KR100713776B1 - 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치 - Google Patents

검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100713776B1
KR100713776B1 KR1020050093113A KR20050093113A KR100713776B1 KR 100713776 B1 KR100713776 B1 KR 100713776B1 KR 1020050093113 A KR1020050093113 A KR 1020050093113A KR 20050093113 A KR20050093113 A KR 20050093113A KR 100713776 B1 KR100713776 B1 KR 100713776B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
current
test voltage
srm
excited
Prior art date
Application number
KR1020050093113A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070037942A (ko
Inventor
안진우
이동희
김태형
Original Assignee
에스알텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스알텍 주식회사 filed Critical 에스알텍 주식회사
Priority to KR1020050093113A priority Critical patent/KR100713776B1/ko
Priority to US11/334,121 priority patent/US7279863B2/en
Publication of KR20070037942A publication Critical patent/KR20070037942A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100713776B1 publication Critical patent/KR100713776B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/086—Commutation
    • H02P25/089—Sensorless control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20—Arrangements for starting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation

Abstract

검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치이 개시된다. 본 발명에 따른 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법은 에스알엠(SRM)의 각 상에 제1 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계, 각 상에 제2 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계, 각 상 중 어느 하나의 상에서 검출된 상기 전류 간의 편차 크기로 SRM의 동작상태를 판별하는 단계, 편차가 소정의 값을 초과하는 경우 SRM의 동작상태를 회전상태로 판별하며, 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 제3 시험 전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계 및 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 단계를 포함한다. 본 발에 의하면, 위치 센서없이 속도에 따른 정확한 상 여자 위치 검출할 수 있다.
에스알엠, 여자 위치, 검출전류

Description

검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치{Detection method of excitation position of SRM by comparison of detected current and apparatus thereof }
도 1은 종래 인덕턴스 추론 기법(Inductance estimation method)에 의한 회전자 위치 검출기법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 의한 상 여자 위치 검출 과정의 흐름도,
도 3a는 도 2에 도시된 스위칭 패턴을 결정하는 단계를 구체적으로 설명하는 흐름도,
도 3b는 도 2에 도시된 정지상태인지 회전상태인지를 판별하는 단계를 구체적으로 설명하는 흐름도,
도 4a 및 도 4b는 시험전압과 시험전압의 인가에 따른 검출전류를 도시한 도면,
도 5는 시험전압의 인가로 발생된 각 상(La, Lb, Lc)의 검출전류 및 인덕턴스의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 도 2에 도시된 기동모드 단계에서 상여자를 결정하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도,
도 7은 도 2에 도시된 구동모드 단계에서 상여자를 결정하는 과정을 구체적 으로 설명하는 흐름도,
도 8a 내지 도 8c는 펄스형 시험전압의 인가를 위한 비대칭인버터의 일 예를 도시한 도면,
도 9는 비대칭인버터의 모드에 따라 발생되는 검출전류의 파형을 도시한 도면,
도 10은 검출전류의 비교를 통하여 상여자 위치를 검출하는 일 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 SRM시스템의 블록도의 일 예,
도 12는 본 발명에 따른 방법으로 시뮬레이션한 결과 얻은 전류파형을 도시한 도면, 그리고
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따른 방법으로 실험한 파형을 도시한 도면이다.
본 발명은 검출 전류 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 위치검출센서를 제거하고 검출전류(detected current)의 크기만을 단순 비교하여 상여자시기(instant of phase excitation)를 결정할 수 있는 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor:이하‘SRM’이라 함) 구동 시스템은 제작이 간단하며 제작단가가 저렴하고 운전사고에 잘 견디어 상대적으로 신뢰성이 높은 전력전자 구동장치이다. 따라서 SRM 구동 시스템은 산업기기, 항공기기, 자동차, 가전기기 등의 응용분야에서 높은 토크, 부피 및 출력, 고효율 가변속 운전, 경제성 있는 인버터 전력의 관점에서 기존의 유도전동기와 영구자석 전동기에 비교될 만한 특성을 가지고 있다.
