KR100505253B1 - 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템 - Google Patents

비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템 Download PDF

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KR100505253B1 KR10-2003-0016874A KR20030016874A KR100505253B1 KR 100505253 B1 KR100505253 B1 KR 100505253B1 KR 20030016874 A KR20030016874 A KR 20030016874A KR 100505253 B1 KR100505253 B1 KR 100505253B1
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Abstract

본 발명은 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템에 관한 것으로서, 정현파 형태를 가지는 상전류에 의해 제어되는 비엘디씨 모터에 있어서, 상기 비엘디씨 모터의 기계각 1주기의 평균 속도와 상기 비엘디씨 모터의 기계각 1주기 내의 일정 구간마다 검출된 회전 속도를 통해 상기 비엘디씨 모터 구동시 부하 변동에 따른 속도 변동량을 계산하고, 그에 따라 상기 비엘디씨 모터로 유입되는 전류의 크기를 변화시켜 상기 비엘디씨 모터의 토크를 제어할 수 있기 때문에 고효율 및 저소음 구현이 가능하고, 상기 비엘디씨 모터의 저속 회전시 토크 제어를 통해 진동을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Description

비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템{ Speed control system for BLDC motor }
본 발명은 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 정현파 형태를 가지는 상전류에 의해 구동되는 비엘디씨 모터의 토크를 제어하여 고효율 및 저소음을 구현할 수 있는 비엘디씨의 모터의 속도 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고 및 에어컨의 압축기용 팬은 가격이 저렴한 단상 유도 전동기(Single Phase Induction Motor)를 주로 사용하였으나, 그 단상 유도 전동기는 효율이 낮아 냉장고 및 에어컨의 소비전력 저감을 위해서는 고효율의 모터가 요구된다.
따라서, 상기 냉장고 및 에어컨용 압축기 및 세탁기의 고효율 및 가변속 운전을 구현하기 위하여 현재 가장 많이 사용되고 있는 전동기는 상기 유도 전동기에 비하여 효율이 높고 제어가 용이한 비엘디씨 모터(BLDC Motor)이다.
상기 비엘디씨 모터를 운전하기 위해서는 회전자에서 발생하는 영구자석의 자속(flux)과 전기적으로 직각 또는 임의의 각도를 갖도록 고정자의 자속을 제어해야 한다. 이를 위하여 상기 회전자가 어느 위치에 있는가를 항상 검출하여 회전자의 위치에 따라 고정자의 자속 발생위치를 결정하도록 인버터 스위칭 소자들의 스위칭 상태를 결정해야 한다. 이때, 상기 회전자의 위치를 검출하기 위해서는 레졸버(Resolver), 엔코더(Absolute Encoder) 및 홀센서(Hall Sensor) 등을 사용할 수 있으나, 상기 냉장고 및 에어컨용 압축기의 경우에는 온도 및 압력 등의 환경적인 요인에 의해 센서를 사용하기 어려우므로 전동기에 인가되는 전압 또는 전류로부터 상기 회전자의 위치를 검출해야 한다.
특히, 브러쉬(Brush)가 없는 직류 전동기의 구동방식은 전동기에 인가되는 상전류의 형상에 따라 구형파 전류(Rectangular Current Waveform) 방식과 정현파 전류(Sinusoidal Current Waveform) 방식으로 구분할 수 있다.
먼저, 상기 구형파 전류 방식은 전동기에 인가되는 상전류를 구형파로 제어하기 위하여 전기각으로 60도마다 A상, B상, C상의 3상에 전압을 인가하는 인버터 스위치의 도통상태를 결정한다. 상기 구형파 전류 방식은 일반적으로 A상, B상, C상의 3상 중 2상은 전기각으로 120도 동안 전압 또는 전류가 인가되고 나머지 한 상에는 전압 또는 전류가 인가되지 않는다. 즉, 회전자의 위치에 따라 A상, B상, C상의 3상 중 어느 한 상에는 전기각으로 약 60도 동안 전류가 흐르지 않는 영역이 존재한다. 이와 같은 구형파 전류 방식에서는 전압 또는 전류가 인가되지 않는 영역(Open Phase)에서 그 상에서 유기되는 상전압으로부터 상기 회전자의 위치를 검출할 수 있다.
