KR101908629B1 - AC voltage controllers and control methods for capacitor run motors - Google Patents

Abstract

The present disclosure relates to an apparatus and method for controlling an input voltage of a capacitor-operated motor, which can control the input voltage of a main line by adjusting an application time point of an input voltage (line voltage) supplied to a main coil of an electric motor using a triac according to an input value from a separate external sensor or a user. According to the present disclosure, a capacitor-operated (also referred to as permanent split capacitor (PSC)) motor including main and auxiliary windings includes: an external input unit for setting a rotational speed or a pressure; a semiconductor element connected in series to the main winding line to apply a single-phase AC voltage to the main winding line when turned on; a control means for receiving and storing a set value from an external input unit, wherein the control means calculates the turn-on point of the semiconductor device according to the set value, turns on the semiconductor element, detects the voltage of the auxiliary winding to calculate the induced voltage, compares the calculated induced voltage with the set voltage and controls the turn-on point of the semiconductor device; and a power supply part for receiving a single-phase AC voltage and providing a DC power to be applied to the semiconductor device. According to the present disclosure, it is possible to reduce the minimum value of the input voltage application period to be applied to the main winding line, thereby improving the accuracy and stability of the low-speed control by reducing the motor torque.

Description

콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어 장치 및 방법{AC voltage controllers and control methods for capacitor run motors}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an AC voltage controller,

본 발명은 팬(Fan) 또는 블로워(Blower) 등에 주로 사용되는 콘덴서 운전형 전동기(Capacitor Run motor)의 회전속도 제어 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 외부센서 또는 사용자로부터의 입력 값에 따라 전동기의 주권선(Main coil)에 공급되는 입력전압(Line voltage)의 인가시점을 트라이악(Triac)을 이용하여 조절하여 주권선의 입력전압을 제어하는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation speed control technology of a capacitor run motor used mainly in a fan or a blower, An input voltage control apparatus and method for a capacitor operation type motor that controls an input voltage of a main winding line by controlling an application time point of a line voltage supplied to a main coil of the motor using a triac .

일반적으로, 단상 유도전동기는 고정자 권선이 단상이기 때문에 회전자계가 발생되지 않으나 회전자가 한번 돌기 시작하면 유도토크가 발생되어 고정자의 맥동 자계(Standing wave)에 따라 회전자가 동기속도로 회전하게 된다. 따라서 단상 유도전동기는 초기에 자계의 평형상태를 불균형 상태로 만들어 주어 기동토크를 얻기 위한 기동방법이 필요하다.Generally, in a single-phase induction motor, a rotor system is not generated because the stator winding is a single phase, but when the rotor starts to rotate, induction torque is generated and the rotor rotates at a synchronizing speed according to a standing wave of the stator. Therefore, a single-phase induction motor needs a starting method to obtain the starting torque by initially making the magnetic field equilibrium unbalanced.

단상 유도전동기는 기동토크를 얻기 위한 기동방법에 따라 분상(split-phase) 전동기, 콘덴서 전동기, 세이딩-폴(Shading-Pole) 전동기로 구분된다. 분상 전동기는 기동권선을 운전권선에 병렬로 연결하여 기동권선과 운전권선의 임피던스 차에 따른 위상차를 발생시켜 기동하는 방식이다. 콘덴서 전동기는 기동권선(start winding)에 콘덴서(capacitor)를 직렬로 삽입하여 분상 전동기보다 큰 기동토크를 얻을 수 있는 전동기로서, 기동권선에 삽입된 콘덴서에 의해 공급전류의 위상이 변화되어 기동권선에 흐르게 됨으로서 전자력의 평형상태가 깨져 기동토크를 얻게 된다. 그리고 회전자가 회전하기 시작하여 일정 회전수까지 속도가 상승하게 되면, 분상 전동기나 콘덴서 전동기는 원심 스위치(centrifugal switch)에 의해 기동권선이나 콘덴서를 분리하여 정상 운전하게 된다.Single-phase induction motors are classified into split-phase motors, condenser motors, and shading-pole motors according to the starting method for obtaining the starting torque. A split-phase motor is a system in which a start-up winding is connected in parallel to a drive winding to generate a phase difference according to the difference in impedance between the start-up winding and the operation winding. A capacitor motor is an electric motor in which a capacitor is inserted in series in a start winding to obtain a larger starting torque than a split motor. The phase of the supplied current is changed by a capacitor inserted in the starting winding, As a result, the equilibrium state of the electromagnetic force is broken and the starting torque is obtained. Then, when the rotor starts rotating and the speed rises to a certain speed, the split motor and the condenser motor are operated normally by separating the starting winding or the condenser by a centrifugal switch.

단상 전동기 중 운전 캐퍼시터(Running Capacitor)만으로 기동되는 PSC(Permanent Split Capacitor) 전동기(이를 '콘덴서 운전형 전동기'라고도 한다)는 운전 캐퍼시터가 스타트 권선에 직렬로 연결되어 있고, 릴레이가 없어 시동에서 정상회전에 이른 후에도 계속 사용된다. 이러한 PSC 전동기는 스타팅 캐퍼시터를 사용하지 않아 모터 토크가 약하기 때문에 주로 공기조화 설비용 팬이나 블로워 등 소형 전동기에 주로 사용된다.Among the single-phase motors, PSC (Permanent Split Capacitor) motors (also referred to as "capacitor-operated motors") that are started only by running capacitors are connected in series to the start winding of the capacitor. It continues to be used. These PSC motors are mainly used for small motors such as fan or blower for air conditioner because the motor torque is weak because the starting capacitor is not used.

