KR100942173B1 - 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 다이나믹 브레이크 회로의 동작 여부를 보다 더 용이하고 정확히 검출하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 모터의 운전이 정지되는 시점에서 모터로부터 출력되는 각 상 전류신호를 단상 전류로 변환하는 전류변환 정류기; 전류변환 정류기의 (+)단과 연결되어 단상 전류를 방전시키는 방전 저항; 전류변환 정류기의 (-)단과 연결되며, 펄스 구동신호에 의해 개폐 동작을 수행하여 단상 전류가 방전 저항으로 유입되도록 제어하는 사이리스터; 사이리스터와 연결되며, 제어신호에 의해 구동되어 펄스 구동신호를 발생하는 포토커플러; 모터의 운전시 모터에 인가되는 상 전류의 크기를 측정하며, 모터의 운전이 정지되는 시점에서 방전 저항을 통해 방전되는 전류의 크기를 측정하는 전류센서; 모터의 운전이 정지되는 시점에서 제어신호를 발생하여 포토커플러를 구동시키고 전류센서로부터 측정된 방전전류의 크기를 감지하며, 모터의 구동이 요구되면 방전전류의 크기가 '0'인 경우에만 모터의 구동시키는 제어부를 포함하는 다이나믹 브레이크 회로를 제공한다. 이러한 본 발명에 따르면, 다이나믹 브레이크 회로에서 모터에 잔류전류가 존재하면 모터의 재가동을 자동으로 방지할 수 있게 됨으로써 잔류전류에 의한 모터 구동회로의 오동작 및 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
도 1은 다이나믹 브레이크 회로를 포함하는 종래의 일반적인 모터 구동 회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 다이나믹 브레이크 회로를 포함하는 개선된 모터 구동 회로를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다이나믹 브레이크 회로에서 출력되는 신호에 대한 파형을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:모터 11, 21:정류용 브릿지 다이오드
12, 22:입력전원 돌입제한용 저항소자 13, 23:릴레이 스위치
14, 24:모터구동 전력소자 15, 25:U상 출력 전류센서
16, 26:W상 출력 전류센서 17, 27:전류변환 정류기
18, 28:방전 저항 19, 29:사이리스터
20, 30:포토커플러 50:제어부
본 발명은 모터 구동 장치에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 모터 구동 장치에 있어서 보다 더 안정된 다이나믹 브레이크 제어가 가능하도록 하는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 모터는 각종 산업용기기나 공작기계에 필수적으로 사용되는 동력 발생장치로서, 통상적으로 회전축을 중심으로 회전되는 회전자와 이 회전자를 감싸도록 설치되는 고정자 및 회전자의 회전속도 등을 검출하기 위한 엔코더로 구성된다.
이러한 모터를 포함하는 종래의 일반적인 모터 구동 장치에서는 모터를 구동하는 도중에 모터의 제어를 중단하게 되면, 모터에 남아있던 잔류 전류가 제어회로로부터 격리되어 결과적으로 모터가 발전기로 동작하게 된다. 그리고, 모터 축 자체의 관성 또는 부하에 의한 제동시간이 길어져 다음 동작에 지장을 주게된다. 따라서, 일반적인 모터 구동 장치에는 이를 방지하기 위하여 모터 구동이 중단된 상태에서 모터에 남아있는 잔류 전류를 최대한 빨리 방출시키기 위한 방전회로 또는 방전저항이 구비되어 있다. 따라서, 이 방전저항이나 방전회로에 의해 모터의 잔류 전류가 방출되면, 모터는 자체 관성 또는 축에 걸린 관성에 의한 회전후 바로 정지케 된다. 이와 같은 방법으로 모터의 회전을 정지시키는 것을 다이나믹 브레이크라 한다.
도 1은 다이나믹 브레이크 회로를 포함한 종래의 모터 구동회로를 도시한 도면으로서, 모터(10), 정류용 브릿지 다이오드(11), 입력전원 돌입제한용 저항소자 (12), 릴레이 스위치(13), 모터구동 전력소자(14), U상 출력 전류센서(15), W상 출력 전류센서(16), 전류변환 정류기(17), 방전 저항(18), 사이리스터 (Thyristor) (19), 포토커플러(20), 제어부(50)를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하여 설명하면, 모터(10)의 운전이 중단되는 시점에서 제어부 (50)는 포토커플러(20)에 하이(High) 신호를 입력하여 포토커플러(24)를 구동한다. 그리고, 포토커플러(20)의 구동에 의해 사이리스터(19)에 펄스 게이트신호가 인가되어 전류변환 정류기(17), 방전 저항(18), 사이리스터(Thyristor)(19)로 구성된 방전회로가 구동된다. 이때, 전류변환 정류기(17)는 모터(10)의 각 상(U, V, W) 전류신호를 단상으로 변환하게 되고, 단상 변환된 전류신호는 사이리스터(19)의 개폐 상태에 의해 방전 저항(18)으로 유입되어 방전됨으로써, 모터(10)의 잔류 전류가 방출된다. 여기서, 사이리스터(19)는 통상적으로 구동신호로 펄스신호만을 인가하면 유지 전류이하가 되는 시점까지 온(On) 상태를 유지하는 특성이 있기 때문에 상술한 바와 같은 방전 과정은 모터(10)의 잔류전류가 모두 방전될 때까지 유지된다.
