KR100659313B1 - Driving apparatus of bldc motor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치의 개략도.1 is a schematic view of a drive device of a Bildish motor according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치의 제어블록도.Figure 2 is a control block diagram of a drive device of a Bildish motor according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치의 과열방지를 위한 제어흐름도.Figure 3 is a control flow diagram for overheating prevention of the drive device of the Bildish motor according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
12 : 정류부 14 : 파워모듈 구동부12: rectifier 14: power module drive unit
16 : 제어부 18 : 위치검출부16
20 : 모터 22 : 파워모듈20: motor 22: power module
24, 26 : 온도센서 24, 26: temperature sensor
본 발명은 비엘디시(BLDC : Brushless dc) 모터의 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비엘디시 모터 및 모터의 파워모듈의 온도변화율을 이용하여 모터의 출력을 조절함으로써 비엘디시 모터의 과열을 방지하는 비엘디시 모터의 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drive device of a brushless dc (BLDC) motor, and more particularly, to prevent overheating of a non-ELD motor by controlling the output of the motor by using a temperature change rate of the BLD motor and a power module of the motor. It relates to a drive device of a Bieldich motor.
일반적으로, 비엘디시 모터는 고정자에 3상의 코일을 감아 회전자계를 형성하고 회전자에는 영구자석을 부착하여 고정자에서 형성된 자계와 영구자석의 자계와의 상호작용에 의해 회전력을 얻는 직류모터의 일종이다.Generally, Bieldish motor is a kind of DC motor which winds three phase coils on stator to form rotor magnetic field, and attaches permanent magnet to rotor to get rotational force by interaction between magnetic field formed in stator and magnetic field of permanent magnet. .
이러한 비엘디시 모터는 운전의 편의성과 회전수 조절의 용이성 등의 직류모터의 장점을 모두 포함하면서 직류모터의 단점인 브러시를 없애 소음과 유지비를 저감함으로써 최근 다양한 분야에 많이 사용되고 있다. 비엘디시 모터의 구동과 회전수의 조절을 위해서는 회전자의 위치를 검출하고 검출된 회전자의 위치에 따라 적절한 전류를 고정자의 3상코일에 흘려줌으로써 모터를 회전시킨다. These BLD motors have been widely used in various fields in recent years by reducing the noise and maintenance costs by eliminating the brushes, which are disadvantages of DC motors, including all the advantages of DC motors such as ease of operation and ease of rotation control. In order to drive and control the rotational speed of the Bieldish motor, the motor is rotated by detecting the position of the rotor and flowing an appropriate current to the three-phase coil of the stator according to the detected position of the rotor.
비엘디시 모터에서는 적절한 전류를 고정자의 코일에 인가하기 위해 회전자의 위치를 검출하는 것이 필수적인데 회전자의 위치를 검출하기 위해 홀센서 또는 CT(Current Transformer)를 장착하기도 한다. 최근에는 2상에 전류를 인가하고 전류가 인가되지 않는 하나의 상에 유기되는 역기전력으로부터 ZCP(Zero Crossing Point)를 검출하여 회전자의 위치를 검출하는 센서리스 비엘디시 모터가 많이 이용된다.In non-DC motors, it is essential to detect the position of the rotor in order to apply an appropriate current to the coil of the stator. A Hall sensor or CT (Current Transformer) is also installed to detect the position of the rotor. Recently, a sensorless BCD motor which detects the position of the rotor by detecting a ZCP (Zero Crossing Point) from a back EMF applied to a current in two phases and induced in one phase to which no current is applied is widely used.
