KR100250108B1 - Conduction angle control apparatus of an interior permanent magnet bldc motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영구자석 매립형(IPM; Interior Permanent Magnet) BLDC모터에 관한 것으로서, 2상 도통방식의 구동시 자기저항(Reluctance)을 이용하여 고정자 각 상의 구동시 진상각(Advance angle)을 설정하여 제어함에 있어서, 고정자 각 상의 도통(Conduction) 구간을 길게하여 총 토크(Torque)를 증대시키기 위한 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet embedded (IPM) BLDC motor, which is configured to control an elevation angle when driving a stator phase by using reluctance when driving a two-phase conduction method. The present invention relates to an apparatus for controlling the conduction angle of a buried type BDC motor for increasing the total torque by extending the conduction section on each stator.

종래에는 진상각을 일정하게 설정하여 모터를 제어하게 됨에 있어 구동신호 출력구간에 있어 흐르는 전류의 구간이 짧아지게 되므로 마그네틱 토크를 최대(Maximum)로 사용할 수 없게 되므로서, 모터의 구동에 있어 효율이 떨어지게 된다.In the related art, since the motor is controlled by setting the constant angle constant, the section of the current flowing in the drive signal output section is shortened, so that the magnetic torque cannot be used at the maximum, resulting in high efficiency in driving the motor. Will fall.

본 발명에서는 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도통각을 가변하여 BLDC 모터의 도통(Conduction)구간을 길게하여 마그네틱 토크와 자기저항 토크를 최대로 사용하여 발생되는 토크의 크기를 최대로 할 수 있도록 하므로서, 모터의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.In the present invention, in order to solve the problems described above, by varying the conduction angle to lengthen the conduction section of the BLDC motor to maximize the magnitude of the torque generated by using the maximum magnetic torque and magnetoresistive torque. By doing so, it is possible to improve the efficiency of the motor.

Description

매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치Conduction angle control device of embedded DC motor

본 발명은 영구자석 매립형(IPM; Interior Permanent Magnet) BLDC 모터에 관한 것으로서, 2상 도통방식의 구동시 자기저항(Reluctance)을 이용하여 고정자 각 상의 구동시 진상각(Advance angle)을 설정하여 제어함에 있어서, 고정자 각 상의 도통(Conduction) 구간을 길게하여 총 토크(Torque)를 증대시키기 위한 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet embedded (IPM) BLDC motor, which uses a magnetic resistance when driving a two-phase conduction method to control an advancing angle during driving of each stator phase. The present invention relates to an apparatus for controlling the conduction angle of a buried type BDC motor for increasing the total torque by extending the conduction section on each stator.

먼저, BLDC 모터의 제어장치 구성을 살펴보면 도면 제 1도에 도시된 바와같이, 상용의 AC전원을 입력받아 정류하는 브리지 다이오드(BD1)와, 상기 브리지 다이오드(BD1)에 의해 정류한 전압을 평활하는 평활콘덴서(C1)와, 평활된 DC전압을 BLDC에서 원하는 가변전압과 가변주파수의 AC로 변환하는 인버터부(1)와, 상기한 인버터부(1)를 제어하는 인버터 제어부(2)와, 인버터(1)로 부터 인가되는 전압으로 구동되는 BLDC모터(3)로 구성되며,First, as shown in FIG. 1, the control device of the BLDC motor is configured to smooth the voltage rectified by the bridge diode BD1 and the bridge diode BD1. Smoothing capacitor C1, an inverter unit 1 for converting the smoothed DC voltage from a BLDC to a desired variable voltage and variable frequency AC, an inverter control unit 2 for controlling the inverter unit 1, and an inverter It consists of a BLDC motor (3) driven by the voltage applied from (1),

