KR100209270B1

KR100209270B1 - Motor driving control device

Info

Publication number: KR100209270B1
Application number: KR1019970028133A
Authority: KR
Inventors: 오상원
Original assignee: 이해규; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR19990004119A

Abstract

본 발명은 모터 전류 제어 장치에 관한 것으로서, 자극 위치 검출 신호 및 전류 신호를 입력받고 모터 구동 제어 전류를 출력하는 모터 구동 제어 장치는, 자극 위치 검출 출력신호 및 모터 전류 신호를 변환하는 아날로그/디지탈 변환기; 아날로그/디지탈 변환기로부터 출력된 신호를 이용한 소정의 모터 제어 알고리즘을 수행하고 그 결과로서 모터 구동 제어 전류를 출력하는 디에스피(DSP); 및 아날로그/디지탈 변환기에 변환을 시작하라는 신호와 디에스피에 전류 제어 알고리즘을 실행하라는 인터럽트 신호를 샘플링 주기마다 출력하여 샘플링 타이밍을 맞추고 모터 구동 제어 전류를 펄스폭 변환하여 출력하는 펄스폭 변조기를 포함함을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor current control device, wherein a motor drive control device for receiving a pole position detection signal and a current signal and outputting a motor drive control current includes an analog / digital converter for converting the pole position detection output signal and the motor current signal. ; A DSP for performing a predetermined motor control algorithm using a signal output from the analog / digital converter and as a result outputting a motor drive control current; And a pulse width modulator for outputting a signal to start the conversion to the analog / digital converter and an interrupt signal for executing the current control algorithm to the DS to adjust the sampling timing for each sampling period, and to output the pulse driving by converting the motor driving control current. It features.

본 발명에 의하면, 샘플링 신호들간의 섞임을 방지하여 보다 정확한 모터 구동 제어가 이뤄질수 있다.According to the present invention, more accurate motor drive control can be achieved by preventing mixing between sampling signals.

Description

Motor driven control unit

본 발명은 모터 구동 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 펄스폭 변조 방식에 의한 모터 구동 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor drive control device, and more particularly, to a motor drive control device by a pulse width modulation method.

종래에는 펄스폭을 변조하기 위해 아날로그 장치들로 구성한 아날로그 변조 방법이 사용되거나, 래치, 카운터, 비교기로 구성된 디지털 펄스폭 변조기가 사용되었다. 아날로그 장치로 구성한 펄스폭 변조기는, 아날로그 소자들이 외부 환경에 민감하게 영향을 받기 때문에, 소자가 가진 특성의 변화를 예측하여 오차의 여유를 충분히 둔 설계를 해야 했다. 또한 래치, 카운터 및 비교기로 구성된 디지털 펄스폭 변조기는, 실제 펄스폭 변조기의 출력이 동샘플링 영역안에서 샘플링된 것이 아닌 이전 샘플링 영역안에서 샘플링된 값으로 생성되는 경우가 생기는 등 샘플링의 신뢰도가 낮다는 단점을 가지고 있었다.Conventionally, an analog modulation method composed of analog devices is used to modulate a pulse width, or a digital pulse width modulator composed of a latch, a counter, and a comparator is used. Since the pulse width modulator composed of analog devices is sensitively affected by the external environment, the pulse width modulator had to be designed with sufficient margin of error by predicting the change in the characteristics of the device. Digital pulse width modulators, which consist of latches, counters, and comparators, also have low sampling reliability, such that the output of the actual pulse width modulator may be generated with values sampled in the previous sampling region rather than in the same sampling region. Had

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 펄스폭 변환기 자체의 신뢰도를 높이고, 샘플링 신호들간의 섞임을 방지하는 모터 구동 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a motor drive control apparatus which improves the reliability of the pulse width converter itself and prevents mixing between sampling signals.

도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 구성을 도시한 것이다.1 illustrates a configuration of a motor drive control apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 펄스폭 변환기의 상세한 구성을 도시한 것이다.FIG. 2 shows a detailed configuration of the pulse width converter shown in FIG.

