KR100339564B1 - Speed control method for switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에스알엠 모터의 속도제어방법에 관한 것으로, 종래에는 에스알엠 모터의 속도를 제어하기 위하여는 PWM 전압제어 또는 전류제어로 조절할 경우 스위치소자를 온/오프시키기 위한 스위칭주파수는 모터의 기계적 공진주파수 보다 높아야 하므로 고가의 FET, 또는 IGBT 소자를 필요로 하고, 소음이 발생하는 문제점과, 팬의 부하가 과도하게 높아졌을 때 모터와 인버터를 보호하기 위하여 전류센서를 부착하고 전류치로서 이를 보호하였으나 복잡한 회로가 필요하고, 가격 상승의 원인이 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 초기 기동되면 PWM제어로 모터의 속도를 증가시켜 기 설정된 속도에 도달하였는지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 모터속도가 설정속도 이하이면 계속해서 PWM제어를 통해 속도를 증가시키고, 설정속도 이상이면 드웰타임 제어로 모터의 속도를 조절하는 제2 단계로 수행함으로써 드웰타임 제어로 인해 스위칭소자를 고속으로 스위칭시키지 않아도 되므로 저가격형 소자를 사용할 수 있어 비용이 절감되고, 아울러 전자파 노이즈인 EMI를 최소화할 수 있어 인버터의 효율을 상승시킬 수 있으며, 또한 과부하에 대한 안정도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a speed control method of an SM motor, and in the related art, in order to control the speed of an SM motor, a switching frequency for turning on / off a switch element when the PWM voltage control or the current control is controlled is a mechanical resonance of the motor. It needs to be higher than the frequency, so it requires expensive FETs or IGBT elements, noise is generated, and current sensors are attached to protect the motor and inverter when the load of the fan is excessively high. There is a problem that a circuit is required and causes a price increase. Therefore, the present invention includes a first step of determining whether a preset speed is reached by increasing the speed of the motor by PWM control when initially started; As a result of the determination of the first step, if the motor speed is lower than or equal to the set speed, the speed is continuously increased through PWM control. If the motor speed is higher than or equal to the set speed, the dwell time control is performed by performing the second step of adjusting the speed of the motor by the dwell time control. Since it is not necessary to switch the switching devices at high speed, it is possible to use low-cost devices, which can reduce costs and minimize the EMI, which is electromagnetic noise, thereby increasing the efficiency of the inverter and improving stability against overload. It works.
Description
본 발명은 에스알엠 모터의 속도제어방법에 관한 것으로, 특히 초기 기동시 PWM 전압제어로 일정 속도이상에 도달시켜 놓고 이후에는 드웰타임 제어를 실시하도록 하여 저속형 파워소자로서도 넓은 속도제어가 가능하도록 한 에스알엠 모터의 속도 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a speed control method of an RM motor, and in particular, to achieve a certain speed or more by the PWM voltage control at the initial startup and to perform dwell time control thereafter, so that a wide speed control is possible as a low speed power device. It relates to a speed control method of an SM motor.
도1은 6/4 3상 에스알엠 모터의 개략도이고, 도 2는 6/4 구조를 갖는 에스알엠 모터의 구동회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 에스알엠 모터로 공급하는 직류 링크 커패시터(C)와, 병렬로 N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La,Lb,Lc)과, 이 모터 권선(La,Lb,Lc)에 상,하로 직렬연결된 상,하위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)(Q2a,Q2b,Q2c)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD2,FRD4,FRD6)와, 상기 상위 콜렉터와 하위 스위치소자 (Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드 (FRD3 ,FRD5 ,FRD7)로 구성하며, 이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 설명한다.1 is a schematic diagram of a 6/4 three-phase RM motor, and FIG. 2 is a driving circuit diagram of an RM motor having a 6/4 structure. As illustrated therein, a DC voltage obtained by smoothing an input power source is shown in FIG. DC link capacitors (C) supplied to the motor, N motor windings (La, Lb, Lc) connected in parallel to each of the number of N phases, and the motor windings (La, Lb, Lc) connected in series up and down Between the upper and lower switch elements Q1a, Q1b and Q1c (Q2a, Q2b and Q2c), the emitters of the upper switch elements Q1a, Q1b and Q1c and the emitters of the lower switch elements Q2a, Q2b and Q2c. And a freewheel diode (FRD3, FRD5, FRD7) connected between the freewheel diodes (FRD2, FRD4, FRD6) connected to the emitters of the upper collector and the lower switch elements (Q2a, Q2b, Q2c). It will be described in detail.
