KR0171088B1 - Sensorless bldc motor control apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브러쉬 없는 직류모터 즉, BLDC 모터 제어장치에 관한 것으로서, 종래의 BLDC 모터 제어장치는 회전자의 위치를 감지하는 위치센서(41)가 회전자와 고정자 사이의 에어 갭에 장착되기 때문에 회전하는 회전자에 의해 위치센서(41)가 파손될 가능성이 높고, 위치센서(41)의 회전자 위치 감지신호가 제어수단(4)으로 공급되도록 하는 별도의 신호선과 커넥터(Connector)가 필요하며, 상기 신호선의 노이즈(Noise) 제거를 위한 필터가 필요하게 되어 제어장치의 구성요소가 많아져 동작에 대한 신뢰도가 하락하는 문제점이 있었다.The present invention relates to a brushless DC motor, that is, a BLDC motor controller, and the conventional BLDC motor controller is rotated because the position sensor 41 for detecting the position of the rotor is mounted in the air gap between the rotor and the stator. The position sensor 41 is likely to be damaged by the rotor, and a separate signal line and a connector are required to supply the rotor position detection signal of the position sensor 41 to the control means 4. Since a filter for removing noise of a signal line is required, there are many components of a control device, and thus there is a problem in that reliability of operation decreases.

그리고, 종래 기술로서, 상기 BLDC 모터 제어장치의 문제점을 해결하기 위한 센서레스(Sensorless) 제어방법이 제공되었는데, 종래의 센서레스 제어방법은 각 상(A,B,C)의 역기전력(EMF)과 중성점 전압의 교차점을 검출할 때 인버터(2)로부터 공급되는 펄스폭 변조된 전압이 중성점 전압과 교차하고, 또한 프리 휠링과 중성점 전압과의 교차분을 제거하기가 어려우며, 순수한 역 기전력(EMF)과 중성점 전압과의 교차점을 검출하였다 하더라도 검출된 회전(32) 위치신호가 실제의 회전자(32) 위치보다 위상이 30°앞서게 됨으로 별도의 기기를 이용하여 위상보상을 해주어야만 하기 때문에 전체적인 시스템 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.In addition, as a prior art, a sensorless control method for solving the problems of the BLDC motor control apparatus has been provided, and the conventional sensorless control method includes a counter electromotive force (EMF) of each phase (A, B, and C). When detecting the cross point of the neutral voltage, the pulse width modulated voltage supplied from the inverter 2 crosses the neutral voltage, and it is difficult to remove the intersection between the free wheeling and the neutral voltage, and the pure counter electromotive force (EMF) Even if the intersection point with the neutral point voltage is detected, the detected rotation 32 position signal is 30 ° ahead of the actual rotor 32 position, so the phase compensation must be performed using a separate device. There was a problem of becoming complicated.

따라서, 상기 문제점을 해결하기위한 본 발명은 BLDC 모터를 제어함에 있어 물리적인 위치센서를 사용하지 않고 BLDC 모터의 선간 전압을 이용하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 감지하고, 그 감지 결과에 따라 BLDC 모터를 제어하는 것으로, 물리적인 센서가 없으므로 전선이 필요없게 되어 제품의 구조가 단순해지고, 또한 회전자 위치감지 동작이 모터 제어전압의 적분값에 의해 검출됨으로 모터가 저속으로 회전할 때에도 회전자의 위치 감지에 대한 신뢰도가 향상되므로, 저속회전시 모터 제어에 대한 신뢰도가 향상되는 효과가 있는 센서없는 BLDC 모터 제어장치이다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention senses the rotor position of the BLDC motor by using the line voltage of the BLDC motor without using a physical position sensor in controlling the BLDC motor, and according to the detection result of the BLDC motor Since there is no physical sensor, no wire is needed, and the structure of the product is simplified, and the position of the rotor even when the motor rotates at low speed because the rotor position sensing operation is detected by the integral value of the motor control voltage. The sensorless BLDC motor control device has the effect of improving the reliability of the motor control at low speed since the reliability of the sensing is improved.

Description

센서없는 비엘디씨(BLDC) 모터 제어장치Sensorless BLDC Motor Control

제1도는 종래의 모터 제어장치를 보인 블럭도.1 is a block diagram showing a conventional motor control apparatus.

제2도는 종래의 모터 제어장치에 적용된 인버터와 모터의 등가회로를 보인 회로도.2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of an inverter and a motor applied to a conventional motor control apparatus.

제3도는 일반적인 BLDC 모터의 내부구조를 보인 도면.3 is a view showing the internal structure of a general BLDC motor.

제4도는 위치센서의 감지신호에 따른 인버터 구동신호를 보인 표.4 is a table showing an inverter driving signal according to the detection signal of the position sensor.

제5도의 (a)∼(e)는 위치센서 없이 BLDC 모터를 제어하는 종래 모터 제어방법을 설명하기위한 도면.5A to 5E are diagrams for explaining a conventional motor control method of controlling a BLDC motor without a position sensor.

제6도는 본 발명의 센서없는 BLDC 모터 제어장치를 보인 블럭도.6 is a block diagram showing a sensorless BLDC motor control apparatus of the present invention.

제7도는 본 발명에 적용된 위치 감지부를 상세히 보인 회로도.7 is a circuit diagram showing in detail the position sensing unit applied to the present invention.

제8도는 본 발명에 적용된 펄스폭 변조부를 상세히 보인 회로도.8 is a circuit diagram showing in detail the pulse width modulator applied to the present invention.

제9도의 (a)∼(f)는 본 발명의 각부 출력 파형도.9 (a) to 9 (f) are output waveform diagrams of various parts of the present invention.

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

10 : 위치 감지부 20 : 제어부10: position detection unit 20: control unit

30 : 구동 기준신호 발생부 40 : 펄스폭 변조부30: driving reference signal generator 40: pulse width modulator

50 : 인버터 구동부50: inverter drive unit

본 발명은 브러쉬 없는 직류모터 즉, BLDC 모터 제어장치에 관한 것으로서, 특히 BLDC 모터를 제어함에 있어 물리적인 위치센서를 사용하지 않고 BLDC 모터의 선간 전압을 이용하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 감지하고, 그 감지 결과에 따라 BLDC 모터를 제어하는 센서없는 BLDC 모터 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a brushless DC motor, that is, a BLDC motor control device, and in particular, to control the BLDC motor by detecting the rotor position of the BLDC motor using the line voltage of the BLDC motor without using a physical position sensor. It relates to a sensorless BLDC motor controller for controlling the BLDC motor according to the detection result.

도면 제1도 내지 제3도는 종래의 BLDC 모터 제어장치를 도시한 것으로서, 입력 교류전압을 정류하는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)에서 정류된 전압을 평활하여 직류화 하는 평활 콘덴서(C1)와, 일정 구동신호에 따라 동작하여 상기 평활 콘덴서(C1)로부터 입력된 직류 전압을 교류로 변환시켜 BLDC 모터(3)로 공급하는 인버터(2)와, 상기 인버터(2)로부터 입력되는 일정 전압에 의해 동작하여 일정 동력을 발생시키는 BLDC 모터(3)와, 상기 BLDC 모터(3)의 회전속도를 감지하고 그 감지결과에 따라 BLDC 모터(3)의 회전속도를 제어하기 위한 일정 구동신호를 상기 인버터(2)로 출력하는 모터 제어수단(4)으로 구성된다.1 through 3 illustrate a conventional BLDC motor control apparatus, and includes a rectifier 1 for rectifying an input AC voltage and a smoothing capacitor C1 for smoothing and directing the voltage rectified by the rectifier 1. And an inverter 2 which converts the DC voltage input from the smoothing capacitor C1 into AC by supplying it to the BLDC motor 3 by operating according to a constant driving signal, and a constant voltage input from the inverter 2. And a constant drive signal for sensing the rotational speed of the BLDC motor 3 and the BLDC motor 3 to generate a constant power and controlling the rotational speed of the BLDC motor 3 according to the detection result. It consists of the motor control means 4 which outputs to the inverter 2.

