WO2011078592A2 - 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법 - Google Patents

선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법 Download PDF

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    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage

Definitions

  • the present invention relates to an inverter control method for driving a swinging motor, and more particularly, to prevent free rotation of the swinging upper body generated when the semiconductor switch of the inverter is turned off when an overcurrent and an overvoltage of the inverter driving the swinging motor are generated.
  • the maximum braking torque of the turning motor is generated when the inverter breaks down to protect the inverter and quickly stop the turning upper body.
  • the invention relates to a method for controlling an inverter for driving a turning motor, which can prevent a danger.
  • hybrid systems include hybrid systems for heavy equipment such as hybrid cars and excavators.
  • a general excavator system uses an engine as a power source to perform an operation of turning or driving a boom, an arm, and a bucket, which are final loads, through a medium called hydraulic pressure.
  • the hybrid excavator system can improve the overall efficiency of the excavator system by installing two motors and an electric storage device in the general excavator.
  • Major components added to the hybrid excavator system include motors, electrical storage devices, inverters and converters.
  • 1 is a configuration diagram of a general hydraulic excavator device.
  • a general hydraulic excavator device includes an engine 110, a hydraulic pump 120, a control valve 130, a boom / arm / bucket cylinder 140, a swing motor 150, and a traveling motor 160. ).
  • the hydraulic pump 120 is directly coupled to the engine 110 to supply pressure oil to the control valve 130. That is, the hydraulic pump 120 rotates the hydraulic pump by the rotational force of the engine 110 and supplies the hydraulic oil to the hydraulic main control valve 130.
  • the control valve 130 controls the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump 120, thereby providing the actuator (eg, the boom / arm / bucket cylinder 140, the swing motor 150, and the travel motor 160). Can control the pressure oil to be. That is, the control valve 130 supplies hydraulic pressure to the boom / arm / bucket cylinder 140, the swing motor 150, and the travel motor 160 according to the lever command of the driver to operate the excavator.
  • the actuator eg, the boom / arm / bucket cylinder 140, the swing motor 150, and the travel motor 160.
  • the boom / arm / bucket cylinder 140 receives the pressure oil provided from the control valve 130 to drive the boom, the arm and the bucket of the excavator.
  • the swing motor 150 is a swing hydraulic motor, and receives the pressure oil provided from the control valve 130 to rotate the upper swing structure of the excavator. In addition, when the control valve 130 cuts off the supply of the pressurized oil at the stop, the turning motor 150 obtains a braking force.
  • the traveling motor 160 receives the pressure oil provided from the control valve 130 to drive the traveling device of the excavator.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a general hybrid excavator.
  • a typical hybrid excavator includes an engine 110, a hydraulic pump 120, a control valve 130, an engine auxiliary motor 210, an engine auxiliary inverter 220, and a turning inverter 230.
  • the swing motor 240 includes a brake, an energy storage unit 250, a hybrid controller 260, and a DC / DC (direct current) converter 270.
  • the hybrid controller 260 is connected to a current detector 261 that detects a current between the energy storage unit 250 and the DC / DC converter 270.
  • the hybrid controller 260 is connected to a voltage detector 262 that detects a voltage between the energy storage unit 250 and the DC / DC converter 270.
  • the general hybrid excavator controls the oil pressure of the engine 110, the engine auxiliary motor 210 directly connected to the engine 110, the hydraulic pump 120 directly connected to the engine auxiliary motor 210, and the hydraulic pump 120.
  • the driving force by hydraulic pressure can be obtained with the control valve 130 and the actuator for driving the boom, the arm and the bucket.
  • the engine auxiliary motor 210 directly connected to the engine 110 operates as an electric motor when the output of the engine 110 is insufficient. On the other hand, when there is a margin in the output of the engine 110, the engine auxiliary motor 210 directly connected to the engine 110 operates as a generator.
  • the engine auxiliary inverter 220 operates the engine auxiliary motor 210 as a motor or a generator.
  • the engine auxiliary inverter 220 drives an electric motor under the control of the hybrid controller 260.
  • the input terminal of the engine auxiliary inverter 220 includes a DC link capacitor 221 which is a predetermined capacitor.
  • the DC link capacitor 221 stabilizes the input voltage of the engine auxiliary inverter 220 and when the engine auxiliary motor 210 operates as a generator, the DC link capacitor 221 temporarily stores the generated energy. Perform.
  • the swing motor 240 drives the upper swing structure of the hybrid excavator.
  • the turning inverter 230 for driving the turning motor 240 is connected to the DC link capacitor 221 which is a DC voltage terminal.
  • the swing inverter 230 driving the swing motor 240 performs acceleration and deceleration operation according to the lever control of the user who operates the hybrid excavator.
  • the swing inverter 230 operates the swing motor 240 as a motor during acceleration.
  • the swing inverter 230 operates the swing motor 240 as a generator during deceleration. That is, the swing inverter 230 converts the rotational inertia energy of the swing upper body of the hybrid excavator into electric energy and supplies the converted electric energy to the DC link capacitor 221 of the DC voltage stage.
  • the energy storage unit 250 stores electrical energy and is connected to a DC / DC converter 270 that controls charging and discharging.
  • the DC / DC converter 270 controls the voltage of the DC link capacitor 221 which is the DC voltage terminal to be constant.
  • the hybrid controller 260 controls the engine auxiliary inverter 220, the turning inverter 230, and the DC / DC converter 270.
  • the hybrid controller 260 controls the flow of power of the entire hybrid excavator to determine the output amount when the engine auxiliary motor 210 operates as a motor and the output amount when the generator operates as a motor.
  • the hybrid controller 260 controls the amount of electric energy stored in the energy storage unit 250 to be maintained at a voltage within a predetermined range.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a hybrid excavator different from FIG. 2.
  • the other hybrid excavator shown in FIG. 3 has the same general configuration as the general hybrid excavator shown in FIG. 2, but the other hybrid excavator of FIG. 3 has a DC / DC between the engine auxiliary inverter 220 and the energy storage unit 250. There is no converter.
