KR880000672B1 - Arrangement for speed regulation of eletric motor - Google Patents

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KR880000672B1 KR1019850004183A KR850004183A KR880000672B1 KR 880000672 B1 KR880000672 B1 KR 880000672B1 KR 1019850004183 A KR1019850004183 A KR 1019850004183A KR 850004183 A KR850004183 A KR 850004183A KR 880000672 B1 KR880000672 B1 KR 880000672B1
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Abstract

The circuit maintains the rotating velocity of a load for induction motor constantly by digital control which uses the method of the pulse-width modulated AC chopper. After the voltage source is applied, the driving circuit of relay (25) is operated by microprocessor (20) and the input source (AC) is applied to the induction motor through relay switch (RS). Thence the large initial driving current prevents the transistor (TR1-TR4) of power conversion part (10) from being destroyed. If the induction motor rotates in few seconds the relay switch is opened and the state signal detected in the velocity detector are applied to the microprocessor (20).

Description

디지탈 제어에 의한 유도 전동기의 효율 개선회로Efficiency Improvement Circuit of Induction Motor by Digital Control

제1도는 본 발명의 전력 변환회로.1 is a power conversion circuit of the present invention.

제2도는 본 발명의 회로도.2 is a circuit diagram of the present invention.

제3도는 본 발명에서 디지탈 제어를 행하는 방법을 표시한 플로오챠트.3 is a flowchart showing a method of performing digital control in the present invention.

제4도는 본 발명회로도의 각부 파형도.4 is a waveform diagram of each part of the circuit diagram of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 전력 변환 회로 11 : 속도 검출 회로10 power conversion circuit 11 speed detection circuit

13 : 전류 검출 회로 12, 14 : 아날로그 디지탈 변환기13: current detection circuit 12, 14: analog digital converter

15 : 위상 검출부 16 : 롬15: phase detection unit 16: ROM

17 : 카운터 18 : 발진회로17: counter 18: oscillation circuit

19 : 펄스폭 변조부 21 : 구동회로19: pulse width modulator 21: drive circuit

22 : 증폭부 23 : 구동회호22: amplification unit 23: drive signal

CP : 비교기 PT : 포토카플러CP: Comparator PT: Photocoupler

D1, D2, …D6: 다이오드 25 : 릴레이 구동회로D 1 , D 2 ,. D 6 : diode 25: relay drive circuit

TR1, TR2… : 트랜지스터 IM : 유도전동기TR 1 , TR 2 . : Transistor IM: Induction Motor

TG : 속도검출기TG: Speed Detector

본 발명은 디지탈 제어에 의한 유도전동기의 효율개선 회로에 관한 것으로 펄스폭 변조 교류초퍼(Chopper) 방식을 사용하는 디지탈 제어로서 유도전동기 부하의 회전속도를 일정하게 유지하면서 효율을 개선하고자 하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an efficiency improvement circuit of an induction motor by digital control, and is intended to improve efficiency while maintaining a constant rotation speed of an induction motor load as a digital control using a pulse width modulated AC chopper method.

