KR100500525B1

KR100500525B1 - 모터용 전원공급장치

Info

Publication number: KR100500525B1
Application number: KR10-2003-0008883A
Authority: KR
Inventors: 염장현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2005-07-12
Also published as: KR20040072409A; US20040155623A1; JP2004248489A; CN1521932A

Abstract

본 발명은, 한 쌍의 전원공급단을 갖는 DC전원공급부와, 한 쌍의 전원공급라인을 통해 상기 DC전원공급부의 전원공급단에 각각 접속되는 한 쌍의 접속단을 갖고 상기 DC전원공급부에 의해 공급된 전원을 변환하여 복수의 전원입력단을 구비한 모터에 공급하는 인버터를 갖는 모터용 전원공급장치에 관한 것이다. 본 모터용 전원공급장치는, 상기 한 쌍의 접속단을 상호 연결하는 부가라인 내에 배치된 브레이킹 저항과; 상기 접속단 중 어느 하나에 배치되어 상기 해당 접속단을 대응하는 전원공급단과, 상기 부가라인에 선택적으로 연결하는 스위칭부와; 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 다이나믹 브레이킹 회로에 요구되는 다이오드를 인버터의 구성요소 중 일부와 공유하게 됨으로써, 부품수가 감소되고, 제품 크기 및 제조비를 줄일 수 있게 된다.

Description

모터용 전원공급장치{Power Supply Device For Motor}

본 발명은 한 쌍의 전원공급단을 갖는 DC전원공급부와, 한 쌍의 전원공급라인을 통해 상기 DC전원공급부의 전원공급단에 각각 접속되는 한 쌍의 접속단을 갖고 상기 DC전원공급부에 의해 공급된 전원을 변환하여 복수의 전원입력단을 구비한 모터에 공급하는 인버터를 갖는 모터용 전원공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이나믹 브레이킹 회로에 요구되는 다이오드를 인버터의 구성요소 중 일부와 공유하게 됨으로써, 부품수가 감소되고, 제품 크기 및 제조비를 줄일 수 있는 모터용 전원공급장치를 제공하는 것이다.

3상 모터는 삼각형상으로 결선된 코일을 갖는 모터이다. 3상 모터의 전원공급장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상용교류전원(AC110/220V)을 공급하는 AC전원공급부(120)와, AC전원공급부로부터의 교류전원을 정류하는 다이오드정류부(130)와, 다이오드정류부(130)에서 정류된 전원을 평활시키는 커패시터(140)와, 커패시터(140)로부터의 직류전원을 다양한 주파수를 갖는 교류전원으로 변환하여 3상 전원을 출력하는 인버터(150)와, 3상 모터의 전원입력단(112)을 쇼트(short)시키는 다이나믹 브레이킹 회로(170)로 구성된다. 또한, 전원공급장치는 초기전원 인가시 커패시터(140)로의 돌입전류를 방지하기 위한 돌입전류방지회로(미도시)와, 커패시터(140)로부터의 출력전압을 일정하게 유지시키기 위한 PFC(Power Factor Correction)회로(미도시)와, 커패시터(140)를 과전압으로부터 보호하기 위한 과전압 보호회로(미도시)를 더 포함하는 것이 일반적이다.

인버터(150) 내에는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생시키는 PWM부(미도시)와 PWM부의 구형파 신호에 따라 온오프되는 다수 개의 트랜지스터가 마련된다. 그리고, 전원공급장치는, PWM제어신호에 의해 트랜지스터를 온오프시켜 인버터(150)의 출력을 개폐(ON/OFF)하고 모터의 회전속도 조절을 위해 그 출력 주파수를 조절하는 기능을 하는 도시되지 않은 제어부를 포함한다.

인버터(150)는 커패시터(140)에 각각 병렬로 연결된 3개의 인버팅회로(152)로 구성되며, 각 인버팅회로(152)는 트랜지스터(154b)와 다이오드(154a)가 병렬로 연결된 한 쌍의 인버팅소자(154)로 구성된다. 여기서, 모터(110)의 각 전원입력단(112)은 인버팅회로(152)의 인버팅소자(154) 사이에 연결되어 인버터(150)로부터 3상 전압을 입력받게 된다.