반면에 SRM은 전동기 구동기구상 회전자의 위치를 필수적으로 요구한다. 즉 SRM의 기계적인 구조는 가변릴럭턴스 토크를 최대화하기 위하여 고정자와 회전자 구조가 2중 돌극형으로 되어있고, 요구되는 토크에 따라 회전자 위치정보를 얻어 적절한 상 여자를 수행하여 토크를 발생시킨다. SRM의 엔코더(Encoder) 혹은 레졸버(Resolver) 가격은 순수 전동기 생산 가격과 유사하다. 이러한 고가의 위치 검출장치로 인해 단순 회전기 등에 적용하기 어려운 점이 있으며, 보다 정밀한 구동을 위해 이용되는 고해상도의 엔코더는 더욱 그러하다.
종래의 SRM의 개발연구방향은 토크(Torque), 효율(Efficiency), 신뢰도, 비용 등에 대한 향상이었다. 이에 SRM의 개발은 적정 자기회로설계, 제어방식 등에 집중되어 있었다. 이에 따라 비용의 절감과 강인한 내환경성 및 높은 신뢰도를 얻기 위해 엔코더를 제거한 센서리스 기법이 연구되어지고 있다. 그러나 SRM의 사용영역을 가정용 전자제품 및 기타 산업용 전동기로 확대함에 있어서, 생산단가에 비 해 높은 위치센서 등의 가격 등이 장애로 작용하고 있다. 이러한 장애를 극복하기 위해 다음과 같은 방법이 진행되고 있다. 첫째로 위치센서의 구조를 단순화하는 방법, 둘째로 상전류를 검출하여 검출된 전류의 크기에서 인덕턴스를 연산하고 이를 위치로 환산하는 방법 등이다.
도 1은 종래 인덕턴스 추론 기법(Inductance estimation method)에 의한 회전자 위치 검출기법을 설명하기 위한 도면이다. 일반적으로 인덕턴스 검출기법은 여자 되지 않는 상의 전체영역에 펄스 형태의 시험 전압을 인가하고, 발생되는 검출전류의 형상에 따라 펄스형 전압이 인가된 상의 인덕턴스를 계산한다. 이렇게 계산된 인덕턴스에서 각 상간의 전동기의 기계적인 각도를 이용하여 각 상의 인덕턴스를 연산하여 현재 회전자의 위치를 추론한다. 검출전류를 이용한 다른 기법들도 이를 기반으로 하고 있다.
이러한 기법은 반드시 여자가 되지 않는 상이 존재하여야 하므로 SRM의 상 수가 4상 이상일 경우에 높은 효과를 기대할 수 있다. 그러나 종래 인덕턴스 추론 기법은 다음과 같은 문제점이 있었다. 첫째로 3상에서는 모든 상에서 상의 중첩이 발생하므로 사용하기 어렵다. 둘째로 검출전류를 발생시키기 위한 여자전압(Excitation voltage)은 반드시 구동토크에 영향을 주지 않을 정도의 짧은 시간 내에 수행되어야 한다는 문제점이 있었다. 세째로 전류센서로부터 검출한 전류를 통하여 인덕턴스를 계산하고 이 인덕턴스를 통하여 나머지 상의 인덕턴스를 추정하므로 이에 대한 연산과정이 복잡하여 비교적 고성능 연산 시스템이 요구된다. 네째로, 종래의 센서리스 기법에서는 회전자가 반드시 회전 중이어야 한다. 따라서 각 상을 돌아가며 여자시켜 임의의 방향으로 회전자를 회전시킨 후 위치를 검출하여 제어한다. 이러한 경우, 부하조건상 기동시 역회전이 발생하여서는 안 될 경우 안정성에 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엔코더나 레졸버 등의 위치센서 없이 속도에 따른 정확한 상 여자 위치 검출할 수 있는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복잡한 연산과정이나 고성능의 연산 시스템을 사용하지 않고 상 여자 위치 검출할 수 있는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 초기구동(start-up)을 위하여 회전자를 역방향으로 회전시키지 않고 상 여자 위치 검출할 수 있는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법은, 본 발명에 따른 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법은 에스알엠(SRM)의 각 상에 제1 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계, 각 상에 제2 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계, 각 상 중 어느 하나의 상에서 검출된 상기 전류 간의 편차 크기로 SRM의 동작상태를 판별하는 단계, 편차가 소정의 값을 초과하는 경우 SRM의 동작상태를 회전상태로 판별하며, 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 제3 시험 전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계 및 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 단계를 포함한다.
편차가 소정의 값 이하인 경우 SRM의 동작상태를 정지상태로 판별하며, 제2 시험전압의 인가로 검출된 각 상의 전류의 크기를 소정의 테이블에 대응시켜 여자될 상을 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
테이블은 각 상의 전류의 크기 및 회전자의 스위칭 패턴을 이용하여 가장 작은 전류가 검출된 상으로 회전자가 스위칭 패턴으로 회전하도록 여자될 상이 지정되는 것이 바람직하다.
