가감속운전을 행할 경우, DC전압이 상승하는 등의 결점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반결점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 전력변환장치에 위상신호검출부 및 위상제어등을 구성시켜서 인가전압으로부터 위상을 검출하여 위상제어동작을 수행되게 함으로써, 최초 전압인가시 순간적으로 발생되던 돌입전류를 제어하며 시스템을 보호하도록 됨은 물론 부하의 속도변동에 따른 DC전압 상승을 억제할 수 있을뿐만 아니라 전자식으로 제어동작이 수행되게 됨으로 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록한 3상 정류전압 위상제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, AC 110V 혹은 3상 220V 전압을 공급받아 정류한뒤 전력장치의 인버터에 구동전압을 공급하도록된 정류부, 소정의 전원전압으로부터 그 위상신호를 각각 검출하며 소정의 위상검출신호를 발생하도록된 위상신호검출 및 발생부, 이 위상신호검출 및 발생부로부터 출력된 위상검출신호를 받아 그 신호별 위상각을 산출하거나 적절한 위상의 상순으로 출력되는지를 판별하여 위상변환을 수행하도록된 위상판별 및 변환부, 전원전압인가시 상승되는 DC전압을 제어하기 위해 위상을 변이하여 제어하도록된 위상제어부로 구성되어, 상기 정류부에 3상의 전원전압이 공급되면, 상기 위상신호검출 및 발생부에서 상기 입력신호를 인가받아 그 각상의 위상을 판별한 다음 위상검출신호를 발생시킨다. 그러면 상기 위상판별 및 변환부에서 상기 위상검출신호를 받아 그 각상의 위상각을 산출하여 펄스신호로서 출력하는 한편, 사용자가 임의로 위상을 선택하여 상순을 변환시키게 하거나 출력된 위상검출신호가 적절한 위상의 상순으로 출력됐는지를 판단하여 신호변환한 다음 상기 정류부를 위상 제어하도록 하며, 또한 위상제어부에서 위상변이를 통하여 전력장치의 DC전압을 제어하도록 함으로써, 최초 전압인가시 순간적으로 발생되던 돌입전류를 제어하게 됨에 따라 시스템을 보호하도록 됨은 물론 부하의 속도 변동에 따른 DC전압 상승을 억제할 뿐만 아니라 전자식으로 제어동작이 수행되게 됨으로 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 제1도에 도시된 바와같이 AC 110 혹은 3상 220V 전압을 공급받아 정류한뒤 전력장치의 인버터(1)에 구동전압을 공급하도록된 정류부(2)와, 인가되는 R.S.T의 3상 220V 전압으로부터 그 위상신호를 각각 검출하여 증폭한 다음 사인파 혹은 구형파의 위상검출신호를 발생하도록된 위상신호검출 및 발생부(3), 이 위상신호검출 및 발생부(3)로부터 출력된 위상검출신호로부터 그 각 상간의 위상각을 산출되도록하여 위상제어 펄스를 발생하도록된 위상판별 및 변환부(4), 전원전압인가시 상승되는 DC전압을 제어하기 위해 위상을 변이하여 제어하도록된 DC전압 제어부(5)로 구성되어 있다.

그리고 상기 정류부(2)에는 정류작용을 하도록된 3상 정류 SCR(6)의 일단에 전원입력이 연결되고, 또다른 일단에는 정전류 다이오드(D)와 평활콘덴서(C)를 통하여 전력장치의 인버터(1)에 연결된다.

또한, 상기 위상신호검출 및 발생부(3)에는 3상의 입력 신호전압을 V결선으로 연결한 트랜스(7)에서 3상의 Y결선으로 변환하도록된 제1, 2 OP앰프(8, 9)의 인버팅단자가 연결되고, 이 제1, 2 OP앰프(8, 9)의 출력선에 제3, 4, 5 OP앰프(10, 11, 12)가 연결되어 있다.

