KR960013404B1

KR960013404B1 - 유도모터의 속도 제어장치

Info

Publication number: KR960013404B1
Application number: KR1019930013591A
Authority: KR
Inventors: 심효선
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 구자홍
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1996-10-04
Also published as: KR950004714A

Abstract

내용 없음.

Description

유도모터의 속도 제어장치

제1도는 종래의 유도모터 속도 제어장치 구성도.

제2도는 종래의 유도모터 온/오프시 전압 및 전류.

제3도는 종래의 유도모터 위상 제어시 파형도.

제4도는 본 발명의 유도모터의 속도 제어장치의 구성도.

제5도는 제4도의 위상 콘트롤 제어장치의 상세 회로 구성도.

제6도는 본 발명 다른 실시예의 마이콤을 이용한 레벨 전압 제어장치 구성도.

제7도는 제4도에 따른 각부 파형도.

제8도는 제6도에 따른 각부 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 스위칭부 12 : 전원부

13 : 제로크로스 검출부 14 : 전류검출부

15 : 제1속도제어부 16 : 충전부

17 : 충전전류제어부 18 : 위상콘트롤 제어장치

21 : 마이콤 22 : PWM발생부

23 : PWM평활부 24 : 제2속도제어부

본 발명은 유도성 부하(유도모터)의 속도 제어장치에 관한 것으로, 특히 유도성 부하에 인가되는 전원의 전류 위상을 검출하고 검출된 전류의 위상제어를 실행하여 유도성 부하 위상제어 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 유도모터의 위상 제어장치 구성도로써, 트라이악(Tr1), 콘덴서(C1-C2), 저항등으로 이루어져 유도모터(M)에 공급되는 전원을 스위칭하는 트라이악부(1)와, 유도성 모터(M)의 속도를 제어하기 위한 마이콤(2)과, 저항(R1-R2), 트랜지스터(Q1)등으로 이루어져 마이콤(2)의 제어신호에 의해 트라이악부(2)를 구동하는 트라이악구동부(3)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 유도모터 위상제어장치의 동작은 다음과 같다.

제2도는 모터 온/오프시 전압, 전류 파형도이고, 제3도는 종래의 위상제어시의 파형도로써, 마이콤(2)의 출력포트(op)에서 로우(OV) 신호를 내보내면 트랜지스터 구동부(3)의 트랜지스터(Q1)가 오프(off)되며, 따라서 콜렉터 전류(i2)가 흐르지 않으므로 트라이악(Tr1)이 오프되고 모터(M)는 가동되지 않는다. 이때의 파형을 제2도에서 모터 오프시의 파형과 같다.

반면, 마이콤(2)의 출력포트(po1)에서 하이신호를 내보내면 트라이악 구동부(3)의 베이스 저항(r1)을 통해 베이스전류(i1)가 흐르게 된다.

따라서 트랜지스터(Q1)가 턴온되고 콜렉터자항(R2)을 통해서 콜렉터전류(i2)가 흐르게 된다. 이때 콜렉터전류(i2)는 트라이악(Tr1)의 게이트전류 이므로 트라이악 턴온되고 모터(M)가 기동한다. 이때의 파형은 제2도에서 모터(M)온시의 파형과 같이 전류, 전압 파형의 위상이 다르다.

그러나 이와같은 종래의 유도모터(M) 속도제어장치에 있어서는 제2도에서와 같이 트라이악(Tr1)의 게이트 신호로써 연속적인 로우(OV)신호 및 하이신호(5V)를 주어 모터를 단순히 온/오프 했을 뿐 위상제어를 실시하지 않는다.

만약 위상제어를 시도한다면 제3도에 도시한 바와같이 트라이악(Tr1)의 턴 오프되는 시점이 공급되는 전원전압의 제로크로스(Zero Cross) 지점(a,b,c,d,e점)이 아니고 부하전류가 제로(Zero)되는 시점 즉, 트라이악(Tr1)에 턴온 상태를 유지할 수 있는 유지전류 이하로 떨어졌을 때가 되며 트라이악(Tr1)이 턴온되어도 전압과 전류와의 위상차 때문에 모터의 역률은 매우 낮은 상태로서 위상제어가 매우 불합리한 상태의 제어장치가 된다.

