KR19990011978A - Overcurrent Protection Device of Inverter Circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 6-브리지 인버터에 흐르는 전류를 감지하여 과전류 발생시 스위칭소자를 보호하는 회로에 있어서, 특히 스위칭 트랜지스터의 오프시 발생될수 있는역전압에 의한 과전류 보호회로의 오동작을 방지하고자 한 인버터의 과전류 보호장치에 관한 것이다.The present invention is a circuit for sensing the current flowing through the 6-bridge inverter to protect the switching element when the overcurrent occurs, in particular, the overcurrent protection of the inverter to prevent the malfunction of the overcurrent protection circuit due to the reverse voltage that can be generated when the switching transistor off Relates to a device.
종래의 인버터 회로에서는 스위칭 트랜지스터의 단락이나 부하의 급작스런 변화로 인해 트랜지스터에 과전류가 흐르게 될 경우, 스위칭 소자의 보호를 위해 과전류를 보호를 설계함에 있어, DC링크단에 분류(Shunt)저항을 두어트랜지스터를오프시킬 경우 리액터 성분으로 인해 유발되는 지연전류의 경로(Path)가 정상상태와는 반대방향으로 구동되어 분류저항에 걸리는 전압의 극성이 반대가 되어 과전류보호회로가 오동작 하게 된다.In the conventional inverter circuit, when an overcurrent flows to the transistor due to a short circuit of the switching transistor or a sudden change in load, in the design of overcurrent protection for the protection of the switching element, a shunt resistor is provided at the DC link stage. When the switch is turned off, the path of the delay current caused by the reactor component is driven in the opposite direction to the normal state, and the polarity of the voltage applied to the resistor is reversed, causing the overcurrent protection circuit to malfunction.
본 발명은 기존의 인버터회로의 하드웨어나 다른 회로의 첨가없이 프리 휠링다이오드의 애노드단을 DC링크(-)측에 직접연결시켜 트랜지스터를 오프시킬 경우 리액터 성분으로 인해 유발되는 지연전류의 경로를 분류저항에서 우회시켜 정상상태로 구동될수 있도록 하여 분류저항에 의한 과전류 방지회로의 오동작을 방지하도록 한 인버터 회로이다.According to the present invention, when the transistor is turned off by directly connecting the anode terminal of the free wheeling diode to the DC link (-) side without the addition of hardware or other circuits of the existing inverter circuit, the path of the delay current caused by the reactor component is classified. It is an inverter circuit to prevent the malfunction of the overcurrent prevention circuit due to the sorting resistance by bypassing the voltage and allowing it to be driven in the normal state.
Description
본 발명은 인버터회로에 있어서, 특히 인버터에 흐르는 전류를 감지하여 과전류 발생시 트랜지스터를 보호하는 과전류 보호장치에 트랜지스터의 온 후 오프에따라 모터로 부터 유발되는 지연전류에 의해 과전류의 보호장치의 오동작을 방지하도록 한 인버터 회로의 과전류 보호장치에 관한 것이다.In the inverter circuit, in particular, an overcurrent protection device that senses a current flowing in the inverter and protects the transistor when an overcurrent occurs prevents the malfunction of the overcurrent protection device by a delay current induced from the motor according to the on and off of the transistor. An overcurrent protection device of an inverter circuit is provided.
종래 6-브리지 인버터회로의 구성은 도 1 에 도시된 바와같이,The structure of the conventional 6-bridge inverter circuit is shown in Figure 1,
모터 등의 부하를 구동시키기 위하여 스위칭하는 인버터(1)와, 상기 인버터(1)의 과전류 발생시 소자를 보호하기 위한 과전류 보호회로(2)로 구성된다.And an inverter 1 for switching to drive a load such as a motor, and an overcurrent protection circuit 2 for protecting the device in the event of an overcurrent of the inverter 1.
