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KR20030006423A - 유도 전동기 구동회로 - Google Patents

유도 전동기 구동회로 Download PDF

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KR20030006423A
KR20030006423A KR1020010042149A KR20010042149A KR20030006423A KR 20030006423 A KR20030006423 A KR 20030006423A KR 1020010042149 A KR1020010042149 A KR 1020010042149A KR 20010042149 A KR20010042149 A KR 20010042149A KR 20030006423 A KR20030006423 A KR 20030006423A
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박봉서
조영섭
권봉환
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주식회사 포스코
학교법인 포항공과대학교
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Abstract

본 발명은 유도 전동기 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 보조 전원공급 없이 SMPS(Switch Mode Power Supply: 스위치모드 파워서플라이)의 시동 및 구동이 가능한 유도 전동기 구동회로에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 3상 교류전원을 공급받아 정류하는 컨버터부와, 컨버터부에서 정류된 교류전원을 평활하여 직류전원을 생성하는 링크 커패시터와, 링크 커패시터의 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 인가함으로써 유도 전동기를 구동시키는 인버터부와, 컨버터부 및 인버터부에 전원을 공급하는 스위치 모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply: SMPS)를 포함하여 이루어지는 유도전동기 구동회로에 있어서, 3상 교류전원으로부터 전류를 공급받아 충방전됨으로써 상기 스위치 모드 파워서플라이를 초기 구동시킬 수 있는 파워서플라이 구동부를 포함하는 유도 전동기 구동회로를 제공한다.
이러한 유도 전동기 구동회로에 의하면, 별도의 보조 전원공급장치 없이도 인버터 구동을 위한 스위치 모드 파워서플라이의 시동 및 구동을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

유도 전동기 구동회로{INDUCTION MOTOR DRIVER CIRCUIT}
본 발명은 유도 전동기 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 보조 전원공급 없이 스위치모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply: SMPS)의 시동 및 구동이 가능한 유도 전동기 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 유도 전동기를 구동하기 위해 인버터에 인가되는 직류전압을 상기 인버터를 구성하는 스위치 소자들을 제어함으로써 3상 전압으로 변환시켜 전동기에 공급하게 된다.
이러한 전동기 구동용 인버터를 구동하기 위해서는 인버터에 전원을 공급해주는 전원 공급장치가 필요하다. 그런데, 여기서 별도의 전원 공급장치를 이용하거나 별도의 보조장치를 이용하게 되면, 인버터의 구조가 복잡해지게 되고, 또한 별도로 외부에서 전원을 공급하게 되므로 인버터의 스위치 소자에 위험 요소로 작용할 수 있다.
따라서, 별도의 전원 공급장치를 이용하지 않고 인버터 직류 링크전압을 이용하는 파워서플라이를 이용하여 인버터를 구동시키게 되는데, 이를 위해서는 또한 파워서플라이의 초기 구동 시에 구동전압이 필요하게 된다. 그러나, 이 때 자체적인 인버터 직류 링크전압을 이용하는 것이므로, 초기에 상기 인버터 직류 링크에 직류전압이 충전되어 있지 않으면 초기 구동전압의 확보가 불가능하므로, 파워서플라이의 초기구동을 할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 또다시 상기 파워서플라이 구동을 위한 전원 공급장치가 필요하게 되고, 마찬가지로 인버터가 별도의 전원을 이용하게 되는 것이므로, 인버터의 스위치 소자에 위험요소로 작용할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 인버터 직류 링크전압의 초기 생성을 위해 전자식 접촉기(Electo-magnetic contactor)와 충전저항을 이용할 수도 있는데, 이 경우에도 회로의 구조가 복잡해지고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 별도의 보조 전원장치 없이도 인버터 구동을 위한 파워서플라이의 시동 및 구동을 가능하게 하는 유도 전동기 구동회로를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유도 전동기 구동회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 유도 전동기 구동회로의 파워서플라이 구동부의 회로를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 3상 교류전원2 : 컨버터부
6 : 파워서플라이 구동부8 : 인버터부
10 : 유도 전동기12 : 스위치 모드 파워서플라이(SMPS)
Cd: 링크 커패시터
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 3상 교류전원을 공급받아 정류하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에서 정류된 교류전원을 평활하여 직류전원을 생성하는 링크 커패시터와, 상기 링크 커패시터의 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 인가함으로써 유도 전동기를 구동시키는 인버터부와, 상기 컨버터부 및 인버터부에 전원을 공급하는 스위치 모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply: SMPS)를 포함하여 이루어지는 유도전동기 구동회로에 있어서, 상기 3상 교류전원으로부터 전류를 공급받아 충방전됨으로써 상기 스위치 모드 파워서플라이를 초기 구동시킬 수 있는 파워서플라이 구동부를 포함하는 유도 전동기 구동회로를 제공한다.
