KR100685959B1 - 모터 듀티비 제어장치 및 방법 - Google Patents

모터 듀티비 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

현재 전원 전압 상태에 상관없이 항상 정확한 모터 회전속도 및 토크 제어를 수행할 수 있도록 한 모터 듀티비 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 상용교류 전원을 소정 직류 레벨로 정류하기 위한 정류부와, 모터와, 정류부로부터 직류전원을 공급받아 소정 듀티비에 맞는 펄스형태로 모터에 공급하기 위한 스위칭부와, 직류전원의 전압레벨을 감지하기 위한 전압 감지부와, 무부하시 모터에 인가되는 전압 설정레벨과 부하 구동시 전압 감지부에서 출력된 전압레벨의 비율에 따라 듀티비가 가변되도록 스위칭부를 제어하여 모터의 회전수 및 토크를 설정레벨로 유지시키기 위한 마이컴을 포함하여 구성되므로 해당 제품의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
듀티비/회전수/토크

Description

모터 듀티비 제어장치 및 방법{METHOD FOR CONTROLLING DUTY RATE OF MOTOR}
도 1은 일반적인 모터 구동회로의 구성을 나타낸 레이아웃도
도 2는 모터에 인가되는 전원전압의 변화를 나타낸 파형도
도 3은 본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치의 구성을 나타낸 레이아웃도
도 4는 본 발명에 따른 모터 듀티비 제어방법을 나타낸 플로우챠트
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21: 정류부 22: 모터
23: 스위칭부 24: 전압 감지부
25: 마이컴 C2: 커패시터
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 특히 모터 듀티비(Duty rate) 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 구동을 제어하기 위한 방법은 여러 가지가 있는데, 그중 대표적인 방법으로 PWM(Pulse Width Modulation)방식 즉, 펄스 폭 변조방식을 들 수 있다.
이때 펄스 폭 변조방식은 모터의 회전속도에 맞도록 구동 펄스의 폭을 가변시키는 방법으로, 구동 펄스의 폭을 가변시키는 것은 듀티비 제어에 의해 이루어진다.
여기서, 듀티비는 펄스의 한 주기중 펄스 '온'구간의 비율로 정의되는 것으로, 예를 들어, 듀티비가 '1'이라는 것은 구동 펄스의 한 주기가 계속 '온'상태를 유지하는 것이고, 듀티비가 '0.5'라는 것은 구동 펄스의 반 주기동안 '온', 나머지 반 주기동안 '오프'상태를 유지하는 것이다.
따라서 해당 제어부에는 모터 회전수에 따른 듀티비가 설정되어 있고 설정된 듀티비에 따라 모터의 회전수 및 토크(Torque)가 제어된다.
이와 같은 PWM 방식이 적용된 종래의 기술에 따른 모터 구동장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상용교류 전원을 소정 직류 레벨로 정류하기 위한 정류부(11), 정류부(11) 출력의 안정화를 위한 커패시터(C1), 모터(12), 상기 커패시터(C1)를 경유한 직류전원을 공급받아 소정 듀티비를 갖는 펄스형태로 상기 모터(12)에 공급하기 위한 스위칭부(13), 모터(12)의 회전수에 상응하도록 상기 스위칭부(13)에서 출력되는 구동 펄스의 듀티비를 제어하는 마이컴(14)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 모터 구동장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정류부(11)를 통해 정류된 직류 전원이 커패시터(C1)를 통해 스위칭부(13)에 공급된다.
이어서 마이컴(14)은 설정된 회전수에 상응하는 소정 듀티비의 구동 펄스가 모터(12)에 공급되도록 스위칭부(13)를 제어한다.
따라서 모터(12)는 스위칭부(13)에서 출력되는 구동 펄스에 따라 동작하여 해당 부하를 구동시킨다.
이때 도 2와 같이, 무부하시 모터(12)에 인가되는 직류전압의 레벨이 'Vdcm'이고 이 전압레벨의 변동이 없다는 전제하에 소정 듀티비의 구동 펄스를 공급하여 모터를 구동시키는데, 부하가 동작하는 경우에는 전압 리플(Ripple)이 발생하므로 실제 직류전압 레벨은 'ΔV' 만큼의 가변 범위를 갖는 'Vdc'로 변하게 된다.
따라서 상기 부하가 정지된 경우와 동일한 듀티비로 동작시킬 경우 모터의 회전수 및 토크가 실제 요구치와 다르게 된다.