상기와 같은 구형파 전류 방식은 전기각으로 60도 간격의 위치 정보가 필요하므로 고정자의 권선의 전압 제어 및 모터의 속도 제어가 용이하지만 정현파 전류 방식에 비해 효율이 낮고 토크 리플(Torque Ripple)의 증대로 소음 및 진동의 문제를 야기할 수 있다.
한편, 상기 정현파 전류 방식의 경우 전동기의 고정자 권선에 유기되는 유기전압은 정현파 형태이므로, 전동기의 상전류를 정현파로 제어하면 전동기의 효율 상승 및 전자기 소음을 저감할 수 있다. 그러나, 정현파 전류 방식은 고정자 권선에 인가되는 전류를 정현파로 하기 위하여 높은 정밀도의 회전자 위치 정보가 필요하게 되므로, 상기 구형파 전류 방식에서와 같이 오픈된 상(Open Phase)의 유기전압 정보를 이용하여 회전자 위치를 검출할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 정현파 전류 방식의 경우에는 A상, B상, C상의 3상의 전압 및 전류를 모두 검출하여 회전자 위치를 검출할 수 있다. 통상적으로 냉장고 및 에어컨 등의 압축기용으로는 기계각 1주기의 회전자 위치 정보는 10비트(bit) 내지 12비트(360도/1024~360도/4096) 정도의 분해능(Resolution)이 적당하며 정밀 서보모터의 경우 보다 높은 분해능의 위치 정보가 필요하다.
이때, 상기 냉장고용 압축기로 주로 사용되는 왕복동식 압축기(Reciprocal Compressor) 및 에어컨용 단일 피스톤 로터리 압축기(Single Piston Rotary Compressor)는 냉매가스의 흡입, 압축, 토출 등의 연속작용에 의해 모터의 기계각 1회전당 모터에 인가되는 부하의 변화가 매우 크다. 따라서, 기계각 1회전당 속도를 계산하여 모터의 속도를 제어할 경우 기계각 1회전당 부하의 변동에 따라 모터의 속도변동이 발생하게 되고 진동이 증가한다. 고속운전의 경우 모터의 부하변동에 따른 속도변동이 감쇄되지만 저속운전의 경우 압축기의 진동이 급속히 증대됨에 따라 운전이 불가능하게 된다. 또한, 저속운전시는 모터의 부하변동에 따른 진동을 저감하기 위하여 토크제어를 사용하여 보다 정밀한 속도제어를 구현해야 한다.