한편, 인버터(1)는 모터의 구동 주파수를 제어하기 위하여 온/오프 스위칭하는 트랜지스터(Q1-Q6)와, 모터 등의 부하에 의한 지연전류로 부터 상기 트랜지스터(Q1-Q6)를 보호하기 위하여 각 소자(Q1-Q6)에 병렬로 연결되어 있는 프리 휠링 다이오드(Free Whelling Diode)(D1-D6)와, DC링크(-)에 접속되어 흐르는 전류에 의한 전압을 유발시키는 분류(Shunt) 저항(Rs1)로 구성되며,On the other hand, the inverter 1 is a transistor (Q1-Q6) for switching on / off to control the drive frequency of the motor, and to protect the transistor (Q1-Q6) from the delay current by the load of the motor, etc. Free Whelling Diodes D1-D6 connected in parallel to the elements Q1-Q6, and Shunt resistors Rs1 which cause voltages due to currents connected to the DC link (-). ),
상기 과전류 보호회로(2)는 상기 분류저항(Rs1)에 병렬로 접속되어 단락사고나 부하의 변동에 따른 분류저항(Rs1)에 유기된 전압값을 감지하여 트랜지스터(Q1-Q6)를 트립(Trip)시켜 보호하게 된다.The overcurrent protection circuit 2 is connected in parallel to the classification resistor Rs1 and trips the transistors Q1 to Q6 by sensing a voltage value induced in the classification resistor Rs1 according to a short circuit accident or a load change. To protect it.
미 설명 부호 L1은 모터 등의 부하로 부터 지연전류를 유기되는 리액터 성분, R1은모터 등의 등가저항, C1은 콘덴서이다.Reference numeral L1 denotes a reactor component which induces a delay current from a load such as a motor, R1 denotes an equivalent resistor such as a motor, and C1 denotes a capacitor.
상기와 같이 구성되는 종래 인버터 회로의 동작을 도 1내지 도 3를 참조하여설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional inverter circuit configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows.
도 1에 도시된 바와같이, 인버터(1)는 모터 등을 구동시키기 위한 구동 주파수로 스위칭되어 상기 모터를 구동시키게 되는데,As shown in FIG. 1, the inverter 1 is switched to a driving frequency for driving a motor or the like to drive the motor.
상기 인버터(1)는 트랜지스터(Q1-Q6)중에서 미도시된 모터의 회전을 제어하기 위한 구동 주파수를 트랜지스터(Q1-Q6)를 이용하여 온/오프 스위칭으로 제어하게 된다.The inverter 1 controls the driving frequency for controlling the rotation of a motor not shown in the transistors Q1-Q6 by switching on / off using the transistors Q1-Q6.
여기서, 상기 트랜지스터(Q1-Q6)에 병렬로 연결되어 있는 프리 휠링 다이오드(D1-D6)는 미 도시된 모터 등의 부하에 지니는 리액터성분으로 인해 유기되는 전류로 부터 상기 트랜지스터(Q1-Q6)를 보호하게 되고, 상기 저항(R1)은 모터와등가저항이다.Here, the free wheeling diodes D1-D6 connected in parallel to the transistors Q1-Q6 are connected to the transistors Q1-Q6 from a current induced by a reactor component of a load such as a motor not shown. The resistance R1 is equivalent to the motor.
상기와 같이 인버터(1)의 트랜지스터(Q1-Q6)를 온 시키게 되는 스위칭 모드일 때를 보면 다음과 같다.As described above, the switching mode in which the transistors Q1 to Q6 of the inverter 1 are turned on is as follows.
도 2에 도시된 바와같이, 상기 트랜지스터(Q1-Q6)중에서 구동신호를 제 1 트랜지스터와 제 6트랜지스터(Q1,Q6)를 구동시키게 되면, 상기 제 1,제 6트랜지스터(Q1,Q6)는 온 되게 된다.As shown in FIG. 2, when the driving signals of the transistors Q1 to Q6 drive the first transistor and the sixth transistors Q1 and Q6, the first and sixth transistors Q1 and Q6 are turned on. Will be.
