KR100292528B1 - A control method of brushless dc motor in washing machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세탁기에서의 비엘디씨 모터제어방법에 관한 것으로, 종래에는 비엘디씨 모터를 제어할 때 모터에 인가되는 구동로직을 고정 펄스폭변조방식으로 사용하면 왜곡된 전류파형이 발생하여 모터의 토오크 리플이 발생함으로서 진동소음을 야기시킴과 아울러 모터의 출력효율을 저하시키는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 회전자의 위치에 따라 변수(N,,T1,,)를 초기화한후 모터를 초기 강제 구동시키는 제1 단계와; 측정구간에서 타임 인터벌값(T1)을 계산한후 그 측정된 인터벌값(T1)으로부터 사인 테이블 인덱스값(, N=일정)을 계산하는 제2 단계와; 측정구간에서의 위치대응 펄스폭 변조(PWM)출력 크기값을 구하기 위한 인덱스값(=+) 을 구하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 구한 인덱스값() 번지로 점프하여 펄스폭 변조(PWM) 출력값을 읽어 출력포트에 래치한후 현위치에 대한 정보값(=)을 레지스터에 저장하는 제4 단계와; 현 위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1)보다 작은지를 판단하는 제5 단계와; 상기 제5 단계의 판단결과 현위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1) 보다 작으면 상기 제3 단계로 궤환하고 크면 리턴하는 제6 단계로 수행함으로써 홀센서 3개로 정현파를 제어할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있고, 또한 정현파 전류파형에 의해 모터 구동을 제어함으로써 모터의 출력효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 모터 토오크 리플을 줄임으로써 진동소음을 저하시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a BCD motor control method in a washing machine. In the related art, when a drive logic applied to a motor when controlling a BCD motor is used as a fixed pulse width modulation method, a distorted current waveform is generated, thereby causing torque ripple of the motor. This causes vibration noise and decreases the output efficiency of the motor. Therefore, the present invention is a variable (N, depending on the position of the rotor) , T1, , A first step of initially forcibly driving the motor after initializing; After calculating the time interval value T1 in the measurement interval, the sine table index value (from the measured interval value T1) is calculated. , N = scheduling); Index value to obtain the pulse width modulation (PWM) output magnitude value for the position = + Obtaining a third step; The index value obtained in the third step ( Jump to the address and read the pulse width modulation (PWM) output value and latch it to the output port. = Storing a) in a register; Current location information Determining whether is equal to or smaller than the time interval value T1; The determination result of the fifth step, the current position information value ( Is smaller than the time interval value T1, and the sixth step of returning to the third step and returning to the third time step can be used to control the sinusoids with three Hall sensors, thereby reducing the cost and the sinusoidal current waveform. By controlling the motor drive, the output efficiency of the motor can be improved, and the vibration noise can be reduced by reducing the motor torque ripple.
Description
본 발명은 세탁기에서의 비엘디씨 모터제어방법에 관한 것으로, 특히 비엘디씨 모터의 진동소음을 절감할 수 있도록 한 모터제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a BCD motor control method in a washing machine, and more particularly, to a motor control method for reducing vibration noise of a BLC motor.
일반적으로, 비엘디씨 모터제어장치는 첨부한 도면중 제1 도에 도시된 바와같이, 모터로 공급되는 전압의 역기전력을 검출하여 현재 모터(300)의 회전자의 각상에 대한 위치를 3개의 홀센서(Ha,Hb,Hc)로 검출하고, 검출된 회전자의 위치정보를 이용하여 모터(300)의 회전속도를 판별하여 그에 따른 제어신호(U+,V+,W+,U-,V-,W-)를 출력하는 마이크로컴퓨터(100)와; 상기 마이크로컴퓨터(100)의 제어신호(U+,V+,W+,U-,V-,W-)에 의해 스위칭되어 상기 모터(300)에 원하는 평균전압과 주파수의 교류로 인가하는 구동부(200)로 구성된다.In general, the BCD motor control apparatus detects the counter electromotive force of the voltage supplied to the motor, as shown in FIG. 1 of the accompanying drawings, and displays three Hall sensors for each phase of the rotor of the motor 300. Detected by (Ha, Hb, Hc), and using the detected position information of the rotor to determine the rotational speed of the motor 300 according to the control signal (U +, V +, W +, U-, V-, W- A microcomputer (100) for outputting; Switched by the control signal (U +, V +, W +, U-, V-, W-) of the microcomputer 100 to the drive unit 200 to apply the alternating current of the desired average voltage and frequency to the motor 300 It is composed.