  • a DC link capacitor 221, which is a predetermined capacitor, and a large-capacity energy storage unit 250 are configured in parallel.
  • the ripple current by the charging and discharging according to the operation of the engine auxiliary inverter 220 is configured to be supplied or charged by the DC link capacitor 221.
  • Another hybrid excavator has an energy store 250 for storing energy.
  • the energy storage unit 250 is configured to charge the surplus energy of the engine 110 and to discharge energy during operation of the turning upper body.
  • the hybrid controller 260 controls the flow of power of the entire hybrid excavator to determine the output amount when the engine auxiliary motor 210 operates as a motor and the output amount when the generator operates as a motor.
  • the hybrid controller 260 controls the amount of electric energy stored in the energy storage unit 250 to be maintained at a voltage within a predetermined range.
  • the swing inverter 230 for driving the swing motor 240 is a six-phase switch to drive the three-phase motor, the inverter controller for controlling the ON / OFF (ON / OFF) of the semiconductor switch and the voltage of the input terminal It includes a DC stage capacitor to stabilize.
  • the inverter controller controls the voltage applied to the swing motor 240 by adjusting the on / off pulse widths of the six switches to supply current to the swing motor 240.
  • the element In a semiconductor switch element, the element is damaged when an overcurrent occurs or due to an overvoltage. In order to prevent such breakage, the inverter controller of the swing inverter 230 turns off six switches to protect the swing inverter 230 when an overcurrent and an overvoltage occur.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and in order to prevent free rotation of the turning upper body generated when the semiconductor switch of the inverter is turned off when overcurrent and overvoltage of the inverter driving the turning motor occur, By switching the phase switch or the upper phase switch ON / OFF, the braking torque of the turning motor can be maximized when the inverter breaks down to protect the inverter, stop the turning upper body quickly and prevent the risk of an accident.
  • An object of the present invention is to provide an inverter control method for driving a swinging motor.
  • the swing motor drive inverter control method In the swing motor drive inverter control method, a failure checking step of checking whether or not a fault caused by the overcurrent and overvoltage in the swing motor drive inverter; And when the fault of the swing motor driving inverter is confirmed, the switch of the swing motor driving inverter is turned off, and the upper or lower switch of the swing motor driving inverter is turned on to generate a braking torque of the swing motor. And a switching step of switching off.
  • the present invention is to detect the failure of the inverter by the overcurrent or overvoltage during operation of the hybrid excavator applying the rotary rotary motor driving the swing upper body, to protect the inverter in the event of such a failure and to quickly stop the swing upper body to reduce the risk of accident There is an effect that can be prevented.
  • 1 is a configuration diagram of a general hydraulic excavator device
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a hybrid excavator different from FIG. 2;
  • Figure 4 is a configuration diagram of one embodiment of the inverter device for driving a pre-rotation synchronous to which the present invention is applied;
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of braking torque when three lower switches of an inverter are turned on
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an embodiment of the current of the inverter for driving the turning motor when the switch is on or off;
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of a braking torque according to a change in on / off duty ratio of an inverter according to the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of braking torque of an electric motor according to a duty ratio change according to the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an inverter control method for driving a turning motor according to the present invention.
  • Figure 4 is a configuration diagram of one embodiment of the inverter device for driving a pre-rotational synchronization in accordance with the present invention.
  • the inverter device 400 for driving the pre-rotational synchronous to which the present invention is applied includes a DC stage capacitor 410, a semiconductor switch 420, and an inverter controller 430.
  • a DC stage capacitor 410 DC stage capacitor
  • a semiconductor switch 420 DC stage capacitor
  • an inverter controller 430 an inverter controller
  • the semiconductor switch 420 includes six switches SW1 to SW6 (see FIG. 7A) for driving the swing motor 240, which is a three-phase motor.
  • the six switches SW1 to SW6 are divided into upper upper switches SW1, SW2 and SW3 and lower upper switches SW4, SW5 and SW6.
  • the inverter controller 430 controls on / off of the semiconductor switch 420.
  • FIG. 5 is an exemplary explanatory diagram of an equivalent circuit of a general turning motor.
  • the equivalent circuit of the swinging motor 240 includes a counter electromotive force component 513, 523 depending on the rotation of the resistors R 511, 521, and 531, inductances 512, 522, and 532, and inductance motors. And 533).
  • Equation 1 Equation 1
  • V a , V b and V c are the voltage of the swing motor 240
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the swing motor 240
  • R is the swing motor 240
  • L s represents inductances 512, 522 and 532
  • M represents mutual inductance
  • e a , e b and e c represent back EMF components 513, 523 and 533.
  • Equation 2 Assuming that the currents 501, 502, and 503 flowing in the swinging motor 240 in Equation 1 are three-phase equilibrium, Equation 2 below.
  • i a , i b, and i c represent the currents 501, 502, and 503 flowing through the swing motor 240, and M represents mutual inductance.
  • Equation 2 When the voltage equation of the turning motor 240 is arranged in Equation 2, Equation 3 and Equation 4 are arranged.
  • V a , V b and V c are the voltage of the swing motor 240
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the swing motor 240
  • R is the swing motor 240
  • L s represents inductances 512, 522 and 532
  • M represents mutual inductance
  • e a , e b and e c represent back EMF components 513, 523 and 533.
  • the generated torque of the turning motor 240 is expressed as shown in Equation 5 below.
  • T e is the generated torque of the turning motor 240
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the turning motor 240
  • R is the resistance of the turning motor 240
  • L s is inductance 512, 522 and 532
  • M is mutual inductance
  • e a , e b and e c are back EMF components 513, 523 and 533
  • W m is the speed of the turning motor 240.
  • the electric motor 240 When the turning motor 240 rotates at a predetermined speed, turning the three upper switches SW1, SW2 and SW3 or the three lower switches SW4, SW5 and SW6 of the semiconductor switch 420 simultaneously
  • the electric motor 240 operates as a generator, and a negative torque is generated to obtain a braking force.
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the swing motor 240, e a , e b and e c are the back EMF components 513, 523 and 533, R is the swing motor
  • the resistance of 240, L s represents inductance.