상기 트랜지스터(Q1,Q6)의 온에 의해 DC 링크(+)단으로 인가되는 전류는 제 1 트랜지스터(Q1)의 온 스위칭에 의해 인덕터(L1) 및 저항(R1)을 거쳐(A에서 B방향으로) 제 6 트랜지스터(Q6)에 인가된다.The current applied to the DC link (+) stage by turning on the transistors Q1 and Q6 passes through the inductor L1 and the resistor R1 by the on switching of the first transistor Q1 (from A to B direction). ) Is applied to the sixth transistor Q6.
상기 제 6트랜지스터(Q6)에 인가된 전류는 분류저항(RS1)을 통하여 DC링크(-)단에 인가되는 루프로 정상적으로 진행하게 된다.The current applied to the sixth transistor Q6 normally proceeds to a loop applied to the DC link (−) terminal through the division resistor R S 1.
이때, 제 1,제 6트랜지스터(Q1,Q6)를 구동시키고 있을 때 단락사고나 부하의 급작스러운 변동으로 인해 제 1, 제 6트랜지스터(Q1,Q6)에 과전류가 흐르게 될 경우, DC링크(+)단으로 부터 인가되는 전류는 제 1,제 6트랜지스터(Q1)(Q6)를 통해 분류저항(Rs1)으로 인가되고, 상기 전류는 DC링크(-)단으로 흐르게 된다.At this time, when overcurrent flows to the first and sixth transistors Q1 and Q6 due to a short circuit accident or sudden change in load while driving the first and sixth transistors Q1 and Q6, the DC link (+ The current applied from the stage) is applied to the breakdown resistor Rs1 through the first and sixth transistors Q1 and Q6, and the current flows to the DC link (−) stage.
상기 분류저항(Rs1) 양단으로 접속되어 있는 과전류 보호회로(2)는 상기 분류저항(Rs1)에 유기된 전압값(-,+)을 감지하게 되고, 상기 감지된 전압으로 과전류가 흐른다고 판단되는 경우 트랜지스터(Q1-Q6)를 트립(Trip)시켜 보호하게 된다.The overcurrent protection circuit 2 connected across the classification resistor Rs1 detects the voltage value (−, +) induced in the classification resistor Rs1, and it is determined that the overcurrent flows with the sensed voltage. In this case, the transistors Q1-Q6 are tripped to protect the transistors.
한편, 도 3과 같이 트랜지스터(Q1-Q6)를 온 후 오프시키게 되는 모터 등에 의한 지연전류가 흐르는 프리 휠링 모드일때를 보면,On the other hand, as shown in Fig. 3 when the freewheeling mode in which a delay current flows by a motor or the like which is turned off after turning on the transistors Q1-Q6,
상기 트랜지스터(Q1,Q6)가 구동되고 있을 때 상기 트랜지스터(Q1,Q6)를 오프시키게 되면, 리액터성분을 모터가 지니고 있음으로 지연전류가 발생하게 된다.When the transistors Q1 and Q6 are turned off while the transistors Q1 and Q6 are being driven, a delay current is generated because the motor has a reactor component.
상기 지연전류는 A에서 B방향으로 전류가 흐르게 되고, 상기 트랜지스터(Q6,Q1) 오프로 인해 상기 지연전류의 경로는 제 5프리 휠링 다이오드(D5)를 통해 제 2프리 휠링 다이오드(D2)로 흐르게 된다.The delay current flows in the direction A to B, and the path of the delay current flows through the fifth free wheeling diode D5 to the second free wheeling diode D2 due to the transistors Q6 and Q1 turned off. do.
