KR100335104B1 - 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

정확하고 효율적인 속도 제어가 가능하도록 하여 실제 제품에 적용할 수 있도록 한 단상 SRM 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동시키기 위한 구동부, 회전수 및 로터의 위치를 검출하기 위한 센서 및 제어부를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어방법에 있어서, 제어부에서 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수에 따라 로터 감지시점과 동기된 소정 펄스 또는 회전수에 따라 설정된 지연시간 만큼 로터 감지시점을 지연시킨 시점과 동기된 소정 펄스를 구동부에 인가하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하므로 정확하고 효율적인 단상 SRM 제어가 가능하여 실제 제품에 적용할 수 있으므로 해당 제품의 제조비용을 낮출 수 있다.

Description

단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SINGLE PHASE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor: SRM)에 관한 것으로서, 특히 단상 SRM 모터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 SRM은 단상, 2상, 3상 등이 있는데, 도 1과 같이, 단상 SRM(10)은 인가된 전원에 따라 자력을 발생시키는 스테이터(11), 스테이터(11)에 발생된자력에 의해 회전 운동하는 로터(12), 로터(12)를 항상 동일한 위치 즉, 구동 토크 발생이 가능한 위치에 정지시키기 위한 파킹 마그넷(Parking Magnet)(13)으로 구성되고 별도로 단상 SRM(10)을 구동하기 위한 구동회로가 연계 구성된다.

이와 같이 구성된 단상 SRM(10)은 2상 또는 3상 SRM에 비해 구조가 간단하므로 부품수가 적고 제어관련 구성 또한 간단하므로 제조 비용이 저렴한 장점이 있다.

그러나 종래의 기술에 따른 단상 SRM은 실제 그 속도를 제어하기 위한 방법이 상용화되지 않아 실제 제품에 적용되지 못하고 있으므로 속도 제어 기술개발을 통한 상용화가 시급히 요구되고 있는 실정이다.

종래의 기술에 따른 단상 SRM은 제품에 적용할 수 있을 정도로 구체화된 속도 제어방법이 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 정확하고 효율적인 속도 제어가 가능하도록 하여 실제 제품에 적용할 수 있도록 한 단상 SRM 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 단상 SRM의 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치를 나타낸 블록도

도 3은 본 발명에 따른 단상 SRM 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 단상 SRM 20: 센서

30: 제어부 40: 연산부

50: 지연부 60: 지연 보정부

70: 펄스 생성부 80: 구동부

본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치는 로터 및 스테이터를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어장치에 있어서, 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수 및 위치를 감지하기 위한 센서와, 센서의 출력에 따라 현재 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 회전수 및 로터 위치를 검출하고 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 고속구동을 제어하기 위해 로터 위치 감지시점을 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 회전수에 상응하는 시간만큼 지연시킨 시점에서 목표 회전수에 따른 폭을 갖는 소정 펄스를 발생시키는 제어부와, 제어부에서 출력된 소정 펄스에 따른 전원을 공급하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 단상 SRM 제어방법은 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동시키기 위한 구동부, 회전수 및 로터의 위치를 검출하기 위한 센서 및 제어부를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어방법에 있어서, 제어부에서 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수에 따라 로터 감지시점과 동기된 소정 펄스 또는 회전수에 따라 설정된 지연시간 만큼 상기 로터 감지시점을 지연시킨 시점과 동기된 소정 펄스를 구동부에 인가하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치 및 방법의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 SRM 제어장치를 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 SRM 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.

본 발명에 따른 SRM 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 단상 SRM(10), 상기 단상 SRM(10)의 스테이터(11) 일측에 설치되어 단상 SRM(10)의 회전수 및 로터(12)의 위치를 검출하기 위한 센서(20), 상기 센서(20)의 출력에 따라 현재 단상 SRM(10) 회전수 및 로터(12) 위치를 검출하고 단상 SRM(10) 고속 구동을 제어하기 위해 상기 로터 위치 감지시점을 상기 단상 SRM 회전수에 상응하는 시간만큼 지연시킨 시점에서 목표 회전수에 따른 폭을 갖는 소정 펄스를 발생시키는 제어부(30), 상기 제어부(30)에서 출력된 소정 펄스에 따른 전원을 공급하여 상기 단상 SRM(10)을 구동하는 구동부(80)를 포함하여 구성된다.

이때 센서(20)는 포토 커플러 등의 광소자를 이용하여 로터(12)가 회전함에 따른 광 투과/차단을 이용한 전기적 신호 변화를 출력하도록 구성된다.

그리고 제어부(30)는 상기 센서(20)의 출력에서 단상 SRM(10)의 로터의 위치 및 회전수를 검출하고 단상 SRM(10)을 저속 또는 고속 회전수에 맞도록 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 연산부(40), 타이머를 이용하여 연산부(40)에서 출력된 고속 구동신호를 설정시간만큼 지연시키는 지연부(50), 상기 연산부(40)에서 검출된 단상 SRM(10)의 회전수에 따라 상기 지연부(50)의 지연시간을 보정하는 지연 보정부(60), 상기 지연부(50)를 통해 지연된 고속 구동신호 또는 저속 구동신호에 따라 소정 폭을 갖는 펄스를 발생시키는 펄스 생성부(70)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 단상 SRM의 제어방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동명령이 인가되면 연산부(40)는 센서(20)의 출력에 따라 로터(12)가 검출되는 시점에서 펄스 생성부(70)로 단상 SRM 구동신호를 출력한다.