먼저, 도 3을 참조하여 드웰각 제어에 의한 모터 속도를 제어방법에 대하여 설명하면, 직류 링크 커패시터(C)에 의해 입력되는 전원을 평활시켜 그 평활된 직류전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급한다.First, referring to FIG. 3, a control method of a motor speed by dwell angle control will be described. The power input by the DC link capacitor C is smoothed to supply the smoothed DC voltage to the SRM motor. do.
그러면, 상기 에스알엠(SRM) 모터는 상기 평활된 직류전압에 의해 회전하게 되고, 이때, 모터 내부의 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치에 따라 도 3a에서와 같은 신호를 출력한다.Then, the SRM motor is rotated by the smoothed DC voltage, and at this time, the position of the rotor is detected by the photosensor by installing a disk having a photo interrupter and a slot associated with each phase in the motor. A signal as shown in FIG. 3A is output according to the detected rotor position.
도 3a는 저속 운전시의 신호 파형도인데, 이를 설명하면 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록, '고전위' 상태의 A상의 게이트신호를 모터 권선(La)에 직렬 연결된 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)의 게이트로 각기 공급되고, 그러면 상기 A상의 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 동시에 턴온된다.3A is a waveform diagram of a signal during a low speed operation. When this is explained, the gate signal of the phase A in the 'high potential' state may be induced so that electricity may be induced on the stator winding A. FIG. Is supplied to the gates of the upper and lower switch elements Q1a and Q2a connected in series with the motor winding La, and the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned on at the same time.
이때, 상기 A상의 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 온됨에 따라 모터 권선(La)으로 전류가 흐르게 되고, 이에의해 상기 A상의 모터 권선(La)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.At this time, as the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned on, current flows to the motor winding La, thereby allowing electricity to be induced in the motor winding La of the A phase.
그러면, 사용자가 기설정한 소정의 드웰각 동안 A상의 모터 권선(La)에 전류가 흐르게 한후, '저전위' 상태의 게이트신호를 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)로 출력한다.Then, the current flows through the motor winding La of the phase A for a predetermined dwell angle set by the user, and then the gate signal of the 'low potential' state. Is output to the upper and lower switch elements Q1a and Q2a.
이에 따라, 상기 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)는 동시에 턴오프되고, A상의 모터 권선(La)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD3), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(FRD2), 모터 권선(La)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.Accordingly, the upper and lower switch elements Q1a and Q2a are turned off at the same time, and the magnetic flux induced in the motor winding La of the A phase is freewheel diode FRD3, DC link capacitor C, and freewheel diode FRD2. ), The motor rotates smoothly while being removed by the motor winding La.
이후, 상기와 같은 방법으로, 다시 고정자 권선 B상에 전기가 유기될 수 있도록, 고전위상태의 B상의 게이트신호를 모터 권선(Lb)에 직렬연결된 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)의 게이트로 각각 공급되고, 그러면 상기 B상의 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 동시에 턴온된다.Thereafter, in the same manner as described above, the gate signal of the B phase of the high potential state so that electricity is induced on the stator winding B again. Is supplied to the gates of the upper and lower switch elements Q1b and Q2b connected in series with the motor winding Lb, and the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of B phase are turned on at the same time.