도 1 은 구형파 전류 방식의 비엘디씨 모터에 대한 속도 제어 시스템이 도시된 도면으로써, 외부로부터 공급되는 상용 교류 전원(2)을 정류시키는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 정류된 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 3상 교류 전원이 비엘디씨 모터(M)로 인가되도록 하는 인버터부(20)와, 상기 비엘디씨 모터(M)로부터 발생되는 유기전압을 검출하는 전압 검출부(30)와, 상기 전압 검출부(30)에서 검출된 유기전압에 따라 상기 비엘디씨 모터(M)의 회전자 위치를 검출하는 회전자 위치 검출부(40)와, 상기 검출된 회전자의 위치에 따라 상기 회전자의 회전 속도 및 회전 속도 변동량을 검출하는 회전자 속도 검출부(50) 및 회전자 속도 변동량 검출부(60)와, 상기 회전자 위치 검출부(40)에 의해 검출된 회전자 위치에 따라 전류가 인가될 상을 검출하는 상검출부(70)와, 상기 회전자 속도 변동량 검출부(60)에서 검출된 회전 속도 변동량에 따라 상기 회전자의 회전 속도가 보상될 수 있도록 보상 명령 신호가 출력되는 속도 보상부(80)와, 사용자가 설정한 기준 속도( )와 상기 회전자 속도 검출부(50)에서 검출된 회전 속도( w )의 차이가 출력되는 제 1 감산부(90)와, 상기 제 1 감산부(90)에서 출력된 차이에 따른 속도 명령 신호가 출력되는 속도 제어부(100)와, 상기 속도 제어부(100)에서 출력된 속도 명령 신호와 상기 속도 보상부(80)에서 출력된 보상 명령 신호의 차이가 출력되는 제 2 감산부(110)와, 상기 상검출부(70)에서 검출된 상에 상기 제 2 감산부(110)에서 출력된 차이에 따른 듀티(duty)를 가지는 구동 신호가 상기 인버터부(20)로 출력되도록 하는 게이트 구동부(120)를 포함하여 구성되고, 상기 제 1 감산부(90)로 입력되는 회전 속도( w )는 필터부(130)에 의해 필터링되어 입력된다.
상기와 같이 구성된 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템의 동작 파형은 도 2 에 도시된 바와 같다.
도 2 의 (a)와 같이 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 1회전시 부하에 따라 부하 토크(151)가 변화하게 되고, 상기 비엘디씨 모터(M)의 회전 속도(152)는 상기 부하 토크(151)와 반대로 상기 부하 토크(151)가 가장 큰 구간에서 가장 느리게 된다.
이때, 상기 비엘디씨 모터(30)가 도 2 의 (c)와 같이, 각각 A상, B상, C상의 3상 전류의 통전신호(Commutation)(154, 155, 156)에 의해 구동되며, 상기 비엘디씨 모터(M)로 A상의 전압이 인가될 경우 도 2 의 (d)와 같은 상기 A상의 상전류(157)가 흐르게 된다.
여기서, 상기 A상의 경우만을 도시하고 있으나, 그 이외의 B상 및 C상도 상기 A상과 각각 전기각 120도, 240동의 위상차를 갖지만 유사한 전류 형태를 갖게 된다.
따라서, 상기 도 2 의 (a)에서 부하 토크(151)가 큰 구간에서 상기 비엘디씨 모터(M)의 속도를 보상해주기 위하여 도 2 의 (b)와 같이 상기 부하 토크(151)가 큰 구간에서 상기 비엘디씨 모터(M)의 모터 토크(152)를 증가시키게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 종래의 기술에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
종래의 기술에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 방법은 먼저, 상기 비엘디씨 모터(M)의 3상 권선중에서 전류가 흐르지 않는 Open Phase 의 권선에 유기되는 유기 전압을 상기 전압 검출부(30)에서 검출하게 되면 상기 회전자 위치 검출부(40)에서 상기 회전자의 위치를 검출하게 됨과 아울러 상기 검출된 회전자의 위치에 따라 상기 회전자의 속도를 상기 회전자 속도 검출부(50)에서 검출하게 된다.
이때, 상기 회전자 속도 검출부(50)에서 검출된 회전자 속도( w )가 상기 필터부(130)를 거쳐 상기 제 1 감산부(90)에 입력되면, 상기 제 1 감산부(90)에서는 사용자가 설정한 기준 속도( )와 상기 검출된 회전 속도( w )의 차이가 출력되고, 상기 차이에 따라 상기 속도 제어부(100)에서 전압 명령 신호가 출력된다.
또한, 상기 상검출부(70)에서 전류가 인가되어야 할 상이 검출되어 상기 게이트 구동부(120)에 전달된다.