그리고, 상기 인버터(2)는 상기 모터 제어수단(4)으로부터 공급되는 구동신호에 따라 온/오프 스위칭 동작하여 평활 콘덴서(C1)에서 평활된 직류 전압을 BLDC 모터(3)를 구성하는 회전자(32)의 각 상(A,B,C)으로 공급하는 다수의 트랜지스터(Q1∼Q6)로 구성되며, 상기 BLDC 모터(3)는 인버터(2)로부터 공급되는 일정 전원에 따라 일정 회전자계를 발생시키는 고정자(31)와, 상기 고정자(31)의 회전자계에 의해 회전하는 회전자(32)로 구성된다.In addition, the inverter 2 switches on / off according to a driving signal supplied from the motor control means 4 to form a BLDC motor 3 with a DC voltage smoothed by the smoothing capacitor C1 ( It is composed of a plurality of transistors Q1 to Q6 supplied to each of the phases A, B, and C of 32. The BLDC motor 3 generates a constant rotating magnetic field in accordance with a constant power supplied from the inverter 2. It consists of a stator 31 and a rotor 32 which rotates by the rotor field of the stator 31.

상기 고정자(31)는 세개의 상(A,B,C)으로 구분되어지며, 각각의 상(A,B,C)에는 전기장을 발생시키는 코일이 권선되어 있다.The stator 31 is divided into three phases A, B, and C, and coils for generating an electric field are wound around each of the phases A, B, and C.

그리고, 상기 제어수단(4)은 BLDC 모터(3)의 구동시 고정자(31)의 각 상(A,B,C) 위치를 감지하여 일정 신호로 출력하는 위치센서(41)와, 상기 위치센서(41)에서 출력되는 일정 신호로부터 BLDC 모터(3)의 회전속도를 감지하고 감지속도를 기프로그램된 소정의 속도와 비교하여 비교결과에 따라 BLDC 모터(3)의 회전속도가 목적하는 속도로 제어될 수 있도록 하기 위한 일정 제어신호를 출력하는 제어부(42)와, 상기 위치센서(41)에서 출력되는 회전자(32)의 위치에 대한 정보와 제어부(42)에서 출력된 모터 회전방향에 관한 제어신호에 따라 인버터(2)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)를 온/오프 제어할 수 있도록 하는 구동신호를 발생시켜 출력하는 구동신호 발생부(43)와, 상기 구동신호 발생부(43)에서 출력된 구동신호를 제어부(42)에서 출력된 제어신호에 따라 펄스폭 변조하여 출력하는 펄스폭 변조부(44)와, 상기 펄스폭 변조부(44)에서 펄스폭 변조되어 출력된 구동신호를 인버터(2)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)로 출력하는 인버터 구동부(45)로 구성된다.The control means 4 detects the position of each phase (A, B, C) of the stator 31 when the BLDC motor 3 is driven, and outputs a predetermined signal to the position sensor 41 and the position sensor. The rotation speed of the BLDC motor 3 is sensed from the constant signal output from the 41 and the detection speed is compared with a predetermined speed, and the rotation speed of the BLDC motor 3 is controlled to the desired speed according to the comparison result. The control unit 42 for outputting a predetermined control signal to be able to be made, the information on the position of the rotor 32 output from the position sensor 41 and the control about the motor rotation direction output from the control unit 42 A drive signal generator 43 for generating and outputting a drive signal for controlling on / off control of each transistor Q1 to Q6 of the inverter 2 according to the signal, and outputting from the drive signal generator 43. The pulse width modulated according to the control signal output from the controller 42 A pulse width modulator 44 for outputting and a drive signal output by pulse width modulating the pulse width modulator 44 to the transistors Q1 to Q6 of the inverter 2. It is composed.

그리고, 상기 미설명된 도면부호 D1∼D6은 다이오드이다.Incidentally, reference numerals D1 to D6 described above are diodes.

이와같이 구성된 종래의 BLDC 모터 제어장치의 동작을 도면 제1도 내지 제4도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional BLDC motor control apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

먼저, BLDC 모터(3)를 구동시키기 위한 교류 전원이 정류부(1)로 입력되면, 상기 정류부(1)는 입력되는 교류 전원을 정류하여 출력하고, 평활 콘덴서(C1)는 상기 정류부(1)에서 정류된 신호를 평활하여 직류 전압으로 변환하고, 인버터(2)는 상기 평활 콘덴서(C1)에서 평활된 직류 전압을 제어수단(4)의 인버터 구동부(45)로부터 공급되는 일정 구동신호에 따라 교류 전압으로 변환하여 BLDC 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 각 상 즉, A상, B상, C상으로 공급한다.First, when the AC power for driving the BLDC motor 3 is input to the rectifier 1, the rectifier 1 rectifies and outputs the AC power input, the smoothing capacitor (C1) in the rectifier (1) The rectified signal is smoothed and converted into a DC voltage, and the inverter 2 converts the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor C1 in accordance with a constant drive signal supplied from the inverter driver 45 of the control means 4. The phases of the stator 31 constituting the BLDC motor 3, i.e., A phase, B phase, and C phase, are supplied to the phase.

상기 인버터(2)는 제2도에 도시된 바와같이 평활 콘덴서(C1)의 고전위 부분에 접속된 트랜지스터(Q1,Q3,Q5)와 저전위 부분에 접속된 트랜지스터(Q2,Q4,Q6)가 각각 하나씩 짝을 이루어 상기 고정자(310의 각 상(A,B,C)으로 일정 교류 전압을 공급한다.As shown in FIG. 2, the inverter 2 includes transistors Q1, Q3 and Q5 connected to the high potential portion of the smoothing capacitor C1 and transistors Q2, Q4 and Q6 connected to the low potential portion. Each pair is supplied one by one to supply a constant AC voltage to each phase (A, B, C) of the stator (310).

한편, 상기 설명과 같이 BLDC 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에 권선된 코일에 전류가 흐르고 상기한 전류에 의해 형성된 자기장이 모터와 회전자(32) 사이의 에어-갭(Air-Gap)에 공간적으로 회전하는 회전자계를 발생시켜 상기 회전자(32)가 상기한 회전자계와 동기되어 회전한다.On the other hand, as described above, the current flows through the coils wound on the respective phases A, B, and C of the stator 31 constituting the BLDC motor 3, and the magnetic field formed by the above-described current is generated by the motor and the rotor 32. The rotor 32 rotates in synchronism with the rotor field by generating a rotating magnetic field in the air gap between the air gap.

상기 설명과 같이 회전자(32)가 회전하게 되면, 위치센서(41)는 회전자의 위치를 감지하여 제어부(42)와 구동신호 발생부(43)로 출력하고, 상기 제어부(42)는 위치센서(41)로 부터 입력되는 회전자의 위치에 대한 정보를 이용하여 모터의 회전속도를 판별한다.When the rotor 32 is rotated as described above, the position sensor 41 detects the position of the rotor and outputs it to the controller 42 and the drive signal generator 43, and the controller 42 is positioned. The rotational speed of the motor is determined using the information on the position of the rotor input from the sensor 41.