  • the current in the steady state is obtained according to Equation 7 below.
  • the current has a reverse electromotive force and phase difference due to the resistance and inductance of the turning motor 240 as shown in Equation 7 below.
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the swing motor 240
  • e a , e b and e c are the back EMF components 513, 523 and 533
  • Z is the swing motor Impedance and ⁇ of 240 denote phase differences.
  • Z is the impedance of the swing motor 240
  • R a is the resistance 511 of the swing motor 240
  • L is the inductance of the swing motor 240.
  • R a is the resistance 511 of the turning motor 240.
  • the braking torque of the turning motor 240 is as shown in Equation 10 below.
  • T e is the generated torque of the swing motor 240
  • i a , i b and i c are the currents 501, 502 and 503 flowing through the swing motor 240
  • e a , e b and e c are the counter electromotive force components.
  • 513, 523 and 533 ⁇ denotes the phase difference and W m denotes the speed of the turning motor 240.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of braking torque when three lower switches of an inverter are turned on.
  • FIG. 6 shows the motor phase current 610 of the swing motor 240, the speed 620 of the swing motor 240, and the torque 630 of the swing motor 240 according to the state of the swing motor 240.
  • the state of the swing motor 240 is the acceleration state 601
  • the cycle of the motor phase current 610 is shortened
  • the motor speed 620 of the swing motor 240 increases at a constant speed
  • the swing motor 240 Torque 630 has a specific value.
  • the braking torque of the turning motor 240 is turned on when three turning switches of the inverter turn on when the turning motor rotates at a constant speed. Will occur).
  • the braking torque has a small value of one-third of the rated torque of the turning motor 240.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an embodiment of the current of the inverter for driving the turning motor when the switch is on or off.
  • the current 701 when the lower switches SW4, SW5, and SW6 424 to 426 of the inverter are turned on is the SW4 424 and SW5 425 and SW6 426 of the inverter. ) Through the diode. At this time, when the lower phase switches SW4, SW5, and SW6 (424 to 426) are turned off, the current 701 flowing to the SW4 424 can no longer flow.
  • the current 702 flows through the diode of SW1 421 to the capacitor 410 of the DC terminal.
  • the current 702 flowing to the capacitor 410 of the DC terminal charges the capacitor 410 of the DC terminal.
  • the braking torque can be obtained by the amount of energy charged in the capacitor 410 of the DC stage and the rotation speed of the turning motor 240 as shown in Equation 11 below.
  • T e represents the braking torque of the turning motor 240 and W m represents the speed of the turning motor 240.
  • the braking torque of the turning motor 240 becomes a function of the voltage at the DC stage and the rotation speed of the turning motor 240.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of a braking torque according to a change in on / off duty ratio of an inverter according to the present invention.
  • the motor phase current 810 of the swing motor 240, the speed 820 of the swing motor 240, and the torque 830 of the swing motor 240 according to the state of the swing motor 240. Is shown.
  • the torque 830 of the turning motor 240 is the upper motor switch (SW1, SW2 and SW3) 421 to 423 of the inverter after the turning motor 240 rotates at a constant speed
  • the lower phase switch (SW4) , SW5 and SW6) 424 to 426 show the result of observing the change in the braking torque 830 while changing the on / off duty ratio.
  • the duty 832 for generating the maximum braking torque is the speed 820 of the swinging motor 240 and the DC. Determined by voltage
  • the duty 832 at which the maximum braking torque is generated is inversely proportional to the DC voltage and is proportional to the speed of the turning motor 240.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of a braking torque of the motor according to the duty ratio change.
  • Braking torque 920 of turning motor 240 when it changes according to motor speed 930 of turning motor 240 and DC link voltage 940 of inverter in order to generate the maximum braking torque of turning motor 240. ) Is shown in FIG. 9.
  • the inverter controller 430 may vary the duty ratio 950 according to the motor rotation speed 930 of the turning motor 240 and the DC link voltage 940 of the inverter. Let's do it. Then, the inverter controller 430 simultaneously turns on / off the lower and three upper switches of the inverter according to the variable duty ratio 950 to generate the maximum braking torque of the turning motor 240. The turning upper body can be stopped quickly.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an inverter control method for driving a turning motor according to the present invention.
  • the inverter controller 430 obtains current and voltage from the current detector 261 detecting the current and the voltage detector 262 detecting the voltage (1002).
  • the inverter controller 430 monitors the voltage and current detected by the current detector 261 and the voltage detector 262 to determine whether an overcurrent or a failure due to the overvoltage occurs (1004).
  • the inverter controller 430 turns off the switch 420 of the inverter in response to the detection of a failure such as overcurrent and overvoltage (1006).
  • a failure due to the overcurrent or overvoltage does not occur, the inverter controller 430 performs the process again from the "1002" process.
  • the inverter controller 430 obtains the DC link voltage from the voltage detector 262, and obtains the motor speed of the turning motor 240 (1008).
  • the inverter controller 430 determines the duty ratio 950 according to the motor speed 930 of the turning motor 240 and the DC link voltage 940 of the inverter (1010).
  • the inverter controller 430 may switch the upper and upper switches SW1, SW2 and SW3, 421 to 423, and the lower phase switches SW4, SW5, and SW6 of the inverter switch 420 according to the duty ratio 950 determined in step 1010. 424 to 426 are turned on / off to generate braking torque of the turning motor 240 (1012).
  • the inverter controller 430 checks whether the motor speed is reduced within a predetermined speed (1014).
  • the constant speed means a speed at which the turning motor 240 can be stopped without failure by a mechanical brake provided separately.
  • the inverter controller 430 is the upper switch (SW1, SW2 and SW3) (421 to 423) of the inverter switch 420 or lower switch (SW4, SW5 and SW6) 424 to 426 ends the on / off process.
  • the inverter controller 430 starts again from the process “1008” of acquiring the motor speed 930 and the DC link voltage 940 of the turning motor 240 changed by the braking torque. To perform.