한편, 상기 회전자 속도 검출부(50)에서 검출된 회전자 속도에 따라 상기 회전자 속도 변동량 검출부(60)에서 상기 회전자 속도의 변동량을 검출하게 되면, 상기 속도 보상부(80)에서 그에 따라 속도 보상 명령 신호가 출력되고, 상기 속도 제어부(100)에서 출력된 전압 명령 신호와 상기 제 2 감산부(110)에서 차이가 출력되고, 상기 차이에 따라 상기 게이트 구동부(120)에서 상기 상검출부(70)에서 검출된 상에 상기 차이에 따른 듀티(duty)를 가지는 구동 신호가 생성되어 인버터부(20)로 출력되면 상기 인버터부(20)에서 상기 비엘디씨 모터(M)로 입력되는 전류의 크기가 변화되어 상기 회전자 속도를 보상하게 된다.
즉, 상기 비엘디씨 모터(M)에서 부하 토크(151)가 가장 큰 경우에 상기 비엘디씨 모터(M)로 입력되는 전류의 크기가 가장 크게 되고, 그 이외의 경우에는 상기 부하 토크(151)가 가장 큰 경우에 비하여 작은 크기를 가지는 전류가 상기 비엘디씨 모터(M)로 입력되는 것이다.
특히, 상기 회전자 속도 보상은 기계각으로 60도 마다 이루어지도록 함으로써, 1 회전시 기계각으로 60도마다 회전자 속도 보상이 이루어지게 된다.
한편, 최근에는 상기 비엘디씨 모터(M)의 효율개선과 소음 및 진동 저감을 위하여 상기 비엘디씨 모터(M)를 정현파 형태를 가지는 전류로써 제어하고 있는 추세이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템은 전압이 인가되지 않는 권선에 유기되는 전압의 제로점(Zero Crossing Point)의 회전자 위치정보로 상기 비엘디씨 모터(M)의 토크를 제어하기 때문에 상기 정현파 형태를 가지는 전류로 제어되는 비엘디씨 모터(M)의 토크를 용이하게 제어하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 설정된 주기에서의 평균 속도와 현재 회전자의 회전 속도를 통해 정현파 형태의 상전류에 의해 제어되는 비엘디씨 모터의 토크를 용이하게 제어할 수 있도록 하여 고효율 및 저소음을 용이하게 구현할 수 있는 동시에 저속으로 구동되는 경우 상기 비엘디씨 모터의 토크를 제어하여 진동을 저감할 수 있는 비엘디씨의 속도 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템은 비엘디씨 모터를 구동시키는 인버터부로 3상 전압을 출력하는 전압 제어부와, 상기 전압 제어부에서 출력되는 전압에 해당되는 전압 명령 신호가 상기 전압 제어부로 전달되도록 하는 전류 제어부와, 상기 비엘디씨 모터의 회전자 위치 및 회전 속도를 검출하는 회전자 위치 검출부와, 상기 회전자 위치 검출부에서 검출된 상기 회전자의 위치에 따른 속도와 산출되는 상기 모터의 평균 속도를 통해 상기 모터 구동시 부하변동으로 인하여 발생되는 오차를 주기적으로 보상시켜, 상기 전류 제어부로 전류 명령 신호가 전달되도록 하는 속도 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템은 도 3 에 도시된 바와 같이, 비엘디씨 모터(M)를 구동시키는 인버터부(200)로 3상 전압을 출력함으로써 상기 인버터부(200)가 상기 비엘디씨 모터(M)를 마이컴(미도시) 등의 제어에 따라 구동시키도록 하는 전압 제어부(210)와, 상기 인버터부(200)에서 상기 비엘디씨 모터(M)로 유입되는 3상 전류( , , )를 2상 전류로 변환하여 고정 좌표계상의 전류를 회전 좌표계상의 전류로 변환하는 좌표 변환부(220)와, 상기 좌표 변환부(220)에서 회전 좌표계상의 변환된 전류와 회전 좌표계상의 변환된 전압에 상기 모터(M) 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 회전자 위치 검출부(230)와, 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전자의 속도( )에 따라 자속을 지령하여 d축 전류 명령 신호( )가 생성 출력하는 자속 지령부(240)와, 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전자의 속도( )와 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 적어도 1주기 이상 회전한 경우 상기 