편차가 소정의 값을 초과하는 경우 SRM의 동작상태를 회전상태로 판별하며, 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 제3 시험 전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계 및 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
제3 시험 전압을 인가로 검출된 전류는 적어도 두 개의 펄스 형태의 전압으 로 구성된 제3 시험 전압의 인가에 의하여 누적합산된 전류이며, 누적합산된 전류가 제2 기준값을 초과하는 경우, 누적합산된 전류가 제로가 되도록 음의 펄스 형태의 전압이 인가되는 것이 바람직하다.
제1 기준값은 제2 기준값보다 작은 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 에스알엠의 여자 위치 검출 장치는 에스알엠(SRM)에 시험전압을 인가하는 시험전압인가부, 시험전압에 의해 발생된 전류를 검출하는 전류검출센서 및 시험전압을 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 인가하도록 시험전압인가부를 제어하며, 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 스위칭 패턴 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
스위칭 패턴 제어부는 SRM의 각 상에 제1, 제2 시험전압을 인가하도록 시험전압인가부를 제어하며, SRM의 어느 하나의 상에서 검출된 전류 간의 편차 크기로 SRM의 동작상태를 판별하는 하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 물체의 운동방향을 감지하는 장치 및 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 상 여자 위치 검출 과정의 흐름도이다.
회전 방향에 따라 SRM의 스위칭 패턴을 결정한다(제100단계). 스위칭 패턴 은 정지 상태에서의 초기 여자상의 결정, 회전상태에서 다음 여자 대상이 될 상의 결정에 이용되는 중요한 정보이다. 도 3a는 도 2에 도시된 스위칭 패턴을 결정하는 단계를 구체적으로 설명하는 흐름도이다. 스위칭 패턴의 결정은 사용자의 요구에 의해 시계방향과 반시계방향의 회전방향을 중 어느 하나를 정한다(제110단계). 스위칭 패턴이 회전방향이 반시계방향이면 상의 여자 순서를 a상-b상-c상으로(제120단계), 스위칭 패턴이 회전방향이 시계방향이면 상의 여자 순서를 a상-c상-b상으로 정한다(제125단계).
스위칭 패턴이 결정되어지면 시험전압의 인가로 발생되는 검출전류를 이용하여 정지상태인지 회전상태인지를 판별한다(제200단계). 도 3b는 도 2에 도시된 정지상태인지 회전상태인지를 판별하는 단계를 구체적으로 설명하는 흐름도이다. 도 4a 및 도 4b는 시험전압과 시험전압의 인가에 따른 검출전류를 도시한 도면이다. 도 4a는 정지시 검출전류의 형태이고, 도 4b는 회전시 검출전류의 형태이다. 각 상에 제1 시험전압(280)을 인가한다(제210단계). 시험 전압은 펄스 형태가 바람직하다. 제1 시험전압을 인가한 후 발생되는 검출전류(281)를 디시[1](dc[1])에 저장한다(제220단계). 각 상에 제2 시험전압(290)을 인가한다(제230단계). 제1 시험 전압은 제2 시험 전압과 동일한 것이 바람직하다. 제2 시험전압을 인가한 후 발생되는 검출전류(291)를 디시[2](dc[2])에 저장한다(제240단계). 제1, 제2 시험전압의 인가에 의하여 발생된 검출전류의 편차(dc[1]-dc[2])가 소정값(ε)보다 동일하거나 적은지 여부를 판단한다(제250단계). 검출전류의 편차(dc[1]-dc[2])가 소정 값(ε)보다 동일하거나 작을 때는 회전자는 정지 상태로 판별하며(제260단계), 검출전류의 편차(dc[1]-dc[2])가 소정값(ε)보다 클 경우에는 회전상태로 판별한다(제265단계).
회전자가 정지상태인지 여부를 확인한다(제300단계). 회전자가 정지상태인 경우에는 기동모드(start-up mode)를 수행한다(제400단계). 기동모드에서는 모드판별단계(제200단계)에서 얻어진 각 상의 검출전류의 크기를 이용하여 회전을 위해 여자될 상의 위치를 결정한다. 도 5는 시험전압의 인가로 발생된 각 상(La, Lb, Lc)의 검출전류 및 인덕턴스의 일 예를 도시한 도면이다. 검출전류는 제2 시험전압의 인가로 발생된 것이다. 회전자의 위치에 따라 얻어지는 상 전류의 크기는 a 내지 l의 경우로 나누어 볼 수 있다. 표 1 및 표 2는 회전자 위치에 따라 결정되는 여자상의 예를 나타낸 것이다.
