KR960001831Y1

KR960001831Y1 - 인버터 구동용 3상출력 장치

Info

Publication number: KR960001831Y1
Application number: KR2019930025207U
Authority: KR
Inventors: 양순배
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 이헌조
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1996-02-28
Also published as: KR950015846U

Abstract

내용 없음.

Description

인버터 구동용 3상출력 장치

제1도는 종래 인버터 구동용 3상출력장치 구성도

제2도는 종래 인버터 구동용 3상출력장치의 다른 구성도

제3도의 (a)내지 (d)는 제2도에 따른 파형도

제4도는 본 고안 인버터 구동용 3상출력장치 구성도

제5도는 제4도에 있어서, 신호 조합부의 상세 회로도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로프로세서 2∼4 : 디지탈/아날로그변환기

5 : 삼각파 발생기 6∼8 : 오피엠프

9,10 : 신호조합부 11 : 제1신호조합부

12 : 제2신호조합부 13 : 제3신호조합부

본 고안은 인버터 구동용 3상 출력장치에 관한 것으로, 특히 2상의 파형으로 3상의 파형을 만들어 인버터를 구동할 경우 출력 전압이 높을 경우에도 양호한 출력파형을 얻어 인버터를 구동할 수 있도록 하는 인버터 구동용 3상출력장치에 관한 것이다.

일반적으로 3상 인버터에서의 출력은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation : 이하 PWM이라 약칭함)신호를 파워디바이스(Power Device)의 구동신호화함으로써 결정된다.

즉, 출력전압의 파형, 전압, 주파수는 PWM 신호에 의해 결정되는 것이다.

이러한 PWM신호를 만드는 방법으로는 정현파 PWM방법과 3차 고조파 주입 정현파 PWM방법이 있다.

이러한 PWM방법은 기준파형과 캐리어(Carrier)파형을 비교하여 PWM파형을 만드는데, 캐리어 파형으로는 주로 삼각파를 쓰고, 기준파형이 정현파일 경우는 정현파 PWM, 기준파형이 『정현파 + 3차고조파』일 경우는 3차고조파 주입 정형파PWM이라 한다.

3차고조파 주입 정현파 PWM은 약 17% 정도의 고조파를 주입함으로써 출력전압의 파형이 양호한 범위에서 정현파 PWM 보다 야 15% 높은 출력전압을 얻을수 있다.

이러한 3차고조파주입 정현파PWM을 이용하여 본 고안을 설명한다.

제1도는 종래 인버터 구동용 3상출력장치 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 롬(ROM)에 저장된 각 상의 데이타를 읽어 각각 8개의 신호선을 갖고 있는 포트(P₁, P₂, P₃)로 출력하는 마이크로프로세서(1)와, 상기 마이크로프로세서(1)의 포트(P₁, P₂, P₃)에서 출력되는 데이타를 각기 아날로그신호로 변환하는 디지탈/아날로그변환기(2∼4)와, 삼각파를 발생하는 삼각파발생기(5)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2∼4)의 출력신호와 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호를 각기 비교하여 각상의 펄스폭변조신호를 발생하는 오피앰프(6∼8)로 구성된 것으로, 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

마이크로프로세서(1)에서 롬(ROM)에 저장된 각 상(A, B, C)의 『3차고조파 + 기본정현파』 데이타를 읽어 이를 포트(P₁, P₂, P₃)를 통해 디지탈/아날로그변환기(D/A Convertor) (2∼4)로 보낸다.

이때, 상기 각상의 데이타는 120°의 위상차를 갖는다.

이에 따라 상기 디지탈/아날로그변환기(2∼4)는 각 상(A, B, C)의 데이타를 아날로그신호로 변환하고, 이 변환된 각 상의 신호는 삼각파발생기(5)에서 발생되는 삼각파와 함께 오피앰프(OP1 ∼OP3) (6∼8)로 입력된다.