여기서, 상기 파워서플라이 구동부는 입력측의 한쪽 단이 다이오드(Dc)의 캐소드와 다이오드(Dp)의 캐소드에 공통으로 연결되고, 상기 다이오드(Dc)의 애노드는 상기 3상 교류전원 중 한 상의 단자에 연결되고, 상기 다이오드(Dp)의 애노드는 상기 링크 커패시터의 양(+)극쪽 단에 연결되며, 입력측의 다른쪽 단은 상기 링크 커패시터의 음(-)극쪽 단에 연결되고, 출력측은 상기 스위치 모드 파워서플라이와 접속되어 상기 스위치 모드 파워서플라이를 시동 및 구동시키게 된다.
또한, 상기 파워서플라이 구동부는 입력측의 한쪽 단에 제 1 저항 및 제 1 커패시터의 한쪽 단이 공통으로 연결되고, 상기 제 1 저항 의 다른쪽 단에는 상기 제 1 커패시터의 다른쪽 단과 제 2 저항 및 제 2 커패시터의 한쪽 단이 공통으로 연결되며, 상기 제 2 저항 및 제 2 커패시터의 다른쪽 단은 상기 입력측의 다른쪽 단에 공통으로 연결되어 구성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유도 전동기 구동회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 유도 전동기 구동회로의 파워서플라이 구동부의 회로를 도시한 도면이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 유도 전동기 구동회로는 3상 교류전원(1), 컨버터부(2), 링크 커패시터(Cd), 파워서플라이 구동부(6), 스위치 모드 파워서플라이(12) 및 인버터부(8)를 포함하여 구성되며, 유도 전동기(10)는 상기 인버터부(8)에 연결되어 구동된다.
상기 3상 교류전원(1)의 각상의 단자는 컨버터부(2)에 연결되고, 그 중 하나인 단자 c는 다이오드(Dc)의 애노드에 연결되며, 다이오드(Dc)의 캐소드에는 파워서플라이 구동부(6)의 제 1 단자(X)가 연결된다. 상기 컨버터부(2), 링크 커패시터(Cd) 및 인버터부(8)는 서로 병렬 접속되며, 상기 파워서플라이 구동부(6)의 제 2 단자(Y)는 상기 병렬 접속된 링크 커패시터(Cd)의 음(-)극쪽 단자에 연결된다.
한편, 상기 링크 커패시터(Cd)의 양(+)극쪽 단자와 상기 파워서플라이 구동부(6)의 제 1 단자(X)가 다이오드(Dp)를 통해 연결되는 바, 링크 커패시터(Cd)의 양(+)극쪽 단자가 다이오드(Dp)의 애노드에 연결되고, 파워서플라이 구동부(6)의 제 1 단자(X)가 다이오드(Dp)의 캐소드에 연결된다. 이는 상기 링크 커패시터(Cd)에 직류 링크전압이 완전히 충전되어 인버터부(8)를 구동하게 될 때, 이러한 직류 링크전압과 파워서플라이 구동부(6)에 충전된 전압간에 전기적 충돌이 발생할 수 있으므로, 이를 막기 위한 것이다.
이렇게 구성된 파워서플라이 구동부(6)의 제 1, 2 단자(X,Y)는 스위치 모드 파워서플라이(12)의 입력단에 연결되어, 상기 스위치 모드 파워서플라이(12)의 시동 및 구동을 위한 전원을 공급하게 된다.
이 때, 상기 스위치 모드 파워서플라이(12)의 시동을 위한 별도의 보조 전원공급장치는 필요치 않게 된다.
한편, 상기 파워서플라이 구동부(6)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 저항(R1), 제 1 커패시터(C1), 제 2 저항(R2), 제 2 커패시터(C2)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 파워서플라이 구동부(6)의 제 1 단자(X)에 제 1 저항(R1) 및 제 1 커패시터(C1)의 한쪽 단이 공통으로 연결되고, 상기 제 1 저항(R1)의 다른쪽 단에는상기 제 1 커패시터(C1)의 다른쪽 단과 제 2 저항(R2) 및 제 2 커패시터(C2)의 한쪽 단이 공통으로 연결된다. 또한, 상기 제 2 저항(R2) 및 제 2 커패시터(C2)의 다른쪽 단은 상기 파워서플라이 구동부(6)의 제 2 단자(Y)에 공통으로 연결된다.
여기서, 저항(R1, R2)은 상기 파워서플라이 구동부(6)에 충전되는 전압의 균등 분배를 위한 분압저항이다.
그밖에 컨버터부(2), 인버터부(8), 스위치 모드 파워서플라이(12) 등은 통상의 것을 이용한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 구성을 갖는 유도 전동기 구동회로의 동작을 설명한다.