그리고, 상기 인버터 제어부(2)는 상기 인버터(1)에서 출력되어 고정자의 각 상(A,B,C)으로 공급되는 전압과 BLDC 모터(3)의 기준전위점 전압(VN)을 이용하여 상기 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치감지부(4)와, 상기 위치감지부(4)로 부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부(1)의 전원공급수단을 온/오프 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 구동(Commutation) 신호 발생부(5)와, 상기 위치감지부(4)로 부터 출력되는 정보를 처리하여 BLDC모터(3)의 속도를 감지하고 기 프로그램된 소정의 목표속도와 비교하여 모터의 속도를 제어하는 속도제어부(6)와, 속도제어부(6)로 부터 출력되는 전압 제어신호와 구동 신호발생부(5)에서 출력되는 구동신호를 이용하여 펄스폭 변조(PWM; Pluse Width Modulation)를 처리하는 PWM 처리부(7)와, 상기 PWM 처리부(7)로 부터 PWM처리된 구동신호를 입력받아 인버터부(1)와의 인터페이스(Interface)를 구현하여 인버터부(1)를 구동시키는 게이트 드라이버(Gate driver)(8)로 구성된다.The inverter controller 2 uses the voltage output from the inverter 1 and supplied to the phases A, B, and C of the stator and the reference potential point voltage VN of the BLDC motor 3. The power supply means of the inverter unit 1 is controlled by a position detecting unit 4 for detecting a position relative to the stator of the rotor, and information transmitted from the position detecting unit 4 and a control signal about the rotation direction. A commutation signal generator 5 for generating a reference signal for switching on / off and information output from the position sensing unit 4 are processed to sense the speed of the BLDC motor 3 and By using the speed control unit 6 to control the speed of the motor compared to the predetermined target speed programmed, the voltage control signal output from the speed control unit 6 and the drive signal output from the drive signal generator 5. PWM processing to handle plus width modulation (PWM) (7) and a gate driver (8) for driving the inverter unit 1 by implementing an interface with the inverter unit 1 by receiving a PWM-processed driving signal from the PWM processor 7. It is composed of

미 설명부호 9는 인버터 제어용 전원부이다.Reference numeral 9 denotes a power supply unit for inverter control.

이와같이 구성된 BLDC 모터 제어장치는 상용의 AC전원을 입력받아 브리지 다이오드(BD1)를 통해 정류하고, 평활 콘덴서(C1)에 의해 평활된 DC전압을 인버터부(1)에 인가하여 인버터부(1)를 구동시키게 된다.The BLDC motor controller configured as described above receives commercial AC power and rectifies through the bridge diode BD1, and applies the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor C1 to the inverter unit 1 to supply the inverter unit 1. Will be driven.

이와같이 구동되는 인버터부(1)는 인버터 제어부(2)의 제어에 따라 BLDC 모터(3)가 원하는 전압과 주파수의 AC로 공급하여 BLDC 모터(3)를 동작시키게 되는 바,The inverter unit 1 driven as described above is operated by the BLDC motor 3 to supply AC of a desired voltage and frequency under the control of the inverter controller 2 to operate the BLDC motor 3.

도면 제 2도는 BLDC 모터(3)의 등가회로 및 인버터부(1)를 나타낸 도면으로서, 인버터부(2)는 다수개의 파워 스위칭(Power Switching)소자(Q1∼Q6)와, 상기 스위칭소자(Q1∼Q6)와 역 병렬로 연결되어 있는 순환(Free Wheeling) 다이오드(D1∼D6)로 구성된다.2 shows an equivalent circuit and an inverter unit 1 of the BLDC motor 3, wherein the inverter unit 2 includes a plurality of power switching elements Q1 to Q6 and the switching element Q1. And free-wheeling diodes D1 to D6 connected in reverse parallel to ˜Q6).

이와같이 구성되는 인버터부(2)에 있어, 게이트 드라이버(8)에 의해 구동되어짐에 따라 고전위 부분에 접속된 스위칭 소자 트랜지스터(Q1∼Q3)와 저전위에 접속된 트랜지스터(Q4∼Q6)가 각각 하나씩 짝을 이루어 고정자의 각 상(A,B,C)으로 일정교류전압을 공급하게된다.In the inverter section 2 configured in this manner, as driven by the gate driver 8, each of the switching element transistors Q1 to Q3 connected to the high potential portion and the transistors Q4 to Q6 connected to the low potential are each one. In pair, it supplies constant AC voltage to each phase (A, B, C) of stator.

