KR100720750B1 - Global closed loop control system with dv/dt and emi/switching loss reduction - Google Patents

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데이비드 탐
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Abstract

모터 드라이브 시스템(10)제어가 적응적으로 노이즈 감소 및 노이즈 상쇄 피드백을 제공하도록 시스템 구성요소들을 협동적으로 작동하는 광역 폐루프 피드백을 제공한다. 능동 EMI 필터(12)가 차동 및 공통 모드 노이즈를 입력상에서 감소시키고, 그리고 노이즈 레벨 지시를 시스템 제어기(11)에 제공한다. 파워 컨버터(14)및 파워 인버터(16) 모두내의 파워 스위치가 상기 제어기(11)에 의해 특정되는 프로파일에 따라서 스위칭 노이즈를 감소시키도록 동적 dv/dt 제어와 함게 협동적으로 제어된다. 상기 dv/dt 제어는 아날로그 신호로서 고전압 IC에 제공되고, 그리고 제어 신호들을 고전압 게이트 드라이브(21)에 공급하는 레벨 시프팅 회로를 위해 펄스폭으로서 분류된다. 노이즈 추출 회로 및 기술이 노이즈 상쇄 및 적응 노이즈 감소를 허용하도록 빠른 노이즈 샘필링을 획득한다.Motor drive system 10 control provides wide area closed loop feedback that cooperatively operates system components to adaptively provide noise reduction and noise cancellation feedback. Active EMI filter 12 reduces differential and common mode noise on the input, and provides noise level indication to system controller 11. Power switches in both power converter 14 and power inverter 16 are cooperatively controlled with dynamic dv / dt control to reduce switching noise in accordance with the profile specified by the controller 11. The dv / dt control is provided to the high voltage IC as an analog signal, and is classified as a pulse width for a level shifting circuit that supplies control signals to the high voltage gate drive 21. Noise extraction circuits and techniques obtain fast noise sampling to allow noise cancellation and adaptive noise reduction.

Description

dv/dt제어와 EMI/스위칭 손실 감소를 구비한 광역 폐루프 제어 시스템{GLOBAL CLOSED LOOP CONTROL SYSTEM WITH DV/DT AND EMI/SWITCHING LOSS REDUCTION}GLOBAL CLOSED LOOP CONTROL SYSTEM WITH DV / DT AND EMI / SWITCHING LOSS REDUCTION}

도 1 은 본 발명에 따른 모터 제어 시스템의 시스템 블록 도이다.1 is a system block diagram of a motor control system according to the present invention.

도 2 는 dv/dt제어를 구비한 게이트 드라이브 HVIC의 회로 블록 도이다.2 is a circuit block diagram of a gate drive HVIC with dv / dt control.

도 3 은 dv/dt제어로부터 영향을 받는 EMI 노이즈와 스위칭 손실들 사이의 관계를 설명하는 그래프이다. 3 is a graph illustrating the relationship between EMI noise and switching losses affected from dv / dt control.

도 4 는 차동 모드 노이즈 소스들의 모델링을 위한 하프 브릿지 스위치 구성의 축약 회로도이다. 4 is a simplified circuit diagram of a half bridge switch configuration for modeling differential mode noise sources.

도 5 는 차동 및 공통 모드 노이즈가 어떻게 상기 도 1 의 시스템에 영향을 주는 지 축약된 설명을 제공한다.5 provides a concise description of how differential and common mode noise affects the system of FIG. 1.

도 6 은 본 발명에 따른 노이즈 감지 특징의 작도를 설명하는 블록 도이다. 6 is a block diagram illustrating a drawing of a noise sensing feature according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 하이측 게이트 제어의 회로 블록 도이다.7 is a circuit block diagram of a high side gate control in accordance with the present invention.

도 8 은 도 7 에서 설명된 하이측의 게이트 드라이버 회로에서 dv/dt 제어의 작동을 설명하는 타이밍 도이다. FIG. 8 is a timing diagram illustrating the operation of the dv / dt control in the gate driver circuit on the high side described in FIG.

도 9 는 기존의 능동 EMI 필터의 회로도이다. 9 is a circuit diagram of a conventional active EMI filter.

도 10 은 도 9에서 설명된 회로의 등가 회로도이다.10 is an equivalent circuit diagram of the circuit described in FIG. 9.

본 출원은, 2002년 7월 25일 출원 "광역 폐루프 제어를 갖는 EMI/손실 최적화 시스템(EMI/LOSS OPTIMIZATION SYSTEM WITH GLOBAL CLOSED LOOP CONTROL)"명칭인 미국의 가 특허 출원 제60/399,368호에 근거하며 이의 우선권을 주장한다. 그리고 2002년 7월 25일 출원 "DV/DT 제어 게이트 드라이브 HVIC(DV/DT CONTROLLED GATE DRIVE HVIC)" 명칭인 미국의 가 특허 출원 제60/398,621호에 근거하며 이의 우선권을 주장한다. 상기 가 특허출원들의 전체 내용은 참조로서 본 출원에 인용된다. This application is based on U.S. Patent Application No. 60 / 399,368 filed on July 25, 2002, entitled "EMI / LOSS OPTIMIZATION SYSTEM WITH GLOBAL CLOSED LOOP CONTROL." And assert its priority. And US Patent Application No. 60 / 398,621, entitled "DV / DT CONTROLLED GATE DRIVE HVIC", filed Jul. 25, 2002, claims its priority. The entire contents of the foregoing patent applications are incorporated herein by reference.

본 발명은 일반적으로 폐루프 파워 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 EMI 및 스위칭 손실을 감소시키며, 게이트 드라이브 신호의 변화율을 제어할 수 있는 폐루프 파워 제어 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to closed loop power control systems, and more particularly to closed loop power control systems that reduce EMI and switching losses and can control the rate of change of gate drive signals.

바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor), MOSFET 및 IGBT와 같은 고속 스위칭 디바이스들은 전압 소스 PWM 인버터를 위한 캐리어 주파수가 증가될 수 있도록 하여 뛰어난 동작 특성을 이끌어낸다. 그러나 고속 스위칭은 전압 및/또는 전류에서 높은 변화율로부터 발생되는 다음의 심각한 문제들을 일으킨다:High-speed switching devices, such as bipolar transistors, MOSFETs and IGBTs, allow the carrier frequency for voltage-source PWM inverters to be increased, leading to excellent operating characteristics. However, high-speed switching causes the following serious problems resulting from high rates of change in voltage and / or current:

a)모터내부의 표유 캐퍼시터(stray capacitor) 및 긴 케이블을 통해서 접지로 그라운드 전류가 빠져나감;a) ground current is drawn to ground through stray capacitors and long cables inside the motor;

b)EMI가 전도 및 방사됨;b) EMI is conducted and radiated;

c)모터가 전류 및 샤프트 전압을 운반함; 그리고c) the motor carries current and shaft voltage; And

d)모터 및 변환기의 절연 수명이 축소됨.d) The insulation life of the motor and converter is reduced.

고속 스위칭에 의해 발생되는 상기 전압 및/또는 전류 변화는, 기생 표유 캐퍼시턴스가 교류 모터, 스위칭 컨버터와 같은 부하 내부에 필연적으로 존재하기 때문에 상기 스위칭 디바이스들이 상태를 변화시킬때, 고주파로 발진하는 공통모드 및 차동 모드 전류를 생산한다. 따라서 인버터가 스위칭할 때마다, 대응하는 인버터 출력단의 전위가 그라운드에 대해서 빠르게 움직이고, 공통 모드 전류의 펄스는 열싱크 모터 케이블 및 그라운드로의 모터 코일들을 통해 직류 링크에서 인버터로 흐른다. 클래스 B(가정용) 모터 드라이브의 전류 펄스의 진폭은 통상 수백 미리 암페어에서 수 암페어 범위이며, 펄스 폭은 통상 250~500ns이다. 클래스 A (산업용) 드라이브의 경우 상기 모터의 크기 및 모터 케이블의 길이에 따라, 펄스 전류 크기는 통상 펄스폭 250 ~ 500ns를 갖는 수 암페어에서 펄스폭 1~2μs를 갖는 20 암페어에 이르는 범위이다.The voltage and / or current changes generated by fast switching are oscillated at high frequency when the switching devices change state because parasitic stray capacitance inevitably exists inside a load such as an AC motor, a switching converter. Produce common mode and differential mode currents. Thus, each time the inverter switches, the potential of the corresponding inverter output stage moves rapidly with respect to ground, and a pulse of common mode current flows from the direct current link to the inverter through the heat sink motor cable and the motor coils to ground. The amplitude of the current pulses of a Class B (home) motor drive typically ranges from several hundred milliamps to several amps, with pulse widths typically 250 to 500 ns. For Class A (industrial) drives, depending on the size of the motor and the length of the motor cable, pulse current magnitudes typically range from a few amps with pulse widths of 250 to 500 ns to 20 amps with pulse widths of 1-2 μs.

공통 모드 발진 전류는 상기 컨버터의 스위칭 주파수부터 수십 MHZ의 주파수 스펙트럼 범위를 갖는바, 이는 자계를 형성하고 방사성 EMI(electro-magnetic interference)를 생성하게됨으로써 무선 수신기나 의학 장비 등의 전자 디바이스들에 역효과를 준다.The common mode oscillation current has a frequency spectral range from the switching frequency of the converter to several tens of MHZ, which creates a magnetic field and generates radio-electromagnetic interference (EMI), adversely affecting electronic devices such as wireless receivers or medical equipment Gives.

일부 모터 어플라이언스들에서 허용될 수 있는 라인 전류 EMI 및 허용될 수 있는 그라운드 전류의 정도에 대해 다수의 정부 규제들이 적용된다. 따라서, 클래스 B의 가정용 어플리케이션들에서, 그라운드 전류는 0~30kHz의 주파수 범위에 대 해 (로그 곡선을 따라) 각각 1~20mA 이하로 유지되어야 하며, 전도되는 라인 전류 EMI는 150kHz ~ 300 MHz의 주파수 범위에 대해 지정된 값(약 60dB*V 이하)이하로 유지되어야 한다. 클래스 A의 산업용 어플리케이션들을 위한 모터 드라이브 어플리케이션들의 경우, 그라운드 전류에 대한 제한들은 덜 엄격하다. 그러나 라인 전류 EMI는 여전히 150kHz ~ 30MHz 이내로 제한된다.In some motor appliances, a number of government regulations apply to the degree of allowable line current EMI and the degree of allowable ground current. Thus, in class B home applications, the ground current must be kept below 1-20 mA each (along the log curve) for the frequency range 0-30 kHz, and the conducted line current EMI must be 150 kHz-300 MHz It should remain below the specified value for the range (below about 60 dB * V). For motor drive applications for class A industrial applications, the limits on ground current are less stringent. However, line current EMI is still limited to within 150kHz to 30MHz.

일반적으로, 수동 소자에 기반을 둔 공통 모드 초크들 및 EMI 필터들은 이러한 노이즈 및 EMI 문제를 완전히 해결하지 못할 수도 있다. 입력 교류 라인에서 "Y" 캐퍼시터 및 공통 모드 인덕터로 구성되는 수동 필터들이 그러한 드라이브 회로들 내에서 상기 공통 모드 전류를 필터링하도록 사용되어 왔다. 수동 공통 모드 필터들은 사용될 수 있는 PWM 주파수에 제한을 두고 있으며, 물리적으로 크고(종종 상기 모터 드라이브 구조 체적의 대부분을 차지함) 고가이다. 더욱이, 이 필터들은 바람직한 필터링 동작에 반하는 바람직하지 못한 공진을 나타낸다는 점에서 기능적으로 완전치 못하다. 또한, 범용의 산업용 드라이브들에서, 상기 드라이브 회로 및 모터는 100미터 및 그 이상의 길이의 케이블들로 연결된다. 케이블이 길어질수록, 상기 모터 케이블 내에서 전도되는 공통 모드 EMI는 커지며, 통상적인 수동 공통 모드 입력 필터의 필요한 크기가 더욱 커지게된다.In general, common mode chokes and EMI filters based on passive components may not completely solve this noise and EMI problem. Passive filters, consisting of a "Y" capacitor and a common mode inductor at the input AC line, have been used to filter the common mode current within such drive circuits. Passive common mode filters are limited in the PWM frequency that can be used and are physically large (often occupying most of the motor drive structure volume) and expensive. Moreover, these filters are functionally incomplete in that they exhibit undesirable resonances as opposed to the desired filtering operation. In addition, in general purpose industrial drives, the drive circuit and motor are connected by cables of length 100 meters and more. The longer the cable, the larger the common mode EMI conducted in the motor cable, and the larger the required size of a typical passive common mode input filter.