도 3의(a)는 도 2의 카운터에서 발생되는 삼각파 신호를 도시한 것이다.FIG. 3A illustrates a triangular wave signal generated by the counter of FIG. 2.

도 3의(b)는 도 2의 카운터에서 도 1의 아날로그/디지탈 변환기에 출력하는 변환 시작 신호를 도시한 것이다.3B illustrates a conversion start signal output from the counter of FIG. 2 to the analog / digital converter of FIG. 1.

도 3의(c)는 도 2의 카운터에서 도 1의 DSP에 출력하는 인터럽트 신호를 도시한 것이다.FIG. 3C illustrates an interrupt signal output from the counter of FIG. 2 to the DSP of FIG. 1.

상술한 목적을 달성하기 위한, 모터의 회전 속도를 검출하기 위한 자극 위치 검출 신호 및 모터의 전류 신호를 입력받아 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 모터 구동 제어 장치는, 상기 자극 위치 검출 신호 및 상기 모터 전류 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기; 상기 아날로그/디지탈 변환기에서 디지털 신호로 변환한 자극 위치 검출 신호 및 전류 신호를 입력받아 소정의 모터 제어 알고리즘을 수행하여 그에 따른 모터 구동 제어 전류를 디지털 값으로 출력하는 디에스피(DSP); 및 펄스폭 변조를 하기 위한 소정의 샘플링 주기마다 상기 아날로그/디지탈 변환기에 변환을 시작하라는 변환 시작 신호를 출력하고, 상기 아날로그/디지탈 변환기로부터 변환 결과가 나오는 시간에 맞춰 상기 디에스피에 상기 아날로그/디지탈 변환기로부터 출력된 신호를 처리하는 소정의 알고리즘을 수행하도록 소정의 인터럽트 신호를 출력하여, 한 샘플링 주기내의 신호 처리 타이밍을 맞추도록 하며, 상기 디에스피로부터 출력된 모터 구동 제어 전류를 펄스폭 변조하여 상기 모터를 구동하는 제어 신호로 사용하게 하는 펄스폭 변조기를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the motor drive control apparatus for controlling the driving of the motor by receiving the magnetic pole position detection signal for detecting the rotational speed of the motor and the current signal of the motor, the magnetic pole position detection signal and the motor An analog / digital converter for converting a current signal into a digital signal; A DSP for receiving a magnetic pole position detection signal and a current signal converted from the analog / digital converter into a digital signal and performing a predetermined motor control algorithm to output a motor driving control current as a digital value; And outputting a conversion start signal for starting conversion to the analog / digital converter at predetermined sampling periods for pulse width modulation, and converting the analog / digital converter to the DSP in accordance with a time when a conversion result is output from the analog / digital converter. Outputting a predetermined interrupt signal to perform a predetermined algorithm for processing the signal output from the controller, to adjust the signal processing timing within one sampling period, and pulse width modulating the motor driving control current output from the DSP to And a pulse width modulator for use as a driving control signal.

상기 펄스폭 변조기는, 상기 디에스피로부터 출력된 신호가 안정적으로 전송되도록 상기 소정의 샘플링 주기동안 홀드(hold)한 후 출력하는 제 버퍼; 펄스폭 변조신호를 발생시키기 위해 소정의 샘플링 주기를 갖는 삼각파를 만들어 출력하고, 상기 소정의 샘플링 주기마다 상기 아날로그/디지탈 변환기에 변환을 시작하라는 소정의 신호를 출력하고, 상기 디에스피에 상기 소정의 샘플링 주기마다 소정의 인터럽트 신호를 출력하는 카운터; 및 상기 카운터로부터 소정의 삼각파를, 상기 버퍼로부터 상기 모터 구동 제어 전류 신호를 입력받아 상기 삼각파 신호와 상기 모터 구동 제어 전류 신호를 비교하여 그에 따른 펄스폭 변조를 수행하는 비교기를 포함함을 특징으로 한다.The pulse width modulator may include: a buffer configured to hold and output the signal output from the DSP during the predetermined sampling period so as to stably transmit the signal; Generate and output a triangular wave having a predetermined sampling period to generate a pulse width modulated signal, output a predetermined signal to start the conversion to the analog / digital converter every predetermined sampling period, and output the predetermined sampling to the DSP. A counter for outputting a predetermined interrupt signal every cycle; And a comparator configured to receive a predetermined triangular wave from the counter and receive the motor driving control current signal from the buffer, compare the triangular wave signal with the motor driving control current signal, and perform pulse width modulation accordingly. .