한편, 이와같이 BLDC 모터(3)를 구성하는 고정자의 각 상(A,B,C)으로 일정 교류전압이 인가되면, 고정자의 각 상(A,B,C)에 권선된 코일에 전류가 흐르게 되고, 상기 전류에 의해 형성된 자기장이 모터와 회전자 사이의 공극(Air-Gap)에 공간적으로 회전하는 회전자계를 발생시켜 상기 회전자가 동기되어 회전하게 된다.On the other hand, when a constant AC voltage is applied to each phase (A, B, C) of the stator constituting the BLDC motor 3 in this way, current flows in the coil wound around each phase (A, B, C) of the stator. In addition, the magnetic field formed by the current generates a rotating magnetic field spatially rotating in the air gap between the motor and the rotor so that the rotor rotates in synchronization.

상기에서와 같이 회전자가 회전하게 되면, 위치감지부(4)에서는 회전자의 위치를 감지하여 구동신호 발생부(5)와 속도제어부(6)로 출력하게 되는 바, 상기의 위치감지부(4)에서는 인버터(2)에서 BLDC 모터(3)로 공급되는 제어전압(VA,VB,VC)과 BLDC 모터(3)의 기준전위점 전압(VN)을 이용하여 고정자의 각 상(A,B,C)에 대한 회전자의 위치를 감지하게 된다.As described above, when the rotor is rotated, the position detecting unit 4 detects the position of the rotor and outputs the position to the driving signal generating unit 5 and the speed control unit 6. ), The control voltages VA, VB, VC supplied from the inverter 2 to the BLDC motor 3, and the reference potential voltage VN of the BLDC motor 3, respectively. Detect the position of the rotor with respect to C).

속도제어부(6)에서는 이와같이 위치감지부(4)로 부터 전달되는 회전자의 위치에 대한 정보를 이용하여 모터의 회전속도를 판별한다.In this way, the speed controller 6 determines the rotational speed of the motor by using the information on the position of the rotor transmitted from the position sensor 4.

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

이때, 구동신호 발생부(5)에서는 입력되는 BLDC 모터(3)의 회전방향에 대한 정보와 회전자의 위치에 대한 정보를 이용하여 인버터(1)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)를 온/오프 스위칭 동작시킬 수 있도록 하는 일정 구동신호(정류신호)를 발생시켜 PWM 처리부(7)로 출력하게 된다.At this time, the drive signal generator 5 turns on / off each of the transistors Q1 to Q6 of the inverter 1 by using the information on the rotational direction of the BLDC motor 3 and the position of the rotor. A constant driving signal (commutation signal) for switching operation is generated and output to the PWM processor 7.

상기 PWM 처리부(7)에서는 상기 속도제어부(6)로 부터 인가되는 BLDC 모터(3) 인가전압에 대한 정보에 따라 상기 PWM 처리부(7)로 부터 입력된 일정 구동신호를 펄스폭 변조하여 게이트 드라이버(8)로 출력한다.The PWM processor 7 pulse width modulates a predetermined driving signal input from the PWM processor 7 according to the information on the voltage applied to the BLDC motor 3 applied from the speed controller 6. Output to 8).

게이트 드라이버(8)는 펄스폭 변조된 구동신호를 인버터(2)의 각 트랜지스터(Q1∼Q6)로 공급하므로서, 각각의 트랜지스터(Q1∼Q6)가 온/오프 스위칭 동작하여 BLDC 모터(3)를 구성하는 고정자의 각 상(A,B,C)으로 교류전압이 공급되어 BLDC 모터(3)가 회전제어 되는 것이다.The gate driver 8 supplies the 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 turned on and off to operate the BLDC motor 3. AC voltage is supplied to each phase (A, B, C) of the stator constituting the rotation of the BLDC motor (3).