그리고나서, 판별된 회전속도를 기 프로그램된 소정의 목표속도와 비교하고, 비교결과 오차가 발생할 경우 BLDC 모터(3)가 목표속도로 회전할 수 있도록 하기 위한 일정 제어신호, 즉, 모터(3)의 회전방향에 대한 정보와 모터(3) 인가전압에 대한 정보를 출력한다.Then, the determined rotational speed is compared with a predetermined target target speed, and a constant control signal for the BLDC motor 3 to rotate at the target speed when an error occurs as a result of the comparison, that is, the motor 3 Information on the rotation direction of the motor and information on the applied voltage of the motor (3) is output.

이때, 상기 구동신호 발생부(43)는 입력되는 모터(3)의 회전방향에 대한 정보와 회전자(32)의 위치에 대한 정보를 이용하여 인버터(2)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)를 온/오프 스위칭 동작시킬 수 있도록 하는 일정 구동신호를 발생시켜 펄스폭 변조부(44)로 출력하고, 상기 펄스폭 변조부(44)는 제어부(42)로부터 입력되는 모터(3) 인가전압에 대한 정보에 따라 구동신호의 펄스폭을 변조하여 인버터 구동부(45)로 출력한다.At this time, the driving signal generator 43 uses the information on the rotation direction of the motor 3 and the position of the rotor 32 to input each transistor Q1 to Q6 of the inverter 2. Generates and outputs a predetermined driving signal to enable the on / off switching operation to the pulse width modulator 44, the pulse width modulator 44 to the voltage applied to the motor (3) input from the controller 42 The pulse width of the driving signal is modulated according to the information and output to the inverter driver 45.

그리고, 상기 인버터 구동부(45)는 펄스폭 변조된 구동신호를 인버터(2)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)로 공급함으로서, 각각의 트랜지스터(Q1∼Q6)가 온/오프 스위칭 동작하여 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 교류 전압이 공급되어 모터(3)의 회전자(32)가 회전하는 것이다.In addition, the inverter driver 45 supplies a pulse width modulated drive signal to each of the transistors Q1 to Q6 of the inverter 2, so that each of the transistors Q1 to Q6 is switched on and off so that the motor 3 AC voltage is supplied to each of the phases A, B, and C of the stator 31 constituting the C), so that the rotor 32 of the motor 3 rotates.

도면 제4도는 위치센서(41)에서 회전자(32)의 위치 감지에 따른 출력신호와 그에 따른 인버터(2) 구동신호의 일예를 표기한 것으로서, 위치센서(41)의 감지정보에 따른 구동신호가 '1'인 경우에는 인버터(2)의 해당 트랜지스터(Q∼Q6)가 온동작하고, 구동신호가 '0'인 경우에는 인버터(2)의 해당 트랜지스터(Q1∼Q6)가 오프되어 결과적으로 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자계가 발생되어 회전자(32)가 회전하는 것이다.4 is a diagram showing an example of the output signal according to the position detection of the rotor 32 in the position sensor 41 and the drive signal according to the inverter 2, the drive signal according to the detection information of the position sensor 41 Is 1, the corresponding transistors Q to Q6 of the inverter 2 are turned on, and when the drive signal is '0', the corresponding transistors Q1 to Q6 of the inverter 2 are turned off, and as a result, The rotor field is generated by the electric current flowing through the coil of the stator 31 constituting the motor 3, and the rotor 32 rotates.

상기 설명에서와 같이 종래의 모터 제어장치는 위치센서(41)에서 감지된 회전자(32)의 위치정보를 이용하여 모터(3)의 회전속도를 판단하고, 판단된 회전속도와 기 프로그램된 목표속도를 비교한 후 그 비교결과에 따라 모터(3)의 회전속도가 소정의 목표속도에 도달할 수 있도록 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 교류 전압을 공급하여 줌으로서, BLDC 모터(3)가 목표 속도로 제어되는 것이다.As described above, the conventional motor control apparatus determines the rotation speed of the motor 3 by using the position information of the rotor 32 detected by the position sensor 41, and determines the determined rotation speed and the pre-programmed target. By comparing the speed and supplying an alternating voltage to each phase (A, B, C) of the stator 31 so that the rotational speed of the motor 3 reaches a predetermined target speed according to the comparison result, The BLDC motor 3 is controlled at the target speed.

그러나, 상기 설명과 같은 BLDC 모터 제어장치는 회전자의 위치를 감지하는 위치센서(41)가 회전자와 고정자 사이의 에어 갭에 장착되기 때문에 회전하는 회전자에 의해 위치센서(41)가 파손될 가능성이 높고, 위치센서(41)의 회전자 위치 감지신호가 제어수단(4)으로 공급되도록 하는 별도의 신호선과 커넥터(Connector)가 필요하며, 상기 신호선의 노이즈(Noise) 제거를 위한 필터가 필요하게 되어 제어장치의 구성요소가 많아져 동작에 대한 신뢰도가 하락하는 문제점이 있었다.However, in the BLDC motor control apparatus as described above, since the position sensor 41 for detecting the position of the rotor is mounted in the air gap between the rotor and the stator, the position sensor 41 may be damaged by the rotating rotor. This high, requires a separate signal line and a connector for the rotor position detection signal of the position sensor 41 to be supplied to the control means 4, and a filter for removing the noise of the signal line There is a problem in that the reliability of the operation is lowered as the components of the control device increases.

그리고, 종래 기술로서, 상기 BLDC 모터 제어장치의 문제점을 해결하기 위한 센서레스(Sensorless) 제어방법이 제공되었으며, 도면 제5도는 종래 센서레스 제어방법을 설명하기 위한 파형도이다.In addition, as a conventional technology, a sensorless control method for solving the problem of the BLDC motor control apparatus has been provided, and FIG. 5 is a waveform diagram for explaining a conventional sensorless control method.

제5도의 (a)(b)(c)는 BLDC 모터의 위치센서(41)에서 감지된 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에 대한 회전자(32)의 위치를 나타낸 것으로서, 각 상(A,B,C)에 대한 회전자(32)의 위치는 각각 120°의 위상차를 갖는다.(A) (b) (c) of FIG. 5 shows the position of the rotor 32 with respect to each phase A, B and C of the stator 31 detected by the position sensor 41 of the BLDC motor. The position of the rotor 32 with respect to each of the phases A, B, and C has a phase difference of 120 degrees, respectively.

그리고, 제5도의 (d)는 고정자(31) A상에 공급되는 전압 파형을 도시한 것으로서, 고전위 구간과 저전위 구간으로 구분되며 각 구간은 펄스폭 변조 제어되는 120°의 통전구간과 비통전구간인 60°의 휴지구간으로 구성되어 360°의 한 주기를 형성한다.In addition, (d) of FIG. 5 shows a voltage waveform supplied to the stator 31 A, which is divided into a high potential section and a low potential section, each section having a conduction section of 120 ° and pulse width modulation controlled. It consists of a 60 ° rest period, which is a full span, forming a period of 360 °.

제5도의 (e)는 고정자(31) A상에서의 역 기전력(EMF)과 각 상(A,B,C)의 중성점 전압의 교차점을 도시한 것으로서, 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에서는 서로 120°의 위상차를 갖는 역 기전력이 발생된다.FIG. 5E shows the intersection of the counter electromotive force EMF on the stator 31 A phase and the neutral point voltage of each phase A, B, and C. Each phase A, B of the stator 31 is shown in FIG. In (C), back EMF having a phase difference of 120 ° is generated.

제5도의 (f)는 제5도 (e)에 도시된 고정자(31) A상에서의 역 기전력과 중성점 전압의 교차점을 제로 크로스(Zero Cross) 방식으로 감지한 결과를 도시한 것으로서, 제로 크로스 방식으로 감지된 회전자(32)의 위치신호를 제5도의 (a)에 도시된 회전자(32)의 위치신호 보다 위상이 30°앞서있음을 알 수 있다.FIG. 5 (f) shows the result of detecting the crossing point of the counter electromotive force and the neutral point voltage on the stator 31 A shown in FIG. 5 (e) by the zero cross method. It can be seen that the position signal of the rotor 32 sensed by the phase is 30 ° ahead of the position signal of the rotor 32 shown in FIG.

