JP2014054165A - モータ速度制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータ速度制御装置及び方法に関する。
【解決手段】本発明によるモータ速度制御装置は、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する第１デューティ変化検出部と、第１デューティ変化検出部により検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する速度変換部と、速度変換部により変換された指示速度（基準速度）とモータの現在速度（検出速度）との差を用いて、モータに印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を決定する速度制御部と、速度制御部により決定されたＰＷＭ信号のデューティ値の変化を検出する第２デューティ変化検出部と、第２デューティ変化検出部により検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ速度制御装置及び方法に関し、特に、モータの速度制御時における急激な速度変化量（速度変化指示）を一定周期毎に特定比率で変化させてモータに段階的に印加することにより、急激な速度変化によってモータで発生する騷音や振動を減少させることができるモータ速度制御装置及び方法に関する。

モータ制御回路の様々な構成が公知されており、このような構成の一つがＨ‐ブリッジ（Ｈ‐ｂｒｉｄｇｅ）またはフルブリッジ（ｆｕｌｌ ｂｒｉｄｇｅ）構成である。前記Ｈ‐ブリッジまたはフルブリッジ構成では、四つのトランジスタがＨ形態のブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）を形成するように連結されたモータコイルとともにＨパターンを形成する。前記トランジスタスイッチは対を成して制御される。第一のスイッチ対が導通（ｃｏｎｄｕｃｔ）される場合には、第１電圧信号が前記モータコイルに提供されて前記コイルに第１方向に流れる電流を発生させ、第二のスイッチ対が導通される場合には、第２電圧信号が前記モータコイルに提供されて前記コイルに反対方向に流れる電流を発生させる。前記トランジスタ対のターンオン／ターンオフの割合によってモータの速度が制御される。

図１は従来技術によるモータ速度制御装置の一例の構成を概略的に図示した図面である。

図１を参照すると、従来技術によるモータ速度制御装置は、外部から供給されるＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号形態の速度指示（命令）からデューティ（ｄｕｔｙ）を検出するデューティ検出部１１０と、デューティ検出部１１０により検出されたデューティに基づいて、速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する速度変換部１２０と、モータ１７０の実際の速度を検出する速度検出部１３０と、速度検出部１３０により検出された検出速度と前記速度変換部１２０により変換された速度との差（誤差）を演算する誤差演算部１４０と、誤差演算部１４０により求められた速度誤差に基づいて、新しい速度指示値をモータ１７０に出力する速度制御部１５０と、速度制御部１５０から出力された速度指示値に基づいて、モータ１７０に実際に印加されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部１６０と、を含んで構成される。

ところが、上記の構成を有する従来のモータ速度制御装置において、モータ１７０の速度を急激に変化させる場合、モータ１７０の回転子及び／または固定子の巻線に過電流が流れ、これによってモータで騷音や振動が発生する。

韓国公開特許公報１０−２０１０‐００４１７９４ 特開２０１１−１２０４２１号公報

本発明は、上記の従来のモータ速度制御方法の問題点を改善するために導き出されたものであって、モータの速度制御時における急激な速度変化量（速度変化指示）を一定周期毎に特定比率で変化させてモータに段階的に印加することにより、急激な速度変化によってモータで発生する騷音や振動を減少させることができるモータ速度制御装置及び方法を提供することをその目的とする。

上記の目的を果たすための本発明によるモータ速度制御装置は、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する第１デューティ変化検出部と、前記第１デューティ変化検出部により検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する速度変換部と、前記速度変換部により変換された指示速度（基準速度）とモータの現在速度（検出速度）との差を用いて、モータに印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭのデューティ値を決定する速度制御部と、前記速度制御部により決定されたＰＷＭのデューティ値の変化を検出する第２デューティ変化検出部と、前記第２デューティ変化検出部により検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を含むことを特徴とする。

ここで、好ましくは、前記第１デューティ変化検出部の前方に、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）からデューティ（ｄｕｔｙ）を検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部に提供するデューティ検出部をさらに含む。

また、モータの現在速度（実際速度）を検出し、前記速度制御部に提供する速度検出部をさらに含む。

また、前記速度検出部により検出された検出速度と前記速度変換部により変換された指示速度（基準速度）との差（誤差）を演算し、その結果を前記速度制御部に提供する誤差演算部をさらに含む。

また、前記第２デューティ変化検出部と前記ＰＷＭ生成部との間に、前記第２デューティ変化検出部により検出されたデューティ値の変化に応じてデューティ値を周期的に更新するデューティ生成部をさらに含む。

また、前記ＰＷＭ生成部は、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する。

この際、前記ＰＷＭ生成部は、前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するにあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率分ずつ段階的に変化させる。