케이스 a상의 전류 b상의 전류 c상의 전류 여자 상 도 5에서의 위치
1 high middle low a a
2 high high low a b
3 middle high low a c
4 middle high middle a d
5 low high middle b e
6 low high high b f
7 low middle high b g
8 middle middle high b h
9 middle low high c i
10 high low high c j
11 high low middle c k
12 high middle middle c l
케이스 a상의 전류 b상의 전류 c상의 전류 여자 상 도 5에서의 위치
1 high middle low b a
2 high high low b b
3 middle high low b c
4 middle high middle b d
5 low high middle c e
6 low high high c f
7 low middle high c g
8 middle middle high c h
9 middle low high a i
10 high low high a j
11 high low middle a k
12 high middle middle a l
표 1은 회전하고자 하는 방향이 반시계방향(ccw)일 경우이고, 표 2는 회전하고자 하는 방향이 시계방향(cw)일 경우이다. 정지시 구동을 위해 여자되는 상은 회전자의 위치에 따라 달라지는데, 표 1 및 표 2를 참조하여 설명한다. 예를 들어, 회전자의 위치가 도 5의 ‘a'에 해당하는 경우(케이스 1), 펄스형 시험전압에 의해 검출된 전류의 크기는 ia>ib>ic이고, 회전하고자 하는 방향이 ccw일 경우 a상에 여자전원을 인가한다. a상에 여자전원을 인가하면 정지상태에서 반시계방향으로 구동할 수 있다. 회전자의 위치가 도 5의 ‘f'에 해당하는 경우(케이스 6), 펄스형 시험전압에 의해 검출된 전류의 크기는 ib=ic>ia이고, 회전하고자 하는 방향이 cw일 경우 c상에 여자전원을 인가한다. c상에 여자전원을 인가하면 정지상태에서 시계방향으로 구동할 수 있다. 도 6은 도 2에 도시된 기동모드 단계에서 상여자 결정과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다. 시험전압을 각 상에 인가한다(제410단계). 시험전압에 의해 발생한 각 상의 전류를 검출한다(제420단계). 각 상의 전류크기를 비교한 후, 스위칭 패턴(회전방향)을 고려하여 가장 작은 전류크기를 갖는 상으로 회전하게 되는 상을 여자상으로 결정한다(제430단계 내지 제482단계). 예를 들어 반시계방향 회전인 경우, 각 상의 전류 크기가 a>b>c 이면 여자상은 a가 된다(제430, 제432, 제434단계). 이러한 방법으로 결정된 여자 상을 저장한다(제490단계).
회전자가 회전상태인 경우에는 구동모드(drive mode)를 수행한다(제500단계).
도 7은 도 2에 도시된 구동모드 단계에서 상여자 결정과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다. 기동모드에서 여자전원이 인가되거나 외부부하에 의해 회전자가 회전하게 되면 구동모드로 전환된다. 본원발명에 의한 구동모드에서의 동작과정을 도 7을 참조하여 설명한다. 펄스형 시험전압을 이웃하지 않은 상에 인가한다(제510단계). 여기서 이웃하지 않는 상이란 스위칭 패턴상에서 직전에 여자된 상에 해당된다. 예를 들어, 현재 a상이 여자가 이루어지고 있고 시계방향으로 구동할 경우 직전에 여자된 상은 3상 SRM에서는 c상이 되며 4상 SRM에서는 d상이 된다. 다음에 여자될 상은 3상일 경우와 4상일 경우 동일하게 b상이다. 도 8a 내지 도 8c는 펄스형 시험전압의 인가를 위한 비대칭인버터의 일 예를 도시한 도면이다. 도 9는 비대칭인버터의 모드에 따라 발생되는 검출전류의 파형을 도시한 도면이다. 도 9에는 펄스형 시험전압이 주기적으로 인가된 예가 나타나 있다.