회전자(32)의 위치 감지를 각 상(A,B,C)의 역 기전력과 중성점 전압의 교차점을 이용해서 감지하는 이유는 각 상(A,B,C)으로 공급되는 전압이 비통전 구간일 때 각 상(A,B,C) 전압은 인버터(2)로부터 공급되는 전압의 영향을 받지 않기 때문에 고정자(31)의 상(A,B,C) 전압이 모터 즉, 회전자(32)의 위치정보를 가지고 있는 순수한 역 기전력(EMF)만이 남기 때문이다.The reason for detecting the position of the rotor 32 by using the intersection of the counter electromotive force and the neutral point voltage of each phase (A, B, C) is that the voltage supplied to each phase (A, B, C) is not energized. When the phase (A, B, C) voltage is not affected by the voltage supplied from the inverter 2, the phase (A, B, C) voltage of the stator 31 is a motor, that is, the rotor 32 This is because only pure back EMF with position information remains.

제5도의 (g)는 제로 크로스 방식으로 검출된 회전자(32)의 위치신호가 실제 회전자(32)의 위치보다 위상이 30°앞서게 됨으로 별도의 타이머를 사용하여 30°위상 보상한 상태를 도시한 것이다.(G) of FIG. 5 shows the position signal of the rotor 32 detected by the zero cross method in which the phase signal is 30 ° ahead of the actual rotor 32, so that a phase compensation of 30 ° using a separate timer is performed. It is shown.

상기 설명에서와 같이 종래의 센서레스 제어방법은 각 상(A,B,C)의 역 기전력(EMF)과 중성점 전압이 교차되는 지점을 제로 크로스 방식으로 검출하여 회전자(32)의 위치를 감지하고, 감지된 회전자(32)의 위치에 따라 모터속도를 제어하는 것이다.As described above, the conventional sensorless control method detects the position of the rotor 32 by detecting a point where the counter electromotive force (EMF) of each phase (A, B, C) and the neutral point voltage cross each other in a zero crossing manner. Then, the motor speed is controlled according to the detected position of the rotor 32.

그러나, 상기 설명과 같은 종래의 센서레스 제어방법은 각 상(A,B,C)의 역 기전력(EMF)과 중성점 전압의 교차점을 검출할 때 인버터(2)로부터 공급되는 펄스폭 변조된 전압이 중성점 전압과 교차하고, 또한 프리 휠링(Free Wheeling)과 중성점 전압과의 교차분을 제거하기가 어려우며, 순수한 역 기전력(들)과 중성점 전압과의 교차점을 검출하였다 하더라도 검출된 회전자(32) 위치신호가 실제의 회전자(32) 위치보다 위상이 30° 앞서게 됨으로 별도의 기기를 이용하여 위상보상을 해주어야만 하기 때문에 전체적인 시스템 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.However, in the conventional sensorless control method as described above, the pulse width modulated voltage supplied from the inverter 2 when the cross point of the counter electromotive force (EMF) of each phase (A, B, C) and the neutral point voltage is detected. It is difficult to remove the intersection between the neutral point voltage and the free wheeling and the neutral point voltage, and the detected rotor 32 position even if the intersection point of the pure back EMF (s) and the neutral point voltage is detected. Since the signal is 30 ° ahead of the actual rotor 32 position, the compensating system has to be complicated by using a separate device.

또한, 각 상(A,B,C)의 역 기전력(EMF)을 이용하여 회전자(32)의 위치를 감지함으로, 회전자(32)의 회전속도가 작으면 각 상(A,B,C)의 역 기전력(EMF)이 작아지므로, 모터가 저속으로 회전할때에는 회전자(32)의 위치를 정확하게 감지할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, by detecting the position of the rotor 32 by using the counter electromotive force (EMF) of each phase (A, B, C), if the rotational speed of the rotor 32 is small, each phase (A, B, C) Since the back EMF (EMF) becomes small, there is a problem in that the position of the rotor 32 cannot be accurately detected when the motor rotates at a low speed.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, BLDC 모터를 제어함에 있어 물리적인 위치센서를 사용하지 않고 BLDC 모터의 선간 전압을 이용하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 감지하고, 그 감지 결과에 따라 BLDC 모터를 제어하는 BLDC 모터 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, in the control of the BLDC motor, the position of the rotor of the BLDC motor is sensed using the line voltage of the BLDC motor without using a physical position sensor, and the detection result It is an object of the present invention to provide a BLDC motor control device for controlling a BLDC motor.

도면 제6도는 상기 목적달성을 위한 본 발명의 센서없는 BLDC 모터 제어장치를 도시한것으로서, 인버터(2)에서 출력되어 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 제어전압과 모터(3)의 중성점 전압을 이용하여 모터(3)의 회전자(32) 위치를 감지하는 위치 감지부(10)와, 상기 위치 감지부(10)에서 감지된 회전자(32) 위치신호로부터 BLDC 모터(3)의 회전속도를 감지하고 감지속도를 기프로그램된 소정의 속도와 비교하여 비교결과에 따라 BLDC 모터(3)의 회전속도가 목적하는 속도로 제어될 수 있도록 하기 위한 일정 제어신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 위치 감지부(10)에서 출력되는 회전자(32)의 위치신호와 제어부(20)에서 출력된 모터 회전방향에 관한 제어신호에 따라 인버터(20를 제어할 수 있도록 하는 구동 기준신호를 발생시켜 출력하는 구동 기준신호 발생부(30)와, 상기 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 구동 기준신호를 제어부(20)에서 출력된 제어신호(전압 제어신호, 인에이블(Enable)신호)에 따라 펄스폭 변조하여 출력하는 펄스폭 변조부(40)와, 상기 펄스폭 변조부(40)에서 펄스폭 변조되어 출력된 구동신호를 인버터(2)로 출력하는 인버터 구동부(50)로 구성된다.Figure 6 shows the sensorless BLDC motor control apparatus of the present invention for achieving the above object, and the control voltage output from the inverter 2 and supplied to each phase (A, B, C) of the stator (31) From the position detecting unit 10 for detecting the position of the rotor 32 of the motor 3 using the neutral point voltage of the motor 3, and from the position signal of the rotor 32 detected by the position detecting unit 10 It detects the rotational speed of the BLDC motor 3 and compares the detection speed with a predetermined predetermined speed so that the rotational speed of the BLDC motor 3 can be controlled to the desired speed according to the comparison result. The inverter 20 can be controlled according to the control unit 20 for outputting, the position signal of the rotor 32 output from the position detecting unit 10 and the control signal for the motor rotation direction output from the control unit 20. Generates driving reference signal to generate and output driving reference signal And a pulse width modulated by the driving reference signal output from the driving reference signal generator 30 in accordance with a control signal (voltage control signal, enable signal) output from the controller 20. A pulse width modulator 40 and an inverter driver 50 for outputting a drive signal pulse-width modulated by the pulse width modulator 40 to the inverter 2.