도2는 상기 비엘디씨 모터(300)의 상세회로도로서, 마이크로컴퓨터(100)의 소정 제어신호를 인터페이스부(500)를 통해 입력받아 그에따라 도통제어를 받는 6개의 트랜지스터로 이루어지며, 이 6개의 트랜지스터가 각각 두 개씩 직렬로 연결되는 인버터로 이루어진 구동부(200)와, 상기 구동부(200)의 직렬 연결된 상기 두 개의 트랜지스터의 인버터가 각각의 공통 접속점과 연결되어 상기 구동부(200)의 스위칭에 따라 변환된 3상전원을 인가받는 고정자와 이 고정자의 회전자계에 의해 동작하는 회전자로 이루어진 비엘디씨 모터(300)로 구성되며, 이와 같은 종래 장치의 동작을 상기 도1 및 도2를 참조하여 설명한다.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the BCD motor 300, and includes six transistors which receive a predetermined control signal of the microcomputer 100 through the interface unit 500 and are subjected to conduction control accordingly. A driving unit 200 consisting of an inverter in which two transistors are connected in series, and an inverter of the two transistors connected in series of the driving unit 200 are connected to each common connection point and converted according to switching of the driving unit 200. It consists of a BCD motor 300 consisting of a stator to which the three-phase power is applied and a rotor operated by a rotor magnetic field of the stator. The operation of the conventional apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2. .
먼저, 비엘디씨 모터(300)는 유도 모터와 달리 브러쉬(Brush) 모터중에서 브러쉬 대신에 영구자석의 특성을 이용하는 모터(300)로서, 영구자석의 N,S극의 위치가 어디에 있는지 홀센서(Ha,Hb,Hc)에 의해 회전하면서 항상 감지하여 그 감지된 신호를 도3의 (a),(b),(c)와 같이 마이크로컴퓨터(100)에 인가한다.First, the BCD motor 300 is a motor 300 that uses the characteristics of permanent magnets instead of brushes among brush motors, unlike induction motors. Hall sensors (Ha) Rotation by, Hb, Hc is always detected and the detected signal is applied to the microcomputer 100 as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C.
그러면, 상기 마이크로컴퓨터(100)는 상기 감지신호를 입력받아 모터(300)의 회전속도를 판별하여 판별된 회전속도를 미리 설정된 프로그램상의 목표속도와 비교하고, 비교결과에 따라 모터(300)가 목표속도로 회전할 수 있도록 도3의 (d)~(i)와 같은 타이밍신호(U+,V+,W+,U-,V-,W-)로 제어한다.Then, the microcomputer 100 receives the detection signal to determine the rotational speed of the motor 300, and compares the determined rotational speed with a target speed set in advance of the program. Controlled by timing signals U +, V +, W +, U-, V-, and W- as shown in FIGS.
즉, 마이크로컴퓨터(100)는 인터페이스부(500)를 통해 일정 제어신호를 출력하여 구동부(600)의 스위칭동작이 가능하게 하는데, 마이크로컴퓨터(100)는 모터(300)로 공급되는 전압의 역기전력을 검출하여 현재 모터(300)의 회전자의 위치를 검출하고, 검출된 회전자의 위치정보를 이용하여 모터(300)의 회전속도를 판별한 후 그 판별된 회전속도를 미리 설정된 프로그램상의 목표속도와 비교하고, 이 비교결과에 따라 모터(300)가 목표속도로 회전할 수 있도록 제어한다.That is, the microcomputer 100 outputs a predetermined control signal through the interface unit 500 to enable the switching operation of the driving unit 600. The microcomputer 100 controls the counter electromotive force of the voltage supplied to the motor 300. After detecting the position of the rotor of the current motor 300, and using the detected position information of the rotor to determine the rotation speed of the motor 300, the determined rotation speed and the predetermined target speed in the program Compare and control the motor 300 to rotate at the target speed according to the comparison result.
다시말해서, 도3의 (d)~(i)같이 홀센서(Ha,Hb,Hc) 3개를 조합하여 고정되게 발생되는 6개의 펄스파형은 구동부(200)에 전달되어 각 상에 해당되는 6개의 트랜지스터를 각기 스위칭하게 됨으로써 모터(300)에 구성된 각각의 상에 공급되는 전원을 제어하게 되어 모터(300)의 구동이 이루어지게 된다.In other words, six pulse waveforms, which are fixedly generated by combining three Hall sensors Ha, Hb, and Hc, are transmitted to the driving unit 200, as shown in FIGS. By switching each of the three transistors, the power supplied to each phase of the motor 300 is controlled to drive the motor 300.