전동기의 회전속도를 제어하여 풍량이나 압력 등을 조절하기 위해서는 전동기의 입력전압(Line voltage)을 가변할 필요가 있는데, 종래에는 별도의 전원용 변압기에 다수의 탭을 내고 이를 전동기에 연결하여 전동기에 유입되는 인가전압의 크기를 연결된 탭에 따라 가변하는 방식을 사용하였다. 그런데 이와 같은 종래 방식은 전동기 용량에 상응하는 별도의 변압기를 인근에 설치해야 하므로 공간적으로나 비용적으로 제한이 발생하는 문제점이 있다.In order to control the flow rate and pressure by controlling the rotation speed of the motor, it is necessary to vary the input voltage (line voltage) of the motor. Conventionally, a plurality of taps are provided in a separate power supply transformer and connected to the motor, And the magnitude of the applied voltage is varied according to the connected tap. However, in such a conventional system, a separate transformer corresponding to the capacity of the motor needs to be installed nearby, so that there is a problem that space and cost are limited.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 콘덴서 운전형 전동기의 보조권선(Aux. coil) 및 이와 직렬로 연결된 운전 콘덴서(Run capacitor)에는 입력전압 (Line voltage)을 지속적으로 인가하고, 주권선(Main coil)의 인가전압은 반도체 소자를 이용하여 제어함으로써 주권선에 유입되는 입력전압 인가주기의 최소 값을 낮출 수 있게 되어 전동기 토크 감소를 통한 저속도 제어의 정밀도 및 안정성을 높일 수 있는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an auxiliary coil of a capacitor-operated electric motor and a run capacitor connected in series with the auxiliary coil, And the applied voltage of the main coil can be controlled by using the semiconductor device, so that the minimum value of the input voltage applying period to the main winding line can be lowered, so that the accuracy of the low- And to provide an apparatus and method for controlling an input voltage of a capacitor operation type electric motor capable of improving stability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 구현 예는 주권선과 보조권선 및 운전 콘덴서로 이루어진 콘덴서 운전형(PSC) 전동기에 있어서, 회전속도나 압력을 설정하기 외부 입력부; 상기 주권선에 직렬로 연결되어 턴-온되면 주권선에 단상 교류전압을 인가하기 위한 반도체 소자; 상기 외부 입력부로부터 설정 값을 입력받아 저장하고, 설정 값에 따라 상기 반도체 소자의 턴-온 시점을 계산하여 상기 반도체 소자를 턴-온시킨 후, 상기 보조권선의 전압을 감지하여 유기전압을 산출하고, 산출된 유기전압과 설정된 전압을 비교하여 상기 반도체소자의 턴-온시점을 제어하는 제어수단; 및 단상 교류전압을 입력받아 반도체 소자에 인가할 직류전원을 제공하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a capacitor operation type (PSC) motor including a main winding, an auxiliary winding, and an operation capacitor. A semiconductor element connected in series to the main winding line to apply a single-phase AC voltage to the main winding line when turned on; The semiconductor device is turned on by calculating the turn-on time of the semiconductor device according to the set value, and then the voltage of the auxiliary winding is sensed to calculate the induced voltage Control means for controlling the turn-on time of the semiconductor device by comparing the calculated induced voltage with a set voltage; And a power supply unit that receives a single-phase AC voltage and provides a DC power to be applied to the semiconductor device.

상기 외부 입력부는 회전속도나 압력을 감지하기 위한 센서나 사용자의 조작을 입력하기 위한 입력 스위치로 구현된 것이고, 상기 제어수단은 설정 값을 입력받아 저장하기 위한 설정값 저장부와, 설정값에 따라 주권선에 인가할 인가전압의 크기를 산출하는 인가전압 산출부와, 산출된 인가전압에 따라 인가시점을 계산하기 위한 인가시점 계산부와, 계산된 인가시점에 따라 트라이악을 구동하기 위한 트리거부와, 보조권선의 전압을 감지하기 위한 보조권선 전압 감지부와, 보조권선의 임피던스 전압을 저장하기 위한 임피던스 전압 저장부와, 유기전압을 산출하기 위한 유기전압 산출부와, 산출된 유기전압과 설정 값을 비교하기 위한 비교부와, 비교부의 비교결과에 따라 인가시점을 가변하여 인가전압을 조절하는 인가시점 조절부를 포함하는 것이다.Wherein the external input unit is implemented by a sensor for sensing a rotational speed or a pressure or an input switch for inputting a user's operation, the control unit includes a setting value storage unit for receiving and storing a set value, An application time calculation unit for calculating an application time according to the calculated applied voltage, a tree rejection unit for driving the triage according to the calculated application time, An auxiliary voltage detection unit for detecting a voltage of the auxiliary winding; an impedance voltage storage unit for storing an impedance voltage of the auxiliary winding; an induced voltage calculating unit for calculating an induced voltage; A comparison unit for comparing the values and an application time adjusting unit for adjusting the applied voltage by varying the application time according to the comparison result of the comparison unit The.