도면 제 3도의 (가)(나)는 표면부착형(SPM; Surface Permanent Magnet) BLDC 모터의 회전자 구조 및 발생 토크를 보인 도면이며, (다)(라)는 매립형(IPM) BLDC 모터의 회전자 구조 및 발생 토크를 보인 도면으로서, SPM의 경우 기준점에서 전기각 90도에서 최대의 마그네틱 토크(Magnetic Torque)를 발생시키지만 IPM의 경우 d축과 q축의 자기저항의 차이에 의해 자기저항 토크(Reluctance Torque)가 발생되므로 (라)에서와 같이, 마그네틱 토크와 자기저항 토크를 최대로 하기 위한 각은 전기적으로 기준점으로 부터 90도 보다 크게 된다.(A) (b) of FIG. 3 shows the rotor structure and the generated torque of the Surface Permanent Magnet (SPM) BLDC motor, and (c) (d) is the circuit of the IPM BLDC motor. This diagram shows the electronic structure and the generated torque.The SPM generates the maximum magnetic torque at an electrical angle of 90 degrees from the reference point, but in the case of the IPM, the magnetoresistance torque is reduced by the difference in the magnetoresistance between the d and q axes. Torque) is generated, so as in (d), the angle for maximizing the magnetic torque and the magnetoresistive torque is electrically greater than 90 degrees from the reference point.

상기와 같이 진상각(α; Advance Angle)의 크기는 부하의 운전상태, 즉 고정자에 흐르는 전류의 크기 및 회전자의 속도에 의해 결정된다.(d축은 영구자석에 의한 회전자계의 방향이며, q축은 d축의 방향과 전기적으로 직각을 이루는 곳의 방향이다.)As described above, the magnitude of the Advance Angle is determined by the operating state of the load, that is, the magnitude of the current flowing through the stator and the speed of the rotor. (D-axis is the direction of the rotor magnetic field by the permanent magnet, q The axis is the direction that is electrically perpendicular to the direction of the d axis.)

이와같이 회전자계의 방향(d축)과 그 방향과 전기적으로 직각방향(q축)의 상대적 차이에 따라 모터의 토크를 제어하게 됨에 있어서, 회전자의 위치 검출은 고정자 각 상의 오픈 위상(Open Phase; 도통하고 있지 않은 상태)의 유기전압으로 부터 각 상의 구동구간을 결정한다.In this way, the torque of the motor is controlled according to the relative difference between the direction (d-axis) of the magnetic field and the electrical direction perpendicular to the direction (q-axis), whereby the position detection of the rotor is performed by using an open phase of the stator angle. The driving section of each phase is determined from the induced voltage of the non-conducting state.

표면부착형 BLDC 모터의 경우에서는 각 상의 구동구간은 제 4도의 (나)에 나타낸 바와같이, 각 상의 유기전압이 플레트(Flat)한 구간(일반적으로 120도)으로 정하여지며, 전압 또는 전류를 변화하기 위하여 부하에 따라 PWM의 듀티(Duty)를 결정하게 된다.In the case of surface-mounted BLDC motor, the driving section of each phase is defined as the section in which the induced voltage of each phase is flat (typically 120 degrees), as shown in Fig. 4B. To change, the duty of PWM is determined according to the load.

그러나, 매입형 BLDC 모터의 경우에 있어서는 최대 토크운전을 하기 위하여 제 4도의 (다)에 도시된 바와같이, 표면부착형의 경우에 비해 구동구간의 각도를 앞으로 α만큼 이동시킨다.However, in the case of the embedded BLDC motor, as shown in (c) of FIG. 4, in order to perform the maximum torque operation, the angle of the drive section is moved forward by α as compared with the case of the surface mount type.

이와같이 이동되는 각도의 크기를 진상각(Advance Angle)이라 한다.The magnitude of the shifted angle is called an advance angle.

이는 상기에서 설명한 바와같이, 영구자석과 고정자 권선의 자계에 의한 마그네틱 토크와 회전자의 위치에 따라 변하는 자기저항에 의해 발생하는 자기저항 토크를 이용하여 최대 토크를 얻기 위함이다.As described above, this is to obtain the maximum torque by using the magnetic torque generated by the magnetic field of the permanent magnet and the stator winding and the magnetoresistive torque generated by the magnetoresistance varying according to the position of the rotor.