비대칭인버터가 구동되어 펄스형 시험전압이 인가되면 이에 따른 전류(700)가 검출된다(제520단계). 펄스형 시험전압 751, 752 및 753은 각각 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 모드에 의한 것이다. 펄스형 시험전압의 주기적 인가에 의해 전류(700)는 누적합산된다. 이렇게 누적합산된 전류(700)는 제1 기준전류(turn-on을 위한 기준전류)(710) 및 제2 기준전류(turn-off를 위한 기준전류)(720)와 비교된다. 구동모드에서는 스위칭 패턴과 현재 여자중인 상의 정보를 이용하여 턴-온(turn-on), 턴-오프(turn-off) 시기를 제어한다. 인가되는 펄스형 시험전압은 도 8과 같이 소프트 쵸핑(soft chopping)을 통하여 전류의 값이 도 9에 도시된 것처럼 비교적 연속적으로 변화하게 처리하였다. 이는 시지연으로 인한 전류 검출시 오차를 줄이고 turn-on 기준전류 및 turn-off 기준전류와 단순하게 비교할 수 있는 이점을 발생시킬 수 있다. 전류의 값을 turn-on 기준전류 및 turn-off 기준전류와 비교할 수 있도록 도 9에 도시된 것처럼 펄스형 전압을 주기적으로 인가한다. 주기적으로 인가되는 횟수는 기준전류의 크기에 따라 달라질 수 있다. 전류의 값이 turn-off 기준전류를 초과하면, 전류의 값이 제로(zero)가 되도록 음의 펄스형 전압(753)을 인가한다. 도 8c에 그러한 모드의 일 예가 도시되어 있다.
도 10은 본원발명에 따라 검출전류의 비교를 통하여 상여자 위치를 검출하는 일 예를 도시한 도면이다. 도 10를 참조하면, 펄스형 시험전압이 인가되는 경우에 발생하는 전류(current envelop by test pulse)가 도시되어 있다. c상(Lc)에 검출되는 전류는 다음에 여자될 상(b상)을 turn-on 하기 위해 설정된 기준전류(Iref for ph.b turn-on), 현재 여자된 상(a상)을 turn-off 하기 위해 사용자가 설정한 기준전류(Iref for ph.a turn-on)와 비교된다(제530단계, 제535단계). 만일 검출된 전류가 다음에 여자될 상(b상)을 turn-on하기 위한 기준전류보다 높거나 같을 경우 다음에 여자될 상(b상)을 turn-on 한다(제532단계). 만일 검출된 전류(700)가 현재 여자된 상(a상)을 turn-off하기 위한 기준전류보다 높거나 같을 경우 현재 여자된 상(a상)을 turn-off한다(제537단계). 이러한 turn-on 및 turn-off는 각 상에서 순차적으로 이루어지면서 회전자가 회전하게 된다.
다음 스위칭 시퀀스로 이동한다(제540단계). 시퀀스 레벨에 1을 더한다(제550단계). 시퀀스가 q인지 여부를 확인한다(제560단계). 여기서 q = 2π / (stroke angle * num of pole) 이다. 시퀀스가 q이면 스피드 계산 스텝에 1을 더한다(제565단계). 시퀀스가 q이면 1회전한 것으로 판단하여 스피드 계산 스텝에 1을 더함으로써 분당 회전수 및 회전속도 계산에 이용한다.
계산 수행할 것인지 여부를 판단하여, 계속 수행하는 경우에는 제300단계 이하를 반복하게 된다(제600단계).
표 3은 본 발명에 따른 SRM의 규격의 일 예이다.
Stator pole number 12
Rotor pole number 8
Stator outer diameter 132[mm]
Rotor inner diameter 74[mm]
Number of phase 3
Core length 28.7[mm]
Air gap length 0.250[mm]
Stator pole arc 18[deg.]
Rotor pole arc 14[deg.]
Winding resistance per phase 0.536 [Ω]
Number of turn per phase 200[Turn]
도 11은 본 발명에 따른 SRM시스템의 블록도의 일 예이다. 본 발명에 따른 SRM시스템은 3상 12/8 SRM을 기준으로 구성하였다. 3상 12/8극 SRM 구동시스템의 센서리스를 위한 SRM의 권선은 단절권(short pitch) 1상 여자(1-phase excitation) 방식을 이용하고 인버터는 비대칭인버터(Asymmetric bridge converter)를 사용하였다. 본원 발명에 관계된 부분에 대해서 설명하며, 중복된 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 시험전압인가부(800)는 PWM및시험펄스패턴부(810)와 게이트드라이버(820)을 포함한다. 시험전압인가부(800)에서는 에스알엠(SRM)에 시험전압을 인가한다. PWM및시험펄스패턴부(810)에서 PWM은 구동 토크를 조절하며, 시험펄스는 상 여자와 관련된다. 게이트드라이버(820)는 PWM및시험펄스패턴부(810)의 증폭하여 파워회로에 전달한다. 전류검출센서(840)는 SRM의 각 상에서 시험전압에 의해 발생된 전류를 검출한다.