따라서, 상기 각 오피앰프(6∼8)는 입력된 두신호를 비교하여 각 상(A, B, C)에 대한 PWM 신호를 출력하여 인버터를 구동하게 된다.

한편 제2도는 종래 인버터 구동용 3상출력장치의 다른 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 롬(ROM)에 저장된 데이타를 읽어 각각 8개의 신호선을 갖고 있는 포트(P₁, P₂)로 출력하는 마이크로프로세서(1)와, 상기 마이크로프로세서(1)의 포트(P₁, P₂)에서 출력되는 데이타를 각각 아날로그신호로 변환하는 디지탈/아날로그변환기(2) (3)와 삼각파를 발생하는 삼각파발생기(5)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호를 인가받아 합한 후 반전시켜 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호와 함께 3상신호를 발생하는 신호조합부(9)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3) 및 상기 신호조합부(9)의 출력신호와 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호를 각기 인가받아 비교하여 PWM신호를 발생하는 오피앰프(6∼8)로 구성된 것으로, 상기 신호조합부(9)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호를 덧셈하는 덧셈기(9-1)와, 상기 덧셈기(9-1)의 출력신호를 반전시키는 인버터(9-2)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 인버터구동용 3상 출력장치에 있어서 마이크로프로세서(1)는 외부에서 주파수 신호지령이 입력되면, 그에 따른 전압신호를 미리 설정한 인정식에 대하여 신호전압을 계산하며 한 주기 256개의 사인신호(Sine Data)는 도표(Look up Table)에 저장되어 잇다.

그리고 그 주파수에 따른 256개 데이타를 한 개씩 출력하기 위한 시간을 계산하여 그 시간 인터럽트(Interrupt)를 걸면 주파수에 따른 한주기에 256개의 데이타를 발생하고 이때, 출력되는 사인 데이타에 상기 설정한 식에 의한 전압신호를 곱하여 그 사인 데이타에 가중치를 형성한후 그 결과를 2상 신호로써 각 포트(P₁, P₂)를 통해 발생한다. 이에 따라 디지탈/아날로그변환기(2) (3)는 이를 각기 제3도의 (a) (b)와 같은 아날로그신호로 변환하고, 오피앰프(6) (7)는 이 두 아날로그신호와 삼각파발생기(5)에서 발생한 삼각파를 각기 입력받아 두 신호를 비교하여 각각 A상 PWM신호와 B상 PWM신호를 발생한다.

한편, 신호조합부(9)의 덧셈기(9-1)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호를 입력받아 두 신호를 더하여 제3도의 (c)와 같은 신호를 출력하고, 인버터(9-2)는 이를 제3도의 (d)와 같이 반전시켜 오피앰프(8)로 인가하면, 상기 오피앰프(8)로 인가하면, 상기 오피앰프(8)는 상기 신호조합부(9)와 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호를 비교하여 상기 A, B상 PWM과 함께하여 3상 신호가 되는 C상 PWM 신호를 발생한다.

그러나, 상기에서 설명한 종래 인버터 구동용 3상 출력장치에 있어서 제1도의 기술에서는 마이크로프로세서 내부에 3상의 데이타를 저장하고 있다가 출력해야 하므로 많은 롬(ROM)이 사용되고, 마이크로프로세서가 3개의 디지탈/아날로그 변환기를 계속 동작시켜주어야 하므로 다른 제어활동이나 다른 상태의 입/출력활동을 하는데 제약을 받게되고, 각 포트가 적어도 8개의 입/출력 핀(pin)을 가지므로 충분한 입출력핀을 갖기 위해서는 비싼 마이크로프로세서를 사용해야하는 문제점이 있었다.

또한 제2도의 기술에서는 3차고조파 주입 정현파 PWM을 발생할 수 없다.

3차고조파주입 정현파 PWM에 있어서 각 상 기준파 파형식은 다음과 같이 된다.