이와같이 구성된 본 발명의 센서없는 BLDC 모터 제어장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the sensorless BLDC motor control apparatus of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 위치 감지부(10)는 인버터(2)에서 모터(3)로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에 대한 회전자(32)의 위치를 감지하고, 감지된 회전자(32)의 위치신호를 제어부(20)와 구동신호 발생부(30)로 각각 출력하고, 상기 제어부(20)는 회전자(32) 위치신호로 현재 모터(3)의 회전속도를 판단하고, 판단된 회전속도에 따라 모터속도 제어에 필요한 모터 방향 제어신호, 펄스폭 변조 인에이블 신호, 전압 제어신호를 출력한다.First, the position sensing unit 10 uses the control voltages VA, VB, and VC supplied from the inverter 2 to the motor 3 and the neutral point voltage VN of the motor 3. Detecting the position of the rotor 32 with respect to the phase (A, B, C), and outputs the detected position signal of the rotor 32 to the control unit 20 and the drive signal generator 30, respectively, The control unit 20 determines the current rotation speed of the motor 3 by the position signal of the rotor 32, and the motor direction control signal, the pulse width modulation enable signal, and the voltage control required for the motor speed control according to the determined rotation speed. Output the signal.

그리고, 구동 기준신호 발생부(30)는 상기 위치 감지부(10)에서 감지 출력된 회전자(32)위치신호와 제어부(20)에서 출력된 방향 제어신호를 입력받아 인버터(2) 구동을 위한 구동기준신호를 발생시켜 펄스폭 변조부(40)로 출력하고, 상기 펄스폭 변조부(40)는 상기 구동기준신호 발생부(30)에서 출력된 인버터(2) 구동 기준신호를 제어부(20)의 전압 제어신호와 인에이블신호에 따라 펄스폭 변조하여 인버터 구동부(50)로 출력한다.In addition, the driving reference signal generator 30 receives the rotor 32 position signal sensed and output from the position sensing unit 10 and a direction control signal output from the controller 20 to drive the inverter 2. A driving reference signal is generated and output to the pulse width modulator 40, and the pulse width modulator 40 controls the driving reference signal of the inverter 2 output from the driving reference signal generator 30 to the controller 20. The pulse width modulated according to the voltage control signal and the enable signal of the output to the inverter driver 50.

그러면, 상기 인버터 구동부(50)가 펄스폭 변조부(40)에서 펄스폭 변조되어 출력된 구동신호를 인버터(2)로 출력하여 인버터(2)를 구동시킴으로서, 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)이 제어되는 것이다.Then, the inverter driver 50 drives the inverter 2 by outputting a drive signal that is pulse width modulated by the pulse width modulator 40 to the inverter 2 to drive the inverter 2, thereby forming a stator constituting the motor 3 ( The control voltages VA, VB, and VC supplied to each of the phases A, B, and C of FIG. 31 are controlled.

도면 제7도는 본 발명에 적용된 위치 감지부(10)를 상세히 도시한 것으로서, 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 A상으로 공급되는 제어전압(VA)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자(31)의 B상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제1위치 감지기(11)와, 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 B상으로 공급되는 제어전압(VB)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자(31)의 C상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제2위치 감지기(12)와, 모터(3)를 구성하는 고정자(31)의 C상으로 공급되는 제어전압(VC)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자(31)의 A상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제3위치 감지기(13)로 구성된다.7 is a detailed view illustrating the position sensing unit 10 applied to the present invention, wherein the control voltage VA supplied to the A phase of the stator 31 constituting the motor 3 and the neutral point voltage of the motor 3 are illustrated in FIG. A control voltage supplied to the first position detector 11 for detecting the rotor position with respect to the B phase of the stator 31 and the B phase of the stator 31 constituting the motor 3 using VN. A second position detector 12 which detects the rotor position with respect to the C phase of the stator 31 by using the neutral point voltage VN of the motor 3 and the stator 31 constituting the motor 3. The third position detector 13 detects the rotor position of the stator 31 with respect to the A phase by using the control voltage VC supplied to the C phase of the motor and the neutral point voltage VN of the motor 3. do.

그리고, 상기 각각의 위치 감지기(11∼13)는 입력되는 모터(3) 제어전압(VA,VB,VC)을 소정의 적분계수에 따라 적분하는 적분기(111)와, 상기 적분기(111)의 적분계수를 결정하는 저항(R10)및 콘덴서(C10)와, 상기 적분기(111)에서 적분된 제어전압(VA,VB,VC)과 중성점 전압(VN)을 비교하여 제어전압(VA,VB,VC)이 중성점 전압(VN)보다 높은 구간을 회전자 위치신호로 출력하는 비교기(112)로 구성되며, 상기 미설명된 도면부호 R11∼R13은 저항, D10,D11은 다이오드이다.Each of the position detectors 11 to 13 integrates an integrator 111 for integrating the control voltages VA, VB, and VC input according to a predetermined integration coefficient, and an integral of the integrator 111. The control voltages VA, VB and VC are compared by comparing the resistors R10 and capacitor C10 that determine coefficients with the control voltages VA, VB and VC integrated in the integrator 111 and the neutral point voltage VN. The comparator 112 outputs a section higher than the neutral point voltage VN as a rotor position signal, wherein R11 to R13, which are not described, are resistors, and D10 and D11 are diodes.

이와같이 구성된 위치 감지부(10)의 동작은 다음과 같다.The operation of the position sensing unit 10 configured as described above is as follows.

위치 감지부(10)의 동작을 설명하기에 앞서 제9도에 도시된 각 파형에 대해서 설명하면, 제9도의 (a)(b)(c)는 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에 대한 회전자(32)의 실제위치를 보인 파형도이고, 제9도의 (d)는 본 발명의 모터 제어장치에 의해 인버터(2)에서 고정자(31)의 A상으로 공급되는 제어전압(VA)을 나타낸 파형도이고, 제9도의 (e)는 제9도의 (d)는 제9도의 (d)와 같은 제어전압(VA)을 적분한 결과를 나타낸 파형도이며, 제9도의 (f)는 제어전압(VA)의 적분결과와 중성점 전압(VN)을 비교하는 비교기(112)의 비교결과를 나타낸 파형도이다.Before describing the operation of the position sensing unit 10, the waveforms shown in FIG. 9 will be described. In FIG. 9 (a), (b) and (c), each image (A, B) of the stator 31 is illustrated. Is a waveform diagram showing the actual position of the rotor 32 with respect to (C), and (d) of FIG. 9 is a control supplied from the inverter 2 to the A phase of the stator 31 by the motor control apparatus of the present invention. FIG. 9E is a waveform diagram showing the result of integrating the control voltage VA as shown in FIG. 9D, and FIG. 9E is a waveform diagram showing the voltage VA. (f) is a waveform diagram showing a comparison result of the comparator 112 comparing the integration result of the control voltage VA with the neutral point voltage VN.

상기 도면 제9도를 참고하여 본 발명에 적용된 위치 감지부(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 9, the operation of the position sensor 10 applied to the present invention will be described as follows.

먼저, 위치 감지부(10)의 제1위치 감지기(11)는 인버터(2)에서 출력되어 고정자(31)의 A상으로 공급되는 제9도의 (d)와 같은 제어전압(VA)을 입력받아 소정의 연산 및 비교과정을 거쳐 고정자(31)의 B상에 대한 회전자(32)의 위치를 감지하는데, 그 동작을 좀더 자세히 설명하면, 제1위치 감지기(11)를 구성하는 적분기(111)는 입력되는 제어전압(VA)을 저항(R10) 및 콘덴서(C10)에 의해 결정된 소정의 적분값에 따라 적분하여 제9도의 (e)와 같은 신호를 출력하고, 비교기(112)는 모터(3)의 중성점 전압(VN)과 상기 적분기(111)에서 적분된 신호를 비교하여 중성점 전압(VN)보다 적분기(111)에서 적분된 신호의 레벨이 높은 구간을 고정자(31)의 B상에 대한 회전자(32)의 위치신호로 출력한다.First, the first position detector 11 of the position sensing unit 10 receives a control voltage VA such as (d) of FIG. 9 which is output from the inverter 2 and supplied to the A phase of the stator 31. Detecting the position of the rotor 32 with respect to the B phase of the stator 31 through a predetermined operation and comparison process, the operation thereof will be described in more detail, the integrator 111 constituting the first position sensor 11 Integrates the input control voltage VA according to a predetermined integral value determined by the resistor R10 and the capacitor C10, and outputs a signal as shown in FIG. 9E, and the comparator 112 outputs a motor 3. Compare the signal integrated in the integrator 111 with the neutral point voltage (VN) of the circuit, and the interval of the level of the signal integrated in the integrator 111 is higher than the neutral point voltage (VN). The position signal of the former 32 is output.