본 발명의 다른 구현 예는 전동기 구동 초기에 보조권선의 임피던스 전압을 감지하여 저장하는 단계; 설정 값을 입력받는 단계; 설정 값에 따라 인가전압을 산출하고, 산출된 인가전압에 맞는 인가시점을 계산하는 단계; 계산된 인가시점으로 반도체 소자를 턴-온시켜 전동기의 주권선에 입력전압을 인가하는 단계; 전동기의 회전에 따라 유기된 보조권선의 전압을 감지하는 단계; 감지된 보조권선의 전압으로부터 임피던스 전압을 감산하여 유기전압을 산출하는 단계; 산출된 유기전압과 설정 값을 비교하는 단계; 상기 비교결과 유기전압이 설정 값보다 크면 현재의 인가시점을 지연시켜 주권선의 인가전압을 낮추고, 유기전압이 설정 값보다 작으면 현재의 인가시점을 빠르게 하여 주권선의 인가전압을 높여주며, 유기전압이 설정 값과 같으면 현재의 인가시점을 유지시키는 단계; 및 상기 비교결과 과부하로 판단되면, 반도체 소자를 턴-오프시켜 전동기를 보호하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of driving a motor, comprising: sensing and storing an impedance voltage of an auxiliary winding at an initial stage of driving a motor; Receiving a set value; Calculating an applied voltage according to the set value, and calculating an application time corresponding to the calculated applied voltage; Applying an input voltage to the main winding of the motor by turning on the semiconductor element at the calculated application time point; Sensing a voltage of an induced auxiliary winding according to rotation of the electric motor; Calculating an induced voltage by subtracting the impedance voltage from the detected voltage of the auxiliary winding; Comparing the calculated induced voltage with a set value; If the induced voltage is greater than the preset value, the current application time is delayed to lower the applied voltage of the main winding line. If the induced voltage is smaller than the set value, the current applied time is increased to increase the applied voltage of the main winding line. Maintaining the current application time point if it is equal to the set value; And protecting the motor by turning off the semiconductor device when it is determined that the comparison result is overloaded.

본 구현 예에 따르면, 콘덴서 운전형 전동기의 보조권선(Aux. coil) 및 이와 직렬로 연결된 운전 콘덴서(Run capacitor)에는 입력전압 (Line voltage)을 지속적으로 인가하고, 주권선(Main coil)의 인가전압은 반도체 소자를 이용하여 제어함으로써 주권선에 유입되는 입력전압 인가주기의 최소 값을 낮출 수 있게 되어 전동기 토크 감소를 통한 저속도 제어의 정밀도 및 안정성을 높일 수 있다.According to this embodiment, an input voltage (Line voltage) is continuously applied to auxiliary coils of a capacitor-operated type motor and a run capacitor connected in series to the auxiliary coils, The voltage can be controlled using a semiconductor device so that the minimum value of the input voltage application period to be applied to the main winding line can be lowered, thereby improving the accuracy and stability of the low speed control by reducing the motor torque.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치를 도시한 회로도,
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 속도-토크 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어 절차를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 실시예에서 저속 동작을 설명하기 위한 입력전압의 파형도,
도 5는 본 발명의 실시예에서 고속 동작을 설명하기 위한 입력전압의 파형도,
도 6은 본 발명의 실시예에서 설정 값에 따른 인가전압과 유기전압의 관계를 도시한 그래프이다.1 is a circuit diagram showing an input voltage control apparatus of a capacitor operation type electric motor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a graph showing a velocity-torque graph,
3 is a flowchart showing an input voltage control procedure of a capacitor operation type electric motor according to an embodiment of the present invention,
4 is a waveform diagram of an input voltage for explaining a low-speed operation in the embodiment of the present invention,
5 is a waveform diagram of an input voltage for explaining a high-speed operation in the embodiment of the present invention,
6 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the induced voltage according to the set value in the embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치를 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 속도-토크 그래프이다.FIG. 1 is a circuit diagram showing an input voltage control apparatus of a capacitor operation type electric motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a speed-torque graph for explaining an embodiment of the present invention.

실시예의 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 단상교류전압을 입력받아 반도체소자에 인가할 직류전원을 제공하는 전원부(110)와, 회전속도나 압력을 감지하기 외부 센서부(120)와, 외부 센서부(120)의 입력에 따라 트라이악의 턴-온 시점(트리거 시점)을 제어하는 마이컴(130)과, 턴-온되면 주권선(210)에 입력전압을 인가하기 위한 트라이악(140)으로 구성되어 주권선(210)과 병렬로 연결되는 보조권선(220) 및 운전 콘덴서(230)로 이루어진 PSC 전동기(200)를 제어한다.As shown in FIG. 1, the input voltage control apparatus 100 of the capacitor operation type electric motor of the embodiment includes a power supply 110 receiving a single-phase AC voltage and providing a DC power to be applied to a semiconductor device, The microcomputer 130 controls the turn-on point (trigger point) of the triac according to the input of the external sensor unit 120. When the input voltage is applied to the main power line 210, A secondary winding 220 connected in parallel with the main winding line 210 and a PSC motor 200 including a driving capacitor 230. The auxiliary winding 220 is connected to the main winding line 210 in parallel.