따라서 단순히 트랜지스터을 온/오프시켜 모터를 가동시키거나 정지시킬 수 밖에 없었다. 이것은 실제로 부하를 구동시키는 전류의 위상을 기준으로 하지 않고 전압의 위상을 기준으로 하였기 때문이다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 전류의 위상을 제어하면 모터의 속도를 제어하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제4도는 위상제어부 상세 회로도로써, 트라이악(Tr1), 저항(R1,R5), 콘덴서(C1)등으로 이루어져 모터(M)에 공급되는 전원을 스위칭하는 스위칭부(11)와, 다이오드(D1), 저항(R3), 전해콘덴서(C2) 등으로 이루어져 정전압 전원을 공급하는 전원부(12)와, 저항(r2)로 이루어져 모터(M)에 인가되는 전원전압의 제로크로스(Zero Cross)지점을 검출하기 위한 제로크로스 검출부(13)와 저항(r4)으로 이루어져 모터(M)에 인가되는 전원의 전류 위상을 검출하기 위한 전류검출부(14)와, 저항(R6,R8,V_R1)으로 이루어져 임의의 레벨(Level)전압을 발생시켜 트리거(Trigger)시점을 결정하여 모터(M)의 속도를 제어하기 위한 제1속도 제어부(15)와, 콘덴서(C3)로 이루어져 상기 제1속도 제어부(15)에서 발생한 레벨전압을 기준으로 하여 트리거 신호의 출력을 결정하기 위한 충전부(16)와, 저항(R7)으로 이루어져 상기 충전부(16)를 충전시키기 위한 충전전류 제어부(17)와, 상기 전원부(12)로부터 구동전원을 공급받고 전류검출부(14) 및 제로크로스 검출부(13)에서 검출된 값에 따라 전류의 위상을 기준으로 하여 속도제어부(5) 및 스위칭부(11)를 통해 모터(M)의 속도를 조절하는 위상콘트롤 제어장치(18)로 이루어진다.

제5도는 제4도의 상기 위상 콘트롤 제어장치(8)의 상세 회로 구성도이다.

또한, 제6도는 본 발명의 다른 실시예로서 제4도에서 가변저항(V_R1)을 이용하여 속도를 제어하였으나 이를 마이콤을 이용하여 레벨전압으로 속도를 제어하기 위한 것으로, 제4도의 구조에 부하를 제어하기 위한 마이콤(21)과, 저항(R13-R15), 트랜지스터(Q1)등으로 이루어져 마이콤(22)의 제어에 따라 펄스폭 변조신호를 발생하는 PWM(Pulce Width Modulation) 발생부(22)와, 저항(R11-R12), 콘덴서(C11-C12)등으로 이루어져 PWM발생부(22)에서 발생된 PWM을 평활시키는 PWM평활부(23)와, PWM평활부(23)의 출력에 따라 포토커플러(pc1)로 연결되어 모터에 인가되는 전원을 조절하여 모터의 속도를 제어하는 제2속도 제어부(24)로 이루어진다.

이와같은 본 발명의 동작은 다음과 같다.

제7도는 제4도의 각부 파형도로써 먼저, 제4도와 같은 위상속도 제어장치는 AC전원이 전원부(12)의 다이오드(D1)를 통하면(-)쪽 파형만이 통과되어 (-)쪽 파형의 AC전원은 저항(R3)을 통해 그 값이 떨어지고 이 떨어진 값이 전해콘덴서(C2)에 의해 평활되어 위상콘트롤 장치(8)의 1번 핀에 약 -Vs를 공급하고 8번 핀에는 OV(Common Point)를 공급한다.

최초 제로크로스 검출부(13)의 저항(R2)을 통해 AC전원의 제로크로싱이 검출되면 제5도에서 제로크로스 검출기(Zero Crossing Detector)가 스위치(S2)를 동작시켜 충전부(16)의 콘덴서(13)가 충전을 시작한다.

이때 속도제어부(15)의 가변저항(V_R1)을 변화시키면 임의로 설정된 전위가 위상콘트롤제어장비의 6번 핀에 공급되면 상기 충전부(16)의 콘덴서(C3)에 충전된 전위가 6번 핀에서 공급된 전위와 일치하면 제5도의 비교기(Th1)가 동작되어 T플립플롭(T flip/flop)를 세트(set)시키고 T플립플롭의 출력은 일정한 전류원인 Itp를 충전부(16) 콘덴서(C3)에 연결시킨다.

그리고 R-S플립플롭(R-S flip/flop)을 세트시킴으로서 오아게이트(OR gate, G1)를 통해 스위치(S1)를 기준전압(VRef1)쪽으로 절환시키고 증폭기(A)를 통해 2번 핀으로 트리거 신호를 보낸다.

이어서 충전부(16) 콘덴서(C3)에는 위상 콘트롤 제어장치(8)의 전류(Iψ+Itp)에 의해 계속 충전되어 이 값이 기준전압(V_Ref1)에 도달되면 비교기(Th1)가 재동작하여 T플립플롭을 리세트(Reset)시켜 전류원(Itp)의 연결을 끊고 2번 핀으로 트리거 신호의 출력을 멈추게 된다.

그러나 R-S플립플롭의 출력은 변함이 없기 때문에 스위치(S1)는 아직 기준전압(VRef1)에 연결된 상태이다.

이어서 다시 제로크로싱이 되면 충전부 콘덴서(C3)가 방전되고 R-S플립플롭이 리세트되어 상기 과정을 반복하게 된다.

따라서 전류검출부(14)의 저항(R4)을 통해 부하에 흐르는 전류를 검출하여 부하에 전류가 흐르는 한 제5도의 전류검출기는 오아게이트(G1)을 통해 제로크로싱이 되었다 하더라도 스위치(S1)를 기준전압(V_Ref1)쪽에 계속연결 시킴으로서 비교기(Th1)의 동작을 억제하여 2번 핀으로 트리거 신호가 출력됨을 방지한다.