  • Inverter control method for driving a swing motor prevents the failure of the inverter due to overcurrent or overvoltage in the hybrid excavator applying the swing motor for driving the swinging float and to stop the swing upper body quickly to prevent the risk of accident Can be.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 선회 전동기를 구동하는 인버터의 과전류 및 과전압 발생시 인버터의 반도체 스위치를 오프시키는 경우에 발생하는 선회 상부체의 자유 회전을 방지하기 위해, 인버터의 아랫상 스위치 또는 윗상 스위치를 온/오프(ON/OFF) 스위칭함으로써, 인버터의 고장 발생시 선회 전동기의 제동 토오크를 최대로 발생시켜 인버터를 보호하고 선회 상부체를 신속하게 정지시킬 수 있으며 사고의 위험을 방지할 수 있다.

Description

선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법
본 발명은 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 선회 전동기를 구동하는 인버터의 과전류 및 과전압 발생시 인버터의 반도체 스위치를 오프시키는 경우에 발생하는 선회 상부체의 자유 회전을 방지하기 위해, 인버터의 아랫상 스위치 또는 윗상 스위치를 온/오프(ON/OFF) 스위칭함으로써, 인버터의 고장 발생시 선회 전동기의 제동 토오크를 최대로 발생시켜 인버터를 보호하고 선회 상부체를 신속하게 정지시킬 수 있으며 사고의 위험을 방지할 수 있는, 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 관한 것이다.
최근에는 유가의 급격한 상승과 함께 엔진의 잉여 동력을 배터리에 저장하고 엔진의 부족한 동력을 배터리로부터 공급하여 연비를 개선한 하이브리드 형태의 건설기계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이와 같이, 엔진과 전기 모터를 공통 동력원으로 사용하고 전기에너지 저장 장치가 있는 시스템을 하이브리드 시스템이라 한다. 예를 들어, 하이브리드 시스템에는 하이브리드 자동차 및 굴삭기와 같은 중장비용 하이브리드 시스템이 있다.
한편, 일반적인 굴삭기 시스템은 엔진을 동력원으로 하여 유압이라는 매개체를 통해서 최종 부하인 붐, 암 및 버켓을 선회시키거나 주행시키는 동작을 수행한다. 이와 달리, 하이브리드 굴삭기 시스템은 일반적인 굴삭기에 2개의 모터와 전기저장 장치를 추가로 설치함으로써, 굴삭기 시스템의 전체효율을 향상시킬 수 있다. 하이브리드 굴삭기 시스템에 추가되는 주요부품은 모터, 전기 저장 장치, 인버터 및 컨버터를 포함한다.
도 1 은 일반적인 유압식 굴삭기 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 유압식 굴삭기 장치는 엔진(110), 유압 펌프(120), 컨트롤 밸브(130), 붐/암/버켓 실린더(140), 선회 모터(150) 및 주행 모터(160)를 포함한다.
유압 펌프(120)는 엔진(110)과 직접 결합되어 압유를 컨트롤 밸브(130)로 공급한다. 즉, 유압 펌프(120)는 엔진(110)의 회전력으로 유압 펌프를 회전시키고 유압메인 콘트롤 벨브(130)로 압유를 공급한다.
컨트롤 밸브(130)는 유압 펌프(120)에서 공급된 유압을 제어함으로써, 액튜에이터(actuator)(예컨대, 붐/암/버켓 실린더(140), 선회 모터(150) 및 주행 모터(160))에 제공될 압유를 제어할 수 있다. 즉, 컨트롤 밸브(130)는 운전자의 레버 지령에 따라 붐/암/버켓 실린더(140), 선회 모터(150) 및 주행 모터(160)에 압유를 공급하여 굴삭기를 운전시키게 된다.
붐/암/버켓 실린더(140)는 컨트롤 밸브(130)에서 제공된 압유를 전달받아서 굴삭기의 붐, 암 및 버켓을 구동시킨다.
선회 모터(150)는 선회용 유압 모터로서, 컨트롤 밸브(130)에서 제공된 압유를 전달받아서 굴삭기의 상부 선회체를 회전시킨다. 또한, 정지시에는 컨트롤 밸브(130)가 압유의 공급을 차단하면, 선회 모터(150)는 제동력을 얻는다.
주행 모터(160)는 컨트롤 밸브(130)에서 제공된 압유를 전달받아서 굴삭기의 주행 장치를 구동시킨다.
도 2 는 일반적인 하이브리드 굴삭기의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 하이브리드 굴삭기는 엔진(110), 유압 펌프(120), 컨트롤 밸브(130), 엔진 보조 전동기(210), 엔진 보조용 인버터(220), 선회용 인버터(230), 브레이크를 구비한 선회 전동기(240), 에너지 저장부(250), 하이브리드 제어부(260) 및 DC/DC(Direct Current) 컨버터(270)를 포함한다. 여기서, 하이브리드 제어부(260)는 에너지 저장부(250)와 DC/DC 컨버터(270) 사이의 전류를 검출하는 전류 검출기(261)와 연결되어 있다. 또한, 하이브리드 제어부(260)는 에너지 저장부(250)와 DC/DC 컨버터(270) 사이의 전압을 검출하는 전압 검출기(262)와 연결되어 있다.
일반적인 하이브리드 굴삭기는 엔진(110), 엔진(110)과 직결로 연결된 엔진 보조 전동기(210), 엔진 보조 전동기(210)와 직결로 연결된 유압 펌프(120), 유압 펌프(120)의 압유를 제어하는 컨트롤 벨브(130) 및 붐, 암 및 버켓을 구동하는 엑츄에이터로 유압에 의한 구동력을 얻을 수 있다.
엔진(110)과 직결된 엔진 보조 전동기(210)는 엔진(110)의 출력 부족시 전동기로 동작한다. 반면, 엔진(110)의 출력에 여유가 있을 경우, 엔진(110)과 직결된 엔진 보조 전동기(210)는 발전기로 동작한다.
엔진 보조용 인버터(220)는 엔진 보조 전동기(210)를 모터 또는 발전기로 동작시킨다. 엔진 보조용 인버터(220)는 하이브리드 제어부(260)의 제어에 따라 전동기를 구동한다.