이때, 상기 B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 온됨에 따라 모터 권선(Lb)으로 전류가 흐르게 되고, 이에따라 B상의 모터 권선(Lb)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.At this time, as the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are turned on, current flows to the motor winding Lb, thereby allowing electricity to be induced in the B phase motor winding Lb.
따라서, 기 설정한 소정 드웰각 동안 B상의 모터 권선(Lb)에 전류가 흐르게 한다음, 저전위상태의 게이트신호를 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)로 출력하면 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)는 동시에 턴오프되고, B상의 모터 권선(Lb)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD5), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(FRD4), 모터 권선(Lb)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 되며, C상의 경우도 상기에서와 같은 동작에 의해 동작되고, 상기와 같은 동작을 순차적으로 반복하여 에스알엠 모터는 회전하게 된다.Accordingly, a current flows through the motor winding Lb of the phase B for a predetermined dwell angle, and then the gate signal of the low potential state. Is output to the upper and lower switch elements Q1a and Q2a, the upper and lower switch elements Q1b and Q2b are turned off at the same time, and the magnetic flux induced by the motor winding Lb of the phase B is freewheel diode FRD5, The motor rotates smoothly while being removed by the DC link capacitor C, the freewheel diode FRD4, and the motor winding Lb, and the C phase is operated by the same operation as described above. Repeatedly the SM motor is rotated.
그리고, 도 3b에서와 같이 중속으로 동작하는 경우에는, 저속으로 동작하는 경우보다 드웰각에 의한 고전위구간이 길고, 오프 타임이 짧아지고, 마찬가지로 고속으로 동작하는 경우에도 도 3c에서와 같이 오프 타임이 없이, 드웰각에 의한 고전위구간이 길고, 그 드웰(Dwell) 각에 의한 고전위구간이 각 상에 대하여 연속으로 출력되어 고속으로 동작하게 된다.In the case of operating at a medium speed as shown in FIG. 3B, the high potential section due to the dwell angle is longer and the off time is shorter than when operating at a low speed. Without this, the high potential section by the dwell angle is long, and the high potential section by the dwell angle is continuously output for each phase to operate at high speed.
그리고, 도 4를 참조하여 PWM 전압제어에 의한 모터 속도를 제어방법을 설명하면, 도 2의 직류 링크 커패시터(C)가 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급하면 에스알엠(SRM) 모터는 회전하게 되는데, 모터 내부에포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치신호를 미도시된 마이크로 컴퓨터로 제공하게 된다.In addition, referring to FIG. 4, a motor speed control method using PWM voltage control will be described. When a DC voltage generated by smoothing power input to the DC link capacitor C of FIG. 2 is supplied to an SRM motor, The SRM motor rotates, and by installing a disk having a photo interrupter and a slot associated with each phase inside the motor, the position of the rotor is detected by the photosensor, and the detected rotor position signal is lost. The microcomputer shown will be provided.
그러면, 상기 마이크로컴퓨터는 각 상을 제어하기 위한 신호를 출력하게 되는데, 먼저 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록 하위 스위치소자(Q2a)로는 도 4b에서와 같이 고전위상태의 PWM펄스를 공급하고, 상위 스위치소자(Q1a)로는 도 4a에서와 같이 일정한 듀티를 갖는 펄스를 공급한다.Then, the microcomputer outputs a signal for controlling each phase. First, a high-potential PWM pulse is supplied to the lower switch element Q2a so that electricity is induced on the stator winding A as shown in FIG. 4B. The upper switch element Q1a is supplied with a pulse having a constant duty as shown in FIG. 4A.
그러면 상기 하위 스위치소자(Q2a)는 턴온상태가 되고, 상위 스위치소자(Q1a)는 온/오프가 반복되면서 모터 권선(La)에 전류를 공급하는데, 이때 상기 모터 권선(La)에 흐르는 전류는 도 4c에서와 같이 흐르게 된다.Then, the lower switch element Q2a is turned on, and the upper switch element Q1a supplies current to the motor winding La while the on / off is repeated, wherein the current flowing through the motor winding La is shown in FIG. Will flow as in 4c.