이때, 상기 모터(300)에 흐르는 전류의 파형은 도4와 같다.At this time, the waveform of the current flowing in the motor 300 is as shown in FIG.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 기술은 비엘디씨 모터를 제어할 때 모터에 인가되는 구동로직을 고정 펄스폭변조방식으로 사용하면 왜곡된 전류파형이 발생하여 모터의 토오크 리플이 발생함으로서 진동소음을 야기시킴과 아울러 모터의 출력효율을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the conventional technology operating as described above, when the driving logic applied to the BCD motor is used in the fixed pulse width modulation method, a distorted current waveform is generated, causing torque ripple of the motor, thereby causing vibration noise. In addition, there was a problem in reducing the output efficiency of the motor.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 종래의 홀 센서의 갯수를 유지하면서 각 위치에 따라 정현파 전류파형이 되도록 펄스폭 변조(PWM)를 가변시킬 수 있도록 한 세탁기에서의 비엘디씨 모터 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised in view of the above-described problems, while maintaining the number of conventional Hall sensors, the BCD motor in the washing machine to vary the pulse width modulation (PWM) to be a sinusoidal current waveform according to each position The purpose is to provide a control method.
도1은 종래 비엘디씨 모터 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing a configuration for a conventional BCD motor control apparatus.
도2는 도1에 있어서,비엘디씨 모터의 상세회로도.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a BC motor in FIG. 1; FIG.
도3은 도1에 있어서, 각 상의 타이밍도.3 is a timing diagram of each phase in FIG. 1;
도4는 도1에 있어서, 3상의 전류파형도.4 is a waveform diagram of current in three phases in FIG. 1;
도5는 본 발명 세탁기에서의 비엘디씨 모터제어방법에 대한 동작흐름도.5 is a flow chart illustrating a BCD motor control method in the washing machine of the present invention.
도6은 도6은 본 발명이 적용되는 비엘디씨 모터 제어장치에 대한 구성을 보인 회로도.6 is a circuit diagram showing a configuration for a BCD motor control apparatus to which the present invention is applied.
도7은 도6에 있어서, 구동부를 스위칭 제어하기 위한 타이밍도.FIG. 7 is a timing diagram for switching control of a driving unit in FIG. 6; FIG.
도8은 종래 펄스폭 변조방법에 따른 전류 파형도.8 is a current waveform diagram according to a conventional pulse width modulation method.
도9는 본 발명 펄스폭 변조방법에 따른 전류 파형도.9 is a current waveform diagram according to the pulse width modulation method of the present invention.
도10은 본 발명 펄스폭 변조를 위한 위치정보 계산을 위한 홀센서의 타이밍도.10 is a timing diagram of a hall sensor for calculating position information for pulse width modulation of the present invention.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
100:마이크로컴퓨터200:구동부100: microcomputer 200: drive unit
300:모터400:전원부300: motor 400: power supply
500:인터페이스부500: Interface part
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전자의 위치에 따라 변수(N,,T1,,)를 초기화한후 모터를 초기 강제 구동시키는 제1 단계와; 측정구간에서 타임 인터벌값(T1)을 계산한후 그 측정된 인터벌값(T1)으로부터 사인 테이블 인덱스값(, N=일정)을 계산하는 제2 단계와; 측정구간에서의 위치대응 펄스폭 변조(PWM)출력 크기값을 구하기 위한 인덱스값(=+) 을 구하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 구한 인덱스값() 번지로 점프하여 펄스폭 변조(PWM) 출력값을 읽어 출력포트에 래치한후 현위치에 대한 정보값(=)을 레지스터에 저장하는 제4 단계와; 현 위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1)보다 작은지를 판단하는 제5 단계와; 상기 제5 단계의 판단결과 현위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1) 보다 작으면 상기 제3 단계로 궤환하고 크면 리턴하는 제6 단계로 수행함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is variable according to the position of the rotor (N, , T1, , A first step of initially forcibly driving the motor after initializing; After calculating the time interval value T1 in the measurement interval, the sine table index value (from the measured interval value T1) is calculated. , N = scheduling); Index value to obtain the pulse width modulation (PWM) output magnitude value for the position = + Obtaining a third step; The index value obtained in the third step ( Jump to the address and read the pulse width modulation (PWM) output value and latch it to the output port. = Storing a) in a register; Current location information Determining whether is equal to or smaller than the time interval value T1; The determination result of the fifth step, the current position information value ( Is smaller than the time interval value T1, and returns to the third step, and returns to the third step if it is large.