상기 제1위치 감지기(11)의 비교기(112)에서 출력되는 고정자(31)의 B상에 대한 회전자(32)의 위치신호는 제9도의 (f)와 같으며, 상기 비교기(112)에서 출력된 회전자(32)의 위치신호는 제9도의 (b)에 도시된 고정자(31)의 B상에 대한 회전자(32)의 실제위치와 거의 동일하다.The position signal of the rotor 32 with respect to the phase B of the stator 31 output from the comparator 112 of the first position sensor 11 is the same as in FIG. 9 (f), and in the comparator 112 The output position signal of the rotor 32 is substantially the same as the actual position of the rotor 32 with respect to the B phase of the stator 31 shown in FIG.

그러나, 엄밀히 살펴보면 제1위치 감지기(11)의 비교기(112)에서 감지된 제9도의 (f)와 같은 회전자(32) 위치신호가 제9도의 (b)와 같은 실제 회전자(32)의 위치보다 일정위치(P)(DIR 3°)앞서게 되는데, 이는 회전자(32)의 위치를 실제 회전자(32)가 위치하는 것보다 조금 빨리 감지되는 것이므로 오히려 모터(3) 제어에 도움이 된다.However, if you look closely, the position signal of the rotor 32 as shown in (f) of FIG. 9 sensed by the comparator 112 of the first position sensor 11 is similar to that of the actual rotor 32 as shown in FIG. The position (P) (DIR 3 °) ahead of the position, which helps to control the motor (3) because the position of the rotor 32 is detected a little earlier than the actual rotor 32 is located. .

그리고, 위치 감지부(10)의 제2위치 감지기(12)는 고정자(31)의 B상으로 공급되는 제어전압(VB)을 상기 설명과 같은 소정의 연산 및 비교 과정을 거쳐 고정자(31)의 C상에 대한 회전자(32)의 위치신호를 검출하고, 제3위치 감지기(13)는 고정자(31)의 C상으로 공급되는 제어전압(VC)을 상기 설명과 같은 소정의 연산 및 비교 과정을 거쳐 고정자(31)의 A상에 대한 회전자(32)의 위치신호를 검출하는 것이다.In addition, the second position detector 12 of the position sensing unit 10 performs the control voltage VB supplied to the B phase of the stator 31 through a predetermined calculation and comparison process as described above to determine the stator 31. The position signal of the rotor 32 with respect to the C phase is detected, and the third position detector 13 calculates and compares the control voltage VC supplied to the C phase of the stator 31 as described above. Through this, the position signal of the rotor 32 with respect to the A phase of the stator 31 is detected.

상기와 같이 위치 감지부(10)의 각 위치 감지기(11∼13)에서 감지된 고정자(31)의 각 상(A,B,C)에 대한 회전자(32) 위치신호는 구동 기준신호 발생부(30)로 공급되어져 구동 기준신호 발생부(30)가 인버터(2) 구동을 위한 구동 기준신호를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.As described above, the position signal of the rotor 32 for each of the phases A, B, and C of the stator 31 detected by the position sensors 11 to 13 of the position sensing unit 10 is a driving reference signal generator. The driving reference signal generator 30 may be supplied to 30 to generate a driving reference signal for driving the inverter 2.

참고로, 상기 구동 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 구동 기준신호는 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)이 고전위(+)와 저전위(-)로 구분됨으로, 상기 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 제어전압(VA,VB,VC)을 공급하는 인버터(2)를 구동하기 위한 구동 기준신호 또한 A+,A-,B+,B-,C+,C-(제8도 참고)로 구분되어 진다.For reference, the driving reference signal generated by the driving reference signal generator 30 has the control voltages VA, VB, and VC supplied to the phases A, B, and C of the stator 31 having a high potential (+). ) And a low potential (-), the driving reference signal for driving the inverter (2) for supplying the control voltage (VA, VB, VC) to each phase (A, B, C) of the stator (31) It is also classified into A +, A-, B +, B-, C +, and C- (see also figure 8).

그리고, 도면 제8도는 본 발명을 구성하는 펄스폭 변조부(40)의 일실시예를 도시한 것으로서, 펄스폭 변조를 위한 기준파를 발생시키는 파형 발생기(401)와, 상기 파형 발생기(401)에서 발생되는 기준파와 제어부(20)로부터 입력되는 전압 제어신호를 상호 비교하여 일정 듀티(Duty)를 갖는 펄스를 발생시켜 출력하는 비교기(402)와, 제어부(20)로 부터 입력되는 인에이블신호(E)와 상기 비교기(402)의 출력펄스를 논리합 연산하여 그 결과를 출력하는 오아 게이트(403)와, 상기 오아 게이트(403)의 출력 펄스를 반전시키는 낫 게이트(Not Gate)(404)와, 상기 오아 게이트(403)의 출력펄스와 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 고전위 구동 기준신호(A+,B+,C+)를 각각 논리곱 연산하여 인버터(2) 구동을 위한 펄스폭 변조된 고전위 구동 신호(A+,B+,C+)를 각각 출력하는 다수의 앤드 게이트(405A,405B,405C)와, 상기 낫 게이트(404)의 출력펄스와 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 저전위 구동 기준신호(A-,B-,C-)를 각각 논리곱 연산하여 인버터(2) 구동을 위한 펄스폭 변조된 저전위 구동 신호(A-,B-,C-)를 출력하는 다수의 앤드 게이트(406A,406B,406C)로 구성된다.8 illustrates an embodiment of the pulse width modulator 40 constituting the present invention, and includes a waveform generator 401 for generating a reference wave for pulse width modulation, and the waveform generator 401. The comparator 402 for generating and outputting a pulse having a certain duty by comparing the reference wave generated from the voltage control signal input from the control unit 20 and the enable signal input from the control unit 20 ( E) an OR gate 403 for performing an OR operation on the output pulses of the comparator 402 and outputting the result, and a NOT gate 404 for inverting the output pulse of the OR gate 403; The pulse width modulated for driving the inverter 2 by performing an AND operation on the output pulse of the OR gate 403 and the high potential driving reference signals A +, B +, and C + output from the driving reference signal generator 30. Multiple anns that output high potential drive signals (A +, B +, C +), respectively The gates 405A, 405B, and 405C, the output pulses of the sickle gate 404 and the low potential driving reference signals A-, B-, and C- output from the driving reference signal generator 30 are respectively logically multiplied. And a plurality of end gates 406A, 406B, and 406C which calculate and output pulse width modulated low potential drive signals A-, B-, and C- for driving the inverter 2.