엔진 보조용 인버터(220)의 입력단에는 소정의 커패시터인 DC 링크 커패시터(221)를 구비하고 있다. DC 링크 커패시터(221)는 엔진 보조용 인버터(220)의 입력 전압을 안정화하고 엔진 보조 전동기(210)가 발전기로 동작하는 경우, DC 링크 커패시터(221)는 발생된 에너지를 일시적으로 저장하는 기능을 수행한다.
선회 전동기(240)는 하이브리드 굴삭기의 상부 선회체를 구동시킨다. 여기서, 선회 전동기(240)를 구동하는 선회용 인버터(230)는 DC 전압단인 DC 링크 커패시터(221)에 연결되어 있다.
선회 전동기(240)를 구동하는 선회용 인버터(230)는 하이브리드 굴삭기를 조작하는 사용자의 레버 제어에 따라 가속과 감속운전을 수행한다. 선회용 인버터(230)는 가속시에 선회 전동기(240)를 모터로 동작시킨다. 반면, 선회용 인버터(230)는 감속시에 선회 전동기(240)를 발전기로 동작시킨다. 즉, 선회용 인버터(230)는 하이브리드 굴삭기의 선회 상부체의 회전 관성에너지를 전기에너지로 변환하여 DC 전압단의 DC 링크 커패시터(221)로 그 변환된 전기에너지를 공급한다.
에너지 저장부(250)는 전기에너지를 저장하는 기능을 수행하며, 충전 및 방전을 제어하는 DC/DC 컨버터(270)와 연결되어 있다. DC/DC 컨버터(270)는 DC 전압단인 DC 링크 커패시터(221)의 전압이 일정하도록 제어한다.
하이브리드 제어부(260)는 엔진 보조용 인버터(220), 선회용 인버터(230) 및 DC/DC 컨버터(270)를 제어한다. 하이브리드 제어부(260)는 하이브리드 굴삭기 전체의 전력의 흐름을 제어하여 엔진 보조 전동기(210)가 모터로 동작시의 출력량과 발전기로 동작시의 출력량을 결정한다. 그리고 하이브리드 제어부(260)는 에너지 저장부(250)에 저장된 전기에너지량을 일정 범위 내의 전압으로 유지하도록 제어한다.
도 3 은 도 2와는 다른 하이브리드 굴삭기의 구성도이다.
도 3에 도시된 다른 하이브리드 굴삭기는 도 2에 도시된 일반적인 하이브리드 굴삭기와 전반적인 구성은 동일하지만, 도 3의 다른 하이브리드 굴삭기는 엔진 보조용 인버터(220)와 에너지 저장부(250) 사이에 DC/DC 컨버터를 구비하지 않고 있다.
이하, 도 2에 도시된 일반적인 하이브리드 굴삭기와 도 3에 도시된 다른 하이브리드 굴삭기의 구성을 비교하여 구성상의 차이점에 대해서 설명하기로 한다.
엔진 보조용 인버터(220)의 입력단에는 소정의 커패시터인 DC 링크 커패시터(221)와 대용량의 에너지 저장부(250)가 병렬로 구성되어 있다. 여기서, 엔진 보조용 인버터(220)의 운전에 따른 충전 및 방전에 의한 리플 전류는 DC 링크 커패시터(221)에서 공급 또는 충전하도록 구성되어 있다.
다른 하이브리드 굴삭기는 에너지를 저장하는 에너지 저장부(250)를 구비하고 있다. 에너지 저장부(250)는 엔진(110)의 여유 에너지를 충전하고 선회 상부체의 운전시 에너지를 방전할 수 있도록 구성된다. 하이브리드 제어부(260)는 하이브리드 굴삭기 전체의 전력의 흐름을 제어하여 엔진 보조 전동기(210)가 모터로 동작시의 출력량과 발전기로 동작시의 출력량을 결정한다. 그리고 하이브리드 제어부(260)는 에너지 저장부(250)에 저장된 전기에너지량을 일정 범위 내의 전압으로 유지하도록 제어한다.
한편, 선회 전동기(240)를 구동하는 선회용 인버터(230)는 3상 전동기를 구동하기 위해 6개의 반도체 스위치, 반도체 스위치의 온/오프(ON/OFF)를 제어하는 인버터 컨트롤러 및 입력단의 전압을 안정화시키는 DC단 커패시터를 포함한다.
인버터 컨트롤러는 선회 전동기(240)에 전류를 공급하기 위해 6개의 스위치의 온/오프 펄스 폭을 조정하여 선회 전동기(240)에 인가되는 전압을 제어한다.
반도체 스위치 소자는 과전류 발생시 또는 과전압에 의해 소자가 파손된다. 이러한 파손을 방지하기 위하여, 선회용 인버터(230)의 인버터 컨트롤러는 과전류 및 과전압 발생시 선회용 인버터(230)를 보호하기 위해 6개의 스위치를 오프하게 된다.
선회 상부체가 회전하는 동안 선회용 인버터(230)의 과전류 및 과전압의 고장이 감지되어 인버터 컨트롤러가 스위치를 오프하게 되면, 선회 상부체는 회전관성에 의해 브레이크 동작 전까지 선회 상부체가 자유회전을 하게 된다. 이때, 주위의 물체와 선회 상부체의 충돌 등에 의한 사고 발생의 위험이 많이 증가한다는 문제점이 있다.