종래의 유도전동기를 제어하는 회로는 사이리스터나 트라이악을 사용하여 위상을 제어하도록 하였으나 입력 전압이나 부하전류에 매우 큰 파형의 왜곡이 생기며 경부하일 경우에는 고주파 성분을 많이 함유하고 있기 때문에 정밀한 제어기기에는 사용할 수 없는 것이었다. 또한 초퍼방식을 이용한 역율 개선회로에 있어서도 전류단을 고려하여 초소의 전류가 흐르는 상태에서 전동기를 제어하도록 하였으나 이때에는 실제적인 입력이 줄어들게 되고 유도전동기의 전압토우크(TORQUE) 특성 및 슬립(SLIP) 특성에 의하여 유도전동기의 회전속도가 감소되므로 출력도 줄어들게 되어 정속도의 부하인 경우에는 실제적인 효율이 저항되게 되는 원인이 되었다.Conventional induction motor control circuits use thyristors or triacs to control phase, but very large waveform distortion occurs at the input voltage or load current, and at high loads, they contain high frequency components. It was not available. In addition, in the power factor correction circuit using the chopper method, the motor was controlled in the state where the micro current flows in consideration of the current stage. Due to the characteristic, the rotational speed of the induction motor is reduced, so the output is also reduced, which causes the actual efficiency to be resisted in the case of a constant speed load.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하여 부하변동에 따라 전동기 제어회로의 응답 속도가 빠르며 폭넓게 출력 전압을 제어하여 유도전동기의 회전속도를 일정하게 유지하면서 입력전류를 최소화 시킬수 있도록 하여 경부하시에도 역율를 최대로 높일 수 있는 디지탈 제어에 의한 유도전동기의 효율개선 회로를 제공하고자 하는 것으로 유도전동기의 속도 및 전류와 위상 검출부의 상태 신호를 마이크로 프로세서에서 감지하여 롬에 저장된 데이타 상태 신호를 펄스폭 변조부에서 멀티플롭에 인가시켜 증폭부(22)를 통하여 구동회로(23)로 출력되게 구성시켜 된 것이다.The present invention solves this problem, and the response speed of the motor control circuit is fast according to the load fluctuation, and the output voltage is controlled widely to minimize the input current while maintaining the rotational speed of the induction motor to maximize the power factor even at light load. In order to provide a circuit for improving the efficiency of an induction motor by digital control, the microprocessor detects the speed and current of the induction motor and the state signal of the phase detector in a microprocessor and multiplies the data state signals stored in the ROM in the pulse width modulator. Is applied to the driving circuit 23 through the amplifying unit 22.

이를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 전력 변환회로로서 일반적인 펄스폭 변조 교류 초파방식의 회로도이다. 이 전력 변환회로(10)는 다이오드(D1)(D2)를 통하여 병렬로 연결된 트랜지스터(TR1)(TR2)에 유도전동기(IM)가 연결 구성되어 입력전압(AC)의 양(＋) 주기동안 트랜지스터(TR1)가 도통하고 음(－) 주기 동안에는 트랜지스터(TR2)가 도통하도록 구성하고 다이오드(D3)(D4)를 통하여 병렬로 접속된 트랜지스터(TR3)(TR4)가 도통하여 트랜지스터(TR1)(TR2)가 구동할 수 있는 상태(Free-wheeing)를 만들도록 구성되어 있다.1 is a circuit diagram of a pulse width modulated alternating current microwave system as a power conversion circuit of the present invention. The power conversion circuit 10 is configured such that an induction motor IM is connected to a transistor TR 1 (TR 2 ) connected in parallel through a diode D 1 (D 2 ), so that the amount of the input voltage AC (+) is increased. ) cycle transistor for (TR 1) is conductive, and negative (-) period while the transistor (TR 2) is configured to conducting and the diode (D 3) (a transistor connected in parallel via a D 4) (TR 3) ( TR 4 Is conductive so as to create a free-wheeing state in which transistors TR 1 and TR 2 can be driven.

제2도는 본 발명의 회로도로서 초기에 릴레이 구동회로(25)를 통하여 릴레이 스위치(RS)를 제어하게 구성시킨 후 전력 변환회로(10)의 출력이 유도전동기(I.M)와 속도 검출기(TG)에 인가되게 구성하고 속도검출기(TG)에서 유기된 속도 검출 회로(11)의 출력이 아날로그 디지탈 변환기(12)를 통하여 마이크로 프로세서(20)에 인가되게 구성하며 유도전동기(IM)의 출력을 전류 검출 회로(13)에서 감지하여 아날로그 디지탈 변환기(14)를 통하여 마이크로 프로세서(20)에 인가되게 구성하여 마이크로 프로세서(20)에서 유도전동기의 속도 및 전류를 감지하게 구성한다.2 is a circuit diagram of the present invention initially configured to control the relay switch RS through the relay drive circuit 25, and then the output of the power conversion circuit 10 is supplied to the induction motor IM and the speed detector TG. The output of the speed detection circuit 11 derived from the speed detector TG and applied to the microprocessor 20 through the analog digital converter 12 and the output of the induction motor IM It is configured to be sensed at (13) and applied to the microprocessor 20 through the analog digital converter 14 to configure the microprocessor 20 to sense the speed and current of the induction motor.