A상 : R sinθ+S sin(3θ)

B상 : R sin(θ+120°)+S sin(3θ)

C상 : R sin(θ+240°)+S sin(3θ)

이 경우 A + B를 하면 -R sin(θ + 240°) + 2S sin(3θ)가 되어 원하는 -R sin(θ + 240°) + S sin(3θ) 또는 R sin(θ + 240°) + S sin(3θ)의 파형과는 관계없는 파형이 출력되어 상기한 제2도의 A+B값으로는 C상의 데이타를 얻기 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 2개의 디지탈/아날로그변환기의 출력신호만을 이용하여 3차 고조파주입 정형파 PWM의 각 상 기준파형을 얻도록 하는 인버터 구동용 3상출력장치를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명 인버터 구동용 3상출력장치 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 주파수를 받아 롬(ROM)에 저장된 데이타를 읽어 서로 상이 다른 데이타를 발생하는 마이크로프로세서(1)와, 상기 마이크로프로세서(1)의 출력데이타를 각각 입력받아 아날로그신호로 변환하여 A상 신호를 발생하는 디지탈/아날로그변환기(2)및 B상 신호를 발생하는 디지탈/아날로그변환기(3)와, 삼각파를 발생하는 삼각파발생기(5)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2), (3)의 출력신호를 각각 인가받고 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호를 공통으로 입력받아 A상, B상 펄스폭 변조신호를 발생하는 오피앰프(6)(7)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2)(3)의 출력신호를 입력받아 신호조합하여 C상 신호를 출력하는 신호조합부(10)와, 상기 신호조합부(10)와 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호를 입력받아 C상 펄스폭변조신호를 발생하는 오피앰프(8)로 구성한 것으로, 상기 신호조합부(10)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2)(3)의 출력신호에 대한 합신호를 산출하는 제1신호조합부(11) 및 차신호를 산출한 후 이에을 곱하는 제2 신호조합부(12)와, 상기 제1, 제2신호조합부(11)(12)의 출력신호에 대한 합신호를 구하여 이에을 곱하는 제3신호조합부(13)로 구성한다.

상기 제1신호조합부(11)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2)(3)의 출력을 덧셈하는 덧셈기(11-1)로 구성하고, 상기 제2신호조합부(12)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2)(3)의 출력을 뺄셈하는 뺄셈기(12-1)와, 상기 뺄셈기(12-1)의 출력신호에을 곱하는 곱셈기(12-2)로 구성하며, 상기 제3신호조합부(13)는 상기 제1, 제2신호조합부(11)(12)의 출력을 덧셈하는 덧셈기(13-1)와, 상기 덧셈기 (13-1)의 출력신호에을 곱하는 곱셈기(13-2)로 구성한다.

제5도는 본 고안에 있어서 신호조합부(10)의 상세회로도이다.

이와 같이 구성한 본 고안의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.

3차 고조파주입 정현파 PWM에서의 각 상(A, B, C)의 데이타파형은 다음의 식과 같이 나타난다.

A상 : R sinθ +S sin(3θ)

B상 : R sin(θ + 120°) + S sin(3θ)

C상 : R sin(θ+240°)+S sin(3θ)

따라서 본 고안은 이와 같은 각 상의 데이타파형을 참조하여 A상과 B상만으로 C상의 데이타를 얻을 수 있도록 회로를 구성한다.

외부로부터 주파수 신호가 마이크로프로세서(1)로 입력되면, 상기 마이크로프로세서(1)는 롬(ROM)에 저장된 데이타를 읽어 120°의 위상차가 있는 신호를 포트(P₁, P₂)를 통해 디지탈/아날로그변환기(2)(3)로 보낸다.

이에 따라 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)는 이 신호를 각기 아날로그 신호로 변환하여 A상과 B상의 신호를 발생하게 된다.