저항에 의해 쇼트(short)된 추가적인 코일을 구비한 공통 모드 변환기가 공지되어 있는데, 이는 발진 그라운드 전류를 감쇠(damp)시킬 수 있다. 불행하게도, 이 회로에는 소량의 비주기적인 그라운드 전류가 여전히 존재하고 있다.Common mode converters with additional coils shorted by a resistor are known, which can damp the oscillating ground current. Unfortunately, there is still a small amount of aperiodic ground current in this circuit.

PWM(pulse width modulation) 제어 모터 드라이브 회로 내에서 공통 모드 회 로 제어를 위한 능동 필터들이 공지되어 있다. 전형적인 디바이스들이 Satoshi Ogasawara 등이 IEES Transactions on Power Electronics, Vol.13, NO.5,(1998년 9월)에서 발표한 논문 "ACTIVE CIRCUIT FOR CANCELLATION OF COMMON MODE VOLTAGE GENERATED BY A PWM INVERTER" 및 Ogasawara 등에게 허여된 미국특허 5,831,842에 기술되어있다.Active filters for common mode circuit control in pulse width modulation (PWM) controlled motor drive circuits are known. Typical devices are described in the article "ACTIVE CIRCUIT FOR CANCELLATION OF COMMON MODE VOLTAGE GENERATED BY A PWM INVERTER" and Ogasawara, published by Satoshi Ogasawara et al. In IEES Transactions on Power Electronics, Vol. 13, NO.5, September 1998. Described in US Pat. No. 5,831,842.

도 10은 하나의 전형적인 선행 기술인 교류 모터용 능동 필터 회로(즉 EMI) 및 노이즈 소거 디바이스를 예시한다. 도 10에서, 입력 단자(L) 및 중립 단자를 포함하는 교류 소스가 전파 브릿지(full wave bridge)구성의 정류기(40)의 교류 입력 단자에 연결된다. 단상 전원이 도시되고 있지만, 도 10 및 예시될 모든 도에서의 원리들은 삼상이나 다중상 입력으로도 구현될 수 있다. 정류기(40)의 양성(+) 및 음성(-) 버스들은 각각 A 및 B 포인트를 포함하고, 인버터 단자 B 및 F에서 삼상 브릿지 구성의 PWM 제어 인버터(41)에 연결된다. 상기 인버터의 출력 교류 단자들은 교류 모터(42)에 연결된다. 또한, 필터 캐퍼시터(40a)가 단자 B 및 F 양단에 연결된다. 모터(42)의 그라운드 하우징이 그라운드 단자(43a)를 갖는 그라운드 선(43)에 연결된다. 10 illustrates one typical prior art active filter circuit (ie EMI) and noise cancellation device for an AC motor. In FIG. 10, an alternating current source comprising an input terminal L and a neutral terminal is connected to an alternating current input terminal of a rectifier 40 in a full wave bridge configuration. Although a single phase power source is shown, the principles in FIG. 10 and all figures to be illustrated may also be implemented with three or multiple phase inputs. The positive and negative buses of the rectifier 40 comprise A and B points, respectively, and are connected to a PWM control inverter 41 in a three phase bridge configuration at inverter terminals B and F. The output AC terminals of the inverter are connected to an AC motor 42. In addition, the filter capacitor 40a is connected to both terminals B and F. The ground housing of the motor 42 is connected to the ground line 43 having the ground terminal 43a.

능동 필터는 정류기(40)의 직류 출력라인 양단에 연결되는 한 쌍의 트랜지스터 Q1 및 Q2로 구성되며, 이들의 에미터들이 노드 E에 연결된다. 이들 트랜지스터는 차동 변환기의 출력 코일(44)에 의해 제어되는 증폭기를 정의하며, 차동 변환기의 입력 코일 (45, 47)은 정류기(40)의 양성 및 음성 출력 버스들에 연결된다. 코일의 극성들은 일반적인 점으로 표시된다. 코일(44)은 Q1 및 Q2의 제어단자와 상기 공통 에미터 노드 E 사이에 연결된다. 직류 절연(isolating) 캐퍼시터(47)는 노드 C에서 그라운드 라인(43)에 연결된다. The active filter consists of a pair of transistors Q1 and Q2 connected across the DC output line of the rectifier 40, the emitters of which are connected to node E. These transistors define an amplifier controlled by the output coil 44 of the differential converter, with the input coils 45, 47 of the differential converter connected to the positive and negative output buses of the rectifier 40. The polarities of the coils are indicated by general points. Coil 44 is connected between the control terminals of Q1 and Q2 and the common emitter node E. An isolating capacitor 47 is connected to the ground line 43 at node C.

캐퍼시터(47)를 포함하는 상기 능동 필터는 대부분의 공통 모드 전류가 전환되는 경로를 정의한다. 그렇지 않으면, 공통 모드 전류는 N,A,B,M(모터42),43,43a의 경로 및 역으로 L이나 N으로 흐를 수도 있다;(또는 극성이 뒤바뀔 때는 역경로로) 또는 L 이나 N,D,F,M,43,43a(또는 극성이 뒤바뀔 때는 역경로로)경로로 흐를 수도 있다. 그러므로, 대부분의 공통 모드 전류는 양성 단자 A로부터의 전류, "양성 전류"에 대해서는 B,M,C,E,Q2,F,B의 경로로 전환되고, "음성 전류"에 대해서는 B, M, C, E, Q1,B 경로로 전환한다. 이 전환은 트랜지스터 Q1 및 Q2의 적절한 제어에 의해 가능하다. 음성 단자 D로 흘러 들어가는 공통모드 전류의 경로는, "양성 전류"에 대해서 F, M, C, E, Q2,F의 경로를 따르고, "음성 전류"에 대해서 F, M, C, E, Q1,B의 경로를 따른다. 전환의 정도는 "양성 전류"에 대해서는 코일(44)의 전류 이득 및 Q2의 전류 이득에 의존하고, "음성 전류"에 대해서는 코일(44)의 전류 이득 및 Q1의 전류 이득에 의존한다. 상기 공통 모드 전류의 충분한 전환 정도를 얻기 위해, 코일(44)과 트랜지스터 Q1 및 Q2의 전반적인 전류 이득은 반드시 커야한다.The active filter, including the capacitor 47, defines the path through which most common mode currents are diverted. Otherwise, the common mode current may flow to L or N in reverse with the paths N, A, B, M (motor 42), 43, 43a (or reverse path when the polarity is reversed) or L or N, D, F, M, 43, 43a (or reverse path when the polarity is reversed) Therefore, most common mode currents are switched from the positive terminal A to the paths B, M, C, E, Q2, F, B for "positive current", and B, M, for "negative current". Switch to C, E, Q1, B path. This switching is possible by appropriate control of transistors Q1 and Q2. The path of the common mode current flowing into the negative terminal D follows the path of F, M, C, E, Q2, F for "positive current", and F, M, C, E, Q1 for "voice current". Follow the path of, B. The degree of switching depends on the current gain of coil 44 and the current gain of Q2 for "positive current", and the current gain of coil 44 and current gain of Q1 for "negative current". In order to obtain a sufficient degree of switching of the common mode current, the overall current gain of the coil 44 and the transistors Q1 and Q2 must be large.

도 10에서의 감지 변환기(44,45,46)는 충분히 큰 전류 이득을 제공하기 위해 크고 고가이다. 상기 회로의 동작을 위태롭게 하지 않으면서 상기 변환기의 비용과 크기를 줄이는 것은 매우 바람직하다. 높은 이득이 필요하기 때문에 생기는 더 큰 문제는 이 폐루프 회로는 불필요한 발진을 생산하는 경향이 있다는 것이다.The sense transducers 44, 45, 46 in FIG. 10 are large and expensive to provide sufficiently large current gains. It is highly desirable to reduce the cost and size of the transducer without jeopardizing the operation of the circuit. A bigger problem that arises from the need for high gain is that these closed loop circuits tend to produce unwanted oscillations.

게다가, 트랜지스터 Q1 및 Q2는 상기 회로에서 "헤드룸"이라고 정의된 충분히 넓은 영역에 걸쳐 선형 구간으로 작동할 수 없어서, 상기 능동 필터 동작을 막는 것으로 알려져 왔다. 상기 헤드룸, 또는 트랜지스터 Q1 및 Q2의 콜렉터(collector)와 에미터 사이의 전압은 도 10의 근사화한 등가 회로-도 11에 도시됨-를 고려함으로써 잘 이해된다. 도 11에서 C에서의 그라운드 전위는 도 10에서의 중성 라인에서의 전위와 동일하다. 트랜지스터 Q1 및 Q2는 각각 평행으로 연결된 다이오드들을 갖는 저항 R1 및 R2로 각각 도시된다. 직류 브릿지(40)는 두개의 직류 소스 (50및 51)로 도시되며, 각각 직류 소스들은 VDC/2의 출력 전압을 생산한다. VDC는 단자 A및 D의 양성 및 음성 단자들 사이의 총 출력 전압이고, 교류 소스(52)는 VDC/2의 피크 교류 전압을 갖는다.In addition, transistors Q1 and Q2 have not been known to operate in a linear range over a sufficiently large area defined as "headroom" in the circuit, which has been known to prevent the active filter operation. The headroom, or the voltage between the collector and emitter of transistors Q1 and Q2, is well understood by considering the approximate equivalent circuit of FIG. 10-shown in FIG. The ground potential at C in FIG. 11 is the same as the potential at the neutral line in FIG. Transistors Q1 and Q2 are shown as resistors R1 and R2, respectively, with diodes connected in parallel. The direct current bridge 40 is shown as two direct current sources 50 and 51, each of which produces an output voltage of VDC / 2. VDC is the total output voltage between the positive and negative terminals of terminals A and D, and AC source 52 has a peak alternating voltage of VDC / 2.

헤드룸은 소스(52)의 주기의 다른 부분들에서 사라질 수 있다는 것이 도 11에서 보여진다. 따라서, 트랜지스터 Q1 및 Q2의 누설 임피던스들이 동일한 첫 번째 상황을 고려해 보자. 이 경우에, 도 2의 저항 R1 및 R2의 값은 대체로 동일하다. 이제, 만약 캐퍼시터(47)의 임피던스가 R1 과 R2에 비해 훨씬 작도록 가정된다면, 단자 C의 그라운드 전위가 도 2에서의 직류 중앙 노드(53)에 관하여 (+)VDC/2와 (-)VDC/2 사이를 발진함에 따라, 트랜지스터 Q1 및 Q2의 에미터에서의 전위는 역시 (+)VDC/2와 (-)VDC/2 사이를 발진한다. 따라서, 노드 E에서의 전위가 직류 버스(포인트 B 또는 F에서)의 전위와 같거나 동일한 기간 동안에, 불충분한 전압 헤드룸이 트랜지스터 Q1 및 Q2가 선형 증폭기로써 작동하는데 존재하며, 능동 필터 동작은 상실된다.It is shown in FIG. 11 that the headroom may disappear in other portions of the period of the source 52. Therefore, consider the first situation where the leakage impedances of transistors Q1 and Q2 are identical. In this case, the values of the resistors R1 and R2 in Fig. 2 are substantially the same. Now, if the impedance of capacitor 47 is assumed to be much smaller than R1 and R2, the ground potential of terminal C is positive with respect to the DC central node 53 in FIG. 2 with (+) VDC / 2 and (-) VDC. As oscillating between / 2, the potential at the emitters of transistors Q1 and Q2 also oscillates between (+) VDC / 2 and (-) VDC / 2. Thus, during a period where the potential at node E is equal to or equal to the potential at the DC bus (at point B or F), insufficient voltage headroom exists for transistors Q1 and Q2 to operate as linear amplifiers, and active filter operation is lost. do.

상기한 필터들은 수많은 전자 제품, 특히 파워 전달 시스템에서 잘 알려져 있다. 파워 전달을 포함하는 시스템들은 일반적으로 파워 공급 제품에 게다가 모터 드라이브들에도 사용될 수 있는 파워 인버터들을 포함한다. 파워 인버터들은 일반적으로 다중상 모드에서 작동되는 파워 전송 라인들을 통해 전기적 파워를 공급받는다. 예를 들면, 삼상 파워 공급은 인버터 작동 및 모터 드라이브들을 포함하는 제품들 안에서 일반적이다. 삼상 파워 공급은 파워 전달 라인의 3개 쌍들 사이에 전압 전위를 갖는 3개의 전송 라인들을 포함한다. 즉, 만약 삼상 입력이 라인 L1,L2및 L3를 통해 공급된다면, 선 L1과 L2사이, L2와 L3사이 및 L1과 L3사이에는 전압 전위가 존재한다. 이러한 위상-대-위상 전압들은 일반적으로 사인파형태이고 효과적인 파워 전달을 제공하기 위해서 서로간에 위상이 다르다.Such filters are well known in many electronics, in particular power delivery systems. Systems that include power delivery generally include power inverters that can be used in motor supplies as well as in power supply products. Power inverters are generally supplied with electrical power through power transmission lines operating in multiphase mode. For example, three phase power supply is common in products including inverter operation and motor drives. The three phase power supply includes three transmission lines with a voltage potential between the three pairs of power transmission lines. That is, if a three phase input is supplied through lines L1, L2 and L3, there is a voltage potential between lines L1 and L2, between L2 and L3 and between L1 and L3. These phase-to-phase voltages are generally sinusoidal and out of phase with each other to provide effective power transfer.