상기 구성된 펄스폭 변조부(40)의 동작을 간단히 설명하면, 비교기(402)는 파형 발생기(401)에서 발생된 기준파형과 제어부(20)로 부터 입력되는 전압 제어신호를 상호 비교하여 일정 듀티를 갖는 펄스를 발생시키고, 오아 게이트(403)는 상기 비교기(402)에서 발생된 펄스와 상기 제어부(20)에서 출력된 인에이블(E)신호를 논리합 연산하여 펄스폭 변조에 기준이 되는 소정의 펄스폭을 갖는 펄스를 발생시키고, 낫 게이트(404)는 상기 오아 게이트(403)에서 출력된 펄스를 반전시켜 앤드 게이트(406A,406B,406C)의 일측 입력단으로 출력한다.When the operation of the configured pulse width modulator 40 is briefly described, the comparator 402 compares a reference waveform generated by the waveform generator 401 with a voltage control signal input from the controller 20 to obtain a predetermined duty. Generates a pulse, and the OR gate 403 performs a logical OR operation on the pulse generated by the comparator 402 and the enable (E) signal output from the controller 20 to generate a predetermined pulse as a reference for pulse width modulation. A pulse having a width is generated, and the sickle gate 404 inverts the pulse output from the OR gate 403 and outputs it to one input terminal of the AND gates 406A, 406B, and 406C.

상기 제어부(20)에서 출력되는 인에이블신호(E)는 항상 하이상태와 로우상태의 비율이 반반씩 구성된 펄스이다.The enable signal E output from the controller 20 is a pulse in which the ratio between the high state and the low state is always half and half.

그리고, 앤드 게이트(405A,405B,405C)는 상기 오아 게이트(403)에서 출력된 펄스와 구동기준신호 발생부(40)에서 출력된 고전위 구동 기준신호(A+,B+,C+)를 논리곱 연산하여 인버터(2) 구동을 위한 펄스폭 변조된 고전위 구동신호(A+,B+,C+)를 각각 출력하고, 나머지 앤드 게이트(406A,406B,406C)는 오아 게이트(403)에서 출력되어 낫 게이트(404)에서 반전된 펄스와 상기 구동 기준신호 발생부(40)에서 출력된 저전위 구동 기준신호(A-,B-,C-)를 논리곱 연산하여 인버터(2) 구동을 위한 펄스폭 변조된 저전위 구동신호(A-,B-,C-)를 각각 출력한다.The AND gates 405A, 405B, and 405C perform an AND operation on the pulses output from the OR gate 403 and the high potential driving reference signals A +, B +, and C + output from the driving reference signal generator 40. And output pulse width modulated high potential drive signals A +, B +, and C + for driving the inverter 2, respectively, and the remaining AND gates 406A, 406B, and 406C are output from the OR gate 403. Pulse width modulated for driving the inverter 2 by performing an AND operation on the pulse inverted at 404 and the low potential driving reference signals A-, B-, and C- output from the driving reference signal generator 40. The low potential driving signals A-, B-, and C- are outputted, respectively.

이에 따라, 상기 펄스폭 변조부(40)를 구성하는 각각의 앤드 게이트(405A, 405B, 405C, 406A, 406B, 406C)에서 출력된 고전위, 저전위 구동신호(A+,A-,B+,B-,C+,C-)가 인버터 구동부(50)를 통해 인버터(2)에 공급됨으로서, 인버터(2)에서 모터(3) 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 모터 제어전압(VA,VB,VC)이 출력되어지는 것이다.Accordingly, the high potential and low potential driving signals A +, A-, B +, and B output from the AND gates 405A, 405B, 405C, 406A, 406B, and 406C constituting the pulse width modulator 40. -, C +, C- is supplied to the inverter 2 through the inverter driver 50, so that the motor supplied from the inverter 2 to each phase (A, B, C) of the stator 31 of the motor (3) The control voltages VA, VB and VC are output.

도면 제9도의 (d)는 상기 펄스폭 변조부(40)에 의해 제어된 인버터(2)의 모터 제어전압(VA)을 도시한 것으로서, 120°의 통전구간과 60°의 비통전구간으로 각각 나누어진 고전위 구간과 저전위 구간으로 나누어지며, 각각의 통전구간은 펄스폭 변조 제어된 펄스폭 변조 구간(PWM)과 상시 온(ON)구간으로 나누어 진다.FIG. 9 (d) shows the motor control voltage VA of the inverter 2 controlled by the pulse width modulator 40, and is divided into a conduction section of 120 ° and a non-conduction section of 60 °, respectively. It is divided into a true high potential section and a low potential section, and each energization section is divided into a pulse width modulation-controlled pulse width modulation section (PWM) and a normal ON section.

그리고, 상기 펄스폭 변조 구간(PWM)과 상시 온(ON) 구간 역시 각 통전구간의 ½을 차지한다.In addition, the pulse width modulation section (PWM) and always on (ON) section also occupies ½ of each conduction section.

즉, 상기 설명과 같이 펄스폭 변조부(40)를 구성하는 목적은 인버터(2)에서 모터(3) 고정자(31)의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)이 제9도의 (d)와 같이 고전위 구간과 저전위 구간의 통전구간을 펄스폭 변조 구간(PWM)과 상시 온(ON) 구간이 ½씩 구성되도록 하여 상기 제어전압(VA,VB,VC)을 적분하는 위치 감지부(10)의 적분기(111) 출력에 오프-셋(Off Set)이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.That is, the purpose of configuring the pulse width modulator 40 as described above is the control voltage (VA, VB) supplied from the inverter 2 to each phase (A, B, C) of the stator 31 of the motor (3) , VC) as shown in (d) of FIG. 9 so that the conduction section of the high potential section and the low potential section is composed of ½ pulse width modulation section (PWM) and always on (ON) section by the control voltage (VA, VB) In order to prevent off-set from occurring at the output of the integrator 111 of the position sensor 10 integrating, VC).

상기 제어부(20)에서 출력되는 인에이블신호(E)가 항상 하이상태와 로우상태 비율이 반반씩인 이유 또한 위치 감지부(10)의 적분기(111) 출력에 오프-셋이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.The reason why the enable signal E output from the controller 20 is always half of the high state and the low state is also in order to prevent an offset from occurring in the output of the integrator 111 of the position sensor 10. will be.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 BLDC 모터를 제어함에 있어 물리적인 위치센서를 사용하지 않고 BLDC 모터의 선간 전압을 이용하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 감지하고, 그 감지 결과에 따라 BLDC 모터를 제어하는 것으로, 물리적인 센서가 없으므로 전선이 필요없게 되어 제품의 구조가 단순해지고, 또한 회전자 위치감지 동작이 모터 제어전압의 적분값에 의해 검출됨으로 모터가 저속으로 회전할 때에도 회전자의 위치 감지에 대한 신뢰도가 향상되므로, 저속회전시 모터 제어에 대한 신뢰도가 향상되는 효과가 있는 센서없는 BLDC 모터 제어장치이다.As described above, the present invention detects the rotor position of the BLDC motor by using the line voltage of the BLDC motor without controlling the physical position sensor in controlling the BLDC motor, and controls the BLDC motor according to the detection result. Since there is no physical sensor, no wires are needed, and the structure of the product is simplified, and the rotor position sensing operation is detected by the integral value of the motor control voltage. Since the reliability is improved, the sensorless BLDC motor controller has an effect of improving the reliability of the motor control at low speed rotation.