하지만, 이러한 다이나믹 브레이크 회로가 적용된 종래의 일반적인 모터 구동 장치에서는 노이즈에 의해 모터 구동 장치의 제어 전원을 리셋(Reset)하거나 모터의 운전을 턴오프(Turn-Off)시킨 직후에 곧바로 다시 모터의 구동을 턴온(Turn-On) 하는 경우, 즉 잔류전류가 모두 방출되지 않은 상태에서 운전자가 모터(10)를 재가동하는 경우에는 모터 구동회로의 오동작 또는 파손과 같은 문제가 발생하게 된다.
만일, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 모터의 엔코더로부터 출력되는 신호의 수치로 모터의 정지 여부를 판단한 후, 게이트 구동을 하도록 설계할 수도 있으나, 이 경우에 모터 장착부에 진동이 발생하거나 브레이크 회로에서의 전류 차단 후에도 모터 자체의 관성에 의해 모터가 계속 회전하게 된다면, 방전 저항의 파손과 같은 구동 회로의 이상이 발생할 수 있으며, 마찬가지로 모터가 정지되어 운전이 중단된 상태에서 곧바로 모터를 재가동하는 경우에도 방전 저항의 파손으로 인한 모터 구동회로의 이상이 발생할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 또 다른 방법으로는 브레이크 회로에 흐르는 전류를 직접 측정하여 전류의 값이 '0'이 되는 시점에서 모터를 재가동하는 방법이 있으나, 이를 위해서는 브레이크 회로의 라인에 대한 션트(Shunt) 저항을 측정하거나 별도의 전류센서를 설치해야하기 때문에 그에 따른 추가 비용이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 종래의 다이나믹 브레이크 회로에 별도의 구성수단을 추가하지 않고 다이나믹 브레이크 회로의 동작 여부를 보다 더 용이하고 정확히 검출하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로에 있어서, 모터의 운전이 정지되는 시점에서 상기 모터로부터 출력되는 각 상 전류신호를 단상 전류로 변환하는 전류변환 정류기; 상기 전류변환 정류기의 (+)단과 연결되어 상기 단상 전류를 방전시키는 방전 저항; 상기 전류변환 정류기의 (-)단과 연결되며, 펄스 구동신호에 의해 개폐 동작을 수행하여 상기 단상 전류가 상기 방전 저항으로 유입되도록 제어하는 사이리스터; 상기 사이리스터와 연결되며, 제어신호에 의해 구동되어 상기 펄스 구동신호를 발생하는 포토커플러; 상기 모터의 운전시 상기 모터에 인가되는 상 전류의 크기를 측정하며, 상기 모터의 운전이 정지되는 시점에서 상기 방전 저항을 통해 방전되는 전류의 크기를 측정하는 전류센서; 상기 모터의 운전이 정지되는 시점에서 상기 제어신호를 발생하여 상기 포토커플러를 구동시키고 상기 전류센서로부터 측정된 방전전류의 크기를 감지하며, 상기 모터의 구동이 요구되면 상기 방전전류의 크기가 '0'인 경우에만 상기 모터의 구동시키는 제어부를 포함하여 구성되는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로를 제공한다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해 질 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로를 도시한 도면으로서, 도 1에 도시된 종래의 다이나믹 브레이크 회로와 비교하여 회로를 구성하는 구성수단은 동일하다. 다만, 도 2에서는 W상 출력 전류센서(26)와 전류변환 정류기(27), 방전 저항(28) 및 사이리스터(29)간의 결선 방법만을 변경하여 보다 더 용이하고 정확한 다이나믹 브레이크 상태를 검출할 수 있도록 하였다.
먼저, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 다이나믹 브레이크 회로를 포함하는 모터 구동회로에서도 종래의 다이나믹 브레이크 회로에서와 마찬가지로 사이리스터 (29)의 특성, 즉 구동신호로 펄스신호만을 인가하면 유지 전류이하가 되는 시점까지 온(On) 상태를 유지하는 특성을 이용한다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 모터(10)의 W상 전류를 측정하는 W상 출력 전류센서(26)에 다이나믹 브레이크 회로 라인, 즉 전류변환 정류기(27)의 출력 라인을 연결하여 W상 출력 전류센서(26)에서 전류변환 정류기(27)의 출력 전류를 측정하도록 구성한다.
도 2를 참조하여 설명하면, 모터(10)의 구동이 정지되는 시점에서 제어부 (50)는 하이(High) 신호를 발생하여 포토 커플러(30)를 턴온 시키게 되고, 포토커플러(30)의 턴온 동작에 의해 사이리스터(29)의 개폐 동작이 수행됨으로써 전류변환 정류기(27)와 방전 저항(28), W상 출력 전류센서(26) 및 사이리스터(29)로 연결된 폐회로 형태의 방전회로가 동작하게 된다.