상기 기술한 것과 같은 삼상 시스템에서, 전송 라인들은 파워 신호를 전송할 때 차동 전압 쌍처럼 동작한다. 상기 파워 신호는 상기 다양한 라인 쌍들 사이의 전압의 값이다. 이러한 파워 전송 방법 형태는 동시에 모든 파워 라인들에 영향을 주는 노이즈 방해를 막으면서, 파워 신호를 전송하는데 매우 유용하다. 즉, 만약 모든 파워 라인들이 일반적인 방해나 노이즈 신호에 의해 나쁜 영향을 받는다면, 모든 라인들은 같은 정도의 영향을 받고 차동 전압들은 같게 유지된다. 따라서 예를 들면, 종종 삼상 전송 라인들이 공통 모드 전압을 나르며, 여기서 공통 모드 전압은 인버터에 전달되는 파워 신호들에 반드시 영향을 주는 것은 아니다.In a three-phase system as described above, the transmission lines behave like differential voltage pairs when transmitting a power signal. The power signal is the value of the voltage between the various line pairs. This type of power transmission method is very useful for transmitting power signals while preventing noise disturbances affecting all power lines at the same time. In other words, if all power lines are badly affected by normal disturbance or noise signals, all lines are affected by the same amount and the differential voltages remain the same. Thus, for example, often three-phase transmission lines carry a common mode voltage, where the common mode voltage does not necessarily affect the power signals delivered to the inverter.

인버터가 모터 드라이브 시스템을 제어하고 파워를 공급하는데 사용될 때, 상기 인버터는 일반적으로 고주파 스위칭을 사용하여, 바람직한 작동 성능을 발생 시키기 위해 적절한 파워 신호들을 상기 모터 코일에 향하게 한다. 예를 들면, 상기 인버터는 특정의 토크 작동이나 바람직한 속도를 위해 상기 모터를 제어하도록 작동될 수 있다. 상기 인버터의 고주파 스위칭 때문에, 종종 모터를 드라이브하는 라인들에서 갑작스런 전압 전이가 발생하며, 이는 EMI의 본래적인 소스이다. 이 EMI는 모터 제어 신호들, 피드백 신호들 I/O, 센서 및 이와 같은 것에서 간섭을 일으키는 공통 모드 노이즈를 생산할 수 있다. 게다가, 인버터 출력과 그라운드 사이의 용량성 커플링, 또는 모터 스스로의 그라운딩은 제어 신호들과 다른 통신 신호들을 더욱 간섭하는 고주파 그라운드 전류를 생산할 수 있다. 상기 고주파 그라운드 전류들은 방사된 간섭을 유도하고, 방사되는 노이즈의 생산을 증가시키는 루프 안테나처럼 행동하는 그라운드 루프들을 생산한다. 고주파 그라운드 전류들은 또한 두개의 그라운드 전위 포인트들 사이의 순간적인 전압 차이를 발생시킬 수 있으며, 이 전압 차는 제어 및 통신 신호의 적절한 기준을 간섭하여 방해한다. When an inverter is used to control and power the motor drive system, the inverter generally uses high frequency switching to direct the appropriate power signals to the motor coil to produce the desired operating performance. For example, the inverter can be operated to control the motor for specific torque operation or desired speed. Because of the high frequency switching of the inverter, there is often a sudden voltage transition in the lines that drive the motor, which is the original source of EMI. This EMI can produce common mode noise that interferes with motor control signals, feedback signals I / O, sensors, and the like. In addition, capacitive coupling between the inverter output and ground, or grounding of the motor itself, can produce high frequency ground currents that further interfere with control signals and other communication signals. The high frequency ground currents produce ground loops that act as loop antennas, inducing radiated interference and increasing the production of radiated noise. High frequency ground currents can also cause instantaneous voltage differences between two ground potential points, which interfere with and interfere with the proper reference of control and communication signals.

상기 필터들에 더해서, 수많은 측정치들은 공통 모드 노이즈 및 방사된 EMI 노이즈를 제어하고 줄일 수 있다. 예를 들면, 차폐된 파워 케이블들은 상기 모터 드라이브 시스템에서 나와 그라운드로 흘러 들어가는 노이즈 전류를 막기 위해, 상기 인버터를 상기 모터에 연결하는데 사용된다. 상기 모터로 가는 파워 선들은 균형 잡힌 용량성 커플링-그라운드로의 표유 용량성 커플링을 감소시킴- 을 제공하기 위해 꼬여있다. 공통 모드 초크는 공통모드 노이즈를 감쇄시키기 위해 상기 모터 내부의 상기 파워 라인들에서 종종 사용된다. 위에서 설명된 것 같은 EMI필터는 접지 그라운드로부터 공통 모드 노이즈를 없애기 위해 전역 통과 필터로 작동하도록, 상기 인버터의 입력에 종종 붙어있다. 그렇지 않으면 EMI 필터는 상기 모터 드라이브 시스템의 하나나 그이상의 구성요소에 그라운드 전압 차동을 생성한다. In addition to the filters, numerous measurements can control and reduce common mode noise and radiated EMI noise. For example, shielded power cables are used to connect the inverter to the motor to prevent noise currents exiting the motor drive system and into the ground. The power lines to the motor are twisted to provide a balanced capacitive coupling—reducing stray capacitive coupling to ground. Common mode chokes are often used in the power lines inside the motor to dampen common mode noise. EMI filters, such as those described above, are often attached to the inputs of the inverter to act as all pass filters to remove common mode noise from ground ground. Otherwise, the EMI filter creates a ground voltage differential across one or more components of the motor drive system.

EMI노이즈를 줄이기 위한 다른 기술은 고주파 노이즈 전류를 측정하고 어떠한 검출된 전류들에 대해서 보상을 제공하는 것이다. 위에서 기술된 그리고 다른 기존의 기술에서 전류 변환기는 EMI를 제어하는 적절한 보상을 결정하기 위해 노이즈 전류를 감지하는데 사용되어 왔다. 그러나 적절한 크기의 정격 전류 변환기는 다루기 어렵고 고가이며 실제로 비선형 작동을 한다. 전류 변환기의 사용 없이 EMI를 줄이는 회로 및 기술을 제공하는 것이 바람직하다. Another technique to reduce EMI noise is to measure high frequency noise currents and provide compensation for any detected currents. Current converters, as described above and in other existing techniques, have been used to sense noise currents to determine the appropriate compensation to control EMI. However, properly sized current converters are difficult to handle, expensive and actually perform non-linear operation. It would be desirable to provide a circuit and technique that reduces EMI without the use of a current converter.

종종, EMI 감소 시스템은 상기 인버터를 이용해서 동기화 모터를 작동시키도록 하는 큰 폐루프 제어의 일부로서 존재한다. 예를 들면, 다중 고레벨 시스템들은, 연관된 고레벨 시스템과 관련하여 모터나 파워 공급을 작동시키기 위해, 상기 인버터 제어기에 커맨드 및 제어 신호들을 제공할 수 있다. 따라서 상기 인버터및 센서 피드백을 포함하는 폐루프 제어를 줄이는 것에 더해서, 전 시스템에 걸쳐 EMI 생산을 줄이는 것이 바람직하다. Often, an EMI reduction system exists as part of a large closed loop control to operate a synchronous motor using the inverter. For example, multiple high level systems may provide command and control signals to the inverter controller to operate a motor or power supply in connection with an associated high level system. Thus, in addition to reducing closed loop control including the inverter and sensor feedback, it is desirable to reduce EMI production throughout the system.

고전압 인버터 시스템에서, 레벨 시프터들은 종종 상기 모터 드라이브의 다양한 단계를 만드는 하프 브릿지들에 제어 신호들을 제공하는데 사용된다. 상기 레벨 시프팅 시스템에서, 기준들은 로직 전압 레벨에서 상기 인버터 파워 공급에 일치하는 기준 레벨로서 일반적으로 변화된다. 결과적으로, 제어 신호들은 신호 전달을 허용하도록 파워 스위치들이 파워 전도 모드로 유지됨으로써 발생하는 추가적인 에너지 손실을 방지하기 위해, 레벨 시프팅 회로에 의해 펄스의 형태로 전달된다. 따라서, 입력 신호는, 펄스 열에 입력 신호의 충격계수를 제공하는 펄스 발생기에 제공된다. 펄스 열은 그 다음 애플리케이션에서 게이트 드라이브를 제어하기 위해 제어 신호로 전환된다. 종종, 고주파수, 고파워 스위칭 특성 때문에, 게이트 드라이브 및 하프 브릿지 구성요소들 상에서 단위 시간당 엄청난 양의 전압 변화를 갖는 전압 스파이크가 관찰된다. 초과의 EMI와 다른 파괴적인 제어 작동들을 초래하는 전압 스파이크를 막기 위해 단위 시간당 전압의 변화를 제어하거나 줄이는 것이 바람직하다. 고주파, 고파워 스위칭 애플리케이션들의 dv/dt를 제어하기 위한 최근까지 알려진 해결법들은 어렵고, 복잡하고 고가이다 . 따라서, dv/dt 인버터 게이트 드라이브를 변조하기 위한 고전압, 고주파 스위칭 애플리케이션 단순 제어를 찾는 것이 바람직하다. In high voltage inverter systems, level shifters are often used to provide control signals to half bridges that make up the various stages of the motor drive. In the level shifting system, the references are generally changed as a reference level that matches the inverter power supply at a logic voltage level. As a result, the control signals are transmitted in the form of pulses by the level shifting circuit to prevent additional energy loss caused by the power switches being held in the power conduction mode to allow signal transmission. Thus, the input signal is provided to a pulse generator that provides an impact coefficient of the input signal to the pulse train. The pulse train is then converted to a control signal to control the gate drive in the application. Often, due to the high frequency, high power switching characteristics, voltage spikes with a huge amount of voltage change per unit time are observed on the gate drive and half bridge components. It is desirable to control or reduce the change in voltage per unit time to prevent voltage spikes resulting in excess EMI and other disruptive control operations. Recently known solutions for controlling dv / dt of high frequency, high power switching applications are difficult, complex and expensive. Therefore, it is desirable to find simple control of high voltage, high frequency switching applications to modulate the dv / dt inverter gate drive.

인버터를 구비한 모터 드라이브에서, 공간 벡터 변조는 상기 인버터의 스위치들의 쿼드런트 스위칭에 근거하는 상기 모터를 제어하는데 종종 사용된다. 모터 제어의 이러한 형태에서, 정확한 모터 위상 전류 측정들은, 특정한 애플리케이션들의 고성능 제어-속도나 토크 제어 같은 것들-를 제공하는데 유용하다. 그러나, 넓은 전류 및 온도의 범위에 걸쳐 정확히 모터 위상 전류를 측정하는 것은 어렵다. 예를 들면, 홀 효과 센서들은 모터를 드라이브하는 라인들에서 사용되는데, 본질적으로 어렵고 고가이다. PWM(pulse width modulation) 인버터 드라이브 시스템에서, 모터 위상 전류는 상기 공간 벡터 변조에서 "0"이 아닌 기본 벡터들이 사용될 때의 직류 버스 전류의 측정으로부터 결정될 수 있다. 각 기본 벡터는 커맨드 전압 벡터 를 생성하기 위해 PWM주기에서 특정한 시간에 할당된다. 그러나 기본 전압 벡터가 매우 짧은 시간 동안에만 사용된다면, 모터 위상 전류는 상기 직류 버스 전류로부터 직접 결정될 수 없다. 모터 위상 전류의 관측의 부족은, PWM 인버터 드라이브 시스템의 구성요소들의 응답에 있어서 실제 고려사항들 및 제한들 때문에 발생한다. 예를 들면, a/d컨버터 샘플과 보류시간 때문에 발생하는 시간 지연들, 턴온(turn on) 동안의 전압의 슬루잉(slewing), 그리고 다른 지연 요소들은 매우 짧은 시간동안에 사용되는 기본 벡터들의 효과들이 관측되는 것을 방지한다. 따라서, 매우 짧은 시간동안 사용되는 기본 벡터들의 효과들을 관찰하고, 모든 제어 기간동안에 모터 위상 전류의 모든 값들을 얻어서 고성능 모터 드라이브를 획득하는 것이 바람직하다.In a motor drive with an inverter, space vector modulation is often used to control the motor based on quadrant switching of the switches of the inverter. In this form of motor control, accurate motor phase current measurements are useful to provide high performance control, such as speed or torque control, for specific applications. However, it is difficult to accurately measure motor phase current over a wide range of currents and temperatures. Hall effect sensors, for example, are used in lines that drive a motor, which is inherently difficult and expensive. In pulse width modulation (PWM) inverter drive systems, the motor phase current can be determined from the measurement of the DC bus current when non-zero basis vectors are used in the space vector modulation. Each base vector is assigned at a specific time in the PWM cycle to produce a command voltage vector. However, if the base voltage vector is only used for a very short time, the motor phase current cannot be determined directly from the DC bus current. The lack of observation of the motor phase current occurs due to practical considerations and limitations in the response of the components of the PWM inverter drive system. For example, time delays caused by a / d converter samples and hold times, slewing of the voltage during turn on, and other delay factors can affect the effects of the fundamental vectors used for a very short time. To prevent observation. Therefore, it is desirable to observe the effects of the fundamental vectors used for a very short time and to obtain all the values of the motor phase current for all control periods to obtain a high performance motor drive.