비엘디시 모터에는 고정자의 코일에 전류를 적절히 인가하기 위해 트랜지스터로 이루어진 파워모듈이 마련된다. 이러한 파워모듈은 고속의 스위칭으로 인해 열이 발생하고 또한 고정자의 코일에도 과부하시 대용량의 전류가 흐르게 되면 많은 열이 발생하게 되어 구동회로내지 파워모듈이 손상될 수 있다. 종래에는 과열을 방지하기 위해 모터 또는 파워모듈이 일정온도에 도달하면 운전을 정지하여 모터의 고장을 방지하였다. 그러나 이렇게 운전을 정지하게 되면 사용자가 이를 확인하고 리셋하지 않으면 동작을 하지 않으므로 심야나 휴일에 과열에러가 발생하는 경우 장시간 운전이 중지되는 문제가 있다. The BLD motor is provided with a power module consisting of transistors for properly applying current to the coil of the stator. The power module generates heat due to high speed switching, and when a large amount of current flows when the coil of the stator is overloaded, a lot of heat is generated, which may damage the driving circuit or the power module. Conventionally, in order to prevent overheating, when the motor or the power module reaches a certain temperature, the operation is stopped to prevent the failure of the motor. However, if the operation is stopped in this way, if the user does not check it and does not reset it, there is a problem that the operation is stopped for a long time when an overheating error occurs at night or on holiday.
또한, 외부환경이 악조건인 경우 잦은 과열에러에 의해 구동모터가 장착된 제품이 정상적으로 동작하지 못하는 문제점이 있다.In addition, when the external environment is a bad condition, there is a problem that the product equipped with the drive motor does not operate normally due to frequent overheating errors.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 과열을 방지하기 위해 모터 및 파워모듈의 온도변화율을 이용하여 모터의 출력을 적절히 조절함으로써 과열을 방지하면서 모터를 정지하지 않고 연속적으로 운전할 수 있는 비엘디시 모터의 구동장치를 제공함에 있다. The present invention is to solve the above-described problems, an object of the present invention to properly control the output of the motor by using the temperature change rate of the motor and power module to prevent overheating of the motor without preventing overheating the motor without stopping An object of the present invention is to provide a driving device for a non-ELD motor.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비엘디시 모터의 구동장치는 회전자와 고정자를 포함하는 모터와, 상기 모터에 전원을 공급하는 파워모듈과, 상기 모터 및 상기 파워모듈의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서의 온도를 저장하는 저장부와, 상기 온도센서에서 감지된 온도를 기준값과 비교하여 모터의 과열여부를 판단하고 모터가 과열된 것으로 판단되는 경우 상기 저장부에 저장된 온도를 이용하여 일정시간 동안의 온도 변화율을 계산하고 이를 이용하여 모터의 출력을 조절하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a driving device of a Bildish motor of the present invention includes a motor including a rotor and a stator, a power module for supplying power to the motor, and a temperature for sensing a temperature of the motor and the power module. A sensor, a storage unit for storing the temperature of the temperature sensor, compares the temperature detected by the temperature sensor with a reference value to determine whether the motor is overheated, and if it is determined that the motor is overheated, the temperature stored in the storage unit is used. It includes a control unit for calculating the rate of change of temperature over a period of time to adjust the output of the motor using this.
또한, 상기 제어부는 상기 모터 또는 상기 파워모듈의 온도가 상승하는 경우 일정비율로 출력을 저감하여 운전하도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한 다.The control unit may control the motor to operate by reducing the output at a constant rate when the temperature of the motor or the power module rises.
또한, 상기 제어부는 상기 모터 또는 상기 파워모듈의 온도가 상승하는 경우 상기 모터 또는 상기 파워모듈의 온도변화율의 크기에 따라 상기 모터의 출력의 저감율을 조절하여 운전하도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller may control the motor to operate by adjusting a reduction rate of the output of the motor according to the magnitude of the temperature change rate of the motor or the power module when the temperature of the motor or the power module rises. .
또한, 상기 제어부는 상기 모터 또는 상기 파워모듈의 온도가 감소하는 경우 감소하는 상기 모터 또는 상기 파워모듈의 온도변화율의 크기에 따라 상기 모터의 출력의 증가율을 조절하여 운전하도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit may control the motor to operate by adjusting the increase rate of the output of the motor according to the magnitude of the temperature change rate of the motor or the power module which decreases when the temperature of the motor or the power module decreases. It is done.