도 1을 참조하면, 선로 L(AC Line)과 N(Neutral)으로 단상 교류전원이 입력되어 본 발명의 실시예에 따른 입력전압 제어장치(100)와 콘덴서 운전형(PSC) 전동기(200)로 입력된다.Referring to FIG. 1, a single-phase AC power source is inputted into a line L (AC line) and a N (Neutral), and an input voltage control apparatus 100 and a capacitor operation type (PSC) motor 200 according to an embodiment of the present invention .

콘덴서 운전형 전동기(200)는 주권선(210)과 보조권선(220) 및 운전 콘덴서(230)로 이루어지는데, 주권선(210)은 직렬 연결된 트라이악(140)을 통해 교류전원을 입력받고, 서로 직렬로 연결된 보조권선(220)과 운전 콘덴서(230)는 선로 L과 N에 바로 연결되어 항시 교류전원이 인가되도록 되어 있다.The capacitor driving type electric motor 200 includes a main winding line 210, an auxiliary winding 220 and an operation capacitor 230. The main winding line 210 receives AC power through a triac 140 connected in series, The auxiliary winding 220 and the operation capacitor 230 connected in series to each other are directly connected to the lines L and N so that the AC power is always applied.

본 실시예에 사용되는 콘덴서 운전형 전동기(200)는 팬이나 블로워로서 도 2에 도시된 바와 같이, 낮은 속도에서 부하의 감소폭이 커지는 것을 알 수 있다. 도 2를 참조하면, 팬이나 블로워의 경우 인가전압(Torque; Applied voltage)이 낮으면(Low) 회전속도(Speed)가 낮아지고, 인가전압(Applied voltage)을 높게 하면 회전속도(Speed)가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 트라이악(140)을 통해 콘덴서 운전형 전동기(200)의 주권선(210)에 인가되는 입력전압을 제어하여 전동기의 회전속도를 가변하는 것이다. As shown in Fig. 2, the capacitor running type electric motor 200 used in the present embodiment is a fan or blower, and it can be seen that the decrease in load at a low speed becomes large. Referring to FIG. 2, in the case of a fan or a blower, when the applied voltage is low, the rotation speed decreases. When the applied voltage is increased, the rotation speed Speed increases . Therefore, in this embodiment, the input voltage applied to the main winding line 210 of the capacitor-operated-type electric motor 200 is controlled through the triac 140 to vary the rotational speed of the electric motor.

또한 본 실시예의 콘덴서 운전형 전동기(200)는 팬이나 블로워 외에 에어콘용 콤프레서 등에도 사용될 수 있는데, 팬이나 블로워에 응용할 경우에는 전동기의 회전속도를 가변하여 풍량을 제어할 수 있고, 콤프레서 등에 사용할 경우에는 회전속도를 가변하여 압력을 제어할 수 있다.In addition, the capacitor-running type electric motor 200 of the present embodiment can be used in a fan or a blower as well as an air-conditioner compressor. In applications to a fan or a blower, the rotational speed of the electric motor can be varied to control the air volume. The pressure can be controlled by varying the rotational speed.

다시 도 1을 참조하면, 전원부(110)는 선로 L과 N에 연결되어 단상 교류전압을 입력받아 회로 소자에 인가할 직류전원을 제공한다.Referring again to FIG. 1, the power supply unit 110 is connected to the lines L and N, and receives a single-phase AC voltage to provide a DC power to be applied to the circuit element.

외부 센서부(120)는 팬이나 블로워에 응용할 경우에는 온도를 감지하여 풍량을 제어하기 위한 온도센서로 구현되고, 콤프레서에 응용할 경우에는 압력을 감지하기 위한 압력센서로 구현될 수 있다. 또한 선풍기 등에 응용할 경우에는 사용자가 회전속도를 선택하기 위한 입력 스위치나 버튼 등으로 구현될 수도 있다.When the external sensor unit 120 is applied to a fan or a blower, the external sensor unit 120 may be implemented as a temperature sensor for sensing the temperature and controlling the amount of air, and as a pressure sensor for sensing the pressure when applied to a compressor. In addition, when it is applied to a fan or the like, the user may be implemented with an input switch or a button for selecting a rotational speed.

반도체 소자인 트라이악(150)은 주권선(210)에 직렬로 연결되어 턴-온되면 주권선(210)에 단상 교류전압을 인가하기 위한 것이다.The semiconductor device triac 150 is connected in series to the main winding line 210 and is adapted to apply a single-phase AC voltage to the main winding line 210 when turned on.

마이컴(130)은 외부 센서부(120)로부터 감지 값을 입력받아 내부 메모리에 저장하고 설정 값에 따라 트라이악(150)의 턴-온 시점을 계산하여 트라이악(150)을 턴-온시킨 후 보조권선(220)의 전압을 감지하여 유기전압을 산출하고 산출된 유기전압과 설정된 전압을 비교하여 트라이악(150)의 턴-온 시점을 가변하는 것이다.The microcomputer 130 receives the sensed value from the external sensor unit 120, stores the sensing value in the internal memory, calculates the turn-on point of the triac 150 according to the set value, and turns on the triac 150 The turn-on point of the triac 150 is varied by calculating the induced voltage by detecting the voltage of the auxiliary winding 220 and comparing the calculated induced voltage with the set voltage.