이하, 본 발명에 의한 세탁기에서의 비엘디씨 모터 제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the BCD motor control method in the washing machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도5는 본 발명 세탁기에서의 비엘디씨 모터 제어방법에 대한 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 회전자의 위치에 따라 변수(N,,T1,,)를 초기화한후 모터(300)를 초기 강제 구동시키는 제1 단계(SP1),(SP2)와; 측정구간에서 타임 인터벌값(T1)을 계산한후 그 측정된 인터벌값(T1)으로부터 사인 테이블 인덱스값(, N=일정)을 계산하는 제2 단계(SP3),(SP4)와; 측정구간에서의 위치대응 펄스폭 변조(PWM)출력 크기값을 구하기 위한 인덱스값(=+) 을 구하는 제3 단계(SP5)와; 상기 제3 단계(SP5)에서 구한 인덱스값() 번지로 점프하여 펄스폭 변조(PWM) 출력값을 읽어 출력포트에 래치한후 현위치에 대한 정보값(=)을 레지스터에 저장하는 제4 단계(SP6),(SP7)와; 현 위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1)보다 작은지를 판단하는 제5 단계(SP8)와; 상기 제5 단계(SP8)의 판단결과 현위치 정보값()이 타임 인터벌값(T1) 보다 작으면 상기 제3 단계(SP5)로 궤환하고 크면 리턴하는 제6 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a BCD motor control method in the washing machine according to the present invention. As shown in FIG. , T1, , First step (SP1), (SP2) for initial forced driving of the motor 300 after initializing; After calculating the time interval value T1 in the measurement interval, the sine table index value (from the measured interval value T1) is calculated. A second step (SP3), (SP4) for calculating N = constant; Index value to obtain the pulse width modulation (PWM) output magnitude value for the position = + A third step SP5 of obtaining; The index value obtained in the third step SP5 ( Jump to the address and read the pulse width modulation (PWM) output value and latch it to the output port. = Fourth steps SP6 and SP7 for storing < RTI ID = 0.0 > Current location information A fifth step SP8 for determining whether is equal to or less than the time interval value T1; The determination result of the fifth step (SP8) the current position information value ( ) Is smaller than the time interval value T1, and a sixth step of returning to the third step SP5 and returning a larger one is described. The operation of the present invention will be described.
먼저, 도6은 본 발명이 적용되는 비엘디씨 모터 제어장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 종래 도1과 동일하면, 다만 상전류의 발생이 종래와 달리 3상의 전류의 벡터합이 영이 되도록 각 상에서 모두 발생하는 것이 다른데, 이는 도7과 같이 구동부(200)의 스위칭 제어 타이밍도를 출력하기 때문이며 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.First, FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a BCD motor control apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 6, when the phase current is generated, the vector sum of three phase currents is different from the conventional ones. It is different that all phases are generated to be zero, because this is because the output of the switching control timing diagram of the driving unit 200 as shown in Figure 7 will be described in detail as follows.
예를들어, 120도와 180도 구간내에서의 제어로직을 살펴보면, (V+)=(U-)+(W-)가 되도록 제어로직을 구성하고 있는데, 이는 스위칭소자의 V+ 게이트단이 온,U- 게이트단 온, W- 게이트단이 온되고 나머지 3개의 스위칭 소자(U+,V-,W+)는 오프됨으로서 구현된다.For example, looking at the control logic in the 120 degree and 180 degree intervals, the control logic is configured so that (V +) = (U-) + (W-), which means that the V + gate terminal of the switching element is on, U. Gate stage on, W- gate stage is implemented and the remaining three switching elements (U +, V-, W +) are realized.
상기와 같은 제어로직이 같은 원리로 도7의 모든 구간에서 수행되어 종래 2개의 스위칭소자가 온되는 방법에 비해 3상에 전류를 흐르게 함으로서 전류의 불연속인 현상에 의한 토크리플 현상에 의한 모터(300)의 진동소음을 줄일 수 있다.The control logic as described above is performed in all sections of FIG. 7 in the same principle, so that the current flows in three phases compared to the method of turning on two conventional switching elements, thereby causing a motor ripple due to a torque ripple phenomenon due to discontinuous current. Can reduce vibration noise.
그리고, 상기 전류를 제한하는 방법으로 종래의 고정 펄스폭 변조(PWM) 방법으로 도8과 같이 전압파형이 구형파 파형이 되어 전류파형도 구형파가 된다.As a method of limiting the current, the voltage waveform becomes a square wave waveform as shown in FIG. 8 by the conventional fixed pulse width modulation (PWM) method, and the current waveform also becomes a square wave.
이와는 달리 본 발명은 가변 펄스폭 변조(PWM) 방법을 사용하여 전류의 파형이 정현파 모양이 되도록 한다.In contrast, the present invention uses a variable pulse width modulation (PWM) method to make the waveform of the current into a sinusoidal shape.