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 구성을 도시한 것으로서, 아날로그/디지탈 변환기(100), DSP(Digital Signal Processor)(110) 및 펄스폭 변조기(120)로 구성되어 있다. 여기서, 도면에 도시되지 않은 모터로부터 소정의 검출 수단을 통해 자극 위치 검출 신호 및 전류가 검출 신호가 아날로그/디지탈 변환기로 입력된다.FIG. 1 illustrates a configuration of a motor drive control apparatus according to the present invention, and includes an analog / digital converter 100, a DSP (Digital Signal Processor) 110, and a pulse width modulator 120. Here, the magnetic pole position detection signal and the current detection signal are inputted to the analog / digital converter from a motor not shown in the figure through predetermined detection means.

아날로그/디지탈 변환기(100)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치이며, 여기서는 상기 펄스폭 변조기(120)로부터 소정의 샘플링 주기마다 출력된 소정의 신호에 맞추어 변환 동작이 수행된다.The analog / digital converter 100 is a device for converting an analog signal into a digital signal. Here, the conversion operation is performed in accordance with a predetermined signal output from the pulse width modulator 120 at predetermined sampling periods.

DSP(110)는, 계산 능력이 탁월하다는 것을 제외하고는 일반 CPU와 거의 동일한 개념의 프로세서로서 소정의 모터 제어 알고리즘을 포함한다. 여기서 말하는 모터 제어 알고리즘은 통상의 모터 제어 알고리즘을 사용한다. DSP(110)는 상술한 모터 제어 알고리즘에 포함된 소정의 다른 제어 동작을 수행하다가 펄스폭 변조기(120)로부터 소정의 인터럽트가 걸리면, 상기 아날로그/디지탈 변환기(100)로부터 입력 받은 한 샘플링 주기내의 자극 위치 신호 및 전류 신호를 피드백 신호로 삼아 소정의 전류 제어 알고리즘을 수행하여 모터 구동 제어 전류를 산출하여 출력한다. 모터 구동 제어 전류 산출을 위한 소정의 참조 입력 신호 및 아날로그/디지탈 변환기(100)로부터 출력된 디지털 신호를 피드백 신호로 하여 소정의 제어방식 또는 알고리즘에 따라 바람직한 모터 구동 제어 전류를 생성하여 출력한다. 이 때 DSP(110)에서 상술한 피드백 신호를 이용하여 수행하는 소정의 제어방식을 수행하는 시간과 아날로그/디지탈 변환기(100)의 변환 및 출력시간의 타이밍이 맞지 않으면, 현 시간대가 아닌 바로 직전 시간에 입력된 아날로그/디지탈 변환기(100)의 출력 신호를 현 피드백 신호로서 처리하게 되거나, 아날로그/디지탈 변환기(100)로부터 현재 입력되고 있는 중간에 상기 DSP(110)가 상술한 소정의 제어방식을 수행하거나 하여 샘플링 신호가 섞여 부정확한 모터 구동 제어 전류가 출력될 수 있다. 따라서, 펄스폭 변조기(120)가 이러한 샘플링 신호의 섞임을 방지하기 위해 먼저 아날로그/디지탈 변환기(100)에 변환을 시작하라는 변환 시작 신호를 전송하고 곧이어 그 변환 타이밍에 맞추어 DSP(110)에 소정의 인터럽트 신호를 보내어 아날로그/디지탈 변환기(100)로부터 출력된 신호를 이용하는 소정의 제어방식을 수행하도록 한다. 상술한 변환 시작 신호나 소정의 인터럽트 신호의 전송주기는 주기적이며 그 주기는 펄스폭 변조기(120)에서 행하는 펄스폭 변환에 필요한 샘플링 주기와 일치한다.The DSP 110 includes a predetermined motor control algorithm as a processor having almost the same concept as a general CPU except that the computing power is excellent. The motor control algorithm used here uses a conventional motor control algorithm. The DSP 110 performs a predetermined other control operation included in the above-described motor control algorithm, and when a predetermined interrupt is received from the pulse width modulator 120, the stimulus within one sampling period received from the analog / digital converter 100. Using the position signal and the current signal as a feedback signal, a predetermined current control algorithm is performed to calculate and output a motor driving control current. A predetermined reference input signal for calculating the motor drive control current and a digital signal output from the analog / digital converter 100 are used as feedback signals to generate and output a desired motor drive control current according to a predetermined control scheme or algorithm. At this time, if the timing of the conversion and output time of the analog / digital converter 100 and the time for performing a predetermined control method performed using the feedback signal described above in the DSP 110 does not match, the time immediately before the current time zone. The output signal of the analog / digital converter 100 inputted to the current signal is processed as the current feedback signal, or the DSP 110 performs the predetermined control method described above in the middle of being currently input from the analog / digital converter 100. In other words, the sampling signal may be mixed and an incorrect motor drive control current may be output. Accordingly, the pulse width modulator 120 first transmits a conversion start signal to start the conversion to the analog / digital converter 100 to prevent the mixing of such a sampling signal, and then a predetermined time to the DSP 110 in accordance with the conversion timing. Sending an interrupt signal to perform a predetermined control method using the signal output from the analog-to-digital converter 100. The transmission period of the conversion start signal or the predetermined interrupt signal described above is periodic and the period coincides with the sampling period necessary for the pulse width conversion performed by the pulse width modulator 120.