이러한 마이컴(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 설정값 저장부(131), 인가전압 산출부(132), 인가시점 계산부(133), 트리거부(134), 보조권선 전압 감지부(135), 임피던스 전압 저장부(136), 유기전압 산출부(137), 비교부(138), 인가시점 조절부(139), 과부하 보호부(140)로 구성된다.1, the microcomputer 130 includes a set value storage unit 131, an applied voltage calculation unit 132, an application time calculation unit 133, a tree rejection unit 134, an auxiliary winding voltage detection unit An impedance voltage storage unit 136, an organic voltage calculation unit 137, a comparison unit 138, an application time adjustment unit 139, and an overload protection unit 140.

도 1에서 설정값 저장부(131)는 아날로그-디지털 변환 단자(ADC1)로부터 외부 센서부(110)의 감지 값을 입력받아 감지 값에 대응하는 설정 값을 저장하고, 인가전압 산출부(132)는 설정 값에 따라 주권선(210)에 인가할 인가전압의 크기를 산출한다. 인가전압 산출부(132)가 인가전압을 산출하는 방식은 도 6에 도시된 그래프와 같이 설정값(Vset)으로부터 대응하는 인가전압(Applied volt)을 구하고, 이를 위해 변환 테이블을 이용할 수 있다.1, the set value storage unit 131 receives the sensed value of the external sensor unit 110 from the analog-to-digital conversion terminal ADC1 and stores a set value corresponding to the sensed value, The magnitude of the applied voltage to be applied to the main winding line 210 is calculated according to the set value. As a method of calculating the applied voltage by the applied voltage calculating unit 132, a corresponding applied voltage (Applied Volt) is obtained from the set value Vset as shown in the graph of FIG. 6, and a conversion table can be used for this.

인가시점 계산부(133)는 산출된 인가전압의 크기를 수학식 1에 대입하여 인가시점(트리거 시점; T)을 산출하고, 트리거부(134)는 계산된 인가시점에 따라 트라이악(150)을 구동한다.The application time point calculation unit 133 calculates the application time point (T) by substituting the calculated magnitude of the applied voltage into the equation (1), and the tree rejection unit 134 calculates the time point of the triac 150 according to the calculated application time point. .

보조권선 전압 감지부(135)는 ADC2 단자를 통해 보조권선(220)의 전압을 감지하고, 임피던스 전압 저장부(136)는 보조권선(220)에 유기전압이 발생되기 전의 초기 임피던스 전압을 저장하고 있다.The auxiliary winding voltage sensing unit 135 senses the voltage of the auxiliary winding 220 through the ADC2 terminal and the impedance voltage storage unit 136 stores the initial impedance voltage of the auxiliary winding 220 before the generation of the induced voltage have.

유기전압 산출부(137)는 수학식 2에 따라 현재 감지된 보조권선 전압에서 임피던스 전압을 감산하여 유기전압을 산출하고, 비교부(138)는 산출된 유기전압과 설정 값을 비교한다. 인가시점 조절부(139)는 비교부(136)의 비교결과에 따라 인가시점을 가변하여 인가전압을 조절하고, 과부하 보호부(140)는 비교결과 그 차이가 심해 과부하로 판단되면 전동기를 보호하기 위해 보호절차를 수행한다. 즉, 비교부(138)의 비교결과 유기전압과 설정 값의 차이가 일정 범위를 벗어난 경우에 과부하로 판단하여 전동기(200)를 보호하기 위해 전원을 차단한다.The induced voltage calculator 137 calculates the induced voltage by subtracting the impedance voltage from the currently sensed auxiliary winding voltage according to Equation (2), and the comparator 138 compares the calculated induced voltage with the set value. The application time adjustment unit 139 adjusts the applied voltage by varying the application time according to the comparison result of the comparison unit 136. The overload protection unit 140 protects the motor when the comparison result indicates that the difference is excessive, Carry out the hazard protection procedure. That is, when the difference between the induced voltage and the set value is out of a certain range as a result of the comparison by the comparing unit 138, it is determined that the motor is overloaded and the power supply is cut off to protect the motor 200.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어 절차를 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에서 저속 동작을 설명하기 위한 입력전압의 파형도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에서 고속 동작을 설명하기 위한 입력전압의 파형도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에서 설정 값에 따른 인가전압과 유기전압의 관계를 도시한 그래프이다.4 is a waveform diagram of an input voltage for explaining a low-speed operation in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram of an input voltage of the capacitor-operated motor according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a waveform diagram of an input voltage for explaining high-speed operation in the embodiment of the present invention. 6 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the induced voltage according to the set value in the embodiment of the present invention.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어 절차는 도 3에 도시된 바와 같이, 전동기(200)를 구동하기 시작하면 유기전압이 발생되기 전에 보조권선(220)의 임피던스 전압을 감지하여 저장하는 단계(S101,S102)와, 외부 센서부(120)로부터 감지 값을 입력받는 단계(S103)와, 감지 값에 대응하는 설정 값을 저장하는 단계(S104)와, 설정 값에 따라 인가전압을 구하고 이로부터 인가시점을 계산하는 단계(S105)와, 계산된 인가시점으로 트라이악(140)을 턴-온시켜 전동기의 주권선(210)에 입력전압을 인가하는 단계(S106)와, 전동기의 회전에 따라 보조권선(220)의 전압을 감지하여 저장하는 단계(S107)와, 감지된 보조권선(220)의 전압으로부터 유기전압을 계산하는 단계(S108)와, 계산된 유기전압과 설정 값을 비교하는 단계(S109)와, 비교결과에 따라 인가시점을 가변하여 주권선(210)에 인가되는 입력전압의 크기를 제어하는 단계로 구성된다.As shown in FIG. 3, when the motor 200 starts to be driven, the input voltage control procedure of the capacitor operation type motor according to the embodiment of the present invention is such that the impedance voltage of the auxiliary winding 220 (S101, S102); receiving a sensing value from the external sensor unit 120 (S103); storing a setting value corresponding to the sensed value (S104); A step S106 of applying an input voltage to the main winding line 210 of the motor by turning on the triac 140 at the calculated application time, (S107) sensing and storing the voltage of the auxiliary winding 220 according to the rotation of the motor, calculating an induced voltage from the detected voltage of the auxiliary winding 220 (S108), calculating the induced voltage (S109) comparing the set value with the set value, Applied to the time variable consists of the step of controlling the magnitude of the input voltage applied to the windings (210).