일반적으로 고정자 각 상의 도통각(Conduction Angle)은 3상의 경우 상전류 및 상전압의 평형을 위하여 120°로 한다.In general, the conduction angle of each phase of the stator is set to 120 ° in order to balance phase current and phase voltage in the three phases.

이와같이, 진상각을 설정하고, 설정된 진상각에 의하여 각 상의 구동을 실행하게 될 경우에 있어서는 A상전류에 의한 A상 토크는 제 5도의 (다)(라)에서와 같은 파형을 이루게 된다.In this way, when the fastening angle is set and driving of each phase is performed by the set fastening angle, the A-phase torque caused by the A-phase current has a waveform as shown in FIG. 5C.

즉, 이와같은 방식으로 구동하게 될 경우에 있어서 역기전력(EMF)이 플레트한 구간에서 흐르는 전류의 구간이 짧아지게 되므로 마그네틱 토크를 최대(Maximum)로 사용할 수 없게 된다.That is, in the case of driving in this way, the section of the current flowing in the section in which the counter electromotive force (EMF) is flattened is shortened, so that the magnetic torque cannot be used at the maximum.

이와같이 플레트한 구간에서 흐르는 전류의 구간이 짧아지게 되므로 마그네틱 토크를 최대(Maximum)로 사용할 수 없게 되므로서, 모터의 구동에 있어 효율이떨어지게 된다.Since the section of the current flowing in the flat section is shortened, the magnetic torque cannot be used at the maximum, and the efficiency of driving the motor is reduced.

본 발명에서는 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위하여 BLDC 모터의 도통(Conduction)구간을 길게하여 발생되는 토크의 크기를 최대로 할 수 있도록 하므로서, 모터의 효율을 향상시키고자 한 것이다.In the present invention, in order to solve the above problems, it is possible to maximize the magnitude of the generated torque by lengthening the conduction section of the BLDC motor, thereby improving the efficiency of the motor.

도 1은 일반적인 종래 BLDC 모터의 센서레스(Sensorless)제어장치의 구성블럭도.1 is a block diagram of a sensorless control device of a conventional conventional BLDC motor.

도 2는 일반적인 BLDC 모터의 등가회로 및 인버터부를 나타낸 회로도.2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit and an inverter of a general BLDC motor.

도 3의 (가)(나)는 표면부착형 BLDC 모터의 회전자 구조와 마그네틱 토크의 파형을 나타낸 도면이며, (다)(라)는 매립형 BLDC 모터의 회전자 구조와 발생되는 토크의 파형을 나타낸 도면.3A is a diagram showing the rotor structure and the waveform of the magnetic torque of the surface-mounted BLDC motor, and (C) is the waveform of the rotor structure and the generated torque of the buried BLDC motor. Shown.

도 4는 종래 매립형 BLDC 모터의 구동신호 파형을 나타낸 도면으로서, (가)는 A상의 역기전력 파형도, (나)는 역기전력에 따른 구동신호 파형도. (다)는 진상각을 설정하여 도통구간을 이동시킨 구동신호 파형도.4 is a view showing a drive signal waveform of a conventional embedded BLDC motor, (a) is a back EMF waveform diagram of phase A, (b) is a drive signal waveform diagram according to the back electromotive force. (C) is waveform diagram of driving signal which moves conduction section by setting up fast angle.

도 5의 종래 기술에 있어서, (가)∼(라)는 구동신호에 따른 A상의 전류 파형 및 A상 토크 파형도.In the prior art of Fig. 5, (a) to (d) are a phase waveform current waveform and a phase torque waveform diagram according to a drive signal.

도 6은 본 발명에 있어서, (가)∼(라)는 구동신호에 따른 A상의 전류 파형 및 A상 토크 파형도.6A to 6D are diagrams illustrating current waveforms of phase A and waveforms of phase A according to a drive signal according to the present invention.

도 7은 본 발명의 다른실시예에 있어서, (가)∼(라)는 구동신호에 따른 A상의 전류 파형 및 토크 파형도.FIG. 7 is a diagram showing current waveforms and torque waveforms of phase A according to a driving signal according to another embodiment of the present invention.