펄스폭 변조기(120는) 상술한 바와 같은 샘플링 신호의 정확한 동기를 맞추기 위한 신호를 출력하는 것 외에 DSP(110)로부터 입력받은 소정의 신호, 즉 소정의 모터 제어 알고리즘을 거친 모터 구동 제어 전류에 해당하는 데이터를 펄스폭 변환하여 출력한다. 펄스폭 변조신호는 도면에 도시되지 않은 소정의 파워 스위칭 소자에 인가된다. 여기서, 소정의 파워 스위칭 소자는 IGBT나 사이리스터 같은 전력 소자이며, 이 소자들에 입력되는 모터 구동 제어 전류에 따라 모터의 전류, 속도 및 위치를 제어할 수 있다.In addition to outputting a signal for accurately synchronizing the sampling signal as described above, the pulse width modulator 120 corresponds to a predetermined signal input from the DSP 110, that is, a motor driving control current that has passed a predetermined motor control algorithm. Pulse width is converted and output. The pulse width modulated signal is applied to a predetermined power switching element not shown in the figure. Here, the predetermined power switching element is a power element such as an IGBT or a thyristor, and can control the current, speed, and position of the motor according to the motor driving control current inputted to these elements.

도 2는 도 1에 도시된 모터 구동 제어 장치의 펄스폭 변조기의 상세 구성 블록도를 도시한 것이다. 펄스폭 변조기는 카운터(200), 버퍼(210), 비교기(220) 및 글리치 제거부(230)로 구성된다. 여기서, 카운터(200)는 펄스폭 변조신호를 발생시키기 위해 소정의 샘플링 주기를 갖는 삼각파를 만들어 출력한다. 여기서 삼각파는 아날로그 형태의 신호가 아니라 연속적인 시간상에서 그와 대응되는 디지털 신호로서 이뤄진다. 가령, 삼각파가 시작되는 시간, 즉 샘플링 시작 시간에서 카운터(200)의 출력이 '0'이면 그 다음 시간에서 '1', '2'...등으로 연속적으로 증가하여 출력하다가 상술한 소정의 샘플링 시간의 1/2인 시간에서는 최대값을 출력하고 그 이후부터는 다시 연속적으로 감소하여 출력하다가 샘플링이 끝나는 시간에서 '0'을 출력하는 것이다. 이 때 카운터 출력 주기는 도면에 도시되지 않은 소정의 클록발생기의 클록 발생 주기와 같다. 버퍼(210)는 도 1의 DSP(110)로부터 모터 구동 제어 전류를 입력받아 상술한 샘플링 주기만큼 홀드한 후 출력한다. 버퍼(210)의 사용은 데이터의 유실을 막기 위한 것이다. 비교기(220)는 카운터(200)로부터 소정의 삼각파를, 버퍼(210)로부터 모터 구동 제어 전류 신호를 입력받아 두 신호를 서로 비교하여 그에 따라 모터 구동 제어 전류를 펄스폭 변조 신호로서 출력한다. 비교기(220)에서 출력된 펄스폭 변조신호는 다수의 디지털 로직 회로를 통과하는데에 따른 글리치(glitch) 신호를 포함하므로 이를 제거하기 위해 글리치 제거 회로(230)를 사용한다. 글리치 제거 회로(230)를 거쳐 글리치가 제거된 펄스폭 변조신호는 도면에 도시되지 않은 파워 스위칭 소자의 제어 전류로서 출력된다.FIG. 2 shows a detailed block diagram of the pulse width modulator of the motor drive control device shown in FIG. 1. The pulse width modulator includes a counter 200, a buffer 210, a comparator 220, and a glitch remover 230. Here, the counter 200 generates and outputs a triangular wave having a predetermined sampling period to generate a pulse width modulated signal. Here, the triangular wave is not an analog signal but a digital signal corresponding to it in continuous time. For example, when the output of the counter 200 is '0' at the time when the triangle wave starts, that is, at the sampling start time, the output is continuously increased to '1', '2' ..., etc. at the next time, At the time that is 1/2 of the sampling time, the maximum value is output, and after that, the maximum value is continuously decreased and output again, and then '0' is output at the time when the sampling ends. At this time, the