부하에 흐르는 전류가 제로가 되어 트라이악(Tr1)이 턴오프된 후에만 스위치(S1)를 6번 핀쪽으로 연결하여 충전부(16)의 콘덴서(C3)에 충전된 전위와 비교하여 다시 트리거 신호를 내보내게 된다.

이와같이 반복하므로 해서 제6도에 나타낸 바와같이 전류의 위상을 기준으로 부하를 제어할 수 있으므로 위상제어를 통한 속도제어가 가능해진다. 즉, 속도제어부(15)의 가변저항(V_R1)을 변화시켜 6번 핀으로의 입력전위를 가변하므로서 트리거 신호의 출력포인트를 결정하므로 제6도와 같이 속도제어가 가능하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예인 제6도의 동작은 다음과 같다.

제8도는 제6도에 따른 파형도로써, 제4도에서 가변저항(VR1)을 통해 속도를 제어한 대신 제6도에서는 마이콤(21)을 이용하여 속도를 제어하기 위한 것으로서, 마이콤(21)의 출력포트(op)에서 하이/로우 신호를 내보내면 PWM발생부(22)의 베이스저항(R15)를 통해 베이스전류(ib)가 흘러 트랜지스터(Q11)가 턴온/턴오프되어 트랜지스터(Q11)의 콜렉터에 PWM파형이 생성되며 이 PWM파형을 PWM평활부(23)의 콘덴서(C11,C12)에 의해 평활되어 일정한 레벨의 전압이 발생한다.

이때 발생한 전압의 양에 따라 속도제어부(24)의 포토커플러(pc) 발광소자의 발광량이 변화되며 발광량의 변화량에 따라 포토커플러(pc1)의 출력측의 전압도 변화되어 위상 상기 속도제어 방식에 따라 모터의 속도를 제어한다. 즉, 제8도(a)는 고속일때의 파형도이고, 제8도(b)는 저속일 때 파형도이다.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 유도모터의 속도 제어장치에 있어서는 유도모터의 위상을 제어하여 속도를 제어하므로서 한 개의 트라이악을 사용하여 원하는 속도를 충분히 제어할 수 있기 때문에 선풍기와 같이 여러개의 트라이악을 사용하는 제품에 적용할 경우 종래의 유도성 모터의 속도를 가속시키기 위해서는 위상제어방법이 아니고 모터안에 여려개의 권선을 감아 각 단계마다 트라이악을 연결하여 원하는 속도 권선과 연결된 트라이악을 온시켜 속도를 제어하고, 빨래 건조기 등에서는 옷감의 종류에 따라 건조시 필요하는 열량이 다름에도 불구하고 정해진 속도로만 모터를 회전시켜 팬과 히터의 열량을 일정하게 했던 것들에 비하여 단가가 절감되고 모터의 권선에 따라 이미 정해진 속도밖에 제어할 수 없었던 방식에서 다단계의 속도를 자유자제로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 빨레 건조기등에서 열량 및 송풍량을 빨래의 종류에 따라 적당하게 조절할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

유도성 모터(M)에 공급되는 전원을 스위칭하는 스위칭부(11)와, 정전압 전원을 공급하는 전원부(12)와, 상기 모터(M)에 인가되는 전원전압의 제로크로스 지점을 검출하는 제로크로스 검출부(13)와, 상기 모터(M)에 인가되는 전원의 전류위상을 검출하기 위한 전류검출부(14)와, 임의의 레벨전압을 발생시켜 트리거시점을 결정하여 상기 모터(M)의 속도를 제어하기 위한 제1속도 제어부(15)와, 상기 제1속도 제어부(15)에서 발생한 레벨전압을 기준으로 트리거 신호의 출력을 결정하기 위한 충전부(16)와, 상기 충전부(16)를 충전시키기 위한 충전전류 제어부(17)와, 상기 전원부(12)로부터 구동전원을 공급받고 전류검출부(14) 및 제로크로스 검출부(13)에서 검출된 값에 따라 전류의 위상을 기준으로 제1속도 제어부(15) 및 스위칭부(11)를 통해 모터(M)의 속도를 조절하는 위상콘트롤 제어장치(18)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유도모터의 속도 제어장치.
제1항에 있어서, 제1속도 제어부(15)는 가변저항을 이용하여 임의의 레벨전압을 발생시켜 트리거시점을 결정함을 특징으로 하는 유도모터의 속도 제어장치.
제1항에 있어서, 제1속도 검출부(15)에서 마이콤을 이용하여 임의의 레벨전압을 발생시킴을 특징으로 하는 유도모터의 속도 제어장치.
제3항에 있어서, 마이콤을 이용한 레벨전압 발생장치는 마이콤(21)과, 마이콤(21)의 출력에 따라 PWM파형을 발생시키기 위한 PWM발생부(22)와, PWM발생부(22)에서 발생된 PWM파형을 평활시키는 PWM평활부(23)와, PWM평활부(23)의 평활된 전압을 이용하여 모터(M)에 속도 제어를 위해 일정레벨전압을 출력하는 제2속도 제어부(24)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유도모터의 속도 제어장치.