다이나믹 브래이킹 회로(170)는 모터(110)의 각 전원입력단(112)에 한 쌍씩의 다이나믹 브레이킹 다이오드(176)가 역방향으로 연결되고, 상호 역방향으로 연결되는 한 쌍씩의 다이나믹 브레이킹 다이오드(176)는 저항(172) 및 릴레이부(174)와 병렬로 연결된다. 이러한, 다이나믹 브레이킹 회로(170)는 모터(110)의 구동시 모터(110)가 급정지할 수 있도록 하고, 모터(110)의 정지 후에는 외부 힘에 의해 모터(110)가 강제로 회전하는 것을 방지하게 된다. 여기서, 릴레이부(174)는 모터(110)의 구동시 오프된 상태를 유지하며, 모터(110)의 정지단계나 모터(110)의 정지 후에 온되어 모터(110)를 급정지시키거나 외부로부터의 힘에 의한 모터의 회전을 구속한다.

그런데, 이러한 종래의 다이나믹 브레이킹 장치에 있어서는, 모터(110)의 정지단계나 정지 후에만 그 기능을 수행하게 되는 바, 전원이 인가되고 커패시터(140)가 충전된 이후, 즉, 정상적인 모터(110)의 구동시에는 그 기능이 회로동작상 불필요하게 된다.

그러나, 일반적으로 다이나믹 브레이킹 회로(170)의 경우에 외부의 힘에 의해 모터(110)가 회전할 때 도통된 모터(110)의 권선에 흐르는 큰 전류에 의한 모터(110)의 손상을 방지할 수 있도록 저항(172)으로 용량이 큰 저항이나 써미스터를 사용하게 되는 바, 회로설계시 제품의 크기가 커지게 되고, 이에 더하여 다이오드 정류 모듈(176) 및 용량이 큰 1접점 릴레이(174) 등에 의한 부품 수가 증가하고, 제품 크기 및 제조비가 커지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 다이나믹 브레이킹 회로가 인버터의 구성요소 중 일부를 공유하게 됨으로써, 부품수가 감소되고, 제품 크기 및 제조비를 줄일 수 있는 모터용 전원공급 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 한 쌍의 전원공급단을 갖는 DC전원공급부와, 한 쌍의 전원공급라인을 통해 상기 DC전원공급부의 전원공급단에 각각 접속되는 한 쌍의 접속단을 갖고 상기 DC전원공급부에 의해 공급된 전원을 변환하여 복수의 전원입력단을 구비한 모터에 공급하는 인버터를 갖는 모터용 전원공급장치에 있어서, 상기 한 쌍의 접속단을 상호 연결하는 부가라인 내에 배치된 브레이킹 저항과; 상기 접속단 중 어느 하나에 배치되어 상기 해당 접속단을 대응하는 전원공급단과, 상기 부가라인에 선택적으로 연결하는 스위칭부와; 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것에 의해 달성된다.

여기서, 상기 DC전원공급부는, AC전원공급부와, AC전원공급부로부터 공급되는 전원을 정류하는 정류부와, 상기 정류부에 의해 정류된 전원을 평활시키는 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인버터는, 상기 커패시터 양단에 각각 병렬로 연결되며 트랜지스터와 다이오드가 병렬로 연결된 한 쌍의 인버팅소자를 갖는 복수의 인버팅회로를 포함하며, 상기 모터의 상기 각 전원입력단은 상기 각 인버팅회로의 인버팅소자 사이에 연결될 수 있다.