이때의 지연전류의 경로는 과전류를 보호하기 위한 분류저항(Rs1)에 흐르는전류는 정상상태와 반대로 흐르게 되고, 상기 지연전류로 분류저항(Rs1) 양단에 유기되는 전압값이 역전압(분류저항의 +,-가 역전)으로 걸리게 되고, 이로 인해 과전류 보호회로가 오동작 가능성이 있다.At this time, the current of the delay current flows through the breakdown resistor Rs1 to protect the overcurrent from the normal state, and the voltage value induced across the breakdown resistor Rs1 by the delay current is the reverse voltage (the breakdown resistor). + And-are reversed), which may cause the overcurrent protection circuit to malfunction.
종래는 이상에서와 같이 과전류 보호회로에 프리 휠리 모드일 때 트랜지스터의 온 후 오프시키게 될 때 리액터성분이 모터의 지연전류로 인해 분류저항에 정상상태와 반대의 전류가 흐르게 되고, 상기 트랜지스터 보호회로의 오동작 가능성이 있게 되는 문제가 있다.As described above, when the transistor is turned on and off in the freewheeling mode in the overcurrent protection circuit as described above, the current flows in the opposite direction to the normal state through the splitter resistance due to the delay current of the motor. There is a problem that there is a possibility of malfunction.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 과전류 보호회로의 오동작을 방지하기 위하여 분류저항으로 프리 휠링 다이오드를 통해 경로로 전류가 흐를 경우 분류저항으로 정장상태와 같은 전류가 흐르도록 한 것으로, 분류저항의 양단에 접속된 과전류 보호회로의 일측을 제 12, 제 14, 제 16 프리 휠링 다이오드의 애노드단에 직접 접속시켜 DC 링크(-)단에 상기 프리 휠링 다이오드의 애노드가 접속되도록 하여 상기 프리 휠링 다이오드는 트랜지스터의 에미터단으로 부터 분리시켜 구성시켰다.In order to solve the above problems, in order to prevent the malfunction of the overcurrent protection circuit, when the current flows in the path through the free wheeling diode as the classifying resistor, the current flows in the same state as the normal state as the classifying resistor. One side of the overcurrent protection circuit connected to both ends of the direct wheeling diode is directly connected to the anode end of the 12th, 14th and 16th freewheeling diodes so that the anode of the freewheeling diode is connected to the DC link (-) end. Is separated from the emitter stage of the transistor.
도 1은 종래 브리지 인버터회로의 과전류 보호장치의 회로 구성도1 is a circuit diagram of an overcurrent protection device of a conventional bridge inverter circuit
도 2는 종래 브리지 인버터 회로의 과전류 보호장치에 있어서, 트랜지스터(Q1)(Q6)의 구동시 정상전류의 경로상태를 보인 도면2 is a diagram illustrating a path state of a normal current when driving transistors Q1 and Q6 in an overcurrent protection device of a conventional bridge inverter circuit.
도 3은 종래 브리지 인버터 회로의 과전류 보호장치에 있어서, 트랜지스터(Q1)(Q6)의 오프에 의한 전류 경로를 보이기 위한 도면3 is a diagram for showing a current path by turning off transistors Q1 and Q6 in an overcurrent protection device of a conventional bridge inverter circuit.
도 4는 본 발명 브리지 인버터 회로의 과전류 보호장치의 회로 구성도4 is a circuit diagram of an overcurrent protection device of a bridge inverter circuit according to the present invention.
도 5은 본 발명 브리지 인버터 회로의 과전류 보호장치에 있어서, 트랜지스터(Q11)(Q16)의 오프에 의한 전류 경로를 보이기 위한 도면5 is a view for showing a current path by turning off transistors Q11 and Q16 in the overcurrent protection device of the bridge inverter circuit of the present invention.