그리고 주권선(210)에 인가되는 입력전압의 크기를 제어하는 단계는 비교결과 유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)보다 크면 인가시점을 느리게 하여 주권선(210)의 인가전압을 낮추고, 유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)보다 작으면 현재의 인가시점을 빠르게 하여 주권선(210)의 인가전압을 높여주며, 유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)과 같으면 현재의 인가시점을 유지시키는 동작을 수행한다(S112~S117). 또한 비교결과 그 차이가 심해 과부하로 판단되면, 트라이악(140)을 턴-오프시켜 전동기(200)를 과부하로부터 보호하는 절차를 수행할 수도 있다(S110,S111).In the step of controlling the magnitude of the input voltage applied to the main winding line 210, if the induced voltage Vemf is greater than the set value Vset, the applied voltage is decreased to lower the applied voltage of the main winding line 210, If the voltage Vemf is less than the set value Vset, the current application time is increased to increase the applied voltage of the main winding line 210. If the induced voltage Vemf is equal to the set value Vset, (S112 to S117). In addition, if it is determined that the difference is a deep-sea overload, the procedure may be performed to turn off the triac 140 and protect the motor 200 from an overload (S110, S111).

도 3을 참조하면, 별도의 외부센서(120)로부터 입력된 감지신호는 내부 MCU(Microcontroller Unit;130)의 ADC1(Analog to Digital Converter 1)을 통해 디지털 신호로 전환되어 내부 메모리에 저장된다. 그리고 감지신호에 따른 설정값을 산출하고, 설정 값이 정해지면 도 6에 도시된 바와 같은 그래프를 이용하여 인가전압의 크기를 구한다. 도 6의 그래프에서 설정 값에 대응하는 인가전압(주권선 입력전압)의 크기는 A1인 것을 알 수 있다.3, a sensing signal input from a separate external sensor 120 is converted into a digital signal through an ADC1 (Analog to Digital Converter 1) of an internal MCU (Microcontroller Unit) 130 and stored in an internal memory. Then, the set value according to the detection signal is calculated. When the set value is determined, the magnitude of the applied voltage is obtained using the graph as shown in FIG. It can be seen from the graph of Fig. 6 that the magnitude of the applied voltage (main power line input voltage) corresponding to the set value is A1.

이와 같이 설정 값에 대응하는 주권선 입력전압(인가전압)의 크기가 정해지면 다음 수학식 1에 주권선 입력전압을 대입한 후 수학식 1을 만족하는 트리거 시점(T)을 산출한다.When the magnitude of the main winding line input voltage (applied voltage) corresponding to the set value is determined as described above, the trigger point T that satisfies the expression (1) is calculated by substituting the main winding line input voltage into the following equation (1).

또한 MCU(130)는 내부 IO 포트를 통해 트라이악(140)을 On/Off 제어하는데, 보다 구체적으로는 설정된 입력전압 인가주기 값에 따라 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 매 반주기(180도) 마다 트라이악(140) 게이트 전류 인가시점(Trigger time)을 조정한다. The MCU 130 controls the triac 140 on / off via the internal I / O port. More specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, ) Adjusts the trigger current (Trigger time) for each triac 140.

도 4를 참조하면, 트라이악 게이트 전류 인가시점이 지연되면 주권선 인가전압 및 전동기 전류는 감소하므로 전동기 토크 및 속도는 낮아지게 된다. Referring to FIG. 4, when the timing of application of the triac gate current is delayed, the main winding line voltage and the motor current decrease, so that the motor torque and speed become low.

반면에 도 5에 도시된 바와 같이 인가전압이 증가하도록 트라이악 게이트 전류 인가시점이 빨라지면 주권선 인가전압 및 전동기 전류는 증가하므로 전동기 토크 및 속도는 높아지게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 5, as the applied time of the triac gate current increases to increase the applied voltage, the main winding line voltage and the motor current increase, so that the motor torque and speed increase.