모터(M)의 평균 속도( )를 비교 판단하여 상기 비엘디씨 모터(M) 구동시 부하로 인해 발생된 오차가 보상된 q축 전류 명령 신호( )가 생성 출력되는 속도 보상부(250)와, 상기 자속 지령부(240) 및 속도 보상부(250)에서 출력된 d축 및 q축 전류 명령 신호( , )에 따라 d축 및 q축 전압 명령 신호( , )가 상기 전압 제어부(210)로 출력되도록 하는 전류 제어부(260)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 속도 보상부(250)는 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전 속도(w )를 필터링하는 필터부(251)와, 사용자가 설정한 기준 속도( )와 상기 필터부(251)에서 필터링된 회전자의 속도( )의 차이가 출력되는 제 1 감산부(252)와, 상기 제 1 감산부(252)에서 출력된 차이에 따라 기준 q축 전류 명령 신호( )가 생성 출력되는 속도 제어부(253)와, 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전자 속도( )와 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 1주기 이상 회전한 경우 상기 비엘디씨 모터(M)의 평균 속도( )를 비교 판단하여 그에 따른 보상 q축 전류 명령 신호( )가 생성 출력되는 속도 변동 보상부(254)와, 상기 기준 q축 전류 명령 신호( )와 상기 보상 q축 전류 명령 신호( )의 차이가 출력되는 제 2 감산부(255)와, 상기 제 2 감산부(255)에서 출력된 차이에 따라 상기 q축 전류 명령 신호( )가 출력되는 토크 제어부(256)로 구성된다.
이때, 상기 필터부(251)는 밴드패스필터(Band Pass Filter)나 로우패스필터(Low Pass Filter)가 사용된다.
또한, 상기 속도 변동 보상부(254)는 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 1주기 이상 회전한 경우 상기 비엘디씨 모터(M)의 평균 속도( )를 계산하는 평균 속도 계산부(254a)와, 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전자 속도( )와 상기 평균 속도 계산부(254a)에서 계산된 평균 속도( )를 비교하여 속도 변동량을 계산하는 속도 변동량 계산부(254b)와, 상기 속도 변동량 계산부(254b)에서 계산된 변동량에 따라 상기 보상 q축 전류 명령 신호( )가 생성 출력되는 속도 변동 제어부(254c)로 구성된다. 상기 속도 변동량 계산부(254b)는 상기 평균속도 계산부(254a)로부터 산출된 상기 비엘디씨 모터(M)의 평균속도( )를 기준으로 상기 비엘디씨 모터(M) 구동시 부하 변동에 따라 가변되는 상기 검출된 회전자 속도( )의 속도 변동량을 연산한다. 또한, 상기 속도 변동 제어부(254c)는 상기 속도 변동량 계산부(254a)로부터 산출된 속도의 변동량 만큼 보상된 상기 보상 q축 전류 명령 신호( )를 생성한다. 예를들어, 상기 속도 변동 제어부(254c)는 상기 평균 속도()를 기준으로 상기 회전자 속도( )의 속도 변동량이 (-)인 경우, 그 변동 크기만큼 증가시켜 보상하며, 속도 변동량이 (+)인 경우 변동 크기만큼 감소되도록 보상하여 보상 q축 전류 명령 신호( )를 출력한다.
이때, 본 실시예에서는 상기 모터(M) 토크가 q축 전류에 의해 결정되는 표면부착형 영구자석(SPM) 비엘디씨 모터의 경우를 설명하고 있으나, 상기 모터(M)의 토크가 q축 및 d축 전류에 의해 결정되는 영구자석 매립형(IPM) 비엘디씨 모터의 경우에는 상기 q축 전류와 d축 전류를 통해 상기 모터(M)의 토크를 제어할 수 있고, 상기 영구자석 매립형(IPM) 비엘디씨 모터의 경우는 상기 모터(M)의 고속운전을 상기 d축 전류에 의해 제어할 수 있음을 밝혀둔다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 방법은 먼저, 상기 평균 속도 계산부(254a)에서 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 1주기 이상 회전한 경우 상기 모터(M)의 평균 속도( )를 계산한다.
