KR900005815B1

KR900005815B1 - 콘버터 장치의 정전시 정지 회로

Info

Publication number: KR900005815B1
Application number: KR1019860008802A
Authority: KR
Inventors: 시게유기 스기모도; 마사유기 가쯔도우; 가쯔히고 쵸우난
Original assignee: 미쓰비시덴기 가부시기가이샤; 시기 모리야
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1990-08-11
Also published as: CN1032948C; DE3637092A1; GB2182217A; CN86107452A; GB8625971D0; KR870004564A; US4678980A; JPS62107698A; GB2182217B

Abstract

내용 없음.

Description

콘버터 장치의 정전시 정지 회로

제1도는 종래의 콘버터(converter)회로의 정전시 정지회로의 구성을 나타낸 회로 블럭도.

제2도는 본 발명의 실시예에 있어서 콘버터의 정전시 정지 회로의 구성을 나타낸 회로 블럭도.

제3도는 본 발명에 의한 콘버터의 입력 전압과 출력 주파수와 DC 버스(bus)전압 사이의 관계를 나타낸 도표.

제4도는 동작 모드(mode) 결정 회로 15의 상세한 회로 블럭도.

제5도는 출력 주파수 결정 회로 10의 상세한 회로 블럭도.

본 발명은 콘버터의 콘트롤 회로에 관한 것이며, 구체적으로 말하면, 정전시(停電時)(power failure)에 가능한 한 신속하게 모터(motel)를 정지시키기 위한 콘버터 장치의 정전시 정지회로에 관한 것이다.

이러한 종류의 콘버터의 종래의 정전시 정지 회로의 일례를 제1도에 나타내었으며, 여기서 콘버터 20은 3상(三相) AC 전압을 맥동 전압으로 변환하기 위한 전력 정류기 유니트 1, 맥동 전압으로부터 DC 전압을 얻기 위한 평활 콘덴서 2, 그리고 DC 전압을 가변 전압과 가변 주파수의 AC 전압으로 변환하기 위한 전력 인버터(inverter) 유니트 3으로 이루어 진다. 유도 모터 4는 전력 인버터 유니트 3에 의해 구동되고, 속도 조절된다. 전압 검출회로 5는 전력 인버터 유니트 3의 DC 버스 전압을 검출하며 이후 설명할 비교기 7의 허용 입력 전압에 알맞는 전압 레벨로 전압을 낮춘 후에 DC 버스 전압 신호로서 출력시킨다. 참조 숫자 6은 정전 상태를 판단하기 위한 기준 전압 신호를 설정하는 전압 레벨 설정기를 가리킨다.

비교기 7은 전압 검출 회로 5로부터의 DC 버스 전압 신호와 전압 레벨 설정기 6으로부터의 기준 전압 신호를 비교하며, DC 버스 전압 신호가 기준 전압 신호보다 낮아질때 정전 신호를 출력시킨다.

홀딩(holding)회로 8은 정전 신호 a가 입력되면 정전 신호 a의 그 자체의 상태를 유지하고, 정전 신호 b를 출력시킨다. 동작 모드 결정 회로 9는 목표 속도 명령 f₁와 출력 주파수 명령 f₀를 비교함으로써 가속 모드, 정상 모드 또는 감속 모드와 같은 동작 모드를 결정한다.

출력 주파수 명령 결정 회로 10은 회로 9에 의해 결정되는 동작 모드에 따라 출력시킬 주파수 명령을 결정한다.

PWM 신호 발생 회로 11은 출력 주파수 명령 f₀으로부터 계산에 의해 펄스폭 변조 신호를 발생시켜 이 신호를 출력시킨다. PWM 신호 차단 회로 12는 정전 신호 b가 입력될 때에만 회로 11로부터의 PWM 신호를 차단시킨다.

전력 인버터 유니트 3을 위한 구동 회로 13은 PWM 신호 차단 회로 12로부터의 PWM 신호에 의해 트랜지스터나 다이리스터(thyrister)와 같은 스위칭 요소를 온/오프(on/off)시킨다. 기계적인 브레이크(brake) 유니트 14는 홀딩 회로 8로부터의 상술한 정전 신호 b가 입력될 때에만 모터 4에 제동력을 가한다. 다음에는 동작을 설명하고자 한다.