또한, 상기 제어부에서 상기 모터 또는 상기 파워모듈이 과열된 것으로 판단되는 경우 이를 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may further include a display unit for displaying the motor or the power module if it is determined that the motor is overheated.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치는 AC전원(10)의 교류를 정류하는 정류부(12)와 모터(20)에 전류를 인가하는 파워모듈(22)과 파워모듈(22)을 구동하는 파워모듈 구동부(14)와 모터(20)에 포함된 회전자의 위치를 검출하는 위치검출부(18)와 파워모듈(22)과 모터(20)의 온도를 각각 검출하는 온도센서(24)(26)와 회전자의 위치와 파워모듈(22) 등의 온도를 입력받아 파워모듈 구동부(14)를 포함하여 비엘디시 모터를 제어하는 제어부(16)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic diagram of a driving device of a Bildish motor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the driving device of the BCD motor according to the present invention includes a
이러한 구성에 의해 본 발명의 구동장치의 동작을 설명하면 정류부(12)에서 인가되는 직류전원을 파워모듈(22)에 마련된 트랜지스터를 스위칭하여 모터(20)의 각상에 적절한 전류를 인가한다. 회전수는 인가되는 전류의 크기를 제어하여 조절하는데 전류의 크기는 통상 PWM(Pulse Width Modulation)의 듀티비를 변경하여 조절한다. 센서리스 비엘디시 모터의 경우 모터(20)의 2개의 상에 전류를 인가하고 전원이 인가되지 않은 나머지 상에 유기되는 역기전력을 이용하여 회전자의 위치를 검출한다. 각 상에 인가되는 전류는 검출되는 역기전력의 영교차점(ZCP)으로부터 회전자의 위치를 파악하여 모터(20)의 각상에 전원을 인가하게 된다. 통상 모터(20)에 적절한 전원을 인가하기 위해서 트랜지스터가 고속으로 스위칭되므로 파워모듈(22)에는 많은 열이 발생한다. 또한, 주변의 온도가 높거나 모터에 과부하가 걸리는 경우 모터(20)의 각상에 많은 전류가 흐르게 되어 모터(20)에서도 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 발열이 지속될 경우 열에 취약한 반도체 부품이나 권선코일의 절연이 파괴되는 등 모터의 구동회로가 손상된다. 이를 방지하기 위해 열이 많이 발생하는 파워모듈(22)이나 모터(20)에 온도센서(24)(26)을 각각 부착하고 일정온도를 넘는 경우 제어부(16)는 모터를 보호하기 위해 제어운전모드로 돌입하게 된다. 종래에는 모터의 운전을 정지하는 제어를 하여 장시간 운전이 정지될 수도 있는 문제점이 있음은 앞서 언급한 바와 같다. 본 발명은 온도의 변화율을 이용하여 모터의 운전을 정지함 없이 모터의 과열을 방지하는데 이를 도 2의 제어블록도를 이용하여 이하에서 설명한다.When the operation of the driving apparatus of the present invention is explained by such a configuration, the DC power applied from the rectifying
본 발명의 비엘디시 모터의 구동장치는 파워모듈(22)과 모터(20)의 온도를 각각의 온도센서(24)(26)를 이용하여 검출한다. 검출된 각각의 온도는 제어부(16)와 저장부(30)에 입력된다. 제어부(16) 검출된 온도를 기준값과 비교하여 모터(20) 및 파워모듈(22)의 과열여부를 판단하게 된다. 과열로 판단되는 경우 일단 제어부(16)는 구동회로를 열로부터 보호하기 위해 제어운전을 수행한다. 또한, 표시부(32)를 통해 모터의 과열을 외부로 알린다. 이후 제어부(16)는 실시간으로 검출되어 저장부(30)에 저장된 온도데이터를 이용하여 모터(20) 및 파워모듈(22)의 온도변화율을 산출한다. 이를 이용하여 온도가 상승하는 경우 제어부(16)는 모터의 출력을 일정비율로 저감하여 운전하도록 제어한다. 일정비율은 모터가 장착된 기기의 성능에 그리 큰 영향이 없을 정도임이 바람직하다. 이후 일정시간마다 온도변화율을 체크하여 온도가 계속 상승하는 경우 반복하여 일정비율의 출력을 저감한다. 이런 제어운전을 통해 운전을 정지하지 않고도 과열을 방지할 수 있게 된다. 이후 온도가 기준값이하로 떨어지거나 온도가 감소하는 경우 제어부(16)는 즉시 또는 일정시간 출력저감운전을 지속한 후 정상운전으로 복귀하도록 모터를 제어한다.The driving apparatus of the BMD motor of the present invention detects the temperature of the