그리고, B상에 전기가 유기될 수 있도록 A상의 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)에 제공하던 PWM펄스를 차단시키고, B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)로 공급한다.Then, the PWM pulses provided to the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are blocked so that electricity is induced on the B phase, and the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are supplied.
그러면 상기 B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 온되어 B상의 모터 권선(Lb)에 전류가 흐르게 되며, 이후 상기 B상이 오프되고 C상이 온되어 상기에서와 같은 동작을 반복하는데, 모터 속도를 증가시키기 위해서는 도 4a에 도시한 펄스의 듀티를 증가시키고, 상기와 같은 동작을 반복하게 됨으로써 에스알엠 모터는 PWM 전압제어로 회전하게 된다.Then, the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are turned on so that a current flows in the motor winding Lb of the B phase. Then, the B phase is turned off and the C phase is turned on to repeat the operation as described above. In order to increase the motor speed, the duty of the pulse shown in FIG. 4A is increased, and the above operation is repeated, so that the SM motor rotates by PWM voltage control.
그리고, 도 5를 참조하여 전류제어에 의한 모터 속도 제어 방법에 대하여 설명하면, 도 2에서 직류 링크 커패시터(C)가 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급하면 에스알엠(SRM) 모터는 회전하게 된다.Referring to FIG. 5, a motor speed control method using current control will be described. In the case of supplying a DC voltage generated by smoothing a power input to the DC link capacitor C in FIG. The SRM motor rotates.
이때 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치신호를 미도시된 마이크로 컴퓨터로 제공한다.At this time, by installing a disk having a photo interrupter and a slot associated with each phase inside the motor, the position of the rotor is detected by the photosensor, and the detected rotor position signal is provided to a microcomputer (not shown).
그러면, 상기 마이크로 컴퓨터는 각 상을 제어하기 위한 신호를 출력하게 되는데, 먼저 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록 하위 스위치소자(Q2a)로는 도 5b에서와 같이 고전위상태의 PWM펄스를 공급하고, 상위 스위치소자(Q1a)로는 도 5a에서와 같이 듀티가 일정하지 않은 펄스를 공급한다.Then, the microcomputer outputs a signal for controlling each phase. First, a high-potential PWM pulse is supplied to the lower switch element Q2a so that electricity is induced on the stator winding A as shown in FIG. 5B. The upper switch element Q1a is supplied with a pulse whose duty is not constant as shown in FIG. 5A.
그러면 상기 하위 스위치소자(Q2a)는 턴온상태가 되고, 상위 스위치소자(Q1a)는 온/오프가 반복되면서 모터 권선(La)에 전류를 공급하는데, 이때 도 5c에서와 같이 히스테리시스 밴드(Hysteresys band)를 두어 전류의 상한치와 하한치가 일정한 밴드내에 들도록 한다.Then, the lower switch element Q2a is turned on, and the upper switch element Q1a supplies current to the motor winding La while being repeatedly turned on and off. In this case, as shown in FIG. 5C, a hysteresis band is provided. So that the upper and lower limits of the current fall within a certain band.
즉, 상기 도 5c에 도시한 바와같이 전류가 히스테리시스 밴드에 들도록 상위 스위치소자(Q1a)에 인가하는 펄스의 폭을 가변시켜 A상에 전기가 유기될 수 있도록 한다음 B상에 전기가 유기될 수 있도록 하기 위하여, A상의 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)에 제공하던 PWM펄스를 차단시키고, B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)로 공급한다.That is, as shown in FIG. 5C, the width of the pulse applied to the upper switch element Q1a is varied so that the current enters the hysteresis band so that electricity can be induced on A phase, and then electricity can be induced on B phase. In order to ensure this, the PWM pulses provided to the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are cut off and supplied to the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase.