정상적인 동작 상태하에서, 동작 모드 결정 회로 9는 현재 출력되는 주파수 명령 f₀와 목표 속도 명령 f₁를 비교하여, f₀<f₁일때는 가속 모드인 것으로, f₀=f₁일때는 정상 모드인 것으로, f₀>f₁일때는 감속 모드인 것으로 판단하며, 각각의 동작 모드 명령을 출력 주파수 명령 결정 회로 10에 출력시킨다. 이 출력 주파수 명령 결정 회로 10은 동작 모드 명령으로부터의 가속 패턴이나 감속 패턴에 따라 출력되는 주파수 명령 f₀를 계산하고, 이것을 PWM 신호 발생회로 11로 출력시킨다.

출력 주파수 명령 f₀를 근거로 하여, PWM 신호 발생회로 11은 PWM 신호를 계산하고, 그것을 PWM 신호 차단회로 11로 출력시킨다. 그렇지만, 정전 신호 b는 차단 회로 12에 입력되지 않으므로, PWM 신호는 그대로 출력되며, 이 PWM 신호에 따라 구동 회로 13은 전력 인버터 유니트 3의 스위칭 요소의 온/오프 동작을 수행한다.

한편, 입력 전원이 정전되었을 때에는, 비교기 7은 정전 신호 a를 출력시키며, 홀딩 회로 8은 그의 상태를 그대로 유지시켜 정전 신호 b를 출력시킨다. 차단 회로 12는 정전 신호 b가 입력될때. PWM 신호 발생회로 11로부터의 PWM 신호를 차단한다.

이때 구동회로 13의 출력이 차단되므로, 모터 4는 프리러닝(free-running)상태로 되며, 특히, 모터부하의 관성력(GD²)이 클때는, 모터가 정지할 때까지 상당히 긴 시간이 걸린다. 모터 4가 작업 기계의 바이트(bite)를 콘트롤하는 경우에는, 모터의 프리러닝 상태의 결과로서 바이트가 비(非)콘트롤 상태로 되어 매우 위험한 상태로 된다.

그러므로, 그와 같은 경우에는 모터 4에 기계적인 제동 유니트 14를 장치하여, 정전 신호 b가 입력될때 그같은 기계적 제동을 가함으로써 모터 4가 정지하도록 한다.

본 발명의 목적은 콘버터의 새로운 정전시 정지 회로를 제시하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저렴하고 외부 회로나 기계적인 제동 유니트를 장치하지 않은 가능한한 빨리 모터를 정지시킬수 있는 콘버터의 정전시 정지 회로를 제시하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 정전시에 DC 버스 전압을 일정하게 유지시키면서 모터를 감속시킨 다음 정지시킬 수 있는 콘버터의 정전시 정지 회로를 제시하려는 것이다.

본 발명에 의한 콘버터의 정전시 정지회로는 모터 4를 콘트롤하기 위한 전력 콘버터 20, DC 버스 전압등을 검출하기 위한 전압 검출 회로 5, 콘버터의 정상 동작적인 상태하에서 목표 속도 명령을 출력 주파수 명령과 비교함으로써 동작 모드를 결정하고 정전시에는 동작 모드에 관계없이 감속 모드 신호를 출력시키는 동작 모드 결정 회로 15, 동작 모드에 따라 출력시킬 주파수 명령을 결정하는 출력 주파수 명령 결정 회로 10, 정전 전용의 내부 감속 패턴과 정전시에 동작 모드 결정 회로로부터의 감속 모드 신호에 의해 출력 주파수 명령을 결정하는 정전 출력 주파수 결정 회로 16, 정전 신호가 입력되지 않을 때는 출력 주파수 명령 결정 회로로부터 출력 주파수 명령을 선택하며 정전 신호가 입력될 때에는 상기한 정전 출력 주파수 명령 결정 회로부터의 출력 주파수 명령을 선택하는 가속/감속 패턴 선택회로 17, 가속/감속 패턴 선택회로 17에 의해 선택되는 출력 주파수 명령을 받아들이는 PWM 신호 발생회로 11, 그리고 PWM 신호 발생회로로부터의 명령을 근거로하여 모터회전을 콘트롤하는 전력 인버터 유니트 3을 위한 구동회로 13으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 대한 다음의 설명에 있어서는, 도면을 참조할 것이며, 제1도에 나타낸 것과 똑같은 성분들은 제2도에서도 똑같은 기호로 표시되며 그에 대한 중복설명은 생략할 것이다.