본 발명에 따르면, 광역 동기식 모터 제어 및 EMI 생성을 줄이기 위한 동기화된 스위칭을 위한 폐루프 제어 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 광역 제어는 인버터 게이트 드라이브용 동적 dv/dt제어를 구비한 동적 버스 전압 제어를 제공한다. 다수의 폐루프 제어 파라미터들이 감지되어, 시스템 작동의 최적화와 관련된 알고리즘에 대한 입력으로서 제공된다. 통합 제어 시스템은 동적 스위칭 방법을 통해 역률 보정 제어를 제공하여, 최소의 전류에서 "0" 전압 스위칭을 허용한다. 능동 EMI 필터링은 상기 시스템 내에서 공통 모드 및 차동 모드 노이즈를 상당히 감소시킨다. 상기 제어 시스템은 상기 인버터에 제공되는 직류 버스 전압만을 측정함으로써 모터 전류의 추정치를 얻는다. 상기 인버터와 상기 역률 보정 회로 사이의 스위칭을 동기화하는 알고리즘과 아울러 적응성 EMI 노이즈 감소는 전체 시스템의 효율성을 증대시키며, 더욱 신뢰성 있고 비용 절감적인 전체의 모터 드라이브 시스템 해결책을 제공한다. 게다가, 상기 시스템 제어는 대화형 룩어헤드(interactive look ahead) 제어 방식을 제공하여, 개선된 작동 신뢰성과 효율성을 위해 역률 보정 및 인버터 동작을 조정한다. 전체 광역 폐루프 제어 시스템에서 이러한 기술들의 사용을 통해, 구성요소에서 요구된 전압 및 전류 정격의 감소로 인한 구성요소의 크기 감소와 더불어 신뢰성 있고 효율적인 전체 시스템이 실현된다. 게다가, 전체 시스템 작동의 효율 증가로 인해, 높은 허용 정격을 갖는 주요 수동 구성요소들이 크게 줄어들 수 있거나, 또는 어떤 경우들에서는 제거될 수도 있다. According to the present invention, a closed loop control system for synchronized synchronous motor control and synchronized switching to reduce EMI generation is provided. Wide area control according to the present invention provides dynamic bus voltage control with dynamic dv / dt control for inverter gate drives. A number of closed loop control parameters are sensed and provided as input to an algorithm related to the optimization of system operation. The integrated control system provides power factor correction control through a dynamic switching method, allowing "0" voltage switching at minimal current. Active EMI filtering significantly reduces common mode and differential mode noise in the system. The control system obtains an estimate of the motor current by measuring only the DC bus voltage provided to the inverter. Adaptive EMI noise reduction, along with an algorithm to synchronize switching between the inverter and the power factor correction circuit, increases the efficiency of the overall system and provides a more reliable and cost-effective overall motor drive system solution. In addition, the system control provides an interactive look ahead control scheme to adjust power factor correction and inverter operation for improved operational reliability and efficiency. Through the use of these techniques in an entire wide area closed loop control system, a reliable and efficient overall system is realized, along with a reduction in the size of the component due to a reduction in the voltage and current ratings required in the component. In addition, due to the increased efficiency of the overall system operation, the main passive components with high permissible ratings can be greatly reduced, or in some cases eliminated.

본 발명은 상기 모터 드라이브 시스템용 파워 컨버터 또는 파워 인버터의 파워 스위치들을 턴온 또는 턴오프할 때, 단위 시간당 전압 변화율에 대한 제어를 제공한다. 제어기로부터의 아날로그 신호는 고전압 게이트 드라이브 집적 회로에 제공되어, 게이트 드라이브에 연결된 파워 스위치를 스위칭하는데 이용되는 단위 시간당 전압의 변화를 지정한다. 일반적으로 하프 브릿지 스위칭 배열에서 나타나는, 하이측(high side)의 고전압 스위치의 경우에, 상기 게이트 커맨드 신호는 하이측의 파워 스위치용 스위칭 전압에 기준이 되도록 레벨 시프트된다. 단위 시간당 전압 변화용 제어 신호는 펄스 폭 변조의 사용을 통해 상기 레벨 시프트된 게이트 커맨드 신호에 적용된다. 상기 게이트 커맨드 신호는 스위칭 이벤트를 시작 및 정지시키기 위한 펄스들로 분할되며, 펄스들의 폭은 상기 스위칭 이벤트에 적용될 단위 시간당 전압 변화율에 대한 바람직한 제어를 나타낸다.The present invention provides control of the rate of change of voltage per unit time when turning on or off the power switches of the power converter or power inverter for the motor drive system. The analog signal from the controller is provided to a high voltage gate drive integrated circuit to specify a change in voltage per unit time used to switch a power switch connected to the gate drive. In the case of a high side high voltage switch, typically shown in a half bridge switching arrangement, the gate command signal is level shifted to be referenced to the switching voltage for the high side power switch. The control signal for voltage change per unit time is applied to the level shifted gate command signal through the use of pulse width modulation. The gate command signal is divided into pulses for starting and stopping a switching event, the width of the pulses representing a desired control of the rate of change of voltage per unit time to be applied to the switching event.

파워 스위치들의 게이트에 인가되는 단위 시간당 전압 변화의 제어를 통한 EMI 노이즈의 제어와 파워 스위치들 내부에서 스위칭 손실들돠의 사이에는 트레이드 오프가 존재한다. 따라서, 본 발명의 상기 제어는 노이즈 레벨들을 변화시키는 최적화된 제어 프로파일, 스위칭 손실들 및 바람직한 제어 프로파일들을 갖는다. 예를 들면, 상기 제어는 차동 모드 노이즈의 감소 및 공통 모드 노이즈의 감소를 개선시키도록 수정될 수 있다. There is a trade off between the control of EMI noise through the control of the voltage change per unit time applied to the gates of the power switches and the switching losses 내부 inside the power switches. Thus, the control of the present invention has an optimized control profile, switching losses and preferred control profiles that vary noise levels. For example, the control can be modified to improve the reduction of differential mode noise and the reduction of common mode noise.

노이즈 신호들은 본 발명에 따라, 상기 노이즈 신호로부터 노이즈 에너지의 표시를 추출하고, 축출된 에너지와 관련된 동기화 신호를 제공함으로써 빠르게 측정될 수 있다. 상기 신호에 관한 정보는, 예를 들면 a/d 컨버터등을 이용하여, 머신 읽기 가능 형식으로 전환된다. 상기 모터 드라이브 시스템 제어기는 상기 노이즈 신호 정보를 시스템에서 노이즈를 소거하는데 사용할 수 있고, 발생된 노이즈를 감소시키거나 또는 다양한 구성요소들의 작동 포인트를 변화시키는데 사용할 수 있다.Noise signals can be quickly measured according to the present invention by extracting an indication of noise energy from the noise signal and providing a synchronization signal associated with the extracted energy. The information about the signal is converted into a machine readable format using, for example, an a / d converter. The motor drive system controller can use the noise signal information to cancel noise in the system, to reduce the generated noise or to change the operating point of various components.

본 발명은 첨부된 그림들을 참조하여 더욱 자세히 설명될 것이다. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 따르면, 전체의 광역 폐루프 모터 제어 시스템이 일반적으로 시스템(10)으로 예시된다. 시스템(10)은 능동 EMI 필터(12), 역률 보정과 파워 컨버터 회로(14), 인버터 회로(16) 및 인버터 제어(18)를 포함한 몇 개의 큰 서브 시스템을 포함한다. 광역 시스템 제어(11)는 전체의 커맨드, 제어와 피드백 회로 및 드라이브 시스템(10)을 작동하기 위한 계산을 제공한다. According to FIG. 1, an overall wide closed loop motor control system is generally illustrated as system 10. System 10 includes several large subsystems, including active EMI filter 12, power factor correction and power converter circuit 14, inverter circuit 16, and inverter control 18. The global system control 11 provides the entire command, control and feedback circuitry and calculations for operating the drive system 10.

능동 EMI 필터(12)는 입력 교류 라인들 L1,L2 및 선택적으로 공통 라인 COM 에서의 공통 및 차동 모드 노이즈를 감지하고, 시스템(10)에서 발생된 노이즈를 없애기 위해 피드백 신호를 공급한다. 회로 선도들을 갖는 다양한 실시예들을 도시하는 능동 EMI 필터(12)에 대한 상세한 설명이 현재 계류중인 미국 특허출원 번호 제 10/.....호 (대리인 관리번호 : IR-2291)에 제공되어 있으며, 이것의 모든 내용들이 참조로서 본 출원에 인용된다. 능동 EMI 필터(12)는 탁월한 노이즈 감소 작동을 하여 시스템(10)에서 전체의 효율과 노이즈 면역을 크게 개선한다. 능동 EMI 필터(12)는 전류 변환 없이 능동 스위칭을 사용하여 시스템(10)의 프런트 엔드에서 공통 및 차동 모드 노이즈를 감지하고 상쇄한다. 능동 EMI 필터(12)에서 전류 변환기를 회피함으로써, 전류 변환기형 필터링 시스템들에 연관된 손실들 없이, 보다 선형적인 노이즈 필터링 작동이 달성된다. 적절하게 구성된 능동 EMI 필터들은, EMI 필터(12)가 작동할 때와 똑같은 원리들로 작동하는 모터 드라이브 시스템(10)의 다른 부분에 위치할 수 있음이 명백하다. Active EMI filter 12 senses common and differential mode noise on input alternating lines L1, L2 and optionally common line COM, and provides a feedback signal to cancel out noise generated in system 10. A detailed description of the active EMI filter 12 showing various embodiments with circuit diagrams is provided in the currently pending US patent application Ser. No. 10 / ..... (Agent No. IR-2291). All of which are hereby incorporated by reference. Active EMI filter 12 has excellent noise reduction operation, which greatly improves overall efficiency and noise immunity in system 10. Active EMI filter 12 senses and cancels common and differential mode noise at the front end of system 10 using active switching without current conversion. By avoiding the current converter in the active EMI filter 12, a more linear noise filtering operation is achieved without the losses associated with current converter type filtering systems. Appropriately configured active EMI filters may be located in other parts of the motor drive system 10 that operate on the same principles as when the EMI filter 12 operates.

PFC 파워 컨버터(14)는 증가된 효율성과 높은 성능을 얻기 위해서 동적 버스 전압 제어 및 스위칭 손실 최소화를 사용한다. PFC 파워 컨버터(14)에서의 스위칭은 제어기(11)에 의해 제어되며, 또한 상기 단위 시간당 전압 변화율(dv/dt)에 대한 제어 신호를 제공한다. PFC 파워 컨버터(14)는 PFC 파워 컨버터의 역률 보정 및 파워 변환에 대한 폐루프 제어를 얻기 위해 작동 파라미터 값들을 지시하는 제어기(11)에 피드백을 제공한다.The PFC power converter 14 uses dynamic bus voltage control and minimizing switching losses to achieve increased efficiency and high performance. The switching in the PFC power converter 14 is controlled by the controller 11 and also provides a control signal for the voltage change rate per unit time dv / dt. The PFC power converter 14 provides feedback to the controller 11 which directs operating parameter values to obtain closed loop control for power factor correction and power conversion of the PFC power converter.