이때 저속 회전의 경우 즉, 10000rpm 이하의 경우 올바른 방향으로의 구동이 중요하므로 구동이 확실히 보장되는 위치 즉, 로터(12) 검출시점에서 단상 SRM(10)을 구동하는 것이다.

이어서 펄스 생성부(70)는 상기 구동신호에 상응하는 펄스를 구동부(80)에 공급한다.

그리고 구동부(80)는 상기 펄스에 상응하는 전원을 스테이터(11)에 공급하여 단상 SRM(10)을 회전시킨다.

이때 센서(20)는 로터(12) 검출에 따른 감지값을 계속해서 연산부(40)로 출력하는데, 로터(12)가 파킹 마그넷(13)에 의해 센서(20) 검출 위치임과 동시에 구동 토크 발생가능 위치에 정지된 상태이므로, 도 3과 같이, 전원이 인가된 스테이터(11)에서 발생된 인덕턴스 즉, 자력에 의해 끌어 당겨져 회전하게 되는 것이다.

이어서 연산부(40)는 상기 센서(20)의 출력에 따라 회전수 및 로터(12)의 위치를 연산하고 도 3과 같이, 로터(12) 위치가 검출되는 시점에서 단상 SRM(10)이 해당 회전수를 유지하기 위해 펄스 폭이 조정된 구동 펄스가 공급되도록 펄스 생성부(70)로 구동신호를 출력한다.

이어서 펄스 생성부(70)는 연산부(40)의 구동신호에 상응하는 펄스를 생성하여 구동부(80)로 인가하고 구동부(80)에 상기 펄스에 해당하는 전원을 공급하여 단상 SRM(10)을 해당 회전수로 구동시킨다.

한편, 회전수가 상승하여 10000rpm 이상의 고속회전 상태가 되면 저속과 달리 회전이 이루어지고 있는 상태이므로 회전력 상승을 위해 도 3의 'a'지점과 같은 위치에서 구동 펄스가 인가되어야 한다.

따라서 연산부(40)는 센서(20)의 출력에 따라 로터(12)가 검출되는 시점에서 지연부(50)로 단상 SRM 구동신호를 출력하고 지연부(50)는 해당 소정 시간만큼 연산부(40)에서 출력된 구동신호를 지연시켜 펄스 생성부(70)로 출력한다.

이때 지연 보정부(60)는 실험을 통해 각 회전수별로 최대 회전력을 발휘할 수 있는 지연시간을 데이터 베이스화한 회전수/지연시간 테이블에서 현재 단상 SRM(10)의 회전수에 따른 지연시간을 검출하고 그 지연시간으로 지연부(50)의 지연시간을 보정한다.

이어서 펄스 생성부(70)는 상기 지연부(50)를 경유한 구동신호에 상응하는 펄스를 구동부(80)에 공급한다.

그리고 구동부(80)는 상기 펄스에 상응하는 전원을 공급하여 단상 SRM(10)을 회전시킨다.

이어서 연산부(40)는 로터(12)가 검출되는 시점마다 현재 회전수에 따른 구동신호를 출력하고 지연 보정부(60)는 상기 회전수에 해당하는 지연시간으로 지연부(50)의 지연시간을 갱신시킴으로서 단상 SRM(10)의 구동을 제어한다.

본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치 및 방법은 단상 SRM의 회전수에 따라 구동 펄스의 타이밍 및 펄스 폭 조절을 통해 정확하고 효율적인 단상 SRM 제어가 가능하여 실제 제품에 적용할 수 있으므로 해당 제품의 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 로터 및 스테이터를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어장치에 있어서,

   상기 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수 및 위치를 감지하기 위한 센서;

   상기 센서의 출력에서 로터의 위치를 검출하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 저속으로 구동시키기 위한 저속 구동신호 또는 고속으로 구동시키기 위한 고속 구동신호를 출력하고 상기 센서의 출력을 이용하여 모터의 회전수를 연산하는 연산부;

   상기 연산부에서 출력된 고속 구동신호를 소정 시간만큼 지연시키는 지연부;

   상기 연산부에서 검출된 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수에 따라 상기 지연부의 지연시간을 보정하는 지연 보정부;

   상기 지연부를 통해 지연된 고속 구동신호 또는 상기 연산부에서 출력된 저속 구동신호에 따라 소정 폭을 갖는 펄스를 발생시키는 펄스 생성부;

   상기 펄스 생성부에서 출력된 소정 펄스에 따른 전원을 공급하여 상기 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 지연 보정부는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수별로 최대 회전력을 얻기 위한 구동신호 지연시간을 저장한 메모리를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치.
4. 삭제
5. 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수 및 로터 위치를 검출하기 위한 센서,단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동시키기 위한 구동부 및 제어부를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어방법에 있어서,

   상기 제어부에서 센서의 출력으로부터 회전수 및 로터 위치를 검출하는 단계;

   상기 제어부에서 단상 스위치드 릴럭턴스 모터가 저속 회전상태이면 로터 감지시점과 동기된 소정 구동 펄스를 상기 구동부에 인가하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 단계;

   상기 제어부에서 단상 스위치드 릴럭턴스 모터가 고속 회전상태이면 그 회전수에 따라 기설정된 소정 시간만큼 로터 감지시점을 지연시킨 시점과 동기된 소정의 구동 펄스를 상기 구동부에 인가하여 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어방법.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전수에 따라 구동 펄스의 폭이 가변됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어방법.