도 3은 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 구동장치의 과열방지를 위한 제어흐름도이다. 비엘디시 모터는 세탁기, 냉장고, 공기조화기 등 다양한 제품에 장착되게 되는데 이러한 제품에 운전명령이 입력되면 비엘디시 모터가 구동되게 된다.(S310단계) 비엘디시 모터가 구동되면 모터(20)와 파워모듈(22)의 온도는 각각에 마련된 온도센서(24)(26)를 통해 실시간으로 검출되어 제어부(16)와 저장부(30)에 입력된다.(S311단계) 제어부(16)는 검출된 모터(20)의 온도(Tm)와 파워모듈(22)의 온도(Tp)를 기준값과 비교하여 둘 중 어느 하나가 기준값 이상인 경우 과열로 판단한다.(S312단계) 과열로 판단된 경우 제어부(16)는 제1제어운전모드로 비엘디시 모터를 제어한다. 제1제어운전모드는 예를 들어 출력을 더 이상 증가시키지 않고 인 가되는 전류를 일정값 이하로 유지하는 운전 등을 말한다.(S313단계) 제1제어운전모드로 운전하면서 제어부(16)는 저장부(30)에 저장된 일정시간동안의 온도데이터를 이용하여 모터(20)와 파워모듈(22)의 온도변화율과 모터(20) 및 파워모듈(22)의 온도가 증가하는지를 판단한다.(S314단계) 온도가 증가하는 경우 제어부(16)는 앞서 언급한 바와 같이 일정비율로 반복하여 출력을 저감하여 운전할 수도 있고 산출된 온도변화율의 크기에 대응하여 비엘디시 모터의 출력을 저감하여 운전하도록 제어할 수도 있다.(S315단계) 이후 일정시간마다 온도의 변화를 체크하여 온도가 감소하는 경우 그 변화율의 크기에 대응하여 모터의 출력을 서서히 증가시킨다. 온도가 감소하는 경우 즉시 정상운전으로 돌입하도록 제어할 수도 있으나 비엘디시 모터의 안정적인 운전을 위해서 변화율에 따라 출력을 증가시키는 제어가 바람직하다.(S317단계) 제어부(16)는 이후 모터(20) 및 파워모듈(22)의 온도가 기준값 이하로 되는 경우 정상운전모드로 비엘디시 모터를 제어한다.(S318, S319단계) 이후 제어부(16)는 비엘디시 모터가 장착된 제품의 운전상황에 따라 다음 제어를 수행하게 된다. 3 is a control flow chart for overheating prevention of the driving device of the Bildish motor according to the present invention. The BLD motor is installed in various products such as a washing machine, a refrigerator, and an air conditioner. When an operation command is inputted to the BMD, the BLD motor is driven. (Step S310) When the BLD motor is driven, the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 모터 및 파워모듈의 온도변화율을 이용하여 비엘디시 모터의 출력을 조절하여 운전함으로써 모터의 운전을 정지하지 않고도 과열을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has an effect of effectively preventing overheating without stopping the operation of the motor by controlling the output of the BCD motor using the temperature change rate of the motor and the power module.
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