즉, 선회 상부체를 구동하기 위해 전기식 선회 전동기(240)를 적용한 하이브리드 굴삭기에서 전동기 또는 전동기를 구동하는 인버터의 과전류 과전압 등의 이상 상태가 발생하면, 종래의 선회용 인버터는 전동기의 전력공급을 차단한다. 그러면, 브레이크 동작 전까지 상부 선회체는 자유 회전을 하게 되는데, 이 경우 사고 발생의 위험이 많이 증가하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 전동기를 구동하는 인버터의 고장 감지시 효과적으로 전동기를 정지시키는 인버터 제어 방법이 절실히 필요한 상황이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 선회 전동기를 구동하는 인버터의 과전류 및 과전압 발생시 인버터의 반도체 스위치를 오프시키는 경우에 발생하는 선회 상부체의 자유 회전을 방지하기 위해, 인버터의 아랫상 스위치 또는 윗상 스위치를 온/오프(ON/OFF) 스위칭함으로써, 인버터의 고장 발생시 선회 전동기의 제동 토오크를 최대로 발생시켜 인버터를 보호하고 선회 상부체를 신속하게 정지시킬 수 있으며 사고의 위험을 방지할 수 있는, 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법은, 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 있어서, 선회 전동기 구동용 인버터에서 과전류 및 과전압에 의한 고장이 발생하는지 여부를 확인하는 고장 확인 단계; 및 상기 선회 전동기 구동용 인버터의 고장이 확인되면, 상기 선회 전동기 구동용 인버터의 스위치를 오프하고, 선회 전동기의 제동 토오크를 발생시키도록 상기 선회 전동기 구동용 인버터의 윗상 스위치 또는 아랫상 스위치를 온/오프 스위칭시키는 스위칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 선회 상부체를 구동하는 선회전동기를 적용한 하이브리드 굴삭기의 운전시 과전류나 과전압에 의한 인버터의 고장을 감지하고, 이러한 고장 발생시 인버터를 보호하고 선회 상부체를 신속하게 정지시켜 사고의 위험을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 일반적인 유압식 굴삭기 장치의 구성도,
도 2 는 일반적인 하이브리드 굴삭기의 구성도,
도 3 은 도 2와는 다른 하이브리드 굴삭기의 구성도,
도 4 는 본 발명이 적용되는 선회전동기 구동용 인버터 장치의 일실시예 구성도,
도 5 는 일반적인 선회 전동기의 등가 회로에 대한 일실시예 설명도,
도 6 은 인버터의 아랫상 3개의 스위치를 온 시킨 경우의 제동 토오크에 대한 일실시예 예시도,
도 7a 및 도 7b 는 스위치 온/오프시의 선회 전동기 구동용 인버터의 전류에 대한 일실시예 설명도,
도 8 은 본 발명에 따른 인버터의 온/오프 듀티비 변화에 따른 제동 토오크의 일실시예 설명도,
도 9 는 본 발명에 따른 듀티비 변화에 따른 전동기의 제동 토오크에 대한 일실시예 설명도,
도 10 은 본 발명에 따른 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 4 는 본 발명에 따른 선회전동기 구동용 인버터 장치의 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 선회전동기 구동용 인버터 장치(400)는 DC단 커패시터(410), 반도체 스위치(420) 및 인버터 제어부(430)를 포함한다. 이하, 선회전동기 구동용 인버터 장치(400)의 구성요소 각각에 대하여 살펴보기로 한다.
반도체 스위치(420)는 3상 전동기인 선회 전동기(240)를 구동하기 위한 6개의 스위치(SW1 내지 SW6, 도 7a 참조)를 포함한다. 6개의 스위치(SW1 내지 SW6)는 윗상 스위치(SW1, SW2 및 SW3)와 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)로 구분된다.
인버터 제어부(430)는 반도체 스위치(420)의 온/오프(On/off)를 제어한다.
도 5 는 일반적인 선회 전동기의 등가 회로에 대한 일실시예 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 선회 전동기(240)의 등가 회로는 저항(R)(511, 521 및 531), 인덕턴스(512, 522 및 532) 및 인덕턴스 전동기의 회전에 따른 역기전력 성분(513, 523 및 533)으로 등가화할 수 있다.
여기서, 선회 전동기(240)의 등가 회로를 전동기의 전압 방정식으로 표현하면 하기의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2010009247-appb-M000001
여기서, V a , V b 및 V c 는 선회 전동기(240)의 전압, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), R은 선회 전동기(240)의 저항, L s 는 인덕턴스(512, 522 및 532), M은 상호인덕턴스, e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533)을 나타낸다.
상기 [수학식 1]에서 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503)가 3상 평형이라고 가정하면 하기의 [수학식 2]와 같이 표현된다.
수학식 2
Figure PCTKR2010009247-appb-M000002
여기서, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503) 및 M은 상호인덕턴스를 나타낸다.
상기 [수학식 2]에서 선회 전동기(240)의 전압 방정식을 정리하면 하기의 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 같이 정리된다.
수학식 3
Figure PCTKR2010009247-appb-M000003
여기서, V a , V b 및 V c 는 선회 전동기(240)의 전압, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), R은 선회 전동기(240)의 저항, L s 는 인덕턴스(512, 522 및 532), M은 상호인덕턴스, e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533)을 나타낸다.
수학식 4
Figure PCTKR2010009247-appb-M000004
그리고 선회 전동기(240)의 발생 토오크는 하기의 [수학식 5]와 같이 표현된다.
수학식 5
Figure PCTKR2010009247-appb-M000005
여기서, T e 는 선회 전동기(240)의 발생 토오크, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), R은 선회 전동기(240)의 저항, L s 는 인덕턴스(512, 522 및 532), M은 상호인덕턴스, e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533) 및 W m 는 선회 전동기(240)의 속도를 나타낸다.
선회 전동기(240)를 소정의 속도로 회전시에 인버터 제어부(430)에서 과전류 등의 고장 감지에 의해 인버터의 반도체 스위치(420)를 오프(OFF)하면 선회 전동기(240)의 전류는 '0'이 되어 상기 [수학식 5]와 같이 선회 전동기(240)의 발생 토오크는 '0'이 되고 선회 상부체는 브레이크 동작 전까지 자유 회전을 하게 된다.
선회 전동기(240)를 소정의 속도로 회전시 반도체 스위치(420)의 윗상 스위치 3개(SW1, SW2 및 SW3) 또는 아랫상 스위치 3개(SW4, SW5 및 SW6)를 동시에 온(ON)시키면 선회 전동기(240)는 발전기로 동작하게 되고, 부(-) 토오크가 발생하여 제동력을 얻게 된다.
제동 토오크는 하기의 [수학식 6]의 미분 방정식에 따라 구해진다.
수학식 6
Figure PCTKR2010009247-appb-M000006
여기서, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533), R은 선회 전동기(240)의 저항, L s 는 인덕턴스를 나타낸다.