그리고 입력전원(AC)의 위상을 감지하는 위상 검출부(15)는 저항(R1)(R2) 및 다이오드(D5)(D6)에 인가되는 상태 신호가 비교기(CP)에서 포토카플러(PT)를 통하여 마이크로 프로세서(MIC)에 인가되게 구성하여 마이크로 프로세서(20)에서 인가되는 전원의 위상과 유도전동기의 전류 및 속도검출하여 롬(16)에 메모리된 데이타가 출력되게 구성한 것으로 발진회로(18)의 출력이 카운터(17)를 통하여 카운터된 상태신호에 따라 롬(16)의 데이타 내용을 출력하게 구성시키며 롬(16)의 데이타 상태 신호는 오아게이트(OR1)(OR2) 및 인버터(N1)로 구성된 펄스폭 변조부(19)에서 데이타에 따른 펄스로 변조시켜 멀티 플립플롭부(21)와 연결된 증폭회로(22)에서 구동회로(23)를 통하여 전력 변환부의 각 트랜지스터(TR1-TR4)를 제어하게 구성시킨 것이다. 여기서 증폭회로(22)는 다수의 증폭기(b1-b4)로 구성하고 구동회로(23)는 포토카플러를 사용하여 전기적으로 절연되게 구성시킨 것이다.In addition, the phase detection unit 15 that detects the phase of the input power source AC has a state signal applied to the resistors R 1 , R 2 , and the diode D 5 , D 6 . PT is configured to be applied to the microprocessor (MIC) to detect the phase of the power applied from the microprocessor 20 and the current and speed of the induction motor to output the data stored in the ROM (16) oscillation circuit ( 18 outputs the data contents of the ROM 16 according to the status signal countered through the counter 17. The data status signals of the ROM 16 are generated by the OR gate OR 1 OR 2 and the inverter. Each transistor TR of the power converter through the driving circuit 23 in the amplifying circuit 22 connected to the multi-flip-flop unit 21 by modulating the pulse according to the data in the pulse width modulator 19 composed of (N 1 ). 1 -TR 4 ) is configured to control. Here, the amplifying circuit 22 is composed of a plurality of amplifiers b 1- b 4 and the driving circuit 23 is configured to be electrically insulated using a photocoupler.

이와 같이 구성된 본 발명은 제1도와 같이 트랜지스터(TR1-TR4)를 제어하여 유도전동기(TM)를 구동시키는 것은 종래의 전력 변환 회로의 동작과 동일하다. 그러나, 본 고안은 전원인가 후 초기에 제2도의 마이크로 프로세서(20)에서 릴레이 구동회로(25)를 구동시켜 릴레이 스위치(RS)가 접속되게 하여 입력전원(AC)이 릴레이 스위치(RS)를 통하여 유도전동기(IM)에 인가되므로 초기에 큰 기동전류가 흘러 전력 변환부(10)의 트랜지스터(TR1-TR4)가 파괴되는 것을 방지하게 된다. 그후 유도전동기(IM)가 회전되면 수초후 릴레이 스위치(RS)가 개방되고 속도검출기(TG)에서 검출된 상태 신호가 속도검출회로(11)에서 아날로그 디지탈 변환기(12)를 통하여 마이크로 프로세서(20)에 인가되며 유도전동기(IM)에 흐르는 전류를 전류 검출 회로(13)에서 아날로그 디지탈 변환기(14)를 통하여 마이크로 프로세서(20)에 인가하게 된다.In the present invention configured as described above, driving the induction motor TM by controlling the transistors TR 1 -TR 4 as shown in FIG. 1 is the same as the operation of the conventional power conversion circuit. However, the present invention drives the relay driving circuit 25 in the microprocessor 20 of FIG. 2 after the power is applied, so that the relay switch RS is connected so that the input power AC is connected through the relay switch RS. Since it is applied to the induction motor IM, a large starting current flows initially to prevent the transistors TR 1 -TR 4 of the power converter 10 from being destroyed. Then, when the induction motor IM is rotated, the relay switch RS is opened after a few seconds, and the state signal detected by the speed detector TG is transmitted to the microprocessor 20 through the analog digital converter 12 in the speed detection circuit 11. The current applied to the induction motor IM is applied to the microprocessor 20 through the analog digital converter 14 in the current detection circuit 13.