게이트 드라이버(18)는 조절된 게이트 신호를 인버터(16)에서의 스위치들에 제공하도록 제어기(11)로부터 게이트 커맨드 신호를 수신한다. 인버터(16)에 대한 상기 게이트 커맨드 신호들을 구동하는 조절 요소들중 하나는 단위 시간당 전압 변화율이며, 이는 게이트 드라이버(18)에 대해 부과된 전압 스위치의 전압또는 스위치 그룹들을 위해 상기 바람직한 변화율을 표시한다. 따라서, 하기에 더 상세히 기술된 바와 같이, 상기 제어기(11)에 의해 제공된 신호링은 인버터(16)내의 게이팅 스위치들을 위한 동적 dv/dt 제어를 제공한다.Gate driver 18 receives a gate command signal from controller 11 to provide a regulated gate signal to switches in inverter 16. One of the regulating elements driving the gate command signals for inverter 16 is the voltage change rate per unit time, which indicates the desired rate of change for the voltage groups or switch groups of the voltage switch imposed on gate driver 18. . Thus, as described in more detail below, the signaling provided by the controller 11 provides dynamic dv / dt control for the gating switches in the inverter 16.

제어기(11)는 상기 모터 드라이브 라인들 내의 추가적 및 고가의 전류 센서에 대한 요구 없이 모터 드라이브 전류를 재구성하기 위한 신호를 상기 직류내의 션트(shunt)로부터 얻는다. 상기 버스상의 측정법들을 통한 상기 모터 전류 재구성은 미국 특허 출원 번호 10/402,107의 상세한 설명에 기술되어 있으며, 이것은 전반적인 내용은 참조로서 본 출원에 인용된다. 상기 모터 전류 재구성은 제어기(11)의 제어 동작 일부인 공간 벡터 제어 알고리즘에 근거해 있다.The controller 11 obtains a signal from the shunt in the direct current to reconstruct the motor drive current without the need for additional and expensive current sensors in the motor drive lines. The motor current reconstruction via measurements on the bus is described in the detailed description of US Patent Application No. 10 / 402,107, which is incorporated herein by reference in its entirety. The motor current reconstruction is based on a space vector control algorithm that is part of the control operation of the controller 11.

제어기(11)는 시스템(11)을 위한 전반적인 광역 폐루프 제어를 얻기 위해 다수의 조정 기능 및 다수의 동기화 기능을 수행한다. 예를 들어, 제어기(11)는 직류 버스, 능동 EMI 필터(12), 및 PFC 파워 컨버터(14)로부터 상기 센서 정보 및 피드백 정보를 판독하는 동안에 커맨드 신호들을 PFC 파워 컨버터(14) 및 게이트 드라이버(18)에 제공한다. 제어기(11)는 시스템(10)내에서 다수의 최적화 특색들을 달성하기 위해 프로그램된 알고리즘들 및 지능을 작동시킨다. 예를 들어, 제어기(11)은 동적 버스 전압 제어를 제공하는 동안 PFC 파워 컨버터(14)내의 스위칭 손실을 최소화 하기 위해 PFC 파워 컨버터(14)의 동작을 조정한다. 또한 제어기(11)는 비동기 작동에 의해 발생한 합성 EMI를 감소하기 위해 인버터(16) 및 파워 컨버 터(14) 모두에서 동기화된 스위칭 동작을 수행한다. The controller 11 performs a number of coordination functions and a number of synchronizing functions to obtain overall wide closed loop control for the system 11. For example, the controller 11 may output command signals to the PFC power converter 14 and the gate driver while reading the sensor information and the feedback information from the DC bus, the active EMI filter 12, and the PFC power converter 14. 18) to provide. Controller 11 operates the programmed algorithms and intelligence to achieve a number of optimization features in system 10. For example, the controller 11 adjusts the operation of the PFC power converter 14 to minimize switching losses in the PFC power converter 14 while providing dynamic bus voltage control. The controller 11 also performs synchronized switching operations in both the inverter 16 and the power converter 14 to reduce the composite EMI generated by asynchronous operation.

또한, 제어기(11)는 모터 드라이브 제어를 위한 다수의 알고리짐들을 포함한다. 예를 들어, 제어기(11)는 사인파 비감지 제어 알고리즘 기반 시스템(10)내에 존재하는 상기 모터를 구동시키는 게이트 드라이버(18)로 컨버터(16)의 동작을 조정한다. 상기 사인파 비감지 알고리즘은 모터로부터 피트백을 요구하지 않는다. 제어기(11)내에 이용 가능한 다른 알고리즘은 직류 버스 전류 측정 및 공간 벡터 제어 측정법을 기초로한 모터 위상 전류 측정 알고리즘이다. 상기 제어기(11)는 스위칭 손실 프로파일들 및 특징들뿐만 아니라 전도된 EMI 또는 방사된 EMI와 관련된 다수의 입력 파라미터도 갖기 때문에, EMI 및 스위칭 손실들을 감소 및 최소화 하는 운영 시스템(10)을 위한 알고리즘이 이용 가능하다. 다른 작동 가능한 프로파일이 시스템(10)내의 상기 모터 드라이브에 대해 적용됨에 따라, 제어기(11)는 적응 손실 최소화, 버스 전압 제어, 및 EMI 노이즈 감소를 제공한다. 즉, 제어기(11)는 상기 시스템의 특정한 작동 특징에 근거한 동적 제어를 제공하는 적응 알고리즘들을 구비하며, 상기 애플리케이션에 의해 요구된 작동 가능한 특징들을 바람직한 모터 드라이브에 제공한다. 또한, 제어기(11)는 PFC 파워 컨버터(14) 및 인버터(16)의 요구된 작동에 대한 평가를 제공하기 위하여 대화형 룩어헤드 제어(interactive look ahead control)를 사용한다. 바람직한 작동 프로파일 및 경험에 근거한 예측 제어 타입을 구비한 제어(11)는 파워 구성요소 판독에 대한 요구들을 감소시키는 동안에 시스템(10)의 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 캐퍼시터 CBUS는 감소된 비용 및 감소된 패키이징 크기에 따라서 기존 기술에서 요구된 것보다 훨씬 더 작은 파워 비율을 가질 수 있다.The controller 11 also includes a number of algorithms for motor drive control. For example, the controller 11 coordinates the operation of the converter 16 with a gate driver 18 that drives the motor present in the sinusoidal non-sensing control algorithm based system 10. The sinusoidal nonsensing algorithm does not require a pitback from the motor. Other algorithms available in the controller 11 are motor phase current measurement algorithms based on DC bus current measurements and space vector control measurements. Since the controller 11 has not only switching loss profiles and features but also a number of input parameters related to conducted or radiated EMI, an algorithm for the operating system 10 to reduce and minimize EMI and switching losses is provided. Available. As other operational profiles are applied for the motor drive in system 10, controller 11 provides adaptive loss minimization, bus voltage control, and EMI noise reduction. That is, the controller 11 has adaptation algorithms that provide dynamic control based on the specific operating characteristics of the system and provides the desired motor drive with the operable features required by the application. The controller 11 also uses interactive look ahead control to provide an assessment of the required operation of the PFC power converter 14 and inverter 16. Control 11 with predictive control type based on the desired operating profile and experience can increase the efficiency of system 10 while reducing the need for power component reading. For example, capacitor C BUS may have a much smaller power ratio than required in the prior art, depending on the reduced cost and the reduced packaging size.

도 2를 참조하면, 시스템(10)의 상기 파워 스위칭 단계를 위한 상기 dv/dt 제어가 일반적으로 게이트 드라이브(20)로 예시된다. 도 1의 인버터(10) 예시에서, 3개의 다른 게이트 드라이브(20)가 상기 모터에 대한 바람직한 제어 프로파일을 얻을 수 있도록 인버터(16)의 각 하프 브릿지(half bridge)를 제어하는데 사용된다. 게이트 드라이브(20)는 하이측(high side) 및 로우측(low side) 스위치(21,22) 제어에 대한 입력 제어 신호 HIN 및 입력 제어 신호 LIN을 개별적으로 수신한다. 스위치(21,22) 모두가 같은 시기에 있지 않도록, HIN 및 LIN은 구성되고 그리고 조절된다. 그러나, 입력 HIN 및 LIN을 통하여 상기 제어에 의해 제공되는 상기 공간 벡터 제어 방법은 스위치들(21,22) 모두가 같은 시기에 오프(off)되는것을 허용한다.With reference to FIG. 2, the dv / dt control for the power switching phase of system 10 is generally illustrated by gate drive 20. In the example of inverter 10 of FIG. 1, three different gate drives 20 are used to control each half bridge of inverter 16 so as to obtain a desired control profile for the motor. Gate drive 20 receives input control signal HIN and input control signal LIN for high side and low side switch 21, 22 control separately. HIN and LIN are configured and adjusted so that both switches 21 and 22 are not at the same time. However, the space vector control method provided by the control via inputs HIN and LIN allows both switches 21 and 22 to be turned off at the same time.

입력 신호 HIN이 하이측 로직 그라운드(logic ground) 기준 VS를 참조하여 적절한 제어 전압을 얻도록 레벨 시프팅 회로(24)에 대해 제공된다. 레벨 시프팅 회로(24)는 미국 특허번호 5,502,412에 공개된 것과 동일하며, 그것의 전체적인 공개는 여기에 참조로서 편입되어 있다. 따라서, 레벨 시프팅 회로(24)는 상기 라인 전압과 라인 전압 반환치 간의 특정 입력 전위차에 대한 기준으로 제어 신호를 작동시킬 수 있으며, 고정된 그라운드 기준 보다 적은 값들을 가짐으로써 전압 스윙(voltage swing)을 피할수 있다. 하이측 스위치(21)를 다르게 참조하는 레벨 시프팅 회로(24)는 그것 때문에 제어 회로와 상기 고전압간의 신호 또는 통신의 손실을 방지한다.An input signal HIN is provided to the level shifting circuit 24 to obtain an appropriate control voltage with reference to the high side logic ground reference VS. The level shifting circuit 24 is the same as that disclosed in US Pat. No. 5,502,412, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Thus, the level shifting circuit 24 can actuate a control signal as a reference for a particular input potential difference between the line voltage and the line voltage return value, having a value less than a fixed ground reference, thereby causing a voltage swing. Can be avoided. The level shifting circuit 24 which references the high side switch 21 differently prevents the loss of the signal or communication between the control circuit and the high voltage thereby.