그러면 상기 B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 온되고 이에따라 B상의 모터 권선(Lb)에 전류가 흐르게 된후, 다시 B상이 오프되고 C상이 온되어 상기에서와 같은 동작을 반복하게 됨으로써, 에스알엠 모터는 전류제어로 회전하게 된다.Then, the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are turned on, so that a current flows in the motor winding Lb of the B phase, and then the B phase is turned off again and the C phase is turned on to repeat the operation as described above. The SM motor rotates by current control.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 기술은 에스알엠 모터의 속도를 제어하기 위하여는 PWM 전압제어 또는 전류제어로 조절할 경우 스위치소자를 온/오프시키기 위한 스위칭주파수는 모터의 기계적 공진주파수 보다 높아야 하므로 고가의 FET, 또는 IGBT 소자를 필요로 하고, 소음이 발생하는 문제점과, 팬의 부하가 과도하게 높아졌을 때 모터와 인버터를 보호하기 위하여 전류센서를 부착하고 전류치로서 이를 보호하였으나 복잡한 회로가 필요하고, 가격 상승의 원인이 되는 문제점이 있다.However, in the prior art operating as described above, in order to control the speed of the SM motor, the switching frequency for switching on / off the switching element should be higher than the mechanical resonance frequency of the motor when the PWM voltage control or the current control is used. FET or IGBT element is required, noise is generated, and current sensor is attached and protected as current value to protect motor and inverter when fan load is excessively high, but complicated circuit is needed. There is a problem that causes rise.
따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초기 기동시 PWM 전압제어로 일정 속도이상에 도달시켜 놓고 이후에는 드웰타임 제어를 실시하도록 하여 저속형 파워소자로서도 넓은 속도제어가 가능하도록 한 에스알엠 모터의 속도 제어방법을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the above-described conventional problems is to allow a wide speed control even as a low speed power device by allowing the dwell time to be controlled after reaching a predetermined speed by PWM voltage control at the initial startup. It is to provide a speed control method of the SM motor.
도 1은 6/4 구조를 갖는 에스알엠 모터의 구조도.1 is a structural diagram of an SM motor having a 6/4 structure.
도 2는 6/4 구조를 갖는 에스알엠 모터의 구동회로도.2 is a driving circuit diagram of an SLM motor having a 6/4 structure.
도 3은 도 2에서, 드웰(dwell) 제어로 모터의 속도를 조절하기 위한 운전 파형도.FIG. 3 is a driving waveform diagram for adjusting a speed of a motor by dwell control in FIG. 2. FIG.
도 4는 도 2에서, PWM 전압제어로 모터의 속도를 조절하기 위한 운전 파형도.4 is a driving waveform diagram for adjusting the speed of the motor in the PWM voltage control in FIG.
도 5는 도 2에서, 전류 제어로 모터의 속도를 조절하기 위한 운전 파형도.5 is a driving waveform diagram for adjusting the speed of the motor by the current control in FIG.
도 6은 본 발명 에스알엠 모터의 속도 제어방법에 대한 동작흐름도.Figure 6 is a flow chart for the speed control method of the present invention SM motor.
도 7은 도 6에 있어서, 에스알엠 모터의 속도 제어시 파형도.7 is a waveform diagram at the time of speed control of the SM motor in FIG. 6.
도 8은 도 6에 있어서, 드웰타임과 모터속도와의 관계를 보인도.FIG. 8 shows the relationship between dwell time and motor speed in FIG. 6; FIG.
도 9는 도 6에 있어서, 부하와 모터속도와의 관계를 보인도.FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a load and a motor speed in FIG. 6; FIG.
도 10은 드웰타임 제어방식과 PWM 제어방식에 대한 비교를 보인도.10 shows a comparison between the dwell time control method and the PWM control method.