나아가, 상기 스위칭부는, 상기 저항을 상기 인버팅회로에 각각 병렬로 연결시키는 제1접점과, 상기 커패시터를 상기 인버팅회로에 각각 병렬로 연결시키는 제2접점을 갖는 릴레이인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 릴레이를 제1접점에 접속되도록 제어하며, 이 때 상기 인버팅회로 내의 트랜지스터 각각을 턴오프시킬 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하며, 그 설명은 일부 생략한다. 그리고, 3상 모터에 사용되는 전원공급장치를 일 예로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 전원공급장치의 회로도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원공급장치는, 상용교류전원(AC110/220V)을 공급하는 AC전원공급부(120)와, AC전원공급부로부터의 교류전원을 정류하는 다이오드정류부(130)와, 다이오드정류부(130)에서 정류된 전원을 평활시키는 커패시터(140)와, 커패시터(140)로부터의 직류전원을 다양한 주파수를 갖는 교류전원으로 변환하여 3상 전원을 출력하는 인버터(150)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 전원공급장치는, 커패시터(140)의 전원공급단(140b)과 연결된 인버터(150)의 접속단(150b)에 일단이 고정되어 있는 브레이킹 저항(160)과, 인버터(150)의 다른 접속단(150a)에 배치되어 브레이킹 저항(160)의 타단에 접속되는 제1접점(165a)과, 커패시터(140)의 다른 전원공급단(140a)에 접속되는 제2접점(165b)을 갖는 스위칭부(165)와, 스위칭부(165)의 제1접점(165a)에 접속되어 모터에 전원이 공급되도록 하거나, 스위칭부(165)의 제2접점(165b)에 접속되어 저항(160) 및 인버터(150)가 다이나믹 브레이킹 기능을 수행하도록 제어하는 제어부(180)를 더 가진다.

스위칭부(165)는 브레이킹 저항(160)을 인버팅회로(152)에 각각 병렬로 연결시키는 제1접점(165a)과, 커패시터(140)를 인버팅회로(152)에 각각 병렬로 연결시키는 제2접점(165b)을 갖는 2접점 릴레이로 구성된다.

제어부(180)는 모터 구동시에 스위칭부(165)가 제2접점(165b)에 접속되어 모터에 전원이 공급되도록 하거나, 모터에 전원이 인가되고 있지 않거나 모터 제동시 스위칭부(165)가 제1접점(165a)에 접속되어 저항(160) 및 인버터(150)가 다이나믹 브레이킹 기능을 수행하도록 제어한다.

본 발명에 따른 스위칭부(165), 다이오드(154a) 및 브레이킹 저항(160)은 다이나믹 브레이킹 회로로 동작하게 된다. 즉, 스위칭부(165)가 제1접점(165a)에 접속될 때, 모터(110)의 각 전원입력단(112)에 하나의 공통 저항(160)과 각각 병렬로 접속된 한 쌍씩의 다이오드(154a)가 역방향으로 연결되어 구성된다. 이에 의해, 다이나믹 브레이킹 회로(170)는 스위칭부(165)가 제1접점(165a)에 접속될 때, 모터(110)가 급정지할 수 있도록 하고, 모터(110)의 정지 후에는 외부 힘에 의해 모터(110)가 강제로 회전하는 것을 방지하게 된다. 여기서, 다이나믹 브레이킹 회로는 스위칭부(165)가 제1접점(165a)에 접속될 때 브레이킹 저항(160)과 연결됨으로써, 외부의 힘에 의해 모터(110)가 회전하려 할 때 모터(110)의 권선에 흐르는 큰 전류를 상쇄하여 모터(110)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 모터용 전원공급장치의 동작 과정을, 도 3a 및 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, AC전원공급부(120)로부터 최초 전원이 인가되어, AC전원공급부(120)로부터 공급되는 전원이 다이오드정류부(130)에 의해 정류되고, 다이오드정류부(130)에 의해 정류된 전원이 커패시터(140)에 충전된다.

충전이 완료된 후 외부 조작 등에 의해 모터구동신호가 발생되면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 스위칭부(165)는 제2접점(165b)으로 연결되어 커패시터(140)에 충전된 전원이 인버터(150)로 공급되도록 한다. 이 때 인버터(150)는 커패시터(140)로부터 인가받은 전압을 3상의 교류전압으로 전환하여, 모터의 전원입력단(112)을 통해 모터(110)에 3상의 교류전압을 공급하게 된다.