또한, 상기 하이측 게이트 드라이브는 상기 dv/dt 비율 신호 TONH 및 TOFFH와 함께 하이측 전압 입력 제어 신호 HIN상에서 작동하는 가변 펄스 발생기(26)를 포함하며, 이는 하기에 더욱 자세히 기술된다. dv/dt 비율 신호 TONH 및 TOFFH는 하이측 스위치(21)에 가해진 상기 전압에 대해 시간당 특정 변화율을 전송하도록 상기 게이트 커맨드 신호 HIN을 조절한다. 입력 HIN에 공급된 게이트 커맨드 신호들은 레벨 시프팅 회로(24)를 작동하는데 요구되는 상기 파워를 감소시키는 펄스로서 제공된다. 따라서, TONH 및 TOFFH는 입력 HIN에 제공된 펄스 길이의 세트 그리고 리셋 펄스 지표를 얻도록 입력 HIN상의 상기 펄스를 조작한다. 상기 레벨 쉬프트 펄스들은 가변 펄스 발생기(26)의 상기 세트 펄스 출력 및 리셋 펄스 출력 모두를 위해 dv/dt 필터(25)에 제공된다. 필터들(25)은 RS 플립플롭(23)에 제공된 상기 세트 그리고 리셋 펄스들의 작은 지연을 유도하며, 이는 게이트 드라이브 회로(27)를 위한 상기 드라이브 로직 커맨드로서 작용한다. 따라서, 플립플롭(23)이 ON으로 세트될 시, 상향 전이(upward transition)가 게이트 드라이브 회로(27)에 제공되고, 그리고 하이 로직 신호가 입력 HIN 상에 제공된 상기 게이트 신호 커맨드에 지시된 지속시간과 같은 지속 시간 동안 게이트 드라이버 회로(27)에 전송된다. 예를 들어, 펄스 지속의 마지막에, 플립플롭(23)은 리셋되어, 상기 입력 신호 상에서 게이트 드라이브 회로(27)에 하이측에서 로우측으로의 전이를 일으키고, 하이측 스위치(21)의 스위치 ON 시간에 대한 간격을 마친다. 또한 필터들(25)에 의해 공급된 상기 세트 및 리셋 신호들은 펄스 대 전압 컨버터(28)에 입력으로서 제공되며, 상기 컨버터는 게이트 드라이브 회로(27)내의 CMOS 드라이버 스위치의 게이트 전압을 제어한다. 따라서, 게이트 전압 제어는 필터들(25)의 펄스 출력 길이로부터 유도된 전압 신호에 더하여 스위치 ON 및 스위치 OFF 신호에 근거하여 결정된다. 이 방법에 따라, 하이측 스위치(21)의 상기 게이트에 적용된 단위 시간당 전압에 대한 변화율은 특정 턴 온 및 턴 오프 프로파일을 위하여 제어된다.The high side gate drive also includes a variable pulse generator 26 operating on a high side voltage input control signal HIN with the dv / dt ratio signals TONH and TOFFH, which is described in more detail below. The dv / dt ratio signals TONH and TOFFH adjust the gate command signal HIN to transmit a specific rate of change with respect to the voltage applied to the high side switch 21. The gate command signals supplied to the input HIN are provided as pulses that reduce the power required to operate the level shifting circuit 24. Thus, TONH and TOFFH manipulate the pulse on input HIN to obtain a set of pulse lengths provided to input HIN and a reset pulse indicator. The level shift pulses are provided to the dv / dt filter 25 for both the set pulse output and the reset pulse output of the variable pulse generator 26. Filters 25 induce a small delay of the set and reset pulses provided to RS flip-flop 23, which serve as the drive logic command for gate drive circuit 27. Thus, when flip-flop 23 is set to ON, an upward transition is provided to gate drive circuit 27, and a duration indicated by the gate signal command provided with a high logic signal on input HIN. Is sent to the gate driver circuit 27 for a duration such as. For example, at the end of the pulse duration, the flip-flop 23 is reset, causing a transition from high side to low side in the gate drive circuit 27 on the input signal, and the switch ON time of the high side switch 21. Finish the gap for. The set and reset signals supplied by the filters 25 are also provided as inputs to the pulse-to-voltage converter 28, which controls the gate voltage of the CMOS driver switch in the gate drive circuit 27. Thus, gate voltage control is determined based on the switch ON and switch OFF signals in addition to the voltage signal derived from the pulse output length of the filters 25. According to this method, the rate of change with respect to the voltage per unit time applied to the gate of the high side switch 21 is controlled for a specific turn on and turn off profile.

로우측 스위치(22)에는, 게이트 커맨드 신호 입력 LIN을 위한 레벨 스위칭 회로가 존재하지 않는다. 따라서, 커맨드 신호 TONL 및 TOFFL의 전압 변화율은 로우측 스위치 드라이버 회로(29)의 게이트 전압 제어에 바로 제공된다. 따라서, 로우측 스위치(22)의 게이트에 적용되는 단위 시간당 전압 변화율은 상기 입력 전압 신호 TONL 및 TOFFL에 의해 바로 제어된다.In the low side switch 22, there is no level switching circuit for the gate command signal input LIN. Thus, the voltage change rates of the command signals TONL and TOFFL are directly provided to the gate voltage control of the low side switch driver circuit 29. Therefore, the voltage change rate per unit time applied to the gate of the low side switch 22 is directly controlled by the input voltage signals TONL and TOFFL.

게이트 드라이브(20)에 대한 상기 dv/dt 제어는 하이측 및 로우측 스위치(21,22)의 게이트들에 전송된 전압 변화율을 제어함으로써, 하프 브릿지 스위칭에 관련된 노이즈를 감소시킨다. 상기 노이지 감소는 시스템의 효율성을 개선하는 동시에 EMI 노이즈 감소를 더욱 강화 하도록 시스템(10)을 위한 광역 폐루프 제어에 기여한다. 도 3을 참조하면, 상기 스위치들내의 손실 대, 상기 파워 스위치들 내의 빠른 dv/dt에 의해 생성된 EMI 노이즈 간의 관계를 도시한 그래프가 제공된다. 특히 최적화된 작동점들은 도 3의 원점에 근접한 부분에 존재하고, 그리고 최적화된 작동점은 작은 직류 버스 전압 값에 대응한다. 상기 능동 EMI 노이즈 및 파워 손실 최적화 알고리즘은 노이즈 및 스위칭 손실에 영향을 미치는 상기 작동 파라미터를 고려함으로서 EMI 노이즈 감소 및 파워 손실 감소에 대한 최선의 애플리케이션 해결책을 찾는다. 예를 들어, 도 3에 예시된바 처럼, 단위 시간당 전압 변 화율 제어를 통한 EMI 노이즈의 감소는 상기 파워 스위치들 내의 손실에 영향을 미치고, 따라서 최적화된 해결책은 작동 설정 점에 근거한 이러한 2가지 관련 고려사항의 균형을 마추는 것이다. The dv / dt control on the gate drive 20 controls the rate of change of voltage transmitted to the gates of the high and low side switches 21, 22, thereby reducing noise associated with half bridge switching. The noise reduction contributes to the wide area closed loop control for the system 10 to further enhance EMI noise reduction while improving the efficiency of the system. Referring to FIG. 3, a graph is provided showing the relationship between loss in the switches versus EMI noise generated by fast dv / dt in the power switches. In particular, the optimized operating points are in the vicinity of the origin of FIG. 3, and the optimized operating points correspond to small DC bus voltage values. The active EMI noise and power loss optimization algorithm finds the best application solution for EMI noise reduction and power loss reduction by considering the operating parameters influencing noise and switching losses. For example, as illustrated in FIG. 3, the reduction of EMI noise through voltage change rate control per unit time affects the losses in the power switches, so the optimized solution is based on the operating set point. Balance your considerations.

상기 최적화 방법을 결정하는 데에서, 선택들이 차동 모드 노이즈 감소 또는 공통 모드 노이즈 감소에 근거하여 만들어 질 수 있다. 차동 모드 노이즈 감소를 위해서는, dv/dt는 상기 스위치 ON 주기 즉, TON 동안 느려지도록 만들어진다. 공통 모드 노이즈 감소를 위해서는, dv/dt는 TON 동안 및 TOFF 동안 모두에서 느려진다.In determining the optimization method, the selections can be made based on differential mode noise reduction or common mode noise reduction. For differential mode noise reduction, dv / dt is made to slow down during the switch ON period, TON. For common mode noise reduction, dv / dt is slowed both during TON and during TOFF.

차동 모드 노이즈의 일 소스 예는 도 4에 제공되어 지며, 이를 위한 양성 모터 전류는 인버터(16)내의 한 쌍의 스위치들의 작동에 근거하여 발생된다. 제 1 스위치 구성에서, 하이측 스위치는 OFF 이고, 그리고 로우측 스위치는 ON 이며, 그리고 모터 전류는 모터 코일을 제공하는 로우측 라인에서 유도된다. 따라서, 상기 로우측 스위치는 오픈(open)되고 그리고 모터 전류는 상기 로우측 스위치에 연결된 프리 휠링 다이오드(free wheeling diode)를 통하여 상기 로우측 라인으로부터 상기 모터 코일로 계속 흐른다. 다음 스위치 시퀀스는 모터 전류를 상기 하이측 라인으로부터 유도하기 위해 상기 하이측 스위치를 닫는 것이다. 전류 방향의 빠른 스위칭은 인버터(16)내에서 높은 프리퀀시 과도 전류를 야기하며, 높은 프리퀀시 차동 모드 노이즈를 발생시킨다.An example of a source of differential mode noise is provided in FIG. 4, where a positive motor current is generated based on the operation of a pair of switches in the inverter 16. In the first switch configuration, the high side switch is OFF, and the low side switch is ON, and motor current is induced in the low side line providing the motor coil. Thus, the low side switch is open and motor current continues to flow from the low side line to the motor coil through a free wheeling diode coupled to the low side switch. The next switch sequence is to close the high side switch to induce motor current from the high side line. Fast switching of the current direction results in high frequency transient currents in the inverter 16 and generates high frequency differential mode noise.

도 5를 참조하면, 차동 모드 노이즈 피드백 및 공통 모드 노이즈 피드백 모두의 충돌의 예가 도시된다. 차동 모드 노이즈는 라인 L1, L2사이의 전압 차이에 관련된 일반적으로 높은 프리퀀시 노이즈로 존재한다. 라인 L1, L2는 차동 모드 노이즈의 충돌을 예시하도록 전기용량적으로 함께 연결되어 모델 되었다. 도 1에 예시된 능동 EMI 필터(12)는 전압을 맞춤으로서 차동 모드 노이즈 및 라인 L1, L2에서 관찰되는 높은 프리퀀시 노이즈 전류를 감소시키도록 작동한다.Referring to FIG. 5, an example of a collision of both differential mode noise feedback and common mode noise feedback is shown. Differential mode noise is typically present with high frequency noise related to the voltage difference between lines L1 and L2. Lines L1 and L2 are modeled capacitively connected together to illustrate the collision of differential mode noise. The active EMI filter 12 illustrated in FIG. 1 operates to reduce the differential mode noise and the high frequency noise current observed in lines L1 and L2 by matching the voltage.

도 5에 예시된 공통 모드 노이즈는 본 파워 라인 L1의 예에서, 그라운드에 전기용량적으로 연결된 파워 라인과 함께 모델 된다. 상기 그라운드 라인내의 전압 차이 또는 상기 그라운드를 통해 흐르는 높은 프리퀀시 노이즈 전류는 상기 파워 라인에 연결되며, 그리고, 전도된 EMI 노이즈 및 방사된 EMI 노이즈 모두를 발생 시킨다. 또한, 도 1에 예시된 능동 EMI 필터(12)는 상기 그라운드 라인에 나타난 상기 높은 프리퀀시 노이즈 전류를 감지 및 상쇄시킴으로서 공통 모드 노이즈를 감소시키도록 구성된다. 능동 EMI 필터(12)가 인버터(16)내의 상기 스위치들과 관련된 상기 dv/dt의 제어를 통한 EMI 노이즈 및 스위칭 손실 최적화와 연동하여 작동될 때, 전체 시스템에서의 EMI 노이즈 및 스위칭 손실 감소가 달성된다.The common mode noise illustrated in FIG. 5 is modeled with a power line capacitively connected to ground in the example of the present power line L1. The voltage difference in the ground line or the high frequency noise current flowing through the ground is coupled to the power line and generates both conducted and radiated EMI noise. In addition, the active EMI filter 12 illustrated in FIG. 1 is configured to reduce common mode noise by sensing and canceling the high frequency noise current present in the ground line. When active EMI filter 12 is operated in conjunction with EMI noise and switching loss optimization through control of the dv / dt associated with the switches in inverter 16, EMI noise and switching loss reduction in the overall system is achieved. do.

시스템(10)의 광역 폐루프 제어의 다른 특징은 빠른 노이즈 감지이며, 이는 높은 주파수 노이즈 전압들 및 전류들을 상쇄 또는 밸러스를 맞춤으로써, 응답 시간을 개선한다. 상기 고속 노이즈 샘플링은 그라운드 라인과 같은 감지된 라인으로부터 상기 노이즈 에너지를 추출하고, 그리고 상기 추출된 에너지를 샘플 및 홀드 회로를 통해 동기 노이즈 신호로 변환함으로써 동작한다. 다음으로, 상기 노이즈 에너지 추출 및 노이즈 동기화는 도 6의 단계(61 및 62)에 예시된다.따라서, 사다리꼴 형상의 파형들로 예시된 상기 동기화된 노이즈 신호들은 플래쉬(flash)한 3 비트 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(66)에서 디지털화된다. 그 결과, 디지털화된 포맷으로 노이즈 신호 파형(63)을 표시하는 동기화된 펄스 시퀀스가 생성된다. 시스템 제어기(11)가 이렇게 얻어진 상기 노이즈 신호 정보를 판독하고, 작동 커맨드를 PFC 파워 컨버터(14) 및 게이트 드라이버(18)에 제공하고, 그리고 상기 노이즈 정보를 시스템(10)의 노이즈 제어 및 손실 감소에 이용되는 적응성 알고리즘내에서 사용한다.Another feature of the global closed loop control of the system 10 is fast noise sensing, which improves response time by canceling or balancing high frequency noise voltages and currents. The high speed noise sampling operates by extracting the noise energy from a sensed line, such as a ground line, and converting the extracted energy into a synchronous noise signal through a sample and hold circuit. Next, the noise energy extraction and noise synchronization are illustrated in steps 61 and 62 of FIG. 6. Thus, the synchronized noise signals illustrated with trapezoidal waveforms are flashed 3-bit analog / digital. It is digitized in the (A / D) converter 66. As a result, a synchronized pulse sequence is generated that represents the noise signal waveform 63 in a digitized format. A system controller 11 reads the noise signal information thus obtained, provides an operation command to the PFC power converter 14 and the gate driver 18, and provides the noise information to the noise control and loss reduction of the system 10. Used within the adaptive algorithm used in.