먼저, 유도 전동기 구동회로에 3상 교류전원(1)이 인가되면, 3상 교류전압 중 c상의 교류전압(Vc)이 가장 높을 때 다이오드(Dc)가 도통되어 파워서플라이 구동부(6)로 전류가 흘러 제 1 커패시터(C1)와 제 2 커패시터(C2)를 충전시키고, 컨버터부(2)의 다이오드(D4)나 다이오드(D6)를 통하여 3상 중 가장 전압이 낮은 상으로 흘러 나간다.
이 때, 초기에 컨버터부(2)의 입력부에 3상 교류전원(1)이 인가되더라도, 상기 컨버터부(2)를 구성하는 SCR(Silicon Controlled Rectifier: 실리콘 제어 정류기)의 특성상 SCR의 게이트에 구동펄스가 인가되지 않으면, 링크 커패시터(Cd)에 직류 링크 전압이 충전되지 않는다.
하지만, 상기한 바와 같이 3상 교류전원에 의해 충전되는 파워서플라이 구동부(6)에 접속된 스위치 모드 파워서플라이(12)는 링크 커패시터(Cd)에 직류 링크전압의 초기 충전 없이도 시동이 가능하게 된다.
또한, 마이크로 컨트롤러를 이용한 컨버터 제어기(도시하지 않음)를 이용해 컨버터를 제어함으로써, 전자식 접촉기와 충전저항 없이도 링크 커패시터(Cd)에 직류 링크전압이 충전된다. 상기 스위치 모드 파워서플라이(12)는 상기 링크 커패시터(Cd)와도 접속된 것으로, 상기 링크 커패시터(Cd)에 직류 링크전압이 충전되면, 이러한 직류 링크전압은 스위치 모드 파워서플라이(12)를 구동시키게 된다.
상기 스위치 모드 파워서플라이(12)는 인버터부(8)에 안정된 전원을 공급하며, 상기 인버터부(8)는 이에 연결된 유도 전동기(10)를 구동시킨다.
한편, 3상 교류전원(1)의 상전압이 상기 링크 커패시터(Cd)의 직류 링크전압보다 높아지는 경우에는, 다이오드(Dp)가 역바이어스(reverse-bias)되어 링크 커패시터(Cd)의 양(+)극쪽 단자와 파워서플라이 구동부(6)의 제 1 단자(X)간에 회로가 개방되므로, 양 전압간의 충돌을 방지할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명에 따른 유도 전동기 구동회로에 의하면, 별도의 보조 전원공급장치 없이도 인버터 구동을 위한 스위치 모드 파워서플라이의 시동 및 구동을 가능하게 하므로, 구동회로가 복잡해지는 것을 방지할 수 있고, 인버터의 반도체 스위치 소자에 대한 위험요소가 줄어드는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 3상 교류전원을 공급받아 정류하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에서 정류된 교류전원을 평활하여 직류전원을 생성하는 링크 커패시터와, 상기 링크 커패시터의 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 인가함으로써 유도 전동기를 구동시키는 인버터부와, 상기 컨버터부 및 인버터부에 전원을 공급하는 스위치 모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply: SMPS)를 포함하여 이루어지는 유도전동기 구동회로에 있어서,
    상기 3상 교류전원으로부터 전류를 공급받아 충방전됨으로써 상기 스위치 모드 파워서플라이를 초기 구동시킬 수 있는 파워서플라이 구동부
    를 포함하는 유도 전동기 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파워서플라이 구동부는 입력측의 한쪽 단이 다이오드(Dc)의 캐소드와 다이오드(Dp)의 캐소드에 공통으로 연결되고, 상기 다이오드(Dc)의 애노드는 상기 3상 교류전원 중 한 상의 단자에 연결되고, 상기 다이오드(Dp)의 애노드는 상기 링크 커패시터의 양(+)극쪽 단에 연결되며, 입력측의 다른쪽 단은 상기 링크 커패시터의 음(-)극쪽 단에 연결되고, 출력측은 상기 스위치 모드 파워서플라이(SMPS)와 접속되어 상기 스위치 모드 파워서플라이(SMPS)를 시동 및 구동시키는 것을 특징으로 하는 전동기 구동회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파워서플라이 구동부는 입력측의 한쪽 단에 제 1 저항 및 제 1 커패시터의 한쪽 단이 공통으로 연결되고, 상기 제 1 저항 의 다른쪽 단에는 상기 제 1 커패시터의 다른쪽 단과 제 2 저항 및 제 2 커패시터의 한쪽 단이 공통으로 연결되며, 상기 제 2 저항 및 제 2 커패시터의 다른쪽 단은 상기 입력측의 다른쪽 단에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 구동회로.
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