즉, 전류모양을 정현파 형태로 되도록 하기 위하여 도8과 같이 펄스폭 변조(PWM) 값을 정현파 모양이 되도록 대칭적으로 변경한다.That is, in order to make the current shape into the sine wave shape, the pulse width modulation (PWM) value is symmetrically changed to have a sine wave shape as shown in FIG.
이때, 홀센서와 홀센서간 사이(여기서는 60도)에 정현파값을 출력하기 위해서는 실제적인 센서가 없기 때문에 마이크로컴퓨터(100)내에 설치된 타이머를 통해 홀간 신호상태가 바뀔때 마다의 거리(T1)를 인터럽트(INT1~INT3)를 통해서 측정하여 구하는데, 이를 도9를 참조하여 설명한다.At this time, since there is no actual sensor to output the sine wave value between the Hall sensor and the Hall sensor (60 degrees in this case), the distance (T1) every time the signal state between halls is changed through a timer installed in the microcomputer 100. Measurement is obtained through interrupts INT1 to INT3, which will be described with reference to FIG.
먼저, 모터(300)의 속도에 의해 측정된 타이머값(T1)을 통해서 각속도()를 아래의 수식으로 구한다.First, through the timer value T1 measured by the speed of the motor 300, the angular speed ( ) Is given by the following formula.
=/T=(/3)(1/T1),=/3 -------식(1) = / T = ( / 3) (1 / T1), = / 3 ------- Equation (1)
여기서, 각속도() 대응 일정간격의 펄스폭 변조(PWM) 출력값을 도9와 같이 정현파 형태로 출력하기 위한 위치정보는 도10에서 구한값(T1)을 N(일정간격)의 등간격으로 나눔으로써 알수 있다.Where angular velocity ( 9) Position information for outputting a pulse width modulation (PWM) output value of a predetermined interval in the form of a sine wave as shown in FIG. 9 can be obtained by dividing the value T1 obtained in FIG. 10 by an equal interval of N (constant interval).
즉,=T1/N 이 되고, 이는 정현파 출력해상도를 나타내는데, 정현파 출력의 해상도를 높이기 위해서는값을 작게하여 구간을 많이 나누면 된다.In other words, = T1 / N Represents the sine wave output resolution. To increase the resolution of the sine wave output, You can divide the interval by making the value smaller.
도5를 참조하여 다시말하면, 정현파 출력을 발생하기 위해서는 센서간 거리(T1)를 측정하여 각속도()를 계산하는데, 이는 모터(300)가 정지해 있는 초기에는 측정할 수 없기 때문에 센서간 거리(T1)를 구하기까지 모터(300)를 강제로 구동시킨다(SP2).In other words, referring to Figure 5, in order to generate a sine wave output, the distance T1 between the sensors is measured to measure the angular velocity ( This is because it cannot be measured at the initial stage when the motor 300 is stopped, so that the motor 300 is forcibly driven until the distance T1 between the sensors is obtained (SP2).
이후, 모터(300)를 강제 구동시켜서 얻어진 센서간 거리(T1)을 이용하여 각속도 변화값()을 구한다(SP3),(SP4).Subsequently, the angular velocity change value (using the distance T1 between the sensors obtained by forcibly driving the motor 300) (SP3), (SP4).
그 다음, 초기 위치로부터 최초의 사인 테이블 인덱스값로부터 순차적으로 해당 위치 변화값(=+)에 대응된 룩업(Look-Up) 테이블값을 계속적으로 찾아서 해당되는 출력값을 제어하는데(SP5),(SP6),(SP7), 이와같은 과정은 N개의 등간격으로 분할하여 추정된 위치정보의 각도값이 초기 감지된 센서간의 거리값(T1)과 같을 때까지 반복적으로 수행한다(SP8).Then the first sign table index value from the initial position From the corresponding position change value ( = + The look-up table value corresponding to the C) is continuously searched to control the corresponding output value (SP5), (SP6), (SP7), and this process is divided into N equal intervals to estimate the estimated location information. Angle value The process is repeatedly performed until the distance value T1 between the initially detected sensors is the same (SP8).
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 홀센서 3개로 정현파를 제어할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있고, 또한 정현파 전류파형에 의해 모터 구동을 제어함으로써 모터의 출력효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 모터 토오크 리플을 줄임으로써 진동소음을 저하시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can control the sinusoidal wave with three Hall sensors, thereby reducing the cost, and also improving the output efficiency of the motor by controlling the motor driving by the sinusoidal current waveform, and also the motor torque. Reducing the ripple has the effect of reducing vibration noise.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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