본 발명 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치의 구성을 살펴보면, 인버터 제어장치에 있어서, 회전자의 위치를 감지하는 위치감지수단과, 위치감지수단으로 부터 감지된 회전자의 위치정보와 방향 제어신호에 의해 인버터부의 전력 스위칭 소자를 온/오프 가능하도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생수단과, 자기저항 토크를 이용하기 위하여 부하의 크기(상 전류의 크기)에 따라 구동신호의 진상각(Advance Angle)과 도통각(Conduction Angle)을 가변하는 도통각 가변수단과, 상기 위치감지수단으로 부터 전달되는 회전자의 위치정보를 처리하여 속도를 감지하고, 기 프로그램된 목표속도와 비교하여 모터의 속도를 제어하는 속도제어수단과, 상기 구동신호 발생수단으로 부터 출력되는 구동신호를 펄스폭 변조처리하는 펄스폭변조수단과, 펄스폭변조수단으로 부터 펄스폭 변조된 구동신호로서 인버터를 구동시키는 인버터 구동수단의 구성요소로서 이루어지며, 그리고, 상기 도통각 가벼수단에서는 부하상태에 따라 구동신호의 진상각과 도통각을 결정하여, 결정된 진상각만큼 도통(Conduction)구간을 이동시켜 각 상을 구동제어하도록 함을 특징으로 한다.Looking at the configuration of the conduction angle control device of the buried BCD motor of the present invention, the inverter control device, the position sensing means for detecting the position of the rotor, the position information of the rotor detected from the position sensing means and Drive signal generating means for generating a reference signal so that the power switching element of the inverter unit can be turned on / off by the direction control signal, and the advance angle of the drive signal according to the magnitude of the load (magnitude of phase current) to use the magnetoresistive torque. (Advance Angle) and the conduction angle (Conduction Angle) variable the conduction angle variable means, by processing the position information of the rotor transmitted from the position sensing means to sense the speed, and compared with the pre-programmed target speed motor Speed control means for controlling the speed of the signal, pulse width modulation means for pulse width modulation processing of the drive signal output from the drive signal generation means, and pulse width; It is made as a component of the inverter driving means for driving the inverter as a pulse width modulated drive signal from the adjusting means. It is characterized by driving each phase by controlling the conduction section by angle.

이와같은 구성으로서의 본 발명 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치는 고정자 각 상의 구동시 부하조건에 알맞는 도통각을 결정하여 인가하도록 하여 고정자 각 상의 전도구간을 전기각으로 120도 보다 크게하여 상간의 전류 중복(Overlapping)에 의해 총 토크를 증대시킬 수 있도록 하는 것으로, 모터가 회전하게 되면, 위치감지수단에서는 회전자의 위치를 감지하게 되고, 감지된 회전자의 위치에 따라 구동신호 발생수단에서는 구동신호를 발생시키게 된다.The conduction angle control device of the buried type BDC motor of the present invention having such a configuration determines and applies a conduction angle suitable for load conditions when driving the stator phase so that the conduction section of each stator phase is larger than 120 degrees as an electric angle. It is to increase the total torque by overlapping the current between the phases, when the motor rotates, the position sensing means detects the position of the rotor, the drive signal generated according to the detected position of the rotor The means generates a drive signal.

이와 동시에 속도제어수단에서는 상기 위치감지수단으로 부터 감지된 회전자의 위치를 인식하여 모터의 회전속도를 감지하여 모터의 회전속도를 제어하기 위한 전압제어신호를 출력하게 된다.At the same time, the speed control means recognizes the position of the rotor detected by the position sensing means, detects the rotation speed of the motor, and outputs a voltage control signal for controlling the rotation speed of the motor.

이와같이 출력되는 전압 제어신호 및 구동신호는 펄스록변조수단을 통해 펄스폭 변조되어 인버터 구동수단에 전달되어 인버터가 제어구동된다.The voltage control signal and the driving signal output in this way are pulse-width modulated by the pulse lock modulating means and transferred to the inverter driving means to drive the inverter.