이때 A상과 B상의 신호를 각각 A(θ), A(θ + 120°)라 하고, A(θ + 120°) = B(θ)라 가정하면, 이 A(θ)와 B(θ)는 신호조합부(10)의 제1신호조합부(11) 덧셈기(11-1)에 의해 A(θ) + B(θ)로 되고, 상기 신호조합부(10)의 제2신호조합부(12) 뺄셈기(12-1)에 의해 A(θ)-B(θ)로 되며, 이 뺄셈기(12-1)의 출력신호는 다시 곱셈기(12-2)에 의해이 곱해져( A(θ) - B(θ))가 된다.

이와 같은 두 신호(A(θ) + B(θ), ((A(θ) - B(θ))는 제3신호조합부(13)로 인가되어 덧셈기(13-1)에 의해 더해지고 다시 곱셈기(13-2)에 의해이 곱하여져 C상 신호로 출력되는데, 이와 같이 상기 신호조합부(10)에서 출력되는 C상 신호는 하기와 같이 된다.

C상 신호 ={(A(θ) + B(θ)) +(A(θ) - Bθ))}

이를 제5도를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

여기서, 저항(R₁∼R_l1)의 의 저항값은 R₁= R₂= R₃, R₄= R₅, R₆= R₇=R₄, R₈= R₉,R₁₀=R₁₁=R₈로 설정되어 있다.

마이크로컴퓨터(1)의 포트(P₁)(P₂)에서 출력되는 A상, B상 데이타에 의해 디지탈/아날로그변환기(2) (3)에서 각기 A상, B상의 파형이 출력되고 이 두파형을 입력으로 하는 저항(R₁-R₃)과 오피앰프 (OP₄)로 구성된 제1신호조합부(11)의 출력(t₁)에서는 (A상의 파형) + (B상의 파형)의 파형이 나타난다. 그런데 출력(t₁)에서는 덧셈기의 특성상 -(A상의 파형 + B상 파형)의 파형이 나온다.

또한, 저항(R₄∼ R₇)과 오피앰프(OP₅)로 구성된 제2신호조합부(12)의 출력(U₁)에서는 뺄셈과 곱셈으로 계산된(A상의 파형 - B상의 파형)의 값이 출력된다.

이와 같은 두 파형을 입력받는 저항(R₈∼ R₁₁)과 오피앰프(OP₆)로 구성된 제3신호조합부(13)의 출력(V₁)은{(A상의 파형 + B상의 파형) -(A상의 파형-B상의 파형)}이 되고 이 파형은 C상의 파형으로 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 2개의 디지탈/아날로그변환기에서 출력되는 2상의 신호만을 이용하여 3차 고조파주입 정현파PWM의 각상의 기준파형을 구현할 수 있게 되어 소자를 저 가격으로 제작할 수 있고, 마이크로프로세서의 핀스를 줄일 수 있어 다른 신호를 더 많이 입/출력할 수 있는 효과와 2상에 대한 데이타만을 저장하면 되므로 롬의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

(정정) 주파수 신호를 받아 서로 상이 다른 2상의 데이타를 발생하는 마이크로프로세서(1)와, 상기 마이크로프로세서(1)에서 출력되는 2상의 데이타를 각각 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그변환기(2) (3)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호를 입력받아 합성하여 나머지상의 신호로 출력하는 신호조합부(10)와, 삼각파를 발생하는 삼각파 발생기(5)와, 상기 대지탈 아날로그 변환기(2) (3) 및 상기 신호조합부(10)의 출력신호를 상기 삼각파발생기(5)의 출력신호와 각기 비교하여 3상의 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하는 오피앰프(6∼8)로 구성된 인버터 구동용 3상출력장치에 있어서,

상기 신호조합부(10)는 상기 디지탈/아날로그변환기(2) (3)의 출력신호를 입력받아 합성하여 출력하는 제1신호조합부(11)와, 상기 디지탈/아날로그변환기(2), (3)의 출력신호를 입력받아 감산 합성한 후배로 증폭하는 제2신호조합부(12)와, 상기 제1, 제2신호조합부(11) (12)의 출력신호를 입력받아 합성한 후배로 증폭하는 제3신호조합부(13)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 인버터 구동용3상 출력장치.
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