また、上記の目的を果たすための本発明によるモータ速度制御方法は、第１デューティ変化検出部、速度変換部、速度制御部、第２デューティ変化検出部及びＰＷＭ生成部を含むモータ速度制御装置によるモータ速度制御方法であって、ａ）前記第１デューティ変化検出部により、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する段階と、ｂ）前記速度変換部により、前記検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する段階と、ｃ）前記速度制御部により、前記速度変換部によって変換された指示速度（基準速度）とモータの現在速度（検出速度）との差を用いてモータに印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を決定する段階と、ｄ）前記第２デューティ変化検出部により、前記速度制御部によって決定されたＰＷＭ信号のデューティ値の変化を検出する段階と、ｅ）前記ＰＷＭ生成部により、前記第２デューティ変化検出部によって検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号を生成する段階と、を含むことを特徴とする。

ここで、好ましくは、前記段階ａ）の前に、デューティ検出部により、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）からデューティ（ｄｕｔｙ）を検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部に提供する段階をさらに含む。

また、前記段階ｃ）の前に、速度検出部により、モータの現在速度（実際速度）を検出し、その結果を前記速度制御部に提供する段階をさらに含む。

また、前記段階ｃ）の前に、誤差演算部により、前記速度検出部によって検出された検出速度と前記速度変換部によって変換された指示速度（基準速度）との差（誤差）を演算し、その結果を前記速度制御部に提供する段階をさらに含む。

また、前記段階ｄ）の後に、デューティ生成部により、前記第２デューティ変化検出部によって検出されたデューティ値の変化に応じてデューティ値を周期的に更新する段階をさらに含む。

また、前記段階ｅ）で、前記ＰＷＭ生成部により、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する。

この際、前記ＰＷＭ生成部により前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するにあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率分ずつ段階的に変化させる。

上記の本発明によると、モータの速度制御時における急激な速度変化量（速度変化指示）を一定周期毎に特定比率で変化させてモータに段階的に印加することにより、急激な速度変化によってモータで発生する騷音や振動を減少させることができ、これによりモータの安定した動作を維持することができる長所がある。

従来技術によるモータ速度制御装置の一例の構成を概略的に図示した図面である。 本発明の一実施形態によるモータ速度制御装置の構成を概略的に図示した図面である。 本発明の他の実施形態によるモータ速度制御装置の構成を概略的に図示した図面である。 本発明の実施形態によるモータ速度制御方法の実行過程を図示したフローチャートである。

本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」ということは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのでなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」、「装置」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの結合により具現されることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図２は本発明の実施形態によるモータ速度制御装置の構成を概略的に図示した図面である。

図２を参照すると、本発明によるモータ速度制御装置は、第１デューティ変化検出部２２０と、速度変換部２３０と、速度制御部２６０と、第２デューティ変化検出部２７０と、ＰＷＭ生成部２８０と、を含んで構成される。

前記第１デューティ変化検出部２２０は、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティ（ｄｕｔｙ）の変化を検出する。ここで、好ましくは、この第１デューティ変化検出部２２０の前方に、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）からデューティを検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部２２０に提供するデューティ検出部２１０がさらに備えられる。

ここで、前記デューティ検出部２１０によるデューティ検出についてより具体的に説明する。

前記デューティ検出部２１０は、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）からパルス幅変換されたハイ（ｈｉｇｈ）信号またはロー（ｌｏｗ）信号のデューティ値を検出する。例えば、パルス幅変換された信号の１周期を５０μｓとし、そのうちハイまたはローである時間を３０μｓとすると、この時のパルス幅変換されたハイ信号またはロー信号のデューティ値は（３０μｓ／５０μｓ）×１００％＝６０％となり、デューティ検出部２１０はこのような方式で、外部から供給されるＰＷＭ信号（即ち、パルス幅変換されたハイ信号またはロー信号）のデューティ値を検出する。これにより、前記第１デューティ変化検出部２２０は、デューティ検出部２１０により検出されたデューティ値に基づいてＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する。ここで、デューティの変化は速度指示が変更されたことを意味する。このようなデューティの変化は、外部からの速度指示値が変更されたことに起因するか、または内部的に生成するＰＷＭのデューティの変更に起因する。

前記速度変換部２３０は、前記第１デューティ変化検出部２２０により検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する。

前記速度制御部２６０は、前記速度変換部２３０により変換された指示速度（基準速度）とモータ２９０の現在速度（検出速度）との差を用いてモータ２９０に印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭのデューティ値を決定する。

ここで、好ましくは、上記の速度変換部２３０と速度制御部２６０との間に、後述する速度検出部２４０により検出された検出速度と前記速度変換部２３０により変換された指示速度（基準速度）との差（誤差）を演算し、その結果を前記速度制御部２６０に提供する誤差演算部２５０がさらに備えられる。