그리고 교류 입력전원(AC)는 위상검출 회로(15)의 저항(R1)(R2)으로 분비되어 다이오드(D5)(D6)와 연결된 비교기(CP)에 인가되어 일정한 정격전압(Vm) 이상일 때에 포토카플러(PT)를 도통시켜 마이크로 프로세서(20)에 인가되게 되므로 마이크로 프로세서(20)에서 입력전원의 위상 모우터의 속도 및 전류치를 감지하여 발진회로(18)의 발진 신호가 카운터(17)를 통하여 롬(16)에 인가되는 카운터 펄스에 따라 마이크로 프로세서(20)에서 롬(16)레 저장된 데이타 신호를 오아게이트(OR1)(OR2) 및 인버터(N1)로 구성된 펄스폭 변조부(19)에 인가시켜 변조된 펄스 신호를 멀리 플립플롭부(21)에 인가시켜 증폭기(21)에 인가시켜 증폭기(b1-b4)로 구성된 증폭회로(22)에서 증폭된 상태 신호를 구동회로(23)를 통하여 전력 변환부(10)에 인가시켜서 유도전동기(IM)의 회전을 제어하게 되는 것이다.The AC input power AC is secreted by the resistors R 1 and R 2 of the phase detection circuit 15 and applied to the comparator CP connected to the diodes D 5 and D 6 to supply a constant rated voltage Vm. When the photocoupler PT is applied to the microprocessor 20, the microprocessor 20 detects the speed and current of the phase motor of the input power, and the oscillation signal of the oscillation circuit 18 is countered. 17) a through-ROM (gate a read only memory (16) records the stored data signals from the microprocessor 20 in accordance with a counter pulse is applied to the 16), Iowa (OR 1) (OR 2) composed of and an inverter (N 1) pulse width The state signal amplified by the amplifying circuit 22 composed of amplifiers b 1- b 4 by applying a modulated pulse signal applied to the modulator 19 to the flip-flop unit 21 and then to the amplifier 21. Is applied to the power converter 10 through the driving circuit 23 to prevent the rotation of the induction motor IM. That's what happens.

즉, 본 발명은 제3도의 플로우챠트의 같이 유도전동기(IM)가 회전할 때에 전류치와 회전속도를 검출하여 기준속도 이상 도달되면 그때의 전류치를 마이크로 프로세서(20)에 입력시키고(P1) 1%전압(P2)을 낮추어 그때의 전류치(In)와 비교하여 판단부(P3)에서 현재 수시로 변하는 유도전동기의 속도(Sn)와 정격속도(SR)을 비교한 후 그때의 전류치(In)와 비교하여 1% 낮춘 전류(In-1)가 그전 상태의 전류(In)보다 낮아지면 1% 낮은때의 전압을 기준으로 마이크로 프로세서(20)에 입력시키고(P4) 다시 1%의 전압을 다시 낮추어 그전의 데이타와 비교하여 상기와 같은 과정을 반복하게 되는 것으로 유도전동기(IM)의 회전속도를 마이크로 프로세서에서 기준속도 이상인가를 감지하여 기준속도 이하일 때에는 전류에 관계없이 1% 전압을 높여주기 때문에 유도전동기(IM)는 기준속도 내에서 최소 전류로 회전되어 최대의 역율 및 효율을 유지할 수가 있는 것이다.That is, the present invention detects the current value and the rotational speed when the induction motor IM rotates as shown in the flowchart of FIG. 3 and inputs the current value to the microprocessor 20 when the reference speed is reached (P 1 ) 1. Lowering the% voltage (P 2 ) and comparing it with the current value (In) at that time, the current value (In) after comparing the speed (Sn) and the rated speed (SR) of the induction motor, which are often changed at present in the determination unit (P 3 ) When the current (In-1) lowered by 1% compared to the current (In) is lower than the current state (In), it is input to the microprocessor 20 on the basis of the voltage at 1% lower (P 4 ) and again the voltage of 1% The process is repeated by comparing the previous data with the previous data. When the rotation speed of the induction motor (IM) is detected by the microprocessor above the reference speed, it increases the voltage by 1% regardless of the current. Because the induction motor (IM) It can be rotated with the minimum current within the reference speed to maintain maximum power factor and efficiency.