PFC 파워 컨버터(14)와 인버터(16) 모두에서 파워 스위치의 단위 시간당 전압의 변화를 제어하는 아날로그 dv/dt 제어 신호의 애플리케이션이 다수의 펄스 조절 및 전압 램프 회로들을 통하여 수행된다. 제어기(11)는 관련 파워 스위치에 제공되는 게이트 드라이버들의 게이트 전압을 제어하기 위해 0-3V 범위의 아날로그 전압 신호를 생성한다. 예를 들어, TONH, TOFFH, TONL 그리고 TOFFL 같은 상기 dv/dt 커맨드 신호들은 시간 주기에 관련된 정보를 포함한다. 상기 시간 주기에 관련된 정보는 턴온 및 턴오프 차례를 변경하는 것과 관련된 단위 시간당 전압 변화율을 지연 또는 늦추도록 하는 시간 주기를 포함한다. 도 2에 예시된바 처럼, 가변 펄스 발생기(26)는 상기 아날로그 dv/dt 커맨드 신호 값에 비례하여 100-300 나노세컨드 범위의 펄스를 생성한다. 펄스의 타이밍이 세트 및 리셋 커맨드들을 상기 파워 스위치들에 대한 스위칭 간격의 결정요인으로서 나타낸다. 상기 아날로그 dv/dt 신호 값 및 상기 게이트 커맨드 신호에 관련된 펄스 간격의 길이는 상기 파워 스위치의 교환에 대한 변화율 값을 결정한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 하이측 스위치 제어는 신호 입력 HIN 상의 일련의 스위치 커맨드들로서 제공된 다. 상기 스위치 커맨드들은 상기 스위치 커맨드 및 바람직한 dv/dt 제어를 분류하는 펄스들로 변환된다. 상기 펄스들은 불필요한 파워 소비를 피하기 위해 스위치를 ON 세팅으로 유지하지 않은 상태로 정보를 전송하도록 돕는다. 도 2에 예시된 상기 회로에 따르면, 가변 펄스 발생기(26)는 게이트 입력 제어 신호 HIN의 시작 및 끝단과 동등한 세트 및 리셋 펄스들을 제공한다. 또한, 가변 펄스 발생기(26)는 상기 하이측 파워 스위치에 대한 dv/dt 비율 제어와 관련된 상기 아날로그 입력에 근거하여 상기 시작 및 끝단 펄스들의 길이를 변화시키도록 돕는다.The application of the analog dv / dt control signal to control the change in voltage per unit time of the power switch in both the PFC power converter 14 and the inverter 16 is carried out via a number of pulse regulation and voltage ramp circuits. The controller 11 generates an analog voltage signal in the range of 0-3V to control the gate voltage of the gate drivers provided to the associated power switch. For example, the dv / dt command signals, such as TONH, TOFFH, TONL and TOFFL, contain information relating to the time period. The information related to the time period includes a time period for delaying or slowing the rate of change of voltage per unit time associated with changing the turn on and turn off order. As illustrated in FIG. 2, variable pulse generator 26 generates pulses in the range of 100-300 nanoseconds in proportion to the analog dv / dt command signal value. The timing of the pulses shows set and reset commands as determinants of the switching interval for the power switches. The length of the pulse interval associated with the analog dv / dt signal value and the gate command signal determines the rate of change value for the exchange of the power switch. For example, referring to FIG. 2, the high side switch control is provided as a series of switch commands on signal input HIN. The switch commands are converted into pulses that classify the switch command and the desired dv / dt control. The pulses help transmit information without keeping the switch in the ON setting to avoid unnecessary power consumption. According to the circuit illustrated in FIG. 2, the variable pulse generator 26 provides set and reset pulses equivalent to the start and end of the gate input control signal HIN. The variable pulse generator 26 also helps to vary the length of the start and end pulses based on the analog input associated with dv / dt ratio control for the high side power switch.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 dv/dt 제어 특징의 간단한 도형이 예시된다. 회로(70)는 게이트 드라이브(20)에 대한 하이측 게이트 드라이버의 프런트 엔드와 등가이다. 타이밍 도형이 회로(70)의 동작을 설명하기 위해 도 8에 예시된다. 게이트 커맨드 신호(80)은 상기 2 개의 가변 펄스 발생기(71,72)안의 입력을 예시한다. 펄스 발생기(72)가 리셋 펄스(82)를 생성하는 반면, 펄스 발생기(71)는 ON 또는 세트 펄스(81)를 생성한다. 타이밍 도형(80-82)으로부터 볼 수 있듯이, 리셋 펄스(82)가 게이트 커맨드 신호(80)의 끝단을 표시하는 반면, 세트 펄스(81)는 게이트 커맨드 펄스(80)를 표시한다. 상기 게이트 커맨드 신호를 단일의 긴 게이트 턴온 커맨드 신호가 아닌 펄스들로 적용함으로서, 상기 게이트 드라이버 커맨드는 , 상기 N-채널 레벨 쉬프팅 스위치들(N-channel level shifting)을 긴 시간 주기동안 ON 상태로 유지할때 발생될 수 있는 과도한 손실 없이, 하이측 스위치(21)와 관련된 파워 레벨로 레벨 시프트 될 수 있다. 7 and 8, a simple diagram of the dv / dt control feature is illustrated. Circuit 70 is equivalent to the front end of the high side gate driver for gate drive 20. A timing figure is illustrated in FIG. 8 to explain the operation of the circuit 70. Gate command signal 80 illustrates the input into the two variable pulse generators 71 and 72. Pulse generator 72 generates reset pulse 82, while pulse generator 71 generates ON or set pulse 81. As can be seen from the timing diagrams 80-82, the reset pulse 82 indicates the end of the gate command signal 80, while the set pulse 81 indicates the gate command pulse 80. By applying the gate command signal as pulses rather than a single long gate turn-on command signal, the gate driver command keeps the N-channel level shifting switches ON for a long period of time. It can be level shifted to the power level associated with the high side switch 21 without undue losses that may occur when.

도 2에서는, 펄스들(81 및 82)이 입력 신호 TONH 및 TOFFH로부터 상기 입력 아날로그 dv/dt 비율 커맨들에 근거하는 가변 지속을 구비한 것으로 예시된다. 예를 들어, 도 2의 표시에 따르면, 펄스들(81,82)은 100ns에서 300ns 범위 내에 존재한다. 또한 도 7 및 도 8을 참조하면, 펄스들(81,82)에 근거한 상기 레벨 시프트드 드라이브 신호(level shifted drive signal)들은 다른 것들 가운데에서도 특히 상기 펄스들(81,82)에 대해 특정한 지연을 제공하는 dv/dt 필터로 전송된다. 결과적인 필터된 펄스 열(pulse train)(83,84)은 하이측 스위치(21)를 구동하는 상기 게이트 드라이브 회로(27)(도 2)에서 상기 게이트 커맨드 신호(80)을 재구성하기 위해 플립플롭(76)의 세트 및 리셋에 사용된다. 또한, 펄스 진폭 컨버터들(77,78)이 펄스들(83.84)을 입력하고, 그리고 게이트 전압 제어 신호들 TONV(85) 및 TOFFV(86)를 생성하기 위해 그들상에서 작동한다. 게이트 전압 제어 신호들 TONV 및 TOFFV는 상기 하이측 스위치(21)의 게이트를 동작하는데 사용되는 상기 CMOS 스위치들을 구동한다. 도 8을 참조하면, 신호들 TONV 및 TOFFV가 펄스들(83,84)의 지속에 근거하는 가변 전압 레벨들을 구비한것으로 예시된다. 신호 TONV는 필터된 세트 펄스(83)의 상승 전이(transition)상에서 램프의 상승으로 시작하고, 그리고 펄스(83)의 하강 전이 또는 종단부에서 평평해 진다. 따라서, 펄스(85)는 상기 게이트 드라이브 제어 내에서 모든 신호들이 적절한 전파(propagation)를 얻도록 고정된 기간 동안에 수행되는 상기 전압 값에 머무른다. 비슷하게, 신호 TOFFV는 펄터된 리셋 펄스(84)의 상승 전이 상에서 램프의 상승으로 시작하고, 그리고 필터된 리셋 펄스(84)의 지속기까지 지속된다. 필터된 리셋 펄스(84)의 종단 부에서, 신호 TOFFV는 상기 펄스동안 도달된 상기 전압에서 유지되고, 적절한 게이트 드라이브 제어를 위해 고정된 시간 주기는 모든 제어 신호들의 전파를 다시 허용한다. 신호(85,86)에 대한 펄스 열(83,84)의 비교로부터 명백해진, TONV 및 TOFFV 모두의 상기 램프 상승에 대한 상기 시간 주기는 필터된 세트 및 리셋 펄스들(83,84)의 펄스 지속에 의존한다. 상기 상승의 종단 부에 도달된 값은 상기 게이트 턴온 및 턴 오프 전압이 어떠한 방법으로 상기 하이측 파워 스위치(21)의 스위칭을 조정하는지 표시한다. 제어의 이러한 타입과 함께, 레벨 시프팅 회로(24)(도2)를 통한 게이트 커맨드 신호의 전송에도 불구하고, 하이측 스위치(21)의 게이트 턴온 및 턴 오프를 위한 상기 dv/dt가 간단히 그리고 쉽게 제어 될 수 있다. 도 2로부터 분명히, 로우측 스위칭(22)에 대한 아날로그 dv/dt 비율 제어 신호 TONL 및 TOFFL가 레벨 시프팅 회로를 통한 전이(translation) 요구 없이 게이트 전압 제어들(220,221)과 함께 직접적으로 사용될 수 있다. 대안적으로, 게이트 드라이버(20)에 대한 상기 COM 라인이 입력 제어 신호에 대해 부동인 경우, 상기 로우측 레벨 시프팅 회로는 게이트 드라이브 회로(29) 및 로우측 스위치(22)를 작동시키는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 회로 및 작동은 상기 하이측 회로에 제공된것과 같을 수 있다.In FIG. 2, pulses 81 and 82 are illustrated with variable duration based on the input analog dv / dt ratio commands from input signals TONH and TOFFH. For example, according to the indication of FIG. 2, pulses 81 and 82 are in the range of 100 ns to 300 ns. Referring also to FIGS. 7 and 8, the level shifted drive signals based on pulses 81, 82 have a particular delay among others, in particular for the pulses 81, 82. It is sent to the dv / dt filter provided. The resulting filtered pulse train 83, 84 is flip-flop to reconstruct the gate command signal 80 in the gate drive circuit 27 (FIG. 2) driving the high side switch 21. FIG. Used to set and reset 76. In addition, pulse amplitude converters 77, 78 input pulses 83.84 and operate on them to generate gate voltage control signals TONV 85 and TOFFV 86. Gate voltage control signals TONV and TOFFV drive the CMOS switches used to operate the gate of the high side switch 21. Referring to FIG. 8, the signals TONV and TOFFV are illustrated with variable voltage levels based on the duration of the pulses 83, 84. The signal TONV starts with the rise of the ramp on the rising transition of the filtered set pulse 83 and flattens at the falling transition or end of the pulse 83. Thus, pulse 85 stays at the voltage value that is performed for a fixed period of time so that all signals within the gate drive control obtain proper propagation. Similarly, the signal TOFFV begins with the rise of the ramp on the rising transition of the pulsed reset pulse 84 and continues to the duration of the filtered reset pulse 84. At the end of the filtered reset pulse 84, the signal TOFFV is maintained at the voltage reached during the pulse, and a fixed time period for proper gate drive control again allows propagation of all control signals. The time period for the ramp rise of both TONV and TOFFV, as apparent from the comparison of pulse trains 83,84 to signals 85,86, is the pulse duration of the filtered set and reset pulses 83,84. Depends on The value reached at the end of the rise indicates how the gate turn on and turn off voltages adjust the switching of the high side power switch 21. With this type of control, despite the transfer of the gate command signal through the level shifting circuit 24 (FIG. 2), the dv / dt for gate turn on and turn off of the high side switch 21 is simply and Can be controlled easily. Clearly from FIG. 2, the analog dv / dt ratio control signals TONL and TOFFL for the low side switching 22 can be used directly with the gate voltage controls 220, 221 without the need for translation through the level shifting circuit. . Alternatively, if the COM line to gate driver 20 is floating for an input control signal, the low side level shifting circuit can be used to operate gate drive circuit 29 and low side switch 22. have. In this case, the circuit and operation may be as provided to the high side circuit.