참조숫자 15는 정상적인 동작 상태에서는 목표 속도 명령 f₁를 출력 주파수 명령 f₀와 비교하여 가속모드와 정상 모드, 그리고 감속 모드와 같은 동작 모드를 결정하지만 정전 신호 b가 입력될 때에는 동작 모드에 관계없이 감속 모드 신호를 출력시키는 동작 모드 결정 회로를 나타내며, 참조숫자 16은 정전 전용의 감속 패턴을 내부에 포함하며 상술한 감속 패턴과 동작 모드 결정 회로 15로부터의 감속 모드 패턴에 의해 다음에 출력시킬 주파수 명령을 결정하는 정전 출력 주파수 결정 회로를 가리키며, 참조숫자 17은 상술한 정전 신호 b가 입력되지 않을 때에는 보통의 출력주파수 결정회로 10으로부터 출력 주파수 명령을 선택하고 상술한 정전 신호 b가 입력될 때에는 정전 출력 주파수 결정회로 16으로부터 출력 주파수 명령을 선택하는 가속/감속 패턴 선택 회로를 가리킨다.

이제부터는 이들 회로에 대해 제4도와 제5도를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

제4도에는 비교기 15a와 OR 게이트(gate) 15b로 이루어지는 동작 모드 결정회로 15의 실시예를 나타내었다.

제4도에서 비교기 15는 외부 시퀀스(sequence)회로(표시하지 않았음)와 같은 외부 설정 수단을 통해 사용자에 의해 설정되는 목표 속도 명령 f₁를 가속/감속 패턴 선택회로 17에 의해 선택되어진 출력 주파수 명령 f₀와 비교하여, f₁≤f₀일때는 감속 신호 "L"을, f₁>f₀일때는 가속 신호 "H"를 각각 출력시킨다. 또한 OR 게이트 15b는 비교기 15a로부터의 출력신호와 홀딩 회로 8호부터의 정전 신호 b를 입력시켜, 정전 신호 b가 "H"일때, 즉, 정전 상태가 검출될때 감속 신호 "H"를 출력시킨다.

제5도에는 출력 주파수 결정 회로 10의 실시예를 나타내었다. 제5도에서 메모리 101, 102는 현재의 출력 주파수 명령 f₀에 가해지거나 감해질 데이터를 기억시키며, 사용자에 의해 설정되는 가속 시간 설정 신호나 감속 시간 설정 신호에 따라 그 데이터를 출력시킨다. 103은 가산기이며, 104는 감산기이다. 메모리 107, 108은 가속 타이머(timer) 109와 감속 타이머 110에 대한 타이머 설정치에 관한 데이터를 기억시키며, 타이머 109, 110으로부터의 캐리(carry) 신호 C가 이들 메모리에 입력될때 그 데이터를 출력시킨다. 홀드 회로 105, 106은 타이머 109, 110으로부터의 캐리 신호 C가 입력될때 가산기 103과 감산기 104로부터 출력되는 출력 주파수 명령을 홀드하거나 기억시킨다.

데이터 선택기 111은 동작 모드 신호 f_m에 따라 홀드 회로 105로부터의 출력 주파수 명령 f₁이나 홀드 회로 106으로부터의 출력 주파수 명령 f₂를 선택적으로 출력시키는데, 예를들면, 동작 모드 신호 f_m이 가속 신호("L")일때는 출력 주파수 명령 f₁을 출력시키며, 동작 모드 신호 f_m이 감속 신호("H")일때는 출력 주파수 명령 f₂를 출력시킨다.

정전 출력 주파수 결정 회로 16은 정전 출력 주파수 결정 회로 16내의 메모리 101, 102와 107, 108이 정전시의 재생출력이 일정하게 되도록 감속 패턴을 만드는 데이터를 기억시킨다는 것을 제외하고는 출력 주파수 결정 회로 10과 똑같다.