스위칭 패턴 제어부(860)는 속도측정기(862) 및 스위칭패턴발생기(864)를 포함한다. 스위칭 패턴 제어부(860)는 시험펄스를 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 인가하도록 시험전압인가부(800)를 제어하며, 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 직전에 여자된 상을 턴-오프한다. 스위칭 패턴 제어부(860)는 SRM의 각 상에 제1, 제2 시험전압을 인가하도록 시험전압인가부(860)를 제어하며, SRM의 어느 하나의 상에서 검출된 전류 간의 편차 크기로 SRM의 동작상태를 판별한다. 제1 기준값 및 제2 기준값은 여자시키고 싶은 각 θon, θoff를 통해 설정된다. 속도측정기(862)에서 측정한 현재 속도(ωm)를 이용하여 θon, θoff를 계산한다.
도 12는 본 발명에 따른 방법으로 시뮬레이션을 한 결과 얻은 전류파형을 도시한 도면이다. Simulink를 이용하여 시뮬레이션한 결과이며 회전방향은 시계방향이다. 도 12에는 여자신호 및 펄스형 전압에 의해 검출된 전류가 각 상별로 도시되어 있다. 기동시에는 모든 상에 펄스형 시험전압이 동시에 2번 인가된다. 2번째 시험전압에 의하여 검출된 전류의 크기가 a>b>c이고 반시계방향의 회전인 경우, a상에 상여자가 이루어져야 한다. 따라서 토크 발생을 위한 상전류가 a상에 인가된다. a상에 도 9에 도시된 것과 같은 펄스형 시험전압이 인가된다. a상에 검출된 전류를 turn-on 기준전류와 비교하여 b상을 a상과 중첩하여 여자한다. 그리고 c상에 검출된 전류를 turn-off 기준전류와 비교하여 a상을 turn-off한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따른 방법으로 실험한 파형을 도시한 도면이다. 도 13a 내지 도 13cc는 각각 전동기의 부하가 경부하시, 중간부하시, 고부하시인 경우에, 각 상에서의 검출전류 및 상 여자전류의 파형을 나타낸다. c상에서 리플이 나타난 것은 오실로스코프상의 잡음에 의한 것이다. 하나의 상이 여자될 수 있는 범위는 0도 ~ 45도이다. 도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 일정한 각도(5도 내지 11도 부근 및 20도 부근)에서 주기적으로 정확하게 상 신호가 입력되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 적절한 제어가 이루어지고 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에 의하면, 부분적으로 펄스형태 시험전압을 인가하여 엔코더나 레졸버등의 위치 센서없이도 회전자 위치에 따른 상여자 시기를 검출할 수 있다. 또한 위치센서를 제거함으로써 생산단가를 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 초기 기동을 위한 여자 위치의 결정은 모든 상에 펄스형태의 시험전압을 인가하고 회전방향과 검출전류의 크기를 비교하여 여자위치를 결정한다. 그리고 구동 후에는 이웃하지 않은 상에 펄스 형태의 시험전압을 인가하고 검출된 전류의 크기를 지정된 스위칭-온 기준 전류크기와 스위칭-오프 기준 전류크기를 비교하여 상여자를 수행한다. 이를 통하여 인덕턴스를 추정하기 위한 연산과정을 배제하고 신호처리를 단순화 할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 초기구동(start-up)을 위하여 회전자를 역방향으로 회전시키지 않고 상 여자 위치 검출함으로써 안정성을 향상시킬 수 있다. 따라서 SRM의 범용 회전기 및 산업기기의 제품화 적용에 기여할 것이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 에스알엠(SRM)의 각 상에 제1 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계;
    상기 각 상에 제2 시험전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계; 및
    상기 각 상 중 어느 하나의 상에서 검출된 상기 전류 간의 편차 크기로 상기 SRM의 동작상태를 판별하는 단계; 및
    상기 제2 시험전압의 인가로 검출된 각 상의 전류의 크기를 소정의 테이블에 대응시켜 여자될 상을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편차가 소정의 값 이하인 경우 SRM의 동작상태를 정지상태로 판별하는 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 테이블은 각 상의 전류의 크기 및 회전자의 스위칭 패턴을 이용하여 가장 작은 전류가 검출된 상으로 상기 회전자가 상기 스위칭 패턴으로 회전하도록 여자될 상이 지정된 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 편차가 소정의 값을 초과하는 경우 SRM의 동작상태를 회전상태로 판별하며, 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 제3 시험 전압을 인가하여 전류를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 상기 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3 시험 전압을 인가로 검출된 상기 전류는 적어도 두 개의 펄스 형태의 전압으로 구성된 제3 시험 전압의 인가에 의하여 누적합산된 전류이며,
    상기 누적합산된 전류가 제2 기준값을 초과하는 경우, 상기 누적합산된 전류가 제로가 되도록 음의 펄스 형태의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 기준값은 상기 제2 기준값보다 작은 것을 특징으로 하는 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법.