모터(110)의 구동시에 제2접점(165b)에 접속되는 스위칭부(165)는 모터의 급제동시에 제1접점(165a)에 접속되며, 인버터(150)의 트랜지스터(154b)는 턴오프된다. 이 때, 다이나믹 브레이킹 회로는 도 3b에 도시된 바와 같이, 브레이킹 저항(160)과, 인버터(150)의 다이오드(154a)를 공유하게 되어, 모터(110)의 전원입력단(112)을 쇼트시킨다. 이에 의해, 모터(110)는 빠르게 정지할 수 있게 된다.

또한, 모터(110)에 전원이 인가되지 않은 상태에서 스위칭부(165)는 제1접점(165a)에 연결된 상태로 유지됨으로써, 외부의 힘에 의해 모터(110)가 회전하는 것을 방지할 수 있게 되며, 외부의 힘에 의해 모터(110)가 회전하려 할 때 발생되는 큰 전류가 브레이킹 저항(160)에 의해 상쇄됨으로써, 모터(110)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

이러한 구성에 의하여, 다이나믹 브레이킹 회로에 요구되는 다이오드를 인버터의 구성요소 중 일부와 공유하게 됨으로써, 부품수가 감소되고, 제품 크기 및 제조비를 줄일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다이나믹 브레이킹 회로에 요구되는 다이오드를 인버터의 구성요소 중 일부와 공유하게 됨으로써, 부품수가 감소되고, 제품 크기 및 제조비를 줄일 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 모터용 전원공급장치의 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 모터용 전원공급장치의 회로도,

도 3a는 본 발명에 따른 모터용 전원공급장치의 모터 구동시 동작을 보여주는 도면,

도 3b는 본 발명에 따른 모터용 전원공급장치의 모터 제동시 동작을 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 모터 120 : AC전원공급부

130 : 다이오드정류부 140 : 커패시터

140a, 140b : 전원공급단 150 : 인버터

150a, 150b : 접속단 154a : 다이오드

154b :트랜지스터 160 : 브레이킹 저항

165 : 스위칭부 165a : 제1접점

165b : 제2접점 170 : 다이나믹 브레이킹 회로

180 : 제어부

Claims

한 쌍의 전원공급단을 가지며, AC전원공급부와, AC전원공급부로부터 공급되는 전원을 정류하는 정류부와, 상기 정류부에 의해 정류된 전원을 평활시키는 커패시터를 포함하는 DC전원공급부와; 한 쌍의 전원공급라인을 통해 상기 DC전원공급부의 전원공급단에 각각 접속되는 한 쌍의 접속단을 갖고 상기 DC전원공급부에 의해 공급된 전원을 변환하여 복수의 전원입력단을 구비한 모터에 공급하는 인버터;를 갖는 모터용 전원공급장치에 있어서,

상기 한 쌍의 접속단을 상호 연결하는 부가라인 내에 배치된 브레이킹 저항과;

상기 접속단 중 어느 하나에 배치되어 상기 해당 접속단을 대응하는 전원공급단과, 상기 부가라인에 선택적으로 연결하도록, 상기 저항을 상기 인버팅회로에 각각 병렬로 연결시키는 제1접점과, 상기 커패시터를 상기 인버팅회로에 각각 병렬로 연결시키는 제2접점을 가지는 릴레이와;

상기 릴레이를 제1접점에 접속되도록 제어하며, 이 때 상기 인버팅회로 내의 트랜지스터 각각을 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 모터용 전원공급장치.
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제1항에 있어서,

상기 인버터는, 상기 커패시터 양단에 각각 병렬로 연결되며 트랜지스터와 다이오드가 병렬로 연결된 한 쌍의 인버팅소자를 갖는 복수의 인버팅회로를 포함하며,

상기 모터의 상기 각 전원입력단은 상기 각 인버팅회로의 인버팅소자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터용 전원공급장치.
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