가속/감속 패턴 선택회로 17은 정전 신호 b가 "H"일때는 정전 출력 주파수 명령 f₀'를 선택하고 정전 출력 신호 b가 "L"일때는 정전 출력 주파수 명령 f₀를 선택하는 데이터 선택기로 구성된다.

다음에는 그의 동작을 설명하겠다. 정상적인 동작 상태하에서는, 동작 모드 결정 회로 15는 표적 속도 명령 f₁를 출력 주파수 명령 f₀와 비교하여, f₀<f₁일때는 가속 모드, f₀=f₁일때는 정지 모드, 그리고 f₀>f₁일때는 감속 모드라고 판단하며, 그와같이 하여 각각의 동작 모드를 결정하고, 출력 주파수 명령 결정 회로 10으로 명령을 출력시킨다.

이 출력 주파수 명령 결정 회로 10은 가속/감속 패턴이나 그와 유사한 것에 따라 상기의 동작 모드 명령으로부터 다음에 출력시킬 주파수 명령 f₀를 계산하여 그것을 PWM 신호 발생회로 11로 출력시킨다. 이 PWM 신호 발생 회로 11은 상기의 출력 주파수 명령 f₀를 근거로 하여 PWM 신호를 계산하고, 그것을 전력 인버터 구동 회로 13으로 출력시킨다. 그런다음, 이 전력 인버터 구동 회로 13은 상기의 PWM 신호에 의해 전력 인버터 유니트 3의 스위칭 요소의 온/오프 동작을 통하여 유도 모터 4를 동기적으로 회전시킨다.

다음에는 콘버터 20의 입력 전력 공급이 인터럽트(interrupt)될때의 회로 동작에 관하여 설명하겠다.

제3도는 콘버터의 입력 전압 18과 출력 주파수 명령 19, 그리고 DC 버스 전압 20의 상태를 나타낸다.

이 도면에서 AV로 표시된 위치에서 정전이 발생했다고 가정할때, 본 도면에 나타낸 바와같이 DC 버스 전압 20은 주(主)회로의 시정수(時定數)에 따라 감소하기 시작한다. 그런다음, DC 버스 전압 20이 BV에서 기준 전압 레벨보다 낮아지게 될때, 앞에서 설명한 바와같이 정전 신호 a가 비교기 7로부터 출력되며, 이 신호는 홀딩 회로 8에 의해 홀드되어 정전 신호 b로서 출력된다.

이 정전 신호 b가 동작 모드 결정회로 15와 가속/감속 패턴 선택 회로 17내에 입력되면, 동작 모드 결정 회로 15로부터 감속 모드 신호가 출력되며, 이와 동시에, 가속/감속 패턴 선택 회로 17은 정전 주파수 결정 회로 16으로부터의 출력 주파수 명령을 선택하여 이것을 PWM 신호 발생 회로 11로 출력시킨다. 그 결과, 출력 주파수 명령 19는 BV의 시각에서부터 정전 전용의 감속 패턴에 따라 감속을 시작한다. 이 모터의 감속에 의해 전력은 유도 모터 4로부터 콘버터 20으로 재생되어 DC 버스 전압이 더 이상 낮아지지 못하게 한다. 더구나, 재생되는 전기 에너지는 감속 시간에 관계되므로(감속 시간이 짧아질수록 재생되는 전기에너지가 커짐), 감속 패턴에 의해 재생되는 전기 에너지를 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 거의 같은 전력 소모와 재생 전기 에너지를 포함하는 그와 같은 감속 패턴이 정전 출력 주파수 결정 회로 16의 정전 전용의 감속 패턴으로 사용된다고 하면, 정전시에라도 제3도에 나타낸 바와같이 DC 버스 전압 20을 일정하게 유지시키는 것이 가능하고, 출력 주파수 명령이 0이 될때까지, 즉, 유도 모터 4가 정지할 때까지 감속을 계속할 수 있다.

상술한 실시예에서는 DC 버스 전압치가 정전 발생을 알려주는 수단으로 검출되었다. 그렇지만, 콘버터 20의 전력 정류기 유니트의 입력 3상 AC 전력 공급의 1상 부분의 전압치나 콘버터 20의 전력 인버터 유니트의 출력 전압의 1상 부분의 전압 피크치(peak value)가 검출되도록 꾸며도 된다.