  7. 에스알엠(SRM)에 시험전압을 인가하는 시험전압인가부;
    상기 시험전압에 의해 발생된 전류를 검출하는 전류검출센서; 및
    상기 시험전압을 현재 여자 중인 상의 직전에 여자된 상에 인가하도록 상기 시험전압인가부를 제어하며, 상기 검출된 전류가 제1 기준값 이상인 경우 다음에 여자될 상을 턴-온하며, 제2 기준값 이상인 경우 상기 직전에 여자된 상을 턴-오프하는 스위칭 패턴 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에스알엠의 여자 위치 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위칭 패턴 제어부는
    상기 SRM의 각 상에 제1, 제2 시험전압을 인가하도록 상기 시험전압인가부를 제어하며, 상기 SRM의 어느 하나의 상에서 검출된 전류 간의 편차 크기로 상기 SRM의 동작상태를 판별하는 하는 것을 특징으로 하는 에스알엠의 여자 위치 검출 장치.
KR1020050093113A 2005-10-04 2005-10-04 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치 KR100713776B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050093113A KR100713776B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치
US11/334,121 US7279863B2 (en) 2005-10-04 2006-01-17 Method and apparatus for detecting excitation position of SRM by comparison of detected current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050093113A KR100713776B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070037942A KR20070037942A (ko) 2007-04-09
KR100713776B1 true KR100713776B1 (ko) 2007-05-02

Family

ID=37901256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050093113A KR100713776B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7279863B2 (ko)
KR (1) KR100713776B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388863B1 (ko) 2012-11-16 2014-04-24 삼성전기주식회사 2상 ｓｒｍ의 초기 기동 장치 및 그 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4539239B2 (ja) * 2004-09-01 2010-09-08 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びプログラム
CA2671381C (en) * 2006-08-04 2014-02-18 Direct Drive Pcp Inc. Braking controller of a three-phase permanent magnetic brushless dc motor for directly driving a screw pump
KR100991923B1 (ko) * 2009-04-17 2010-11-04 경성대학교 산학협력단 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동장치를 위한 패시브 컨버터
CN102082536B (zh) * 2010-12-27 2012-06-13 东南大学 三相开关磁阻电机的启动方法
CN102904509B (zh) * 2012-10-22 2015-10-21 中国矿业大学 开关磁阻电动机分步续流无位置传感器控制方法
US20150249419A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Kia Motors Corporation System and method for controlling inverter
KR20160023170A (ko) * 2014-08-21 2016-03-03 삼성전기주식회사 Srm의 구동장치 및 그 제어방법
JP6565774B2 (ja) * 2016-04-12 2019-08-28 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 ステッピングモーター制御装置及びステッピングモーター制御方法
DE102016123335A1 (de) * 2016-12-02 2018-06-07 Miele & Cie. Kg Verfahren und Ansteuereinheit zur Ansteuerung eines geschalteten Reluktanzmotors
US10897217B2 (en) * 2018-08-21 2021-01-19 Caterpillar Inc. Switched reluctance motor control system
JP7296733B2 (ja) * 2019-01-22 2023-06-23 キヤノン株式会社 モータ制御装置及び画像形成装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010100648A (ko) * 2000-05-04 2001-11-14 구자홍 에스알엠의 회전자 위치 정렬방법 및 그의 구현을 위한에스알엠 구동회로
KR20020032811A (ko) * 2000-10-27 2002-05-04 구자홍 에스알엠의 초기 기동방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870559A (en) * 1969-11-24 1989-09-26 Hyatt Gilbert P Intelligent transducer
GB9417523D0 (en) * 1994-08-31 1994-10-19 Switched Reluctance Drives Ltd Switched reluctance generators