counter output period is the same as the clock generation period of the predetermined clock generator not shown. The buffer 210 receives the motor driving control current from the DSP 110 of FIG. 1, holds the same by the sampling period described above, and outputs the same. The use of the buffer 210 is to prevent the loss of data. The comparator 220 receives a predetermined triangular wave from the counter 200 and a motor driving control current signal from the buffer 210, compares the two signals, and outputs the motor driving control current as a pulse width modulation signal accordingly. Since the pulse width modulated signal output from the comparator 220 includes a glitch signal as it passes through a plurality of digital logic circuits, the glitch removal circuit 230 is used to remove the glitch signal. The pulse width modulated signal from which the glitch has been removed via the glitch elimination circuit 230 is output as a control current of a power switching element (not shown).

도 3의(a)는 도 2의 카운터(200)에서 발생되는 삼각파 신호를 도시한 것이다. 여기서 삼각파의 주기는 샘플링 주기이다. 실제로 카운터(200)는 샘플링 주기내에서 삼각파에 대응되는 n 비트의 디지털 신호를 출력한다. 이 삼각파 신호는 펄스폭 변조신호를 발생하기 위한 기준 신호로서 동작한다.3A illustrates a triangular wave signal generated by the counter 200 of FIG. 2. The period of the triangular wave is a sampling period. In fact, the counter 200 outputs n bits of digital signals corresponding to triangular waves within a sampling period. This triangular wave signal operates as a reference signal for generating a pulse width modulated signal.

도 3의(b)는 도 2의 카운터(200)에서 도 1의 아날로그/디지탈 변환기(100)에 출력하는 변환 시작 신호를 도시한 것이다. 변환 시작 신호는 샘플링 주기마다 한 개씩 발생되며, 이 때마다 아날로그/디지탈 변환기(100)는 새로이 변환을 시작하고 그 결과를 출력하고 그 결과가 출력되는 소정의 시간을 감안한 시간후에 DSP(110)에 상기 결과를 이용하여 모터 구동 제어 전류를 산출하는 소정의 제어방식을 수행할 것을 지시하는 인터럽트 신호를 출력한다. 이 변환 시작 신호와 마찬가지로 샘플링 주기에 맞추어 도 2의 버퍼(210)는 홀드(hold)하고 있는 데이터를 변조기(220) 출력한다. 이렇게 하여, 펄스폭 변환기는 샘플링 주기별로 보다 더 정확하게 구분된 신호들을 펄스폭 변환할 수 있다.FIG. 3B illustrates a conversion start signal output from the counter 200 of FIG. 2 to the analog / digital converter 100 of FIG. 1. One conversion start signal is generated for each sampling period, and each time, the analog-to-digital converter 100 starts a new conversion and outputs the result, and after the time considering the predetermined time at which the result is output, the DSP 110 Using the result, an interrupt signal for instructing to perform a predetermined control method for calculating a motor driving control current is output. Similar to this conversion start signal, the buffer 210 of FIG. 2 outputs the held data to the modulator 220 in accordance with the sampling period. In this way, the pulse width converter may pulse-width convert signals that are more accurately divided for each sampling period.