종래의 기술에 따른 모터는 현재 전원 전압 상태에 상관없이 동일한 듀티비로 모터를 제어하므로 회전수 및 토크의 오차가 발생하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 현재 전원 전압 상태에 상관없이 항상 정확한 모터 회전속도 및 토크 제어를 수행할 수 있도록 한 모터 듀티비 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치는 상용교류 전원을 소정 직류 레벨로 정류하기 위한 정류부와, 모터와, 정류부로부터 직류전원을 공급받아 소정 듀티비에 맞는 펄스형태로 모터에 공급하기 위한 스위칭부와, 직류전원의 전압레벨을 감 지하기 위한 전압 감지부와, 무부하시 모터에 인가되는 전압 설정레벨과 부하 구동시 전압 감지부에서 출력된 전압레벨의 비율에 따라 듀티비가 가변되도록 스위칭부를 제어하여 모터의 회전수 및 토크를 설정레벨로 유지시키기 위한 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터 듀티비 제어방법은 부하 정지시 모터에 인가되는 전압레벨을 검출하여 저장하는 단계와, 부하 구동시 모터에 인가되는 전압레벨을 검출하여 저장하는 단계와, 부하 정지시 모터 인가전압 레벨과 부하 구동시 모터 인가전압 레벨의 비율에 따라 듀티비를 가변시켜 모터를 구동하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치 및 방법의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치의 구성을 나타낸 레이아웃도이고, 도 4는 본 발명에 따른 모터 듀티비 제어방법을 나타낸 플로우챠트이다.
본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상용교류 전원을 소정 직류 레벨로 정류하기 위한 정류부(21), 정류부(21) 출력의 안정화를 위한 커패시터(C2), 모터(22), 상기 커패시터(C2)를 경유한 직류전원을 공급받아 소정 듀티비에 맞는 펄스형태로 상기 모터(22)에 공급하기 위한 스위칭부(23), 상기 커패시터(C2)에 연결되어 모터(22)에 인가되는 직류전원의 전압레벨을 감지하기 위한 전압 감지부(24), 무부하시 모터(22)에 인가되는 전압 설정레벨과 부하 구동시 상기 전압 감지부(24)에서 출력된 전압레벨의 비율에 따라 듀티비가 가변되도록 상기 스위칭부(23)를 제어하는 마이컴(25)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터의 듀티비 제어동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전원이 공급되면(S41), 마이컴(25)은 무부하 상태에서 즉, 부하(예를 들어, 압축기)의 동작이 정지된 상태에서 전압 감지부(24)를 통해 감지된 전압(VdcM) 값을 저장한다(S42).
이어서 부하가 구동중인지 판단하여(S43), 부하가 구동중이면 전압 감지부(24)를 통해 현재 모터(22)에 인가되는 직류 전압(Vdc)을 검출한다(S44).
Figure 112000000542544-pat00001
여기서, 'VdcM'는 무부하시 모터에 인가되는 직류 전압레벨이고, 'DutyM'는 무부하시 모터에 인가되는 직류 전압레벨을 기준으로 설정된 듀티비이며, 'Vdc'는 부하 구동시 실제 모터에 인가되는 직류 전압레벨이다.
그리고 수학식 1을 이용하여 부하 구동에 따라 전원전압에 발생된 리플을 보상하기 위한 듀티비를 산출한다(S45). 즉, 무부하시 모터(22)에 인가되는 직류 전압레벨을 부하 구동시 실제 모터(22)에 인가되는 직류 전압레벨로 나누고 그 값에 기설정된 듀티비를 곱하여 산출한다.
이어서 상기 산출된 듀티비로 모터(22)의 구동을 제어한다(S46).
결국, 본 발명은 현재 모터(22)에 인가되는 직류 전압레벨이 무부하시 직류전압레벨보다 낮으면 모터(22)의 회전수 및 토크가 감소되므로 상기 부족분 만큼 듀티비를 증가시켜 회전수 및 토크를 보상하고 현재 모터(22)에 인가되는 직류 전압레벨이 무부하시 직류전압레벨과 동일하면 회전수 및 토크 보상이 필요 없으므로 기설정된 듀티비를 그대로 적용하는 것이다.
본 발명에 따른 모터 듀티비 제어장치 및 방법은 부하 구동에 의해 발생되는 전압 리플을 듀티비 제어에 의해 보상하므로 항상 설정된 회전수 및 토크를 유지한 상태로 모터를 구동하여 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 상용교류 전원을 소정 직류 레벨로 정류하기 위한 정류부,
    모터,
    상기 정류부로부터 직류전원을 공급받아 소정 듀티비에 맞는 펄스형태로 상기 모터에 공급하기 위한 스위칭부,
    상기 직류전원의 전압레벨을 감지하기 위한 전압 감지부,
    무부하시 상기 모터에 인가되는 전압 설정레벨과 부하 구동시 상기 전압 감지부에서 출력된 전압레벨의 비율에 따라 듀티비가 가변되도록 상기 스위칭부를 제어하여 모터의 회전수 및 토크를 설정레벨로 유지시키기 위한 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터 듀티비 제어장치.
  2. 모터 듀티비 제어방법에 있어서,
    부하 정지시 모터에 인가되는 전압레벨을 검출하여 저장하는 단계,
    부하 구동시 모터에 인가되는 전압레벨을 검출하여 저장하는 단계,
    상기 부하 정지시 모터 인가전압 레벨과 부하 구동시 모터 인가전압 레벨의 비율에 따라 듀티비를 가변시켜 모터를 구동하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 부하 정지시 모터 인가전압 레벨과 부하 구동시 모터 인가전압 레벨의 비율에 따라 듀티비를 가변시켜 모터를 구동하는 단계는,
    부하 정지시 모터 인가전압 레벨을 부하 구동시 모터 인가전압 레벨로 나누는 단계와,
    상기 연산결과에 현재 설정된 모터 회전수에 따라 기설정된 듀티비를 곱하고 그 연산결과에 따른 듀티비로 모터를 구동하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 모터 듀티비 제어방법.
  3. 삭제
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