前記第２デューティ変化検出部２７０は、前記速度制御部２６０により決定されたＰＷＭのデューティ値の変化を検出する。

前記ＰＷＭ生成部２８０は、前記第２デューティ変化検出部２７０により検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータ２９０に実際に印加されるＰＷＭ信号を生成する。

ここで、好ましくは、図示されたように、モータ２９０の現在速度（実際速度）を検出して前記速度制御部２６０に提供する速度検出部２４０が、モータ２９０と誤差演算部２５０との間にさらに備えられる。

また、前記第２デューティ変化検出部２７０と前記ＰＷＭ生成部２８０との間には、図３に図示されたように、前記第２デューティ変化検出部２７０により検出されたデューティ値の変化（即ち、モータ２９０の現在速度の変化）に応じてデューティ値を周期的に更新するデューティ生成部２７５がさらに備えられる。

また、前記ＰＷＭ生成部２８０は、モータ２９０に実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する。

この際、前記ＰＷＭ生成部２８０は、前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率（例えば、０．１％）分ずつ段階的に変化させる。これは、急激な速度変化をこのように緩和して段階的に変化させることにより、モータ２９０で発生する振動や騷音を減少させるためである。

次に、上記の構成を有する本発明のモータ速度制御装置によるモータ速度制御方法について説明する。

図４は本発明の実施形態によるモータ速度制御方法の実行過程を図示したフローチャートである。

図４を参照すると、本発明によるモータ速度制御方法は、上述の第１デューティ変化検出部２２０、速度変換部２３０、速度制御部２６０、第２デューティ変化検出部２７０及びＰＷＭ生成部２８０を含むモータ速度制御装置によるモータ速度制御方法であって、まず、前記第１デューティ変化検出部２２０により、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する（段階Ｓ４０１）。

その後、前記速度変換部２３０により、前記検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）を実際の速度値（ＲＰＭ値）に変換する（段階Ｓ４０２）。

また、前記速度制御部２６０により、前記速度変換部２３０によって変換された指示速度（基準速度）とモータ２９０の現在速度（検出速度）との差を用いてモータ２９０に印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を決定する（段階Ｓ４０３〜Ｓ４０５）。即ち、まず、誤差演算部２５０により、前記速度変換部２３０によって変換された指示速度（基準速度）とモータ２９０の現在速度（検出速度）との差（誤差）を演算する（段階Ｓ４０３）。その後、前記速度制御部２６０により、その演算された指示速度（基準速度）と現在速度（検出速度）との差（誤差）を用いて、モータ２９０に印加される新しい速度指示値を生成する（段階Ｓ４０４）。その後、前記速度制御部２６０により、その生成された新しい速度指示値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を決定する（段階Ｓ４０５）。

上記のようにＰＷＭ信号のデューティ値が決定されると、前記第２デューティ変化検出部２７０により、前記速度制御部２６０によって決定されたＰＷＭ信号のデューティ値の変化を検出する（段階Ｓ４０６）。

その後、前記ＰＷＭ生成部２８０により、前記第２デューティ変化検出部２７０によって検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータ２９０に実際に印加されるＰＷＭ信号を生成する（段階Ｓ４０７）。

上記の一連の過程において、好ましくは、前記段階Ｓ４０１の前に、デューティ検出部２１０により、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示（命令）からデューティを検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部２２０に提供する段階をさらに含む。

また、前記段階Ｓ４０３の前に、速度検出部２４０により、モータ２９０の現在速度（実際速度）を検出し、その結果を前記速度制御部２６０に提供する段階をさらに含む。

また、前記段階Ｓ４０６の後に、デューティ生成部２７５により、前記第２デューティ変化検出部２７０によって検出されたデューティ値の変化（即ち、モータ２９０の現在速度の変化）に応じてデューティ値を周期的に更新する段階をさらに含む。

また、前記段階Ｓ４０７で、前記ＰＷＭ生成部２８０により、モータ２９０に実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する。

この際、前記ＰＷＭ生成部２８０により前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するにあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率（例えば、０．１％）分ずつ段階的に変化させる。これは、上述したように、急激な速度変化をこのように緩和して段階的に変化させることにより、モータ２９０で発生する振動や騷音を減少させるためである。

上述したように、本発明によるモータ速度制御装置及び方法は、モータの速度制御時における急激な速度変化量（速度変化指示）を一定周期毎に特定比率で変化させて段階的にモータに印加することにより、急激な速度変化によってモータで発生する騷音や振動を減少させることができ、これによりモータの安定した動作を維持することができる長所がある。