상기의 실시예에서는, 정전 전용의 감속 패턴을 하나만 갖는 것만을 나타내었지만, 여러개의 감속 패턴을 마련하여 인버터 유니트의 부하 상태에 따라 선택할 수 있도록 꾸며도 된다.

Claims

전력 정류기 유니트(1)과 전력 인버터 유니트(3)으로 이루어지는 콘버터(20)의 정전시 정지 회로에 있어서, 상기 콘버터(20)내의 DC 버스 전압 또는 A급 위상 전압을 검출하는 전압 검출 회로(5), 상기 콘버터의 정상적인 동작 상태하에서, 목표 속도 명령을 출력 주파수 명령과 비교하여 동작 모드를 결정하고, 또한 정전시에 동작 모드에 관계없이 감속 모드 신호를 출력시키는 동작 모드 결정회로(15), 상기 동작 모드에 따라 다음에 출력시킬 주파수 명령을 결정하는 출력 주파수 명령 결정회로(10), 정전 전용의 내부 감속 패턴과 동작 모드 결정 회로로부터의 정전시의 감속 모드 신호에 의해 출력 주파수 명령을 결정하는 정전 출력 주파수 명령 결정회로(16), 상기 정전 신호가 입력되지 않을 때에 출력 주파수 명령 결정 회로로부터의 출력 주파수 명령을 선택하며, 상기 정전 신호가 입력될 때에 상기 정전 출력 주파수 명령 결정 회로로부터의 출력 주파수 명령을 선택하는 가속/감속 패턴 선택 회로(17), 상기 가속/감속 패턴 선택 회로에 의해 선택된 출력 주파수 명령을 수신하는 PWM 신호 발생회로(11)과 상기 PWM 신호 발생회로로부터의 명령에 따라 모터 속도를 콘트롤하는 전력 인버터 유니트(3)에 대한 전력 인버터 구동회로(13)을 포함하는 콘버터 장치의 정전시 정지회로.
청구범위 제1항에 있어서, 또 정전 상태를 판단하기 위한 기준 전압 신호를 설정하는 전압 레벨 설정기(6)과 상기 전압 레벨 설정기(6)으로부터의 기준 전압신호를 상기 전압 검출 회로(5)로부터의 신호와 비교하여, 상기 전압 검출회로(5)로부터의 상기 신호가 상기 기준 전압 신호보다 낮아지게 될때, 정전 신호를 출력시키는 비교기(7)을 포함하는 콘버터 장치의 정전시 정지회로.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 비교기(7)에 의해 발생된 상기 정전 신호는 상기 홀딩 회로(8)을 거쳐서 상기 동작 모드 결정회로(15)와 상기 가속/감속 패턴 선택회로(17)에 입력되고, 그에 따라 상기 동작 모드 결정회로(15)로부터의 감속 모드 신호는 출력되고, 상기 가속/감속 패턴 선택회로(17)은 출력 주파수 명령을 선택하여 그것을 상기 PWM 신호 발생 회로(11)로 출력시키는 콘버터 장치의 정전시 정지 회로.
특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 모터로부터의 재생 전력은 정전 전용의 감속 패턴에 의해 조정되어 정전 상태가 검출될 때 재생 전력과 전력 소모가 같아지게 하는 콘버터 장치의 정전시 정지회로.
특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 전압 검출회로(5)는 콘버터(20)내의 상기 전력 정류기 유니트(1)로의 입력 전압을 검출하는 콘버터 장치의 정전시 정지회로.
특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 전압 검출회로(5)는 콘버터(20)내의 상기 전력 인버터 유니트(3)으로부터의 출력 전압을 검출하는 콘버터장치의 정전시 정지회로.
특허청구의 범위 제1항에 있어서, 각각이 서로 다른 정전 전용의 감속 패턴을 가지는 다수의 정전 출력 주파수 결정회로(16)이 각각 마련되어 상기 콘버터의 부하 상태에 따라 선택적으로 사용되는 콘버터 장치의 정전시 정지회로.