도 3의(c)는 도 2의 카운터(200)에서 도 1의 DSP에 출력하는 인터럽트 신호를 도시한 것이다. 여기서 인터럽트 신호는 상기 변환 시작 신호에 비해 반 주기 뒤에 발생되는데, 이는 도 1의 아날로그/디지탈 변환기(100)가 변환 시작 신호에 따라 변환을 마치고 출력하기까지의 시간을 고려한 것이다.FIG. 3C illustrates an interrupt signal output from the counter 200 of FIG. 2 to the DSP of FIG. 1. In this case, the interrupt signal is generated half a period later than the conversion start signal, which takes into account the time until the analog / digital converter 100 of FIG. 1 completes the conversion and outputs the signal according to the conversion start signal.

본 발명에 의하면, 샘플링 신호들간의 섞임을 방지하여 보다 정확한 모터 구동 제어 전류를 산출하고, 그 신호들을 펄스폭 변조하여 출력함으로써 보다 효율적으로 모터가 제어된다.According to the present invention, the motor is controlled more efficiently by preventing the mixing between sampling signals to calculate a more accurate motor drive control current, and outputting the pulse width modulated signals.

Claims

In the motor drive control device for controlling the driving of the motor by receiving a magnetic pole position detection signal and a current signal of the motor for detecting the rotational speed of the motor,

An analog / digital converter for converting the magnetic pole position detection signal and the motor current signal into a digital signal;

A DSP for receiving a magnetic pole position detection signal and a current signal converted from the analog / digital converter into a digital signal and performing a predetermined motor control algorithm to output a motor driving control current as a digital value; And

Outputs a conversion start signal to the analog / digital converter to start conversion at predetermined sampling periods for pulse width modulation, and outputs the signal from the analog / digital converter to the DSP in accordance with the time at which the conversion result is output from the analog / digital converter. Outputs a predetermined interrupt signal to perform a predetermined algorithm for processing the output signal, to adjust the signal processing timing within one sampling period, and pulse width modulates the motor driving control current output from the DSP to drive the motor. And a pulse width modulator for use as a control signal.

The method of claim 1, wherein the pulse width modulator,

A buffer which is held after the predetermined sampling period so as to stably transmit the signal output from the DSP;

Generate and output a triangular wave having a predetermined sampling period to generate a pulse width modulated signal, output a predetermined signal to start the conversion to the analog / digital converter every predetermined sampling period, and output the predetermined sampling to the DSP. A counter for outputting a predetermined interrupt signal every cycle; And

And a comparator configured to receive a predetermined triangular wave from the counter and the motor driving control current signal from the buffer to compare the triangular wave signal with the motor driving control current signal and perform a pulse width modulation according to the motor. Drive control device.

The method of claim 2, wherein the pulse width modulator,

And a glitch removal unit for eliminating glitches included in the pulse width modulated motor drive control current signal output from the comparator.

The method of claim 2, wherein the counter,

And a predetermined digital signal corresponding to the triangular wave signal within the predetermined sampling period.

The method of claim 1, wherein the DS

If a predetermined interrupt is received from the pulse width modulator while performing another predetermined control operation included in the predetermined motor control algorithm, the stimulus position signal and the current signal in one sampling period received from the analog / digital converter are feedback signals. And a motor drive control current is calculated and outputted by performing a predetermined current control algorithm.