본 발명 인버터 회로의 과전류 보호회로의 구성은 도 4에 도시된 바와같이,The configuration of the overcurrent protection circuit of the inverter circuit of the present invention is shown in Figure 4,
모터 등의 부하를 구동시키기 위하여 스위칭하는 인버터(11)와, 상기 인버터(11)를 과전류로 부터 보호하기 위한 과전류 보호회로(12)로 구성되며,An inverter 11 for switching to drive a load such as a motor, and an overcurrent protection circuit 12 for protecting the inverter 11 from overcurrent,
상기 인버터(11)는 모터를 구동주파수를 온/오프 스위칭하여 구동하는 트랜지스터(Q11-Q16)와, 상기 트랜지스터(Q11,Q13,Q15)에 콜렉터와 에미터측에 연결되어 과전류로 부터 보호하는 프리 휠링 다이오드(D11,D13,D16)와, 상기 트랜지스터(Q12,Q14,Q16)의 콜렉터에 케소드를 연결하고, DC링크(-)단에 공통으로 애노드단에연결되어 있는 프리 휠링 다이오드(D12,D14,D16)와, DC링크(-)단에 접속되어 흐르는 전류에 의한 전압을 유발시키는 분류(Shunt) 저항(Rs11)과, 상기 분류저항(Rs11)의 양단 전압을 감지하여 트랜지스터(Q1-Q6)를 과전류로 부터 보호하는 과전류 보호회로(12)이다.The inverter 11 is a transistor (Q11-Q16) for driving the motor by switching the drive frequency on / off, and the free wheeling connected to the collector and emitter side of the transistor (Q11, Q13, Q15) to protect against overcurrent A free wheeling diode (D12, D14) connected to the cathode of the diodes (D11, D13, D16) and the collectors of the transistors (Q12, Q14, Q16) and connected to the anode terminal in common with the DC link (-) terminal. (D16), a shunt resistor (Rs11) for causing a voltage due to the current flowing connected to the DC link (-) terminal, and senses the voltage at both ends of the classification resistor (Rs11) transistors (Q1-Q6) Is an overcurrent protection circuit 12 that protects from overcurrent.
미 설명 부호 L11은 모터 등의 부하로 부터 지연전류를 유기되는 리액터 성분, R11은 모터 등의 등가저항, C11은 콘덴서이다.Reference numeral L11 denotes a reactor component which induces a delay current from a load such as a motor, R11 denotes an equivalent resistance of a motor, etc., and C11 denotes a capacitor.
상기와 같이 구성되는 본 발명 인버터 회로의 과전류 보호회로를 동작은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the overcurrent protection circuit of the inverter circuit of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
모터 등의 구동주파수를 인가하는 인버터(11)의 하단에 위치한 프리 휠링 다이오드(D12,D14,D16)의 애노드단을 DC링크(-)단에 접속시켜 상기 트랜지스터(Q12,Q14,Q16)의 에미터와 분리시키고 콜렉터에 케소드만 연결시켰다.The anodes of the free wheeling diodes D12, D14, and D16 located at the lower end of the inverter 11, which applies a driving frequency such as a motor, are connected to the DC link (-) to emit the emi of the transistors Q12, Q14, and Q16. And the cathode was connected to the collector.
상기 인버터(11)의 상단에 위치한 프리 휠링 다이오드(D11,D13,D15)는 기존과 동일하게 트랜지스터(Q11,Q13,Q15)에 병렬로 연결하였다.The free wheeling diodes D11, D13, and D15 located at the top of the inverter 11 are connected in parallel to the transistors Q11, Q13, and Q15 as in the prior art.
먼저, 도 4에 도시된 바와같이 모터의 주파수를 주파수를 제어하는 스위칭 모드를 보면,First, as shown in FIG. 4, the switching mode of controlling the frequency of the motor frequency,
상기 스위칭 모드에 의해 트랜지스터(Q11)(Q16)의 베이스에 구동신호가 인가되어 상기 트랜지스터(Q11)(Q16)는 온 된다.The driving mode is applied to the base of the transistors Q11 and Q16 by the switching mode, and the transistors Q11 and Q16 are turned on.