또한, 상기 좌표 변환부(220)에 의해 상기 인버터부(200)에서 상기 비엘디씨 모터(M)로 유입되는 3상 전류( , , )가 2상 전류로 변환되어 고정 좌표계상의 전류를 회전 좌표계상의 전류로 변환된다.
상기 좌표 변환부(220)에 의해 변환된 2상 전류와 회전 좌표계상의 전압이 상기 회전자 위치 검출부(230)로 전달되면, 상기 회전자 위치 검출부(230)에서 상기 비엘디씨 모터(M) 회전자의 위치 및 속도를 검출하게 된다.
상기 회전자 위치 검출부(230)에서 검출된 회전자의 속도( )가 상기 자속 지령부(240) 및 속도 보상부(250)로 전달되고, 상기 검출된 회전자의 속도( )에 따라 상기 자속 지령부(240)에서 d축 전류 명령 신호( )가 생성 출력되며, 상기 속도 보상부(250)에서 상기 기준 속도( )와 상기 평균 속도 계산부(254a)에서 계산된 평균 속도( )와 상기 검출된 속도( )를 비교하여 q축 전류 명령 신호( )가 생성 출력된다.
특히, 상기 q축 전류 명령 신호( )는 상기 기준 속도( )와 검출된 속도( )의 차이에 따라 상기 속도 제어부(253)에서 출력되는 기준 q축 전류 명령 신호( )와 상기 속도 변동 보상부(254)에서 출력되는 보상 q축 전류 명령 신호( )의 차이에 따라 상기 토크 제어부(256)에서 출력된다.
이때, 상기 d축 전류 명령 신호( )와 q축 전류 명령 신호( )는 상기 전류 제어부(260)로 전달되고, 상기 전류 제어부(260)에서는 그에 따라 d축 및 q축 전압 명령 신호( , )가 출력되어 상기 전압 제어부(210)로 전달된다.
따라서, 상기 전압 제어부(210)로 출력된 d축 및 q축 전압 명령 신호( , )에 따라 인버터부(200)로 3상 전압을 출력함으로서 상기 인버터부(200)가 상기 모터(M)의 토크가 제어될 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템을 도 4 를 참조로 하여 보다 상세하게 살펴보면, 우선 도 4 의 (a)와 같이 상기 비엘디씨 모터(M)의 부하 토크(271)가 변화함에 따라 도 4 의 (b)와 같이 상기 비엘디씨 모터(M)의 회전 속도(272)가 변화하게 되고, 상기 부하 토크(271)가 큰 구간에서 반대로 상기 회전 속도(272)는 가장 줄어들게 된다.
여기서, 도 4 의 (b)와 같이, 상기 비엘디씨 모터(M)가 기계각으로 1주기 이상 회전한 경우 상기 평균 속도 계산부(254a)에서 상기 비엘디씨 모터(M)의 평균 속도( )를 계산하는 것이다.
이때, 상기 평균 속도( )를 이용하여 상기 속도 보상부(250)에서 상기 비엘디씨 모터(M) 구동시 부하에 따른 변동량이 보상된 q축 전류 명령 신호는 도 4 의 (c)와 같고, 도 4 의 (d)와 같이 d축 전류 명령 신호는 변화가 없게 된다. 특히, 상기 q축 전류 명령 신호만이 변화된 이유는 본 실시예에서 개진한 내용이 부착형 영구자석(SPM) 비엘디씨 모터이기 때문이다.