以上、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様に変更、応用され得るということは、当該技術分野の通常の技術者において自明である。従って、本発明の真の保護範囲は添付の請求範囲により解釈されるべきであり、それと同等な範囲内の全ての技術的思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

１１０、２１０ デューティ検出部
１２０、２３０ 速度変換部
１３０、２４０ 速度検出部
１４０、２５０ 誤差演算部
１５０、２６０ 速度制御部
１６０、２８０ ＰＷＭ生成部
１７０、２９０ モータ
２２０ 第１デューティ変化検出部
２７０ 第２デューティ変化検出部
２７５ デューティ生成部

Claims (14)

1. 外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する第１デューティ変化検出部と、
   前記第１デューティ変化検出部により検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示を実際の速度値に変換する速度変換部と、
   前記速度変換部により変換された指示速度とモータの現在速度との差を用いて、モータに印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭのデューティ値を決定する速度制御部と、
   前記速度制御部により決定されたＰＷＭのデューティ値の変化を検出する第２デューティ変化検出部と、
   前記第２デューティ変化検出部により検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、を含む、モータ速度制御装置。
2. 前記第１デューティ変化検出部の前方に、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示からデューティ（ｄｕｔｙ）を検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部に提供するデューティ検出部をさらに含む、請求項１に記載のモータ速度制御装置。
3. 前記モータの現在速度を検出し、前記速度制御部に提供する速度検出部をさらに含む、請求項１または２に記載のモータ速度制御装置。
4. 前記速度検出部により検出された検出速度と前記速度変換部により変換された指示速度との差を演算し、その結果を前記速度制御部に提供する誤差演算部をさらに含む、請求項３に記載のモータ速度制御装置。
5. 前記第２デューティ変化検出部と前記ＰＷＭ生成部との間に、前記第２デューティ変化検出部により検出されたデューティ値の変化に応じてデューティ値を周期的に更新するデューティ生成部をさらに含む、請求項１から４の何れか１項に記載のモータ速度制御装置。
6. 前記ＰＷＭ生成部は、前記モータに実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する、請求項１から５の何れか１項に記載のモータ速度制御装置。
7. 前記ＰＷＭ生成部は、前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するにあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率分ずつ段階的に変化させる、請求項６に記載のモータ速度制御装置。
8. 第１デューティ変化検出部、速度変換部、速度制御部、第２デューティ変化検出部及びＰＷＭ生成部を含むモータ速度制御装置によるモータ速度制御方法であって、
   ａ）前記第１デューティ変化検出部により、外部から供給されるＰＷＭ信号のデューティの変化を検出する段階と、
   ｂ）前記速度変換部により、前記検出されたデューティの変化に基づいて、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示を実際の速度値に変換する段階と、
   ｃ）前記速度制御部により、前記速度変換部によって変換された指示速度とモータの現在速度との差を用いてモータに印加される新しい速度指示値を生成し、その新しい速度指示値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を決定する段階と、
   ｄ）前記第２デューティ変化検出部により、前記速度制御部によって決定されたＰＷＭ信号のデューティ値の変化を検出する段階と、
   ｅ）前記ＰＷＭ生成部により、前記第２デューティ変化検出部によって検出されたデューティ値の変化に基づいて、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号を生成する段階と、を含む、モータ速度制御方法。
9. 前記段階ａ）の前に、デューティ検出部により、外部から供給されるＰＷＭ信号形態の速度指示からデューティ（ｄｕｔｙ）を検出し、その結果を前記第１デューティ変化検出部に提供する段階をさらに含む、請求項８に記載のモータ速度制御方法。
10. 前記段階ｃ）の前に、速度検出部により、モータの現在速度を検出し、その結果を前記速度制御部に提供する段階をさらに含む、請求項８または９に記載のモータ速度制御方法。
11. 前記段階ｃ）の前に、誤差演算部により、前記速度検出部によって検出された検出速度と前記速度変換部によって変換された指示速度との差を演算し、その結果を前記速度制御部に提供する段階をさらに含む、請求項１０に記載のモータ速度制御方法。
12. 前記段階ｄ）の後に、デューティ生成部により、前記第２デューティ変化検出部によって検出されたデューティ値の変化に応じてデューティ値を周期的に更新する段階をさらに含む、請求項８から１１の何れか１項に記載のモータ速度制御方法。
13. 前記段階ｅ）で、前記ＰＷＭ生成部により、モータに実際に印加されるＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御する、請求項８から１２の何れか１項に記載のモータ速度制御方法。
14. 前記ＰＷＭ生成部により前記ＰＷＭ信号のデューティ値の最大変化量を制御するにあたり、ＰＷＭ信号の１周期毎に予め設定された特定比率分ずつ段階的に変化させる、請求項１３に記載のモータ速度制御方法。

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