이때, 도통각 가변수단에서는 속도제어수단으로 부터 역기전력(EMF)이 제로-크로스(Zero-Cross)되는 시점을 이용하여 회전자의 위치를 판단하여 산출된 회전속도로부터 부하를 환산하게 되고, 환산된 부하에 따라서 q축의 전류분과 d축의 전류분의 차이를 인식하여 이에따라 도통각(θ)을 결정하여 도통각을 가변하게 되는 바, 도면 제 6도는 본 발명의 도통각에 의한 구동신호, 전류파형, 이에 따른 토크파형을 나타낸 파형도로서, 도 6에서와 같이, 도통각 가변수단에서는 진상각(α)만큼을 부가하여 A상 역기전력이 플레트한 구간에서 이루어지는 도통구간을 120도 보다 크게 하도록 한다.In this case, in the conduction angle variable means, the load is converted from the calculated rotational speed by determining the position of the rotor using the point of zero-crossing from the speed control means. The conduction angle is varied by recognizing the difference between the current component in the q-axis and the current component in the d-axis according to the load. Accordingly, the conduction angle is varied. FIG. 6 shows the driving signal, the current waveform, As shown in FIG. 6, the conduction angle varying means adds the forward angle α to increase the conduction section in the section where the A-phase back EMF is flat, as shown in FIG. 6.

이와같이 도통구간이 길어지게 되면 흐르는 전류의 양이 많아지게 되므로서, 자기저항 토크를 최대한 사용가능하게 되며, 고정자 상간(A상과 B상, B상과 C상, C상과 A상)의 도통구간 중복(Overlapping)에 의해 마그네틱 토크를 최대한으로 사용가능하게 된다.As the conduction section becomes longer in this manner, the amount of current flowing increases, enabling maximum use of the magnetoresistive torque, and conduction between stator phases (A and B phases, B and C phases, C and A phases). By overlapping, the magnetic torque can be used to the maximum.

상기에서와 같이 도통각 가변수단에서는 구동신호 발생수단에서 출력되는 구동신호에 도통각을 부가하여 도통구간을 길게 형성시키게 되는 바, 저항(R)과 콘덴서(C)의 RC시정수를 이용하여 시간지연에 의하여 도통구간을 길게할 수 있으며, 또는 타이머(Timer)를 이용하여 도통구간을 길게 하는 방법, 플립플롭(Filp-Flop)등의 래치(Latch)기능을 갖는 소자를 조합하여 도통구간을 길게하는 방법등의 하드웨어(Hardware)적으로 구현가능하다.As described above, the conduction angle variable means adds a conduction angle to the drive signal output from the drive signal generating means to form a long conduction section. The time using the RC time constants of the resistor R and the capacitor C The conduction section can be lengthened by the delay, or the conduction section can be lengthened by combining a device having a latch function such as flip-flop or a method of lengthening the conduction section using a timer. It can be implemented in hardware such as a method.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 각 상의 전류나 전압의 중복구간을 줄이기 위한 경우에도 적용가능하게 되는 바, 도면 도 7에서와같이, 진상각(α)을 스위치의 턴 오프(Turn-off)각(β) 보다 크게 설정하여 평균토크(Average Torque)의 크기는 제 6도에서의 β=0보다는 작지만 토크 리플(Torque Ripple)을 작게 하여 소음/진동을 작게 할 수 있다.On the other hand, as another embodiment of the present invention, it is also applicable to the case of reducing the overlapping section of the current or voltage of each phase, as shown in Figure 7, the turn-off (Turn-off) of the switch (Turn-off) The larger the angle β, the smaller the average torque is smaller than β = 0 in FIG. 6, but the torque ripple can be reduced to reduce the noise / vibration.

이상에서와 같이, 부하조건에 따라서 모터의 진상각 및 도통각을 설정하여 모터를 제어하도록 하게 됨에 있어서, 도통각을 가변하여 도통구간을 길게 설정하도록 하므로서, 모터 상 상호간의 중복에 의해 마그네틱 토크를 최대로 하여 총 토크를 최대로 사용할 수 있어 모터의 효율을 향상시키는 효과가 있는 것이다.As described above, in controlling the motor by setting the advance angle and the conduction angle of the motor according to the load conditions, the conduction angle is varied so as to set the conduction section to be long. The maximum torque can be used to the maximum, thereby improving the efficiency of the motor.