그리고 상기 위상판별 및 변환부(4)에는 상순을 선택·변환시켜주기 위한 멀티플렉서(13) 입력단에 위상각의 펄스를 발생시키도록된 위상각 펄스발생단(14)과 위상각을 변이시켜 DC전압을 제어하도록된 DC전압제어부(5)의 미분 OP앰프(15)와 연결되어 있고, 그 출력단에는 상기 정류부(2)의 3상 정류 SCR(6)를 제어하기 위한 SCR 드라이버(16)가 이 SCR 드라이버(16)의 구동펄스를 발생하도록된 펄스파 발생부(17)와 잘못된 상순을 보정하도록된 상순 보정부(18)와 연결되어 있다. 또한 상기 멀티플렉서(13)의 출력단과 상기 SCR 드라이버(16)의 입력단 사이에는 앤드게이트(19)가 위상제어 on/off 스위치(20)의 출력선에 입력되도록 연결되어 있다.

한편 상기 DC전압 제어부(5)에는 위상각을 변이시켜 DC전압을 제어하도록된 미분 OP앰프(15) 일단에 정전압공급용 트랜지스터(TR)가 DC전압을 검출하도록된 전압검출단(21)과 연결되어 있고, 또다른 일단에는 상기 위상판별 및 변환부(4)의 멀티플렉서(13)의 입력단에 각각 연결되어 있다.

다음에는 상기와 같은 구성으로된 본고안 실시예의 작용효과를 설명한다.

본 고안은 제2도에 도시된 바와같이 3상 전압, 즉 R·S·T의 입력전압이 정류부(2)에 인가되고, 그러면 소정의 위상제어 동작이 수행되어 전력장치의 인버터(1)에 위상제어 전압이 공급되게 되어 전력장치 즉 서보모터(23)등이 구동된다.

즉, R·S·T의 3상 입력전압이 상기 정류부(2)에 인가되면, 위상신호검출 및 발생부(3)의 트랜스(7)로 3상 전압이 인가되어 출력단으로 소정전압 즉 5V 정도가 발생되고, 이 발생된 전압은 제1, 2, 3, 4, 5의 OP앰프(8, 9, 10, 11, 12)를 거쳐 증폭된 다음 출력되면 제2도에 도시된 바와같이 R·S·T의 출력단에 120°의 위상차를 갖는 사인파가 출력된다.

그리고 위상판별 및 변환부(4)에서는 이 출력전압을 인가받아 위상각 펄스발생단(14)에서 제3도에 도시된 바와같이 R·S·T의 각 펄스파를 발생시키고 즉, 위상제어 전압이 인가되면 입력된 위상각 0°에서 on하여 반파정류를 하게되어 제어펄스파를 발생시키게되는 한편, 상기 DC전압 제어부(5)의 미분 OP앰프(15)가 DC전압의 이상유무에 따라 출력전압을 발생하도록된 전압검출단(21)의 출력을 공급받아 트랜지스터(TR)가 on/off됨에 따라 입력되는 전압을 비교하여 제어펄스를 발생시켜 상기 위상판별 및 변환부(4)의 멀티플렉서(13)의 입력단에 공급한다.

또한 상기 위상판별 및 변환부(4)의 멀티플렉서(13)에서 위상각 펄스발생단(14)의 위상각 펄스와 상기 DC전압 제어부(5)의 위상제어 펄스를 인가받아 펄스파 발생부(17)의 사다리꼴 펄스출력과 함께 각 앤드게이트(19)로 공급되게하면, 상기 SCR 드라이버(16)에서 상기 정류부(2)의 SCR(6)제어단자를 통하여 위상을 제어하도록 하여 전압을 제어하도록 된다.