Claims (6)

인버터(2)에서 출력되는 제어전압을 이용해서 모터(3)를 구동시키는 모터 구동장치에 있어서, 인버터(2)에서 출력되어 모터(3)로 공급되는 제어전압과 모터(3)의 중성점 전압을 이용하여 모터(3)의 회전자 위치를 감지하는 위치 감지부(10)와, 상기 위치 감지부(10)에서 감지된 회전자 위치신호로부터 모터(3)의 회전속도를 감지하고 감지속도를 기프로그램된 소정의 속도와 비교하여 비교결과에 따라 모터(3)의 회전속도가 목적하는 속도로 제어될 수 있도록 하기위한 일정 제어신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 위치 감지부(10)에서 출력되는 회전자 위치신호와 제어부(20)에서 출력된 모터 회전방향에 관한 제어신호에 따라 인버터(2)를 제어할 수 있도록 하는 구동 기준신호를 발생시켜 출력하는 구동 기준신호 발생부(30)와, 상기 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 구동 기준신호를 제어부(20)에서 출력된 제어신호(전압 제어신호, 인에이블신호(E))에 따라 펄스폭 변조하여 출력하는 펄스폭 변조부(40)와, 상기 펄스폭 변조부(40)에서 펄스폭 변조되어 출력된 구동신호로 인버터(2)를 구동하는 인버터 구동부(50)로 구성된 것을 특징으로 하는 센서없는 비엘디씨(BLDC)모터 제어장치.In the motor driving device for driving the motor 3 by using the control voltage output from the inverter 2, the control voltage output from the inverter 2 and supplied to the motor 3 and the neutral point voltage of the motor 3 Position sensing unit 10 for detecting the position of the rotor of the motor (3) by using, and the rotational speed of the motor (3) from the rotor position signal detected by the position sensing unit 10 to detect the speed In the control unit 20 and the position detecting unit 10 for outputting a predetermined control signal for controlling the rotational speed of the motor 3 to the desired speed according to the comparison result compared to the predetermined predetermined speed A drive reference signal generator 30 for generating and outputting a drive reference signal for controlling the inverter 2 according to the output rotor position signal and a control signal for the motor rotation direction output from the controller 20; The driving reference signal generator 30 And a pulse width modulator 40 for outputting a pulse width modulated according to the control signal (voltage control signal, enable signal E) output from the controller 20, and the pulse width modulator. A sensorless BCD motor control device, comprising: an inverter driver 50 for driving an inverter 2 with a drive signal output by pulse width modulation at 40; 제1항에 있어서, 상기 위치 감지부(10)는 모터(3)를 구성하는 고정자의 A상으로 공급되는 제어전압(VA)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자(31)의 B상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제1위치 감지기(11)와, 모터(3)를 구성하는 고정자의 B상으로 공급되는 제어전압(VB)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자의 C상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제2위치 감지기(12)와, 모터(3)를 구성하는 고정자의 C상으로 공급되는 제어전압(VC)과 모터(3)의 중성점 전압(VN)을 이용하여 고정자의 A상에 대한 회전자 위치를 감지하는 제3위치 감지기(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 센서없는 비엘디씨(BLDC) 모터 제어장치.The stator (31) according to claim 1, wherein the position sensor (10) uses the control voltage (VA) supplied to the A phase of the stator constituting the motor (3) and the neutral point voltage (VN) of the motor (3). The first position detector 11 for detecting the position of the rotor with respect to the B phase of the control panel, the control voltage VB supplied to the B phase of the stator constituting the motor 3 and the neutral point voltage VN of the motor 3. Of the second position detector 12 for detecting the rotor position with respect to the C phase of the stator, and the control voltage VC supplied to the C phase of the stator constituting the motor 3 and the motor 3. A sensorless BLC motor control device, comprising a third position detector (13) for sensing the rotor position with respect to A phase of the stator using a neutral point voltage (VN). 제2항에 있어서, 상기 각각의 위치 감지기(11∼13)는 입력되는 모터(3) 제어전압(VA,VB,VC)을 소정의 적분계수에 따라 적분하는 적분기(111)와, 상기 적분기(111)의 적분계수를 결정하는 저항(R10)및 콘덴서(C10)와, 상기 적분기(111)에서 적분된 제어전압(VA,VB,VC)과 중성점 전압(VN)을 비교하여 제어전압(VA,VB,VC)이 중성점 전압(VN) 보다 높은 구간을 회전자 위치신호로 출력하는 비교기(112)로 구성된 것을 특징으로 하는 센서없는 비엘디씨(BLDC) 모터 제어장치.The integrator 111 according to claim 2, wherein each of the position detectors 11 to 13 integrates the motor 3 control voltages VA, VB, and VC input according to a predetermined integration coefficient. A resistor R10 and a capacitor C10 for determining an integral coefficient of the 111 and a control voltage VA, VB, VC and the neutral point voltage VN integrated in the integrator 111 are compared to control voltage VA, A sensorless BLC motor control device, characterized in that the comparator 112 for outputting a section of the VB, VC higher than the neutral point voltage (VN) as a rotor position signal. 제1항에 있어서, 상기 펄스폭 변조부(40)는 펄스폭 변조를 위한 기준파를 발생시키는 파형 발생기(401)와, 상기 파형 발생기(401)에서 발생되는 기준파와 제어부(20)로 부터 입력되는 전압 제어신호를 상호 비교하여 적정 듀티를 갖는 펄스를 발생시켜 출력하는 비교기(402)와, 제어부(20)로부터 입력되는 인에이블신호(E)와 상기 비교기(402)의 출력펄스를 논리합 연산하여 그 결과를 출력하는 오아 게이트(403)와, 상기 오아 게이트(403)의 출력 펄스를 반전시키는 낫 게이트(Not Gate)(404)와, 상기 오아 게이트(403)의 출력펄스와 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 고전위 구동 기준신호(A+,B+,C+)를 각각 논리곱 연산하여 인버터(2) 구동을 위한 펄스폭 변조된 고전위 구동 신호(A+,B+,C+)를 각각 출력하는 다수의 앤드 게이트(405A,405B,405C)와, 상기 낫 게이트(404)의 출력펄스와 구동 기준신호 발생부(30)에서 출력된 저전위 구동 기준신호(A-,B-,C-)를 출력하는 다수의 앤드 게이트(406A,406B,406C)로 구성된것을 특징으로 하는 센서없는 비엘디씨(BLDC)모터 제어장치.The waveform generator of claim 1, wherein the pulse width modulator 40 is input from a waveform generator 401 for generating a reference wave for pulse width modulation, and a reference wave generated from the waveform generator 401 and a controller 20. Comparing the voltage control signal to be generated to generate a pulse having the appropriate duty and outputs, and the enable signal (E) input from the control unit 20 and the output pulse of the comparator 402 An ora gate 403 for outputting the result, a not gate 404 for inverting an output pulse of the ora gate 403, an output pulse of the ora gate 403 and a driving reference signal generator Computing the high potential driving reference signals A +, B +, and C + output from (30), respectively, and outputting pulse width modulated high potential driving signals A +, B +, and C + for driving the inverter 2, respectively. A plurality of AND gates 405A, 405B, and 405C and output pulses of the sickle gate 404 And a plurality of end gates 406A, 406B, and 406C outputting the low potential driving reference signals A-, B-, and C- output from the driving reference signal generator 30. DC motor control device. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 펄스폭 변조부(40)는 인버터에서 모터로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)의 고전위 구간과 저전위 구간의 통전구간을 펄스폭 변조 구간(PWM)과 상시 온(ON) 구간이 ½씩 구성되도록 하기위한 것임을 특징으로하는 센서없는 비엘디씨(BLDC) 모터 제어장치.The pulse width modulation section of claim 1 or 4, wherein the pulse width modulation section 40 converts the energization section between the high potential section and the low potential section of the control voltages VA, VB, and VC supplied from the inverter to the motor. Sensorless BLC motor controller, characterized in that the (PWM) and always on (ON) section is configured by ½. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 펄스폭 변조부(40)는 인버터(2)에서 모터(3)로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)을 적분하는 위치 감지부(10)의 적분기(111) 출력에 오프-셋(Off Set)이 발생하지 않도록 하기 위한 모든 장치를 포함하는 것을 특징으로하는 센서없는 비엘디씨(BLDC) 모터 제어장치.5. The pulse width modulator 40 of claim 1, wherein the pulse width modulator 40 integrates the control voltages VA, VB, and VC supplied from the inverter 2 to the motor 3. A sensorless BLDC motor controller, which includes all devices to prevent off-sets from occurring at the integrator 111 output.
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