도 11은 6/6 구조 단상 에스알엠 모터의 구성을 보인 회로도.11 is a circuit diagram showing a configuration of a 6/6 structure single phase RM motor.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
10 : 회전자 20 : 고정자10: rotor 20: stator
C : 직류 링크 커패시터 FRD : 프리휠 다이오드C: DC link capacitor FRD: freewheel diode
La,Lb,Lc : 모터 권선 Q1 : 상위 스위치소자La, Lb, Lc: Motor winding Q1: Upper switch element
Q2 : 하위 스위치소자Q2: lower switch element
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초기 기동되면 PWM제어로 모터의 속도를 증가시켜 기 설정된 속도에 도달하였는지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 모터속도가 설정속도 이하이면 계속해서 PWM제어를 통해 속도를 증가시키고, 설정속도 이상이면 드웰타임 제어로 모터의 속도를 조절하는 제2 단계로 수행함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises the first step of determining whether a predetermined speed is reached by increasing the speed of the motor by PWM control when the initial start; As a result of the determination of the first step, if the motor speed is less than or equal to the set speed, the speed is continuously increased through PWM control, and if it is greater than or equal to the set speed, the second speed is controlled by dwell time control.
이하, 본 발명에 의한 에스알엠 모터의 속도제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effects of the speed control method of the SM motor according to the present invention will be described in detail.
도6은 본 발명 에스알엠 모터의 속도제어방법에 대한 구성을 보인 동작 흐름도로서,이에 도시한 바와같이 인터럽트신호에 의해 초기 기동되어 PWM제어로 모터속도를증가시키는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 증가된 모터의 속도를 체크하는 제2 단계와; 상기에서 모터속도가 기 설정된 속도 이하이면 PWM제어로 속도를 증가시키고, 기 설정속도 이상이면 드웰타임(Dwell Time) 제어로 모터속도를 조절하는 제3 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.6 is an operation flowchart showing a configuration of a speed control method of an RM motor of the present invention, and a first step of initially starting by an interrupt signal and increasing the motor speed by PWM control as shown in FIG. A second step of checking the speed of the motor increased in the first step; If the motor speed is less than the predetermined speed is increased by the PWM control, if the speed is above the predetermined speed is made of a third step of adjusting the motor speed by the dwell time control, such operation of the present invention Explain.
먼저, 초기 기동시 도 2에서 직류 링크 커패시터(C)가 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급한다.First, a DC voltage generated by smoothing a power source to which the DC link capacitor C is input in FIG. 2 at initial startup is supplied to an SRM motor.
이때 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치신호(인터럽트신호)를 미도시된 마이크로 컴퓨터로 제공한다.At this time, by installing a disk having a photo interrupter and a slot associated with each phase inside the motor, the position of the rotor is detected by the photosensor, and the detected rotor position signal (interrupt signal) is provided to a microcomputer (not shown). do.
그러면 상기 마이크로 컴퓨터는 각 상을 제어하기 위한 신호를 출력하게 되는데, 먼저 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록 하위 스위치소자(Q2a)로는 도 4b에서와 같이 하이상태의 PWM펄스를 공급하고, 상위 스위치소자(Q1a)로는 도 4a에서와 같이 일정한 듀티를 갖는 펄스를 공급한다.Then, the microcomputer outputs a signal for controlling each phase. First, a PWM pulse having a high state is supplied to the lower switch element Q2a as shown in FIG. 4B so that electricity is induced on the stator winding A. The upper switch element Q1a is supplied with a pulse having a constant duty as shown in FIG. 4A.
그러면 상기 하위 스위치소자(Q2a)는 턴온상태가 되고, 상위 스위치소자(Q1a)는 턴온/턴오프가 반복되면서 모터 권선(La)에 전류가 흐르게 된다.Then, the lower switch element Q2a is turned on, and the upper switch element Q1a is turned on / off and the current flows through the motor winding La.