상기 트랜지스터(Q11)의 온 에 의해 DC링크(+)단의 전류는 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭으로 인덕터(L11) 및 저항(R11)을 거쳐 트랜지스터(Q16)로 흐르는 전류는 A방향에서 B방향으로 흐르게 된다.When the transistor Q11 is turned on, the current of the DC link (+) terminal is switched by the transistor Q11, and the current flowing through the inductor L11 and the resistor R11 to the transistor Q16 flows from the A direction to the B direction. To flow.
상기 트랜지스터(Q16)를 통하여 전류는 분류저항(Rs11)을 거쳐 DC링크(-)단으로 흐르게 되면, 이때, 과전류 보호회로(12)는 분류저항(RS11)의 양단에 걸리는전압을 감지하여 트랜지스터(Q11-Q16)를 보호하게 된다.When the current flows through the transistor Q16 to the DC link (-) through the resistor Rs11, at this time, the overcurrent protection circuit 12 senses a voltage across both ends of the resistor resistor RS11 to detect the transistor ( Q11-Q16).
상기와 같이 스위칭 모드시의 전류는 기존과 같은 경로로 하여 흐르게 됨을 알수 있다.As described above, it can be seen that the current in the switching mode flows in the same path as before.
한편, 트랜지스터(Q11-Q16)가 온동작 후 오프될 때 지연전류가 흐르는 프리 휠링 모드일 때,On the other hand, when the transistors Q11-Q16 are in the freewheeling mode in which the delay current flows when the transistors Q11-Q16 are turned off after the on operation,
도 5에 도시된 바와같이, 구동되는 트랜지스터(Q11,Q16)를 오프시키게 되면,상기 트랜지스터(Q11,Q16)의 오프에 의해 미도시된 모터등이 가지고 있는 리액터성분으로 인해 유기된 전류는 A 에서 B로 지연된 전류가 흐르게 된다.As shown in FIG. 5, when the transistors Q11 and Q16 that are driven are turned off, the current induced by the reactor component of the motor, etc., not shown by the transistors Q11 and Q16 is turned off, at The delayed current flows to B.
상기 지연전류는 DC링크(-)단으로 인가되고, 상기 인가된 전류는 과전류 보호회로(12)에 접속된 프리 휠링 다이오드(D12)의 애노드단으로 인가되는 경로로 흐르게 된다.The delay current is applied to the DC link (-) stage, and the applied current flows through the path applied to the anode terminal of the free wheeling diode D12 connected to the overcurrent protection circuit 12.
상기 지연된 전류는 분류저항(RS11)을 거치지 않고 프리 휠링 다이오드(D12)를 지나는 경로로 흐르게 된다.The delayed current flows through a path passing through the free wheeling diode D12 without passing through the division resistor RS11.
본 발명은 이상에서 설명한 바와같이, 트랜지스터가 오프되어 지연전류가 흐르는 프리 휠링 모드에서 분류저항에 걸리는 정상상태와 반대로 걸리는 전압으로 인해 트랜지스터 보호회로의 오동작을 방지하도록 하단의 프리 휘링 다이오드의 애노의 연결을 DC링크(-)단에 직접연결시키므로서, 다른 하드웨어 첨가없이 인버터회로를 프리 휠링 모드에서 안전하게 동작시키는 효과가 있다.As described above, in the freewheeling mode in which the transistor is turned off and the delay current flows, the present invention connects the anode of the prefiring diode at the bottom to prevent a malfunction of the transistor protection circuit due to the voltage applied to the reverse of the steady state of the divided resistor. By directly connecting to the DC link (-) stage, there is an effect of safely operating the inverter circuit in the free wheeling mode without any additional hardware.
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1997
- 1997-07-26 KR KR1019970035241A patent/KR100231214B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100626220B1 (en) * | 2004-07-22 | 2006-09-21 | 한양대학교 산학협력단 | Inverter circuit for bipolar-starting and unipolar-running method to drive a brushless DC motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100231214B1 (en) | 1999-11-15 |
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