이때, 사용자가 3상 전압을 R·S·T의 상순으로 구별하지 않고 그대로 인가시킬 경우 위상제어를 수행할 수 없으므로 제2도에서 도시된 바와같이 상기 위상신호검출 및 발생부(3)의 R11, S11의 출력을 상순 보정부(18)로 인가시키고 이 인가된 신호에 따라 상순을 보정하며, 즉 두입력이 위상이 일치되면 하이(High)신호가, 그렇지 않으면 로우(Low)신호가 상기 멀티플렉서(13)의 출력단에 제4도에 도시된 바와같은 파형으로 출력을 인가시킨다.

또한, 사용자가 상기 위상판별 및 변환부(4)의 멀티플렉서(13)를 사용하여 상순을 변환시킬 수 있는데 즉, R→S→T의 상순으로 위상제어를 하려면 상기 멀티플렉서(13)의 Io port(도시안됨)를 선택하고 R→T→S등이면 상기 멀티플렉서(13)의 I₁port(도시안됨)를 선택하면 된다.

그리고 상기 앤드게이트(19)의 한 입력만의 위상제어는 상기 위상제어 on/off스위치(20)로 조정하도록 된다.

이상 설명에서와 같이 본 고안은, 전력장치의 인버터(1)단에 위상신호를 검출하여 발생시키도록된 위상신호검출 및 발생부(3)와, 위상제어신호를 출력하도록된 위상신호판별 및 변환부(4), DC전압을 체킹하여 위상제어로서 DC전압을 제어하도록된 DC전압 제어부(5)등으로 구성되어, 3상의 입력전원으로부터 상기 위상신호검출 및 발생부(3)에서 위상신호를 증폭하여 상기 위상신호판별 및 변환부(4)로 출력하면 이 위상신호판별 및 변환부(4)에서 이 위상신호를 적절히 판별하여 위상제어신호를 발생시키도록 하여 상기 전력장치의 인버터(1)를 조정함으로써, 부하의 속도변동에 따라 시스템을 안정화할 수 있어 시스템의 신뢰성을 향상시키게 됨은 물론 DC전압 제어부(5)의 위상제어에 따라 돌입전류가 방지됨으로 시스템을 보호하도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 인버터(1)가 구비된 전력장치에 있어서, 소정의 전원전압을 공급받아 정류한뒤 DC전압을 발생시켜 상기 인버터(1)에 공급하도록된 정류부(2)와, 인가되는 소정의 전원전압으로부터 그 위상신호를 검출하여 증폭한 다음 소정파형의 위상검출신호를 발생시키도록된 위상신호검출 및 발생부(3), 이 위상신호검출 및 발생부(3)로부터 출력된 위상검출신호로부터 그 각 상간의 위상각을 산출하도록하여 위상제어펄스를 발생하도록된 위상판별 및 변환부(4), 전원전압인가시 상승되는 DC전압을 제어하기 위해 위상을 변이하여 제어하도록된 DC전압 제어부(5)가 연결된 것을 특징으로 하는 3상 정류전압의 위상제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위상판별 및 변환부(4)가 위상각 펄스를 발생하도록된 위상각 펄스 발생단(14)과, 상기 정류부(2)의 3상 정류 SCR(6)를 구동하기 위한 SCR 드라이버(16), 이 SCR 드라이버(16)를 구동하기 위한 구동펄스를 발생하도록된 펄스파 발생부(17), 잘못된 상순을 보정하도록된 상순 보정부(18), 상순을 선택변환시켜주기 위한 멀티플렉서(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 3상 정류전압의 위상제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 멀티플렉서(13)의 출력단에 위상제어 on/off스위치(20)의 출력선이 연결되어 선택적인 위상제어를 할 수 있도록된 앤드게이트(19)가 연결된 것을 특징으로 하는 3상 정류전압의 위상제어장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 DC전압 제어부(5)가 DC전압을 검출하도록된 전압검출단(21)과 정전압공급용 트랜지스터(TR), 위상각을 변이시켜 DC전압을 제어하도록된 미분 OP앰프(15)로 이루어진 것을 특징으로 하는 3상 정류전압의 위상제어장치.