이와같이 A상에 대하여 동작시킨 다음 A상의 모터 권선(La)에 공급되는 전류를 차단시키고 바로 B상에 전기가 유기될 수 있도록 B상의 스위치소자(Q1b)(Q2b)로 PWM 펄스를 제공하여 모터 권선(Lb)에 전류가 흐르도록 한다.In this way, the motor winding is performed by providing a PWM pulse to the switch elements (Q1b) and (Q2b) of the phase B so that the current supplied to the motor winding La of the phase A is interrupted and electricity is induced in phase B. The current flows in (Lb).
다시 상기 B상의 모터 권선(Lb)에 공급되는 전류를 차단하고, 연이어서 C상에 전기가 유기될 수 있도록 C상의 스위치소자(Q1c)(Q2c)로 PWM 펄스를 제공하여 모터권선(Lc)에 전류가 흐르도록 한다.In addition, the current supplied to the motor winding Lb of the phase B is cut off, and a PWM pulse is provided to the switch elements Q1c and Q2c of the phase C so that electricity can be induced in the phase C. Allow current to flow.
이상에서와 같은 동작을 반복하여 모터를 회전시키고, PWM 제어를 낮은 듀티(DUTY)부터 높은 듀티로 일정하게 듀티를 증가시켜 PWM 펄스를 각 상의 스위치소자로 제공하여 모터속도를 가속시켜 일정속도에 도달하도록 한다.By repeating the above operation, the motor is rotated and the PWM control is continuously increased from low duty to high duty to provide PWM pulses to the switch elements of each phase to accelerate the motor speed to reach a constant speed. Do it.
이때, 초기 기동에서 설정속도 까지 가속되는 시간은 도7에서 보는 바와같이 약 3초에서 4초 가량 걸린다.At this time, the acceleration time from the initial start to the set speed takes about 3 to 4 seconds as shown in FIG.
여기서, 본 발명은 초기 기동시에는 PWM 제어로 일정속도까지 가속된 후 가속이 둔해지는 부분부터는 드웰타임 제어로 모터속도를 제어하는데, 즉 마이크로 컴퓨터는 현재 속도를 알고 있으므로, 현재속도가 드웰타임 제어를 실시하고자하는 속도에 도달했는지 아직 도달하지 못했는지를 체크하여, 현재속도가 설정되어 있는 속도에 도달하면 마이크로 컴퓨터는 드웰타임 제어를 실시하면 된다.Herein, the present invention controls the motor speed by dwell time control from the portion where acceleration is slowed after acceleration to constant speed by PWM control at the initial start, that is, the microcomputer knows the current speed, so that the current speed is dwell time control. Check whether the speed to reach the target speed is reached or not yet reached, and when the current speed reaches the set speed, the microcomputer performs the dwell time control.
즉, 도 3에 도시한 드웰각에 의한 게이트신호와 같이, 저속운전, 중속운전, 고속운전에 따라 드웰 타임(T)을 조절한 게이트신호를 순차적으로 각 상의 스위칭소자로 제공하여 모터가 회전하도록 하면 된다.That is, as in the gate signal of the dwell angle shown in Fig. 3, the gate signal of which the dwell time T is adjusted according to the low speed operation, the medium speed operation, and the high speed operation. It may be provided to the switching element of each phase in order to rotate the motor.
이때, 드웰타임 제어에 대한 설명은 종래의 드웰각 제어에 의한 도3의 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.In this case, the description of the dwell time control will be omitted since it is the same as the description of FIG. 3 by the conventional dwell angle control.
여기서, 드웰 타임 제어시 드웰 타임과 속도와의 관계는 도8에 도시한 바와 같다.Here, the relationship between the dwell time and the speed in the dwell time control is as shown in FIG.
상기에서와 같이 드웰타임 제어에 의해 모터 속도를 조절할 때, 마이크로 컴퓨터는 현재 모터속도를 변경하고자 할 경우 그 변경하고자 하는 모터속도에 해당되는 드엘타임값을 롬테이블에 가져와서 그에 따라 모터의 속도를 조절하게 된다.When adjusting the motor speed by the dwell time control as described above, if the microcomputer wants to change the current motor speed, the microcomputer brings the deel time value corresponding to the motor speed to be changed to the ROM table and adjusts the speed of the motor accordingly. Will be adjusted.