정상상태에서의 전류는 하기의 [수학식 7]에 따라 구해진다. 이때, 전류는 하기의 [수학식 7]과 같이 선회 전동기(240)의 저항과 인덕턴스에 의한 역기전력과 위상차를 가지게 된다.
수학식 7
Figure PCTKR2010009247-appb-M000007
여기서, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533), Z는 선회 전동기(240)의 임피던스 및 θ는 위상차를 나타낸다.
위상차를 θ라고 하면 선회 전동기(240)의 임피던스와 위상차는 하기의 [수학식 8] 및 [수학식 9]와 같이 구해진다.
수학식 8
Figure PCTKR2010009247-appb-M000008
여기서, Z는 선회 전동기(240)의 임피던스, R a 는 선회 전동기(240)의 저항(511), L은 선회 전동기(240)의 인덕턴스를 나타낸다.
수학식 9
Figure PCTKR2010009247-appb-M000009
여기서, θ는 위상차, R a 는 선회 전동기(240)의 저항(511)을 나타낸다.
선회 전동기(240)의 제동 토오크는 하기의 [수학식 10]과 같이 된다.
수학식 10
Figure PCTKR2010009247-appb-M000010
여기서, T e 는 선회 전동기(240)의 발생 토오크, i a , i b 및 i c 는 선회 전동기(240)에 흐르는 전류(501, 502 및 503), e a , e b 및 e c 는 역기전력 성분(513, 523 및 533), θ는 위상차 및 W m 는 선회 전동기(240)의 속도를 나타낸다.
실제 선회 전동기(240)의 저항은 인덕턴스에 비해 매우 적은 값을 가지므로 충분한 제동 토오크를 얻을 수 없게 된다.
도 6 은 인버터의 아랫상 3개의 스위치를 온 시킨 경우의 제동 토오크에 대한 일실시예 예시도이다.
도 6에는 선회 전동기(240)의 상태에 따른 선회 전동기(240)의 전동기 상전류(610), 선회 전동기(240)의 속도(620) 및 선회 전동기(240)의 토오크(630)가 나타나 있다.
선회 전동기(240)의 상태가 가속 상태(601)인 경우, 전동기 상전류(610)의 주기는 짧아지고, 선회 전동기(240)의 전동기 속도(620)는 일정 속도로 증가하고, 선회 전동기(240)의 토오크(630)는 특정 값을 가진다.
선회 전동기(240)의 상태가 정상 상태(602)를 지난 후 제동 상태(603)에서, 선회 전동기(240)의 제동 토오크는 선회 전동기가 일정 속도로 회전시 인버터의 아랫상 스위치 3개가 온(ON)되면 발생하게 된다. 제동 토오크는 선회 전동기(240)의 정격 토오크의 30분의 1 수준의 적은 값을 가진다.
선회 전동기(240)의 전류는 3상 평형이므로 U상의 전류가 선회 전동기(240)에서 흘러나오는 시점을 기준으로 하면, V 및 W상의 전류는 선회 전동기(240)로 흘러 들러가는 상태가 된다.
도 7a 및 도 7b 는 스위치 온/오프시의 선회 전동기 구동용 인버터의 전류에 대한 일실시예 설명도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 인버터의 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426)를 온 한 경우의 전류(701)는 인버터의 SW4(424)와 SW5(425) 및 SW6(426)의 다이오드를 통해 흐르게 된다. 이때, 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426)를 오프하게 되면 SW4(424)로 흐르던 전류(701)는 더 이상 흐를 수 없게 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, SW1(421)의 다이오드를 통해 DC단의 커패시터(410)로 전류(702)가 흐르게 된다. DC단의 커패시터(410)로 흐르는 전류(702)는 DC단의 커패시터(410)를 충전하게 된다.
제동 토오크는 하기의 [수학식 11]과 같이 DC단의 커패시터(410)에 충전되는 에너지량과 선회 전동기(240)의 회전수로 구할 수 있다.
수학식 11
Figure PCTKR2010009247-appb-M000011
T e 는 선회 전동기(240)의 제동 토오크 및 W m 는 선회 전동기(240)의 속도를 나타낸다.
커패시터(410)에 충전되는 에너지량은 커패시터(410)의 전압에 따라 달라지므로 선회 전동기(240)의 제동 토오크를 DC단의 전압과 선회 전동기(240)의 회전수의 함수가 된다.
도 8 은 본 발명에 따른 인버터의 온/오프 듀티비 변화에 따른 제동 토오크의 일실시예 설명도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 선회 전동기(240)의 상태에 따른 선회 전동기(240)의 전동기 상전류(810), 선회 전동기(240)의 속도(820) 및 선회 전동기(240)의 토오크(830)가 나타나 있다.
특히, 선회 전동기(240)의 토오크(830)는 선회 전동기(240)가 일정 속도로 회전한 후, 인버터의 윗상 스위치(SW1, SW2 및 SW3)(421 내지 423)는 오프하고 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426)는 온/오프 듀티비(ON/OFF duty)를 변화시키면서 제동 토오크(830)의 변화를 관측한 결과가 도 8에 나타나 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 듀티비가 '0'이면 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426) 3개 모두가 오프되어 있는 상태이다. 반면, 듀티비가 '1'이면 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426) 3개 모두가 온되어 있는 상태이다. 여기서, 선회 전동기(240)의 제동시, 제동 토오크는 음(-)의 토오크값을 가지게 되고, 특정 듀티(Duty)(832)에서 최대 토오크(831)가 발생한다.
따라서 선회 전동기(240)의 전동기 속도(820)가 결정되고 인버터의 DC 링크 전압이 결정되면, 최대 제동 토오크가 발생하는 듀티(Duty)(832)는 선회 전동기(240)의 속도(820)와 DC 전압에 의해 결정된다. 즉, 최대 제동 토오크가 발생하는 듀티(Duty)(832)는 DC 전압에 반비례하고, 선회 전동기(240)의 속도에 비례하게 된다.
도 9 는 듀티비 변화에 따른 전동기의 제동 토오크에 대한 일실시예 설명도이다.