따라서, 모터(10)의 잔류전류는 전류변환 정류기(27)를 통해 방전 저항(28)으로 유입되어 방출되며, 잔류전류에 대한 방출이 완료되었을 때 사이리스터(29)의 동작은 턴오프 되어 폐회로가 개방된다.
도 3은 본 발명의 다이나믹 브레이크 회로에서 모터의 운전상태에 따라 출력되는 각각의 신호에 대한 파형도를 도시한 도면으로서, P1부터 P2의 구간은 모터(10)의 운전영역이다. 동도면에 도시된 바와 같이, 모터(10)의 운전이 정지된 이후에 포토커플러(30)로부터 발생된 펄스신호, 즉 사이리스터(29) 구동신호가 인 가된다. 그리고, 제동회로 전류(다이나믹 브레이크 전류)에 도시된 't0'구간은 사이리스터(29)의 구동에 의해 구성된 방전회로에서 방출되는 전류를 표시한 것이며, 측정전류는 W상 출력 전류센서(26)에서 측정한 방전저류의 크기를 나타낸 것이다. 사이리스터(29)의 구동은 잔류전류의 방전이 완료된 시점에서 자동으로 오프된다.
한편, 이와 같은 잔류전류의 방출과정에서 W상 출력 전류센서(26)는 방전회로 상에 흐르는 잔류전류의 크기를 측정하게 되고, 제어부(50)는 W상 출력 전류센서(26)로부터 측정된 전류의 크기를 지속적으로 체크함으로써 잔류전류가 '0'이 되는 시점을 판단하게 된다.
만일, 이러한 방전 과정을 수행하는 도중에 운전자가 모터(10)의 구동을 온시키게 되면, 제어부(50)는 이를 감지하여 W상 출력 전류센서(26)에 의해 측정된 잔류전류가 '0'인지를 판단한다. 그리고, 그 판단 결과, W상 출력 전류센서(26)에 의해 측정된 잔류전류의 크기가 '0'일 경우에 제어부(50)는 도시 생략된 전원공급 수단을 제어하여 모터(10)를 구동하기 전원을 공급하지만, 이와는 달리 W상 출력 전류센서(26)에 의해 측정된 잔류전류의 크기가 '0'이 아닐 경우, 즉 잔류전류의 방출이 완료되지 않았을 경우에는 전원공급 수단을 제어하여 모터(10)의 구동을 차단하게 된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 다이나믹 브레이크 회로에서는 다이나믹 브레이크 제어 과정에서 모터의 잔류전류에 대한 완전한 방전 상태를 검출하여 모터의 재가동 여부를 제어하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 모터 구동장치의 다이나믹 브레이크 회로에서 모터에 잔류전류가 존재하면 모터의 재가동을 자동으로 방지할 수 있게 됨으로써 잔류전류에 의한 모터 구동회로의 오동작 및 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 종래의 다이나믹 브레이크 회로에 별도의 구성수단을 추가하지 않고서도 보다 더 정확한 잔류전류 측정 및 그에 따른 모터의 재가동을 제어할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 모터(10)의 운전이 정지되는 시점에서 상기 모터로부터 출력되는 각 상 전류신호를 단상 전류로 변환하는 전류변환 정류기(27); 상기 전류변환 정류기(27)의 (+)단과 일측이 연결되어 상기 단상 전류를 방전시키는 방전 저항(28); 상기 전류변환 정류기(27)의 (-)단과 연결되며, 펄스 구동신호에 의해 개폐 동작을 수행하여 상기 단상 전류가 상기 방전 저항으로 유입되도록 제어하는 사이리스터(29); 상기 사이리스터(29)와 연결되며, 제어신호에 의해 구동되어 상기 펄스 구동신호를 발생하는 포토커플러(30); 상기 모터의 운전시 상기 모터에 인가되는 상 전류의 크기를 측정하며, 상기 모터의 운전이 정지되는 시점에서 상기 방전 저항을 통해 방전되는 전류의 크기를 측정하는 전류센서;를 포함하여 이루어지는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로에 있어서,모터(10)의 W상 전류를 측정하는 W상 출력 전류센서(26)에 다이나믹 브레이크 회로 라인인 전류변환 정류기(27)의 출력 라인을 연결하여, 전류변환 정류기(27), 방전저항(28), W상 출력 전류센서(26) 및 사이리스터(29)가 폐회로 형태의 방전회로가 되도록 구성하고,상기 모터(10)의 운전이 정지되는 시점에서 상기 제어신호를 발생하여 상기 포토 커플러(30)를 구동시키고 상기 W상 출력 전류센서(26)로부터 측정된 방전전류의 크기를 감지하며, 상기 모터의 구동이 요구되면 상기 방전전류의 크기가 ‘0’인 경우에만 상기 모터(10)를 구동시키는 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로.
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| KR1020020084169A KR100942173B1 (ko) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | 모터 구동 장치에서의 다이나믹 브레이크 회로 |
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- 2002-12-26 KR KR1020020084169A patent/KR100942173B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
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