그리고 전동기(200)가 구동하기 시작하면 전동기의 보조권선(220)에는 전동기(200)의 속도에 비례하는 유기전압(Vemf)이 인가되고, 보조권선 전압은 ADC2(Analog to Digital Converter 2)을 통해 디지털 신호로 전환되어 내부 메모리에 저장된다. 이때 저장된 보조권선 전압(Aux. coil voltage)은 다음 수학식 2와 같이, 코일 임피던스 전압(Aux. coil current x Coil impedance)과 유기전압(Back EMF voltage)의 벡터 합이 된다.When the motor 200 starts to be driven, an induced voltage Vemf proportional to the speed of the motor 200 is applied to the auxiliary winding 220 of the motor, and the auxiliary winding voltage is applied to the analog to digital converter 2 Converted into a digital signal and stored in the internal memory. The stored auxiliary winding voltage (Aux.) Is the vector sum of the coil impedance (Aux. Coil current x Coil impedance) and the induced voltage (Back EMF voltage) as shown in the following equation (2).

보조권선(220)에는 주권선(210) 인가전압에 상관없이 입력전압이 일정하게 인가되므로 코일 임피던스 전압도 일정한 크기를 유지한다. 따라서 속도에 비례하는 유기전압(Vemf)의 크기는 MCU 내부 메모리에 미리 저장된 임피던스 전압을 이용하여 수학식 2에 따라 구할 수 있다.Since the input voltage is constantly applied to the auxiliary winding 220 regardless of the voltage applied to the main winding line 210, the coil impedance voltage also maintains a constant magnitude. Therefore, the magnitude of the induced voltage (Vemf) proportional to the speed can be obtained according to Equation (2) using the impedance voltage stored in advance in the MCU internal memory.

그리고 계산된 유기전압(Vemf)과 설정 값(Vset)을 비교하여 현재 전동기의 부하가 도 6에 도시된 그래프(G1)의 어느 영역에 해당하는지를 판단한다. 즉, 유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)보다 크면 도 6의 그래프에서 경부하(Underload) 영역에 위치하므로 인가시점을 느리게 하여 주권선의 인가전압을 낮추어 준다.Then, the calculated induced voltage Vemf is compared with the set value Vset to determine which area of the graph G1 shown in FIG. 6 corresponds to the current load of the motor. That is, if the induced voltage Vemf is larger than the set value Vset, the voltage is applied to the underload region in the graph of FIG.

만일, 유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)보다 작으면 도 6의 그래프(G1)에서 중부하(Overload) 영역에 위치하므로 현재의 인가시점을 빠르게 하여 주권선(210)의 인가전압을 높여준다.If the induced voltage Vemf is smaller than the set value Vset, it is located in the overload region in the graph G1 of FIG. 6, so that the current application time is increased to increase the applied voltage of the main winding line 210 give.

유기전압(Vemf)이 설정 값(Vset)과 같으면, 현재의 인가시점을 유지시키는 동작을 수행한다.If the induced voltage Vemf is equal to the set value Vset, an operation of maintaining the present application time is performed.

이와 같이 본 발명에 따르면, MCU(130)는 설정 값과 유기전압을 비교하여 경부하 상태이면 입력신호 대비 높아진 속도로 인식하여 트라이악(150)을 통해 다시 주권선(210) 인가전압을 감소시켜 전동기 속도를 설정 속도 값까지 줄이고, 이에 따라 에너지 사용을 최적화할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the MCU 130 compares the set value with the induced voltage, the MCU 130 recognizes the set voltage at a higher speed than the input signal in the light load state and decreases the voltage applied to the main winding line 210 again through the triac 150 The motor speed can be reduced to the set speed value, thus optimizing energy usage.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

100: 입력전압 제어장치 110: 전원부
120: 외부 센서부 130: MCU
150: 트라이악 200: 콘덴서 운전형 전동기
210: 주권선 220: 보조권선
230: 운전 콘덴서100: input voltage control device 110:
120: external sensor unit 130: MCU
150: Triac 200: Capacitor driving type electric motor
210: main winding line 220: auxiliary winding
230: Driving capacitor

Claims (5)