선회 전동기(240)의 제동 토오크를 최대로 발생시키기 위해 선회 전동기(240)의 전동기 속도(930)와 인버터의 DC 링크 전압(940)에 따라 변화시킨 경우의 선회 전동기(240)의 제동 토오크(920)가 도 9에 나타나 있다.
따라서 인버터의 과전류 등에 의해 인버터의 운전을 정지시키는 경우, 인버터 제어부(430)는 선회 전동기(240)의 전동기 회전속도(930)와 인버터의 DC 링크 전압(940)에 따라 듀티비(950)를 가변시킨다. 그러면, 인버터 제어부(430)는 가변되는 듀티비(950)에 따라 인버터의 아랫상 스위치 또는 윗상 스위치 3개를 동시에 온/오프(ON/OFF)시켜 선회 전동기(240)의 최대 제동 토오크를 발생시켜 선회 상부체를 신속하게 정지시킬 수 있다.
도 10 은 본 발명에 따른 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
인버터 제어부(430)는 전류를 검출하는 전류 검출기(261) 및 전압을 검출하는 전압 검출기(262)로부터 전류 및 전압을 획득한다(1002).
그리고 인버터 제어부(430)는 전류 검출기(261) 및 전압 검출기(262)에서 검출된 전압 및 전류를 모니터링하여 과전류 또는 과전압에 따른 고장이 발생하는지 여부를 확인한다(1004).
상기 확인 결과(1004), 과전류 또는 과전압에 따른 고장이 발생하면, 인버터 제어부(430)는 과전류 및 과전압 등의 고장 감지에 따라 인버터의 스위치(420)를 오프시킨다(1006). 반면, 상기 확인 결과(1004), 과전류 또는 과전압에 따른 고장이 발생하지 않으면, 인버터 제어부(430)는 "1002" 과정부터 다시 수행한다.
이어서, 인버터 제어부(430)는 전압 검출기(262)로부터 DC 링크 전압을 획득하고, 선회 전동기(240)의 전동기 속도를 획득한다(1008).
이후, 인버터 제어부(430)는 선회 전동기(240)의 전동기 속도(930)와 인버터의 DC 링크 전압(940)에 따라 듀티비(950)를 결정한다(1010).
그리고 인버터 제어부(430)는 "1010" 과정에서 결정된 듀티비(950)에 따라 인버터 스위치(420)의 윗상 스위치(SW1, SW2 및 SW3)(421 내지 423) 또는 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426)를 온/오프시켜 선회 전동기(240)의 제동 토오크를 발생시킨다(1012).
이후, 인버터 제어부(430)는 전동기 속도가 일정 속도 이내로 감속되는지 여부를 확인한다(1014). 여기서, 일정 속도는 선회 전동기(240)가 별도로 마련된 기계식 브레이크에 의해 고장없이 정지될 수 있는 속도를 의미한다.
상기 확인 결과(1014), 전동기 속도가 일정 속도 이내로 감속되면 인버터 제어부(430)는 인버터 스위치(420)의 윗상 스위치(SW1, SW2 및 SW3)(421 내지 423) 또는 아랫상 스위치(SW4, SW5 및 SW6)(424 내지 426)를 온/오프 과정을 종료한다. 반면, 전동기 속도가 일정 속도 이내로 감속되지 않으면, 인버터 제어부(430)는 제동 토오크에 의해 변화된 선회 전동기(240)의 전동기 속도(930)와 DC 링크 전압(940)을 획득하는 "1008" 과정부터 다시 수행한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명에 따른 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법은 선회상부체를 구동하는 선회 전동기를 적용한 하이브리드 굴삭기에서 과전류나 과전압에 의한 인버터의 고장을 방지하고 선회 상부체를 신속하게 정지시켜 사고의 위험을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법에 있어서,
    선회 전동기 구동용 인버터에서 과전류 및 과전압에 의한 고장이 발생하는지 여부를 확인하는 고장 확인 단계; 및
    상기 선회 전동기 구동용 인버터의 고장이 확인되면, 상기 선회 전동기 구동용 인버터의 스위치를 오프하고, 선회 전동기의 제동 토오크를 발생시키도록 상기 선회 전동기 구동용 인버터의 윗상 스위치 또는 아랫상 스위치를 온/오프 스위칭시키는 스위칭 단계
    를 포함하는 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 전동기 구동용 인버터와 연결된 DC 링크 전압 및 상기 선회 전동기의 전동기 속도를 검출하는 전압 및 속도 검출 단계; 및
    상기 검출된 DC 링크 전압 및 상기 검출된 전동기 속도를 이용하여 최대 제동 토오크를 발생시키는 상기 윗상 스위치 또는 상기 아랫상 스위치의 온/오프 듀티비(ON/OFF duty)를 산출하는 듀티비 산출 단계를 더 포함하고,
    상기 스위칭 단계는,
    상기 산출된 온/오프 듀티비에 따라 상기 윗상 스위치 또는 상기 아랫상 스위치를 온/오프 스위칭시키는 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 듀티비 산출 단계는,
    상기 검출된 DC 링크 전압에 비례하고 상기 검출된 전동기 속도에 반비례하는 온/오프 듀티비를 산출하는 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 단계 이후에 제동 토오크에 의해 상기 DC 링크 전압 및 상기 전동기 속도가 변경되면, 상기 변경된 DC 링크 전압 및 전동기 속도에 따라 상기 산출된 온/오프 듀티비를 갱신하는 듀티비 갱신 단계를 더 포함하고,
    상기 스위칭 단계는,
    상기 갱신된 온/오프 듀티비에 따라 상기 윗상 스위치 또는 상기 아랫상 스위치를 온/오프 스위칭시키는 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 단계는,
    상기 윗상 스위치를 오프시키고 상기 산출된 온/오프 듀티비에 따라 상기 아랫상 스위치를 온/오프 스위칭시키거나, 상기 아랫상 스위치를 오프시키고 상기 산출된 온/오프 듀티비에 따라 상기 윗상 스위치를 온/오프 스위칭시키는 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법.
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