이때, 현재 모터속도와 드웰타임에 의한 설정속도를 비교하여 부하가 정상이면 계속해서 설정된 드웰타임으로 모터의 속도를 제어하고, 부하가 과부하 상태이면 드웰타임의 크기를 가변하여 모터의 속도를 조절하다가 너무 큰 과부하가 걸리면 동작을 정지시킴으로써 과부하에 의한 모터의 과열을 방지하고, 회로를 보호한다.At this time, comparing the current motor speed with the setting speed by dwell time, if the load is normal, the motor speed is continuously controlled by the set dwell time. If the load is overloaded, the speed of the motor is controlled by varying the size of the dwell time. Too much overload prevents the motor from overheating due to overload and protects the circuit.
즉, 상기와 같이 드웰타임 제어를 수행함으로써 도9와 같이 직류모터의 특성을 팬로드 (Fanload)에 맞게 매칭시킴으로 과부하 및 이상조건에 대한 모터의 과열을 방지함과 아울러 회로보호기능을 갖게 되는데, ①은 팬부하의 기본토크에서 많이 벗어나는 경우 정지하게 되며, ②는 잠시 벗어나는 경우 다시 운전점을 찾아 정상적인 운전을 하게 되고, ③은 초기에 모터축이 락킹된 경우 모터는 운전을 하지 않고 정지하게 된다.That is, by performing the dwell time control as described above, by matching the characteristics of the DC motor to the fan load (Fanload) as shown in Figure 9 to prevent overheating of the motor under overload and abnormal conditions, and has a circuit protection function, ① stops when a lot of deviation from the basic torque of the fan load occurs. ② finds an operation point again when it leaves for a while, and ③ operates normally when the motor shaft is initially locked. .
그리고, 도10은 본 발명의 드웰타임 제어방식과 PWM 제어방식에 대한 비교를 보인도로서, 본 발명의 제어방식의 스위칭주파수가 기존방식에 비해 30%정도로 작아 인버터의 효율 상승측면과 신뢰성측면에서 매우 유리하다.10 shows a comparison between the dwell time control method and the PWM control method of the present invention. The switching frequency of the control method of the present invention is about 30% smaller than that of the conventional method, in terms of increasing efficiency and reliability of the inverter. Very advantageous.
그리고, 도11은 6/6구조의 단상 에스알엠 모터의 구성을 보인 회로도인데, 본 발명의 드웰타임 제어를 실행할 수 있고, 또한 2/2,4/4,8/8구조의 단상 에스알엠 모터에서도 드웰타임 제어를 실행할 수 있다.Fig. 11 is a circuit diagram showing the configuration of the 6/6 single phase SM motor. The dwell time control of the present invention can be executed, and the single phase SM motor of 2/2, 4/4, 8/8 structure is implemented. Dwell time control can also be performed at.
다시 말하면, 본 발명은 도 7에서와 같이 초기 기동시에는 PWM 제어로 일정속도까지 가속시킨 후 속도가 둔해지는 시점에서 드웰타임 제어로 모터속도를 조절한다.In other words, the present invention adjusts the motor speed by the dwell time control at the time when the speed is slowed after accelerating to a constant speed by the PWM control during the initial startup as shown in FIG.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 드웰타임 제어로 인해 스위칭소자를 고속으로 스위칭시키지 않아도 되므로 저가격형 소자를 사용할 수 있어 비용이 절감되고, 아울러 전자파 노이즈인 EMI를 최소화할 수 있어 인버터의 효율을 상승시킬 수 있으며, 또한 과부하에 대한 안정도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention does not need to switch the switching elements at high speed due to the dwell time control, so that a low-cost device can be used, thereby reducing the cost and minimizing EMI, which is electromagnetic noise, thereby increasing the efficiency of the inverter. It is also possible to improve the stability against overload.
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