주권선과 보조권선 및 운전 콘덴서로 이루어진 콘덴서 운전형(PSC) 전동기에 있어서,
회전속도나 압력을 설정하기 외부 입력부;
상기 주권선에 직렬로 연결되어 턴-온되면 주권선에 단상 교류전압을 인가하기 위한 반도체 소자;
상기 외부 입력부로부터 설정 값을 입력받아 저장하고, 설정 값에 따라 주권선에 인가할 인가전압의 크기를 산출함과 아울러 상기 반도체 소자의 턴-온 시점을 계산하여 상기 반도체 소자를 턴-온시킨 후, 상기 보조권선의 전압을 감지하여 감지된 보조권선의 전압에서 미리 저장된 보조권선의 임피던스 전압을 감산하여 유기전압을 산출하고, 산출된 유기전압과 설정 값을 비교하여 유기전압이 설정 값보다 크면 현재의 인가시점을 지연시켜 주권선의 인가전압을 낮추고, 유기전압이 설정 값보다 작으면 현재의 인가시점을 빠르게 하여 주권선의 인가전압을 높여주며, 유기전압이 설정 값과 같으면 현재의 인가시점을 유지시키도록 상기 반도체 소자의 인가시점을 가변하는 제어수단; 및
단상 교류전압을 입력받아 반도체 소자에 인가할 직류전원을 제공하는 전원부를 포함하는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치.In a capacitor-operated type (PSC) motor comprising a main winding, an auxiliary winding, and a driving capacitor,
An external input unit for setting the rotational speed or pressure;
A semiconductor element connected in series to the main winding line to apply a single-phase AC voltage to the main winding line when turned on;
Calculating a magnitude of an applied voltage to be applied to the main winding line according to a set value, calculating a turn-on time of the semiconductor device, turning on the semiconductor device , The voltage of the auxiliary winding is sensed, the impedance voltage of the auxiliary winding stored in advance is subtracted from the voltage of the auxiliary winding, and the induced voltage is calculated. If the calculated induced voltage is larger than the set value, If the induced voltage is lower than the set value, the current applied time is increased to increase the applied voltage of the main winding line. If the induced voltage is equal to the set value, the current applied time is maintained Control means for varying an application time point of the semiconductor element so that the semiconductor element is applied; And
And a power supply for receiving a single-phase AC voltage and providing a DC power to be applied to the semiconductor device. 제1항에 있어서, 상기 외부 입력부는
회전속도나 압력을 감지하기 위한 센서나 사용자의 조작을 입력하기 위한 입력 스위치로 구현된 것을 특징으로 하는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치.The apparatus of claim 1, wherein the external input unit
A sensor for detecting a rotational speed or a pressure, and an input switch for inputting a user's operation. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은
설정 값을 입력받아 저장하기 위한 설정값 저장부와, 설정값에 따라 주권선에 인가할 인가전압의 크기를 산출하는 인가전압 산출부와, 산출된 인가전압에 따라 인가시점을 계산하기 위한 인가시점 계산부와, 계산된 인가시점에 따라 트라이악을 구동하기 위한 트리거부와, 보조권선의 전압을 감지하기 위한 보조권선 전압 감지부와, 보조권선의 임피던스 전압을 저장하기 위한 임피던스 전압 저장부와, 유기전압을 산출하기 위한 유기전압 산출부와, 산출된 유기전압과 설정 값을 비교하기 위한 비교부와, 비교부의 비교결과에 따라 인가시점을 가변하여 인가전압을 조절하는 인가시점 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the control means
An application voltage calculating unit for calculating a magnitude of an applied voltage to be applied to the main winding line according to a set value, An auxiliary voltage detection unit for detecting a voltage of the auxiliary winding; an impedance voltage storage unit for storing an impedance voltage of the auxiliary winding; A comparison unit for comparing the calculated induced voltage with a set value, and an application time adjusting unit for adjusting the applied voltage by adjusting the application time according to the comparison result of the comparison unit The input voltage control device of the capacitor driven type electric motor. 주권선과 보조권선 및 운전 콘덴서로 이루어진 콘덴서 운전형(PSC) 전동기에 있어서,
전동기 구동 초기에 보조권선의 임피던스 전압을 감지하여 저장하는 단계;
설정 값을 입력받는 단계;
설정 값에 따라 인가전압을 산출하고, 산출된 인가전압에 맞는 인가시점을 계산하는 단계;
계산된 인가시점으로 반도체 소자를 턴-온시켜 전동기의 주권선에 입력전압을 인가하는 단계;
전동기의 회전에 따라 유기된 보조권선의 전압을 감지하는 단계;
감지된 보조권선의 전압으로부터 임피던스 전압을 감산하여 유기전압을 산출하는 단계;
산출된 유기전압과 설정 값을 비교하는 단계;
상기 비교결과 유기전압이 설정 값보다 크면 현재의 인가시점을 지연시켜 주권선의 인가전압을 낮추고, 유기전압이 설정 값보다 작으면 현재의 인가시점을 빠르게 하여 주권선의 인가전압을 높여주며, 유기전압이 설정 값과 같으면 현재의 인가시점을 유지시키는 단계; 및
상기 비교결과 과부하로 판단되면, 반도체 소자를 턴-오프시켜 전동기를 보호하는 단계를 포함하는 콘덴서 운전형 전동기의 입력전압 제어방법.In a capacitor-operated type (PSC) motor comprising a main winding, an auxiliary winding, and a driving capacitor,
Sensing and storing an impedance voltage of an auxiliary winding at an initial stage of driving the motor;
Receiving a set value;
Calculating an applied voltage according to the set value, and calculating an application time corresponding to the calculated applied voltage;
Applying an input voltage to the main winding of the motor by turning on the semiconductor element at the calculated application time point;
Sensing a voltage of an induced auxiliary winding according to rotation of the electric motor;
Calculating an induced voltage by subtracting the impedance voltage from the detected voltage of the auxiliary winding;
Comparing the calculated induced voltage with a set value;
If the induced voltage is greater than the preset value, the current application time is delayed to lower the applied voltage of the main winding line. If the induced voltage is smaller than the set value, the current applied time is increased to increase the applied voltage of the main winding line. Maintaining the current application time point if it is equal to the set value; And
And turning off the semiconductor device to protect the motor when the comparison result indicates that the motor is overloaded. 삭제delete

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