이때에 본 발명은 연속적으로 유도전동기(IM)의 출력을 샐플링하여 비교하므로서 연속적인 가변전압에 의하여 불안정한 상태가 될 수가 있으나 최대역율 및 최대효율점의 전류와 속도(정격속도)를 롬에 기억시키고 부하가 변동하기 전에는 그 전압을 유지하도록 함으로 안정된 출력을 유지할 수가 있으며 부하의 전원 전압이 변동될 때에는 이에 따라 전류치와 속도가 가변되는 것이나 본 발명에서는 속도 정보가 기억된 전류 및 속도에 오차가 있을때에는 1%의 전압을 올리거나 낮추는 반복동작을 하도록하여 부하변동 및 전압변동에서도 최대효율로서 유도전동기를 구동시킬 수 있는 효과가 있는 것으로 제4도와 같이 입력전원의 위상, 유도전동기의 속도 및 전류에 따라 롬에 저장된 데이타 상태 신호에 의하여 트랜지스터(TR1-TR4)를 제어하므로 유도전동기(IM)는 최대의 효율을 얻을 수가 있는 것이다.At this time, the present invention may be in an unstable state by continuously varying the voltage by comparing the output of the induction motor (IM) continuously, but the current and speed (rated speed) of the maximum power factor and the maximum efficiency point are stored in the ROM. It is possible to maintain a stable output by maintaining the voltage before the load fluctuates. When the power supply voltage of the load fluctuates, the current value and the speed change accordingly. However, in the present invention, when there is an error in the current and speed where the speed information is stored. Repeat operation that raises or lowers the voltage by 1% has the effect of driving the induction motor with maximum efficiency even under load fluctuations and voltage fluctuations. by the data status signal stored in the ROM oil, so the control transistor (TR 1 -TR 4) Motor (IM) is to be obtained with the maximum efficiency.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 위상 제어방식보다 부하 공급 전압의 왜형율 및 파형율을 극소화 시키면서 폭넓은 전압 제어를 행할 수가 있는 동시에 유도부하의 변동에는 일정한 회전속도를 유지시켜 주면서(1% 변화) 역율 및 효율를 높여줄 수가 있어 부하변동에 따라 빠른 응답속도로 대응할 수 있는 디지탈 제어에 의한 유도전동기의 효율 개선회로를 제공할 수가 있는 것이다.As described above, the present invention can perform a wide range of voltage control while minimizing the distortion and waveform ratio of the load supply voltage than the conventional phase control method, while maintaining a constant rotational speed in the variation of the inductive load (1% change). ) Power factor and efficiency can be improved, and it is possible to provide efficiency improvement circuit of induction motor by digital control that can cope with fast response speed according to load fluctuation.

Claims (1)

유도전동기(IM)의 속도 및 전류와 저항(R1)(R2), 다이오드(D5)(D6)와 연결된 비교기 (CP)의 출력이 포토카플러(PT)로 출력되게 구성시킨 위상검출부(15)의 상태 신호를 마이크로 프로세서(20)에서 감지하여 롬(16)에 저장된 데이타상태 신호를 펄스폭 변조부(19)에서 멀티 플립플롭(21)에 인가시켜 증폭부(22)를 통하여 구동회로(23)에 출력되게 구성시킨 디지탈 제어에 의한 유도전동기의 효율개선 회로.Phase detector configured to output the speed and current of the induction motor (IM) and the output of the comparator (CP) connected with the resistor (R 1 ) (R 2 ) and the diode (D 5 ) (D 6 ) to the photocoupler (PT) The microprocessor 20 senses the state signal of 15 and applies the data state signal stored in the ROM 16 to the multiple flip-flop 21 in the pulse width modulator 19 to drive the amplifier through the amplifier 22. An efficiency improvement circuit of an induction motor by digital control configured to be output to a furnace (23).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101435002B1 (en) * 2013-09-27 2014-08-28 주식회사 에스틸 Electrical power supply for excavator Soft starter with functions that implement the SCR components equipped

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