Claims (6)

인버터 제어장치에 있어서, 회전자의 위치를 감지하는 위치감지수단과, 위치감지수단으로 부터 감지된 회전자의 위치정보와 방향 제어신호에 의해 인버터부의 전력 스위칭 소자를 온/오프 가능하도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생수단과, 자기저항 토크를 이용하기 위하여 부하의 운전조건에 따라 구동신호의 진상각과 도통각을 가변하는 도통각 가변수단과, 상기 위치감지수단으로 부터 전달되는 회전자의 위치정보를 처리하여 속도를 감지하고, 기 프로그램된 목표속도와 비교하여 모터의 속도를 제어하는 속도제어수단과, 상기 구동신호 발생수단으로 부터 출력되는 구동신호를 펄스폭 변조처리하는 펄스폭변조수단과, 펄스폭변조수단으로 부터 펄스폭 변조된 구동신호로서 인버터를 구동시키는 인버터 구동수단의 구성요소로서 이루어짐을 특징으로 하는 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.In the inverter control apparatus, the position detection means for sensing the position of the rotor, and the reference signal to enable the on / off of the power switching element of the inverter by the position information and the direction control signal of the rotor detected from the position sensing means Drive signal generating means generated, conduction angle varying means for varying the advance and conduction angles of the drive signal according to the operating conditions of the load to use the magnetoresistive torque, and position information of the rotor transmitted from the position sensing means; A speed control means for detecting a speed by controlling the speed, controlling the speed of the motor by comparing with a pre-programmed target speed, pulse width modulation means for pulse width modulating the drive signal output from the drive signal generation means, and As a component of the inverter drive means for driving the inverter as a pulse width modulated drive signal from the pulse width modulation means A conduction angle control device of a buried type BDC motor. 제 1항에 있어서, 상기 도통각 가변수단에서는 부하의 크기에 따라 구동신호의 진상각을 결정하여, 결정된 진상각만큼 도통(Conduction)구간을 이동시켜 각 상을 구동제어하도록 함을 특징으로 하는 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.The buried type according to claim 1, wherein the conduction angle varying means determines the advance angle of the driving signal according to the magnitude of the load, and moves the conduction section by the determined advance angle to drive and control each phase. Conduction angle control device of BLDC motor. 제 1항에 있어서, 상기 도통각 가변수단에서는 부하의 크기에 따라 구동신호의 진상각을 결정하여, 결정된 진상각만큼 도통(Conduction)구간을 길게 연장시켜 각 상을 구동제어하도록 함을 특징으로 하는 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.The method according to claim 1, wherein the conduction angle varying means determines the advance angle of the drive signal according to the magnitude of the load, and extends the conduction section by the determined advance angle to control the driving of each phase. Conduction angle control device for embedded DC motors. 제 3항에 있어서, 도통각 가변수단에 있어 도통구간을 RC시정수를 이용하여 시간지연에 의하여 길게 설정하도록 함을 특징으로 하는 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.4. The conduction angle control device of a buried type BDC motor according to claim 3, wherein the conduction angle variable means sets the conduction section long by time delay using an RC time constant. 제 3항에 있어서, 도통각 가변수단에 있어 도통구간을 플립-플롭등의 래치기능을 갖는 소자를 이용하여 길게 설정하도록 함을 특징으로 하는 매립형 비엘디씨(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.4. The conduction angle control device of a buried type BDC motor according to claim 3, wherein the conduction section is set to be long in the variable angle of conduction means by using a device having a latch function such as flip-flop. 제 3항에 있어서, 도통각 가변수단에 있어 도통각을 마이컴으로 부터 기 프로그램된 계산된 결과를 신호를 입력받아 입력된 신호를 이용하여 도통구간을 길게 설정하도록 함을 특징으로 하는 매립형(BLDC) 모터의 도통각 제어 장치.[5] The buried type BLDC according to claim 3, wherein in the variable conduction angle, the conduction angle is set so that the conduction section is set to be long using a signal inputted with a pre-programmed calculated result from the microcomputer. The conduction angle control device of the motor.
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