또한, 상기 비엘디씨 모터(M)가 A상, B상 및 C상의 3상을 가지며 상기 A상일 경우 상기 비엘디씨 모터(M)로 유입되는 전류(276)와 상기 비엘디씨 모터(M)가 회전시 상기 비엘디씨 모터(M)의 고정자 권선에 유기되는 유기 전압(277)은 도 4 의 (e)와 같으며, 상기 비엘디씨 모터(M)로 유입되는 전류(276)가 상기 부하 토크(271)가 가장 큰 구간에서 가장 커짐을 알 수 있다.
따라서, 상기 부하 토크(271)가 가장 큰 구간에서 상기 비엘디씨 모터(M)로 유입되는 전류(276)가 커짐에 따라 결과적으로 도 4 의 (f)와 같이 상기 비엘디씨 모터(M)의 모터 토크(278)가 상기 부하 토크(271)가 가장 큰 구간에서 가장 커지게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템은 정현파 형태를 가지는 상전류에 의해 제어되는 비엘디씨 모터에 있어서, 상기 비엘디씨 모터의 기계각 1주기의 평균 속도와 상기 비엘디씨 모터의 기계각 1주기 내의 일정 구간마다 검출된 회전 속도를 통해 상기 비엘디씨 모터 구동시 부하 변동에 따른 속도 변동량을 계산하고, 그에 따라 상기 비엘디씨 모터로 유입되는 전류의 크기를 변화시켜 상기 비엘디씨 모터의 토크를 제어할 수 있기 때문에 고효율 및 저소음 구현이 가능하고, 상기 비엘디씨 모터의 저속 회전시 토크 제어를 통해 진동을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 구형파 전류 방식의 비엘디씨 모터에 대한 속도 제어 시스템이 도시된 도면,
도 2 는 구형파 전류 방식의 비엘디씨 모터에 대한 속도 제어 시스템의 동작 파형이 도시된 도면,
도 3 은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템이 도시된 도면,
도 4 는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템의 동작 파형이 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
M: 모터 200: 인버터부
210: 전압 제어부 220: 좌표 변환부
230: 회전자 위치 검출부 240: 자속 지령부
250: 속도 보상부 251: 필터부
252: 제 1 감산부 253: 속도 제어부
254: 속도 변동 보상부 254a: 평균 속도 계산부
254b: 속도 변동량 계산부 254c: 속도 변동 계산부
255: 제 2 감산부 256: 토크 제어부

Claims (4)

  1. 비엘디씨 모터를 구동시키는 인버터부로 3상 전압을 출력하는 전압 제어부와,
    상기 전압 제어부에서 출력되는 전압에 해당되는 전압 명령 신호가 상기 전압 제어부로 전달되도록 하는 전류 제어부와,
    상기 비엘디씨 모터의 회전자 위치 및 회전 속도를 검출하는 회전자 위치 검출부와,
    상기 회전자 위치 검출부에서 검출된 상기 회전자의 위치에 따른 속도와 산출되는 상기 모터의 평균 속도를 통해 상기 모터 구동시 부하변동으로 인하여 발생되는 오차를 주기적으로 보상시켜, 상기 전류 제어부로 전류 명령 신호가 전달되도록 하는 속도 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 속도 보상부는 상기 비엘디씨 모터의 평균 속도를 산출하는 평균 속도 계산부와,
    상기 회전자 위치 검출부에서 검출된 속도와 상기 평균 속도를 비교하여 그에 따른 속도 변동량을 산출하는 속도 변동량 계산부와,
    상기 속도 변동량 계산부에서 산출된 속도 변동량에 따른 보상된 전류 명령 신호가 생성 출력되는 속도 변동 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 속도 보상부는 상기 회전자 위치 검출부에서 검출된 속도를 필터링하는 필터부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 평균 속도는 상기 비엘디씨 모터가 기계각으로 적어도 1주기 이상 회전한 경우 속도의 평균인 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터의 속도 제어 시스템.
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