도 2에 예시된 상기 전반적인 게이트 드라이브 회로(20)가 단독 고전압 통합 회로(HVIC: high voltage integrated circuit)상에서 수행될 수 있다는 점은 분명하다. 그런 HVIC는 양성 및 음성 직류 버스 라인들에 대한 연결, 고저(high and low) 게이트 제어 라인 및 고전압 기준 연결(VS)과 함께 입력 HIN, LIN 그리고 dv/dt 비율제어 신호들을 갖는다. HVIC는 도 1에 예시된 다중위상 모터를 구동하기 위한 3개의 레그(leg) 각각에서 사용될 수 있다. 즉, 인버터(16)내에 3개의 예시된 하프 브릿지들은 게이트 드라이버(20)의 구성요소들을 통합하는 HVIC 에 의해 제어된다.It is clear that the overall gate drive circuit 20 illustrated in FIG. 2 can be performed on a single high voltage integrated circuit (HVIC). Such HVICs have input HIN, LIN and dv / dt ratio control signals with connections to positive and negative DC bus lines, high and low gate control lines and high voltage reference connections (VS). The HVIC can be used in each of the three legs for driving the multiphase motor illustrated in FIG. 1. That is, the three illustrated half bridges in the inverter 16 are controlled by the HVIC integrating the components of the gate driver 20.

제어기(11)는 다른 dv/dt 프로파일 및 주어진 실행 기준에 근거한 적응 조절들에 관련된 다수의 알고리즘 및 프로그램들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 매우 시끄러운 환경에서 또는 높은 정밀도 또는 강한 안정성 애플리케이션에서, 상기 dv/dt 비율은 많은 양의 유도된, 전도된, 또는 방사된 EMI를 피하기 위해 매우 낮게 세트될 수 있다. 또한, 상기 dv/dt 세팅들은 차동 모드 또는 공통 모드중 하나에 개별적으로 영향을 주기 위해 턴온 차례 또는 턴온 및 턴 오프 차례 모두에 대해 적용되도록 조절될 수 있다. 상기 dv/dt 제어의 유연한 애플리케이션을 허용함으로서, 스위칭 손실은 특정 노이즈 생산을 타겟하는 동안 최소화될 수 있다. 게이트 전압 제어들(210,211 및 220,221)에 적용된 상기 아날로그 dv/dt 신호들은 주요 스위칭 디바이스들(21,22)의 스위치 ON 시간 또는 스위치 OFF 시간 보다 다소 크거나 또는 대략적으로 동등한 고정된 시간 주기를 위해 바람직한 아날로그 레벨에서 유지된다. 본 발명은 모터 드라이브에만 한정된 것이 아니라, 파워 공급시스템의 큰 집단에 적용 될 수 있다는 것은 명백하다. 따라서 파워 스위치들(21,22)은 MOSFET, 게다가 IGBT와 같은 그러한 MOSgated 디바이스들 일 수 있다. 또한, 상기 dv/dt 비율 제어에 관련된 상기 아날로그 전압들은 상기 CMOS 출력 임피던스를 제어하기 위해 상기 CMOS 트랜지터 출력을 통하여 게이트 드라이버들(27,29)에서 CMOS 스위치들의 게이트들에 영향을 주도록 적용된다. Controller 11 can store a number of algorithms and programs related to adaptive adjustments based on different dv / dt profiles and given performance criteria. For example, in very noisy environments or in high precision or strong stability applications, the dv / dt ratio can be set very low to avoid large amounts of induced, conducted, or radiated EMI. In addition, the dv / dt settings may be adjusted to apply for either the turn on turn or both the turn on and turn off turn to individually affect either the differential mode or the common mode. By allowing flexible application of the dv / dt control, switching losses can be minimized while targeting specific noise production. The analog dv / dt signals applied to gate voltage controls 210, 211 and 220, 221 are preferred for fixed time periods that are somewhat greater than or approximately equivalent to the switch on time or switch off time of the main switching devices 21, 22. Maintained at the analog level. It is clear that the present invention is not limited to motor drives but can be applied to large groups of power supply systems. The power switches 21, 22 may thus be MOSFETs, as well as such MOSgated devices such as IGBTs. In addition, the analog voltages related to the dv / dt ratio control are applied to affect the gates of CMOS switches in gate drivers 27 and 29 through the CMOS transistor output to control the CMOS output impedance.

광역 폐루프 드라이브 시스템은 전반적으로 로버스트(robust) 및 노이즈 저 항 시스템을 수행하도록 다양한 구성요소 및 노이즈 감소 기술들의 조정을 통하여 기존 기술 시스템들을 넘어서는 다수의 강점을 달성한다고 설명된다. 능동 EMI 필터는 전류 변환기의 사용 없이 입력 교류 라인들로부터 공통 및 차동 모드 노이즈를 능동적으로 필터하기 위해 사용된다. 상기 필터링은 상기 직류 버스 출력 단에서 사용될 수 있다. PFC 제어를 구비한 buck/boost 컨버터가 상기 교류 라인 상에서 실재적인 저항 부하로 나타나는 동안에 직류 버스 전압을 얻도록 제공된다. 상기 파워 컨버터는 스위칭 손실들을 감소하기 위해 능동적으로 제어되며, 동시에 수신된 노이즈와 같은 그런 동적 및 환경적인 벡터들에 근거하여 동적 버스 전압 제어를 달성한다. 또한, 상기 PFC 컨버터 내의 상기 스위치는 발생된 노이즈를 더욱 감소하기 위해 동적 dv/dt 제어를 사용하고, 그리고 EMI 생성을 더욱 감소하기 위해 상기 시스템 인버터내에서 상기 스위치들과 관련하여 동작되어진다. 인버터 스위치들은 과도 및 노이즈 발생 이벤트들을 감소하기 위해 동적 dv/dt 기술과 함께 제어된다. 상기 시스템 제어에서 실행되는 사인파 비감지 제어 알고리즘은 증가된 효율성과 함께 높은 수행능력을 생성한다. 모터 전류 위상 측정은 상기 공간 벡터 제어 알고리즘에 근거하는 직류 버스 전류 측정법과 함께 처리되며, 또한 상기 시스템 제어기 내에서 실행된다. 다양한 시스템 요소의 동적 제어는 EMI 노이즈 감소 및 스위칭 손실 감소에 대해 시스템을 최적화 한다. 상기 시스템 제어기 내의 적응형 알고리즘은 더욱 효과적인 노이즈 감소 및 시스템 효율성 개선을 제공하도록 폐루프 EMI 노이즈 감소 제어를 제공한다. 상기 시스템 스위치들은 노이즈 생성 또는 스위칭 손실 이벤트들이 존재하는 작동 프로파일들에 대해 예측 및 보정하기 위해 대화형 룩어헤드 제어(interactive look ahead control)와 함께 작동된다. Wide area closed loop drive systems are described as achieving a number of strengths over existing technology systems through the coordination of various components and noise reduction techniques to perform a robust and noise resistant system as a whole. Active EMI filters are used to actively filter common and differential mode noise from input AC lines without the use of current transducers. The filtering may be used at the DC bus output stage. A buck / boost converter with PFC control is provided to obtain a DC bus voltage while appearing as a practical resistive load on the AC line. The power converter is actively controlled to reduce switching losses and at the same time achieves dynamic bus voltage control based on such dynamic and environmental vectors such as received noise. In addition, the switch in the PFC converter uses dynamic dv / dt control to further reduce the generated noise, and is operated in conjunction with the switches in the system inverter to further reduce EMI generation. Inverter switches are controlled with dynamic dv / dt technology to reduce transient and noise generating events. The sinusoidal non-sensing control algorithm implemented in the system control produces high performance with increased efficiency. Motor current phase measurement is processed in conjunction with a DC bus current measurement method based on the space vector control algorithm, and is also performed within the system controller. Dynamic control of various system elements optimizes the system for reduced EMI noise and reduced switching losses. The adaptive algorithm in the system controller provides closed loop EMI noise reduction control to provide more effective noise reduction and system efficiency improvement. The system switches operate in conjunction with interactive look ahead control to predict and correct for operational profiles in which noise generation or switching loss events exist.

본 발명이 특정 실시예들에 관련되어 설명되었으나, 그것에 관하여 많은 다른 변형 및 보정 그리고 다른 사용예들이 당업자들에게는 명백하다. 따라서, 본 발명이 여기에 기술된 것뿐만 아니라. 청구항들에 의해 한정되는 것이 바람직하다.While the present invention has been described in connection with specific embodiments, many other variations and corrections and other uses are apparent to those skilled in the art. Thus, the invention is not only described herein. It is preferred to be defined by the claims.

본 발명에 따르면 EMI 및 스위칭 손실을 감소시키며, 게이트 드라이브 신호의 변화율을 제어할 수 있는 폐루프 파워 제어 시스템이 제공된다.The present invention provides a closed loop power control system that reduces EMI and switching losses and can control the rate of change of the gate drive signal.

Claims (5)

파워 스위치용 게이트 드라이버로서:As the gate driver for the power switch: 상기 파워 스위치를 턴온하는것과 턴오프하는것 중 적어도 하나를 위한, 상기 파워 스위치의 게이트에 연결된 게이트 드라이브 회로와;A gate drive circuit coupled to the gate of the power switch for at least one of turning on and off the power switch; 상기 파워 스위치를 턴온하는것과 턴오프하는것 중 적어도 하나를 수행하는 동안에 상기 파워 스위치의 상기 게이트에 인가되는 전압을 제어하기 위한, 상기 게이트 드라이브 회로내의 게이트 전압 제어 회로와; 그리고A gate voltage control circuit in the gate drive circuit for controlling a voltage applied to the gate of the power switch during at least one of turning on and turning off the power switch; And 상기 게이트 전압 제어 회로에 공급됨과 아울러, 단위 시간당 전압 변화율을 나타내는 신호- 상기 신호는 상기 파워 스위치를 턴온하는것과 턴오프하는것 중 적어도 하나를 수행하는 경우에 적용된다 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치용 게이트 드라이버.And a signal indicative of a rate of change in voltage per unit time, the signal being applied to the gate voltage control circuit, the signal being applied when the at least one of turning on and turning off the power switch is performed. Gate driver for the switch. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 드라이버의 기준을 고전압 기준으로 시프팅시키기 위한 레벨 시프팅 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 드라이버.And a level shifting circuit for shifting the reference of the gate driver to a high voltage reference. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레벨 시프팅 회로에 연결되어, 상기 레벨 시프팅 회로에 상기 파워 스위치용 게이트 커맨트의 시작과 끝을 나타내는 펄스들을 제공하는 가변 펄스 폭 발 생기를 더 포함하며,A variable pulse width generator coupled to the level shifting circuit for providing pulses indicative of the beginning and end of the gate command for the power switch to the level shifting circuit; 여기서 상기 펄스들은 필요한 dv/dt제어 파라미터에 따라 폭이 변하는 것을 특징으로 하는 게이트 드라이버.Wherein the pulses vary in width depending on the required dv / dt control parameter. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 레벨 시프팅 회로에 연결되어, 입력 펄스의 폭에 근거하여 아날로그 전압 레벨을 제공하는 펄스/전압 컨버터를 더 포함하며, A pulse / voltage converter coupled to the level shifting circuit for providing an analog voltage level based on the width of an input pulse, 여기서 상기 아날로그 전압 레벨은 상기 게이트 전압 제어 회로에 인가되는 것을 특징으로 하는 게이트 드라이버.Wherein the analog voltage level is applied to the gate voltage control circuit. 노이즈를 감소시키도록 모터 드라이브 시스템을 제어하는 방법으로서:As a way to control the motor drive system to reduce noise: 상기 모터 드라이브 시스템내의 파워 스위치의 게이트를 위한 단위 시간당 필요한 변화율에 관련된 신호를 제공하는 단계와;Providing a signal relating to a required rate of change per unit time for a gate of a power switch in said motor drive system; 상기 파워 스위치용 게이트 드라이버에 상기 신호를 인가하는 단계와;Applying the signal to the power switch gate driver; 상기 신호에 기초하여 상기 파워 스위치의 턴온 또는 턴오프 시간을 변화시키는 단계와; 그리고Varying the turn on or turn off time of the power switch based on the signal; And 상기 파워 스위치의 턴온 또는 턴오프 시간을 변화시킴으로써, 상기 파워 스위치내의 노이즈 감소와 스위칭 손실간의 적응적인 트레이드 오프에 기초하여 상기 신호를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈를 감소시키도록 모터 드라이브 시스템을 제어하는 방법.Correcting the signal based on an adaptive trade-off between noise reduction and switching loss in the power switch by varying the turn on or turn off time of the power switch. How to control your system.
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