SE514067C2 (sv) * 1997-06-03 2000-12-18 Leine & Linde Ab Förfarande för fastställande av ett tillstånd i en givare, samt en givare med organ för tillståndsbedömning
US6281828B1 (en) * 1998-03-19 2001-08-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Analog/digital converter apparatus
US6212230B1 (en) * 1998-04-04 2001-04-03 Sigmatel, Inc. Method and apparatus for pulse position modulation
US6492911B1 (en) * 1999-04-19 2002-12-10 Netzer Motion Sensors Ltd. Capacitive displacement encoder
US6564168B1 (en) * 1999-09-14 2003-05-13 Immersion Corporation High-resolution optical encoder with phased-array photodetectors
JP2003509273A (ja) * 1999-09-15 2003-03-11 コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト 少なくとも２個のセンサ、特にタイヤサイドウォールねじれ（ｓｗｔ）センサを備えた装置
US7095205B2 (en) 2000-03-29 2006-08-22 The Texas A&M University System System and method for inductance based position encoding sensorless SRM drives
EP1158657B1 (en) * 2000-05-26 2005-11-30 STMicroelectronics S.r.l. Method and system for driving switched reluctance motors (SRM)
TW200409448A (en) 2002-05-24 2004-06-01 Virginia Tech Intell Prop PMBDCM and two-phase SRM motor, two-phase SRM rotor and stator, and coil wrap for PMBDCM and SRM motors

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010100648A (ko) * 2000-05-04 2001-11-14 구자홍 에스알엠의 회전자 위치 정렬방법 및 그의 구현을 위한에스알엠 구동회로
KR20020032811A (ko) * 2000-10-27 2002-05-04 구자홍 에스알엠의 초기 기동방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388863B1 (ko) 2012-11-16 2014-04-24 삼성전기주식회사 2상 ｓｒｍ의 초기 기동 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070037942A (ko) 2007-04-09
US7279863B2 (en) 2007-10-09
US20070075671A1 (en) 2007-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100713776B1 (ko) 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치
EP2959573B1 (en) Method and system for determining the position of a synchronous motor's rotor
US7235941B2 (en) Phase commutation method of brushless direct current motor
US6774592B2 (en) Method and system for controlling a permanent magnet machine
US8872457B2 (en) Method and apparatus for driving a polyphase electronically commutated electric machine and a motor system
JP2019103382A (ja) モーター制御方法
JP2002369568A (ja) スイッチトリラクタンスモータの励磁
US7095205B2 (en) System and method for inductance based position encoding sensorless SRM drives
JP4472083B2 (ja) 切換えリラクタンスマシンにおけるロータ位置検出
KR20070000946A (ko) 3상 ｂｌｄｃ 모터의 제어장치 및 3상 ｂｌｄｃ모터의제어방법
KR101225165B1 (ko) 센서리스 영구자석 동기모터의 기동제어방법
KR101448677B1 (ko) Bldc 모터의 회전자 위치 추정 장치 및 방법
CN111213314B (zh) 用于起动和运行bldc电机的方法以及bldc电机
CN108667254B (zh) 电马达，齿轮马达，擦拭系统及相关控制方法
US20100237810A1 (en) Method and controller for controlling an ipm motor
JP4051833B2 (ja) 永久磁石式同期電動機のベクトル制御装置
JP2006158022A (ja) Ｄｃブラシレスモータ装置およびターボ分子ポンプ
JP2011030385A (ja) モータ駆動装置、及びモータに備えられたロータの相対位置の判別方法
JP3472533B2 (ja) モータ制御装置
KR20150031356A (ko) Bldc 모터 제어 시스템에서 역기전력의 제로 크로싱 지점 판단 기준전압 보상 장치 및 방법
JP2008029115A (ja) 単相位置センサレス永久磁石モータ制御装置
JP4052075B2 (ja) Ｓｒモータの制御装置
JP2022002423A (ja) モータ装置
JPH11206181A (ja) センサレス・スイッチドリラクタンスモータの回転子位置検出装置及びその方法
JP2011055586A (ja) モータ駆動制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120510

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee