KR101199634B1 - 3상 브러시리스 ｄｃ 모터의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

3상 브러시리스 ｄｃ 모터의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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김태연
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 3상 브러시리스(Brushless) DC 모터의 제어 장치에 있어서, 3상 브러시리스 DC 모터부와, 직류전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급하는 3상 인버터부와, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차(Zero-Crossing)점을 추출하는 영교차점 추출부와, 상기 영교차점 추출부의 출력신호에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하고, 상기 3상 인버터부의 스위칭 신호를 공급하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

3상 브러시리스 ＤＣ 모터의 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING 3-PHASE BRUSHLESS DC MOTOR}
본 발명은 홀센서 및 브러시가 없는 3상 직류모터의 저속 구동을 제어하고자 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3상 BLDC(Brushless Direct Current)모터는 브러쉬, 정류자 등 기계적인 접촉부를 없애고 이것을 전기적으로 바꾸어 놓은 모터를 말한다. 기계적인 접촉부가 없으므로 BLDC 모터는 고속, 노이즈 발생 억제, 브러쉬 마모 등을 방지할 수 있으며, 구조가 간단하고 효율이 높아 산업분야에서 널리 사용되고 있다.
3상 브러시리스 직류 전동기는 회전자 자속이 영구자석의 자계와 동기되어 회전함으로써 회전자의 위치정보가 반드시 필요하며 이를 위해 홀센서와 같은 위치검출장치가 사용된다.
그러나 회전자 위치검출장치의 장착은 전동기의 가격 및 부피를 상승시킬 뿐 만 아니라 고장에 의해 신뢰성을 저하시키고 전자파 장애 등 다양한 문제를 유발시킨다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 회전자 위치검출장치 없이 전동기를 구동시킬 수 있는 센서리스 구동 방법 및 회로가 개시되어 있으며 이 중 대부분은 전동기 회전 시 각 상의 고정자 코일에서 발생하는 역기전력을 추출하고 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 을 이용하여 회전자의 위치정보 및 각 상전류의 전환 시점을 추정하여 전동기를 구동한다.
그런데, 상기 센서리스 구동 방법 및 회로는 일반적으로 전동기 제작 시 고려되지 않은 중성점을 이용해야만 상 전압을 직접 측정할 수 있기 때문에 상 역기전력 및 영교차점을 추출할 수 있는 한계가 있다.
또한, 단자 전압을 측정하여 이를 전동기 구동 전압의 절반과 비교하여 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출하므로 이를 이용하여 전동기를 구동하는 방법 및 회로는 역기전력의 크기가 작은 저속 구동 영역에서 사용할 수 없을 뿐만 아니라 펄스 폭 변조 방식에 의해 구동되는 전동기의 단자 전압에 고속 스위칭에 의한 잡음 성분이 포함되어 있는 문제점이 발생할 뿐만 아니라, 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 전동기의 상전류 전환 시점은 전기각 30도의 위상 차이가 있으므로 전동기의 토크 성능을 최대한 보장하기 위해서는 위상 차이를 보상하기 위한 부가적인 방식이 필요하다.
따라서, 본 발명은 홀센서 신호와 같이 3상 브러시리스 DC 모터의 상전류 전환 시점과 일치하고, 동시에 저속 구동 영역에서도 추출 가능한 신호를 발생시키며 이를 이용하여 3상 브러시리스 DC 모터 구동 시 토크 맥동의 최소화가 가능한 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 견지에 따르면, 3상 브러시리스(Brushless) DC 모터의 제어 장치에 있어서, 3상 브러시리스 DC 모터부와, 직류전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급하는 3상 인버터부와, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차(Zero-Crossing)점을 추출하는 영교차점 추출부와, 상기 영교차점 추출부의 출력신호에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하고, 상기 3상 인버터부의 스위칭 신호를 공급하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법에 있어서, 전압 공급부로부터의 교류전압을 직류 입력 전압으로 변환하고, 상기 변환된 직류 입력 전압을 3상 교류전압으로 변환하여 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급하는 과정과, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출하는 과정과, 상기 추출된 영교차점에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하는 과정과, 상기 결정된 회전자의 위치 및 정류 시점을 근거로 3상 인버터부를 스위칭하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 단자 간 전압으로부터 직접적으로 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출할 수 있고 이는 3상 브러시리스 DC 모터 입력 전압의 영점과 비교하여 발생되므로 저속 구동 영역에서도 이용할 수 있을 뿐만 아니라 홀센서 출력신호와 같이 3상 브러시리스 DC 모터의 상전류 전환 시점과 정확히 일치하므로 부가적인 위상 보상 방법이나 회로 없이 이를 이용하여 센서리스 구동이 가능하며 3상 브러시리스 DC 모터 구동 시 상전류 전환 시점의 불일치로 인해 발생하는 토크 맥동을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치의 구성을 보인 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 상전류 전환 시점과 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 단자 간 전압과 상 역기전력간 차전압의 관계를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치에서 영교차점 추출부에 관한 회로도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 구동회로의 출력신호와 홀센서 출력 신호의 비교를 도시한 파형.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법에 관한 개략적인 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명은 브러시가 없는 3상 직류모터(Three Phase Brushless DC Motor; 이하 '3상 브러시리스 DC 모터'라고 약칭함)의 저속 구동 제어에 관한 것으로, 홀센서를 구비하지 않고 상 역기전력간 차전압이 포함된 단자 간 전압과 상기 3상 브러시리스 DC 모터 입력전압의 영점을 비교하여 3상 브러시리스 DC 모터의 상전류 전환 시점과 일치하는 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출한 후, 부가적인 위상 보상 없이 상기 추출된 영교차점에 직접 대응하여 3상 브러시리스 DC 모터를 정류시킴으로써 구동 시 발생하는 토크의 맥동을 최소화하는 기술을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치에 관해 도 1을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치는 전원공급부(100)와, 직류 입력 전압부(110)와, 3상 인버터부(112)와, 3상 브러시리스 DC 모터부(114)와, 영교차점 추출부(116) 및 제어부(118)을 포함한다.
상기 전원공급부(100)는 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 구동을 위한전압을 공급한다.
상기 직류 입력 전압부(110)은 상기 전원공급부(100)로부터의 교류전압을 직류 입력 전압으로 변환한다.
상기 3상 인버터부(112)는 직류 입력 전압부(110)로부터 입력된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)에 공급한다.
상기 영교차점 추출부(116)은 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 각 단자 전압을부터 상 역기전력간 차전압의 영교차(Zero-Crossing)점을 추출한다. 이때, 상기 영교차점은 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 역기전력의 부호가 바뀌는 시점으로부터 회전자의 위치를 파악하는 점을 의미하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점은 해당 상전류의 전환 시점과 일치하고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점 출력신호의 파형은 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 회전자 위치 검출에 이용되는 홀센서 출력신호의 파형과 동일하다.
또한, 여기서 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 각 상은 U상, V상 및 W상이고, 3상 브러시리스 DC 모터부(114)는 고정자(stator, 미도시)와 회전자(rotator, 미도시)를 포함한다. 상기 고정자가 각각 서로 다른 위상을 가지는 3개의 전류들을 수신하면 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 회전자가 회전한다.
상기 제어부(118)는 영교차점 추출부(116)의 출력신호에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하고, 상기 3상 인버터부(112)의 스위칭 신호를 공급한다.
더욱 상세하게는, 상기 제어부(118)는 상전류 전환부(122) 및 펄스폭 변조부(120)을 포함하는 것으로, 상기 상전류 전환부(122)는 상기 영교차점 추출부(116)로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 회전자 위치를 판별하고, 상기 판별된 회전자 위치를 근거로 정류시점을 결정하여 상기 3상 인버터부(112)를 구동시킨다.
또한, 상기 펄스폭 변조부(120)는 상기 3상 인버터부(112)를 스위칭하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 회전 속도 가변을 수행한다.
그리고, 상기 제어부(118)은 상기 3상 인버터부(112)를 스위칭하기 위한 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 브러시와 정류자 역할을 수행한다.
이때, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 각 상전압은 하기의 [수학식 1]과 같이 상전류에 의한 성분과 역기전력 및 중성점 전압을 포함한다.
Figure 112011054709719-pat00001
(여기서, V a , V b , V c :상전압, i a , i b , i c : 상전류, e a , e b , ec : 상 역기전력, V n : 중성점 전압)
또한, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 각 단자 전압은 중성점 전압이 소거되고, 상 역기전력간 차전압이 포함된 하기의 [수학식 2]로부터 획득 가능하다.
Figure 112011054709719-pat00002
(여기서, Vac , Vba, Vcb :해당 상전압 차, iac , iba , icb : 해당 상전류 차, eac , eba , ecb : 해당 상 역기전력간 차전압)
이때, 도 3을 참조하면, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)의 단자 간 전압의 영교차점은 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 동일 시점에 발생하므로, 상기 발생된 영교차점을 검출하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동한다.
상기 3상 브러시리스 DC 모터부(114)는 제1상으로부터 제2상으로의 통전에서 상기 제2상으로부터 제3상으로의 120도 통전 방식을 이용하는 모터이다.
여기서, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치에서 영교차점 추출부에 관한 회로도이며, 상기 영교차점 추출부는 단자 간 전압 추출부(410)와, 영점 비교부(412) 및 신호 전송부(414)를 포함한다.
상기 단자 간 전압 추출부(410)은 3상 브러시리스 DC 모터부로부터 각 상의 단자 전압을 입력받아 차동 증폭기를 이용하여 상 역기전력간 차전압이 포함된다.
상기 영점 비교부(412)는 상기 단자 간 전압 추출부(410)로부터 입력된 단자 간 전압을 비교기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 입력전압의 영점과 비교하여 출력한다.
이때, 상기 영점 비교부(412)는 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 크기가 양인 구간에서는 상기 비교기 입력전압의 양전압, 음인 구간에서는 영전압인 구형 신호를 발생시키고, 상기 영점 비교부(412)의 출력신호는 영점과 비교하여 발생하거나 혹은 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 구동 초기의 저속 영역에서 발생하는 것으로, 상기 출력신호의 상승지점과 하강지점은 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 일치한다.
계속해서, 상기 신호 전송부(414)는 상기 영점 비교부(412)로부터 입력된 신호를 광 결합기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 입력전압과 전기적으로 절연시키고, 잡음을 제거하여 출력한다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치에 대해서 살펴보았다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법에 대해 도 6을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법에 관한 개략적인 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 610 과정에서 전압 공급부로부터의 교류전압을 직류 입력 전압으로 변환한다.
612 과정에서는 상기 변환된 직류 입력 전압을 3상 교류전압으로 변환하고, 614 과정에서 상기 변환된 3상 교류전압을 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급한다.
그리고, 616 과정에서 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출한다.
더욱 상세하게는, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부로부터 각 상의 단자 전압을 입력받아 차동 증폭기를 이용하여 상 역기전력간 차전압이 포함되는 것으로, 이로부터 입력된 단자 간 전압을 비교기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 입력전압의 영점과 비교하여 출력한다.
이때, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 크기가 양인 구간에서는 상기 비교기 입력전압의 양전압, 음인 구간에서는 영전압인 구형 신호를 발생시키고, 상기 발생된 출력신호는 영점과 비교하여 발생하거나 혹은 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 구동 초기의 저속 영역에서 발생하는 것으로, 상기 출력신호의 상승지점과 하강지점은 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 일치한다.
이때, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 상전압은 하기의 [수학식 3]과 같이 상전류에 의한 성분과 역기전력 및 중성점 전압을 포함한다.
Figure 112011054709719-pat00003
(여기서, V a , V b , V c :상전압, i a , i b , i c : 상전류, e a , e b , ec : 상 역기전력, V n : 중성점 전압)
또한, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압은 중성점 전압이 소거되고, 상 역기전력간 차전압이 포함된 하기의 [수학식 4]로부터 획득 가능하다.
Figure 112011054709719-pat00004
(여기서, Vac , Vba, Vcb :해당 상전압 차, iac , iba , icb : 해당 상전류 차, eac , eba , ecb : 해당 상 역기전력간 차전압)
그리고, 상기 영교차점은 3상 브러시리스 DC 모터부의 역기전력의 부호가 바뀌는 시점으로부터 회전자의 위치를 파악하는 점을 의미하는 것으로, 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점은 해당 상전류의 전환 시점과 일치하고, 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점 출력신호의 파형은 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자 위치 검출에 이용되는 홀센서 출력신호의 파형과 동일하다.
또한, 여기서 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 상은 U상, V상 및 W상이고, 3상 브러시리스 DC 모터부는 고정자(stator)와 회전자(rotator)를 포함한다. 상기 고정자가 각각 서로 다른 위상을 가지는 3개의 전류들을 수신하면 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자가 회전한다.
계속해서, 618 과정에서 상기 616 과정에서 추출된 영교차점에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하고, 620 과정에서 상기 결정된 회전자의 위치 및 정류 시점을 근거로 3상 인버터부를 스위칭하여 622 과정에서 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동한다.
상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 영교차점은 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 동일 시점에 발생하므로, 상기 발생된 영교차점을 검출하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동한다.
그리고, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부는 제1상으로부터 제2상으로의 통전에서 상기 제2상으로부터 제3상으로의 120도 통전 방식을 이용하는 모터이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법 및 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
110: 직류 입력 전압부 112: 3상 인버터부
114: 3상 브러시리스 DC 모터부 116: 영교차점 추출부
118: 제어부

Claims (20)

  1. 3상 브러시리스(Brushless) DC 모터의 제어 장치에 있어서,
    3상 브러시리스 DC 모터부와,
    직류전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급하는 3상 인버터부와,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차(Zero-Crossing)점을 추출하는 영교차점 추출부와,
    상기 영교차점 추출부의 출력신호에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하고, 상기 3상 인버터부의 스위칭 신호를 공급하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 상전압은 하기의 수학식 5와 같이 상전류에 의한 성분과 역기전력 및 중성점 전압을 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
    Figure 112011054709719-pat00005

    (여기서, V a , V b , V c :상전압, i a , i b , i c : 상전류, e a , e b , ec : 상 역기전력, V n : 중성점 전압)
  3. 제1항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압은,
    중성점 전압이 소거되고, 상 역기전력간 차전압이 포함된 하기의 수학식 6으로부터 획득 가능함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
    Figure 112012084526484-pat00006

    (여기서, Vac , Vba, Vcb :해당 상전압 차, iac , iba , icb : 해당 상전류 차, eac , eba , ecb : 해당 상 역기전력간 차전압)
  4. 제1항에 있어서, 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점은,
    해당 상전류의 전환 시점과 일치함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 영교차점은 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 동일 시점에 발생하고, 상기 발생된 영교차점을 검출하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동함을 특징을 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 영교차점 추출부는,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부로부터 각 상의 단자 전압을 입력받아 차동 증폭기를 이용하여 상 역기전력간 차전압이 포함된 단자 간 전압을 발생하는 단자 간 전압 추출부와,
    상기 단자 간 전압 추출부로부터 입력된 단자 간 전압을 비교기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 입력전압의 영점과 비교하여 출력하는 영점 비교부와,
    상기 영점 비교부로부터 입력된 신호를 광 결합기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 입력전압과 전기적으로 절연시키고, 잡음을 제거하여 상기 제어부로 출력하는 신호 전송부를 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 영점 비교부는,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 크기가 양인 구간에서는 상기 비교기 입력전압의 양전압, 음인 구간에서는 영전압인 구형 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 영점 비교부의 출력신호는 영점과 비교하여 발생하거나 혹은 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 구동 초기의 저속 영역에서 발생하는 것으로, 상기 출력신호의 상승지점과 하강지점은 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 일치함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 영교차점 추출부로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자 위치를 판별하고, 상기 판별된 회전자 위치를 근거로 정류시점을 결정하여 상기 3상 인버터부를 구동시키는 상전류 전환부와,
    상기 3상 인버터부를 스위칭하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전 속도 가변을 수행하는 펄스폭 변조부를 포함하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부는,
    제1상으로부터 제2상으로의 통전에서 상기 제2상으로부터 제3상으로의 120도 통전 방식을 이용하는 모터임을 특징을 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점 출력신호의 파형은 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 회전자 위치 검출에 이용되는 홀센서 출력신호의 파형과 동일함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 영교차점은,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 역기전력의 부호가 바뀌는 시점으로부터 회전의 위치를 파악하는 시점임을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    전원 공급부와,
    상기 전원 공급부로부터의 교류전압을 직류 입력 전압으로 변환하는 직류 입력 전압부를 더 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 3상 인버터부를 스위칭하기 위한 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 3상 브러시리스 DC 모터부의 브러시와 정류자 역할을 수행함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 장치.
  15. 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법에 있어서,
    전압 공급부로부터의 교류전압을 직류 입력 전압으로 변환하고, 상기 변환된 직류 입력 전압을 3상 교류전압으로 변환하여 3상 브러시리스 DC 모터부에 공급하는 과정과,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압으로부터 상 역기전력간 차전압의 영교차점을 추출하는 과정과,
    상기 추출된 영교차점에 따라 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 회전자의 위치 및 정류 시점을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 회전자의 위치 및 정류 시점을 근거로 3상 인버터부를 스위칭하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 상전압은 하기의 수학식 7과 같이 상전류에 의한 성분과 역기전력 및 중성점 전압을 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
    Figure 112011054709719-pat00007

    (여기서, V a , V b , V c :상전압, i a , i b , i c : 상전류, e a , e b , ec : 상 역기전력, V n : 중성점 전압)
  17. 제15항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 각 단자 전압은,
    중성점 전압이 소거되고, 상 역기전력간 차전압이 포함된 하기의 수학식 8로부터 획득 가능함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
    Figure 112012084526484-pat00008

    (여기서, Vac , Vba, Vcb :해당 상전압 차, iac , iba , icb : 해당 상전류 차, eac , eba , ecb : 해당 상 역기전력간 차전압)
  18. 제15항에 있어서, 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점은,
    해당 상전류의 전환 시점과 일치함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 단자 간 전압의 영교차점은 상기 상 역기전력간 차전압의 영교차점과 동일 시점에 발생하고, 상기 발생된 영교차점을 검출하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부를 구동함을 특징을 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 영교차점을 추출하는 과정과,
    상기 3상 브러시리스 DC 모터부로부터 각 상의 단자 전압을 입력받아 차동 증폭기를 이용하여 상 역기전력간 차전압이 포함된 단자 간 전압을 발생하는 과정과,
    상기 발생된 단자 간 전압을 비교기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부 입력전압의 영점과 비교하여 출력하는 과정과,
    상기 출력된 신호를 광 결합기를 이용하여 상기 3상 브러시리스 DC 모터부의 입력전압과 전기적으로 절연시키고, 잡음을 제거하여 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 3상 브러시리스 DC 모터의 제어 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103973180A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 天津大学 一种用于无刷直流电机的反电势过零点检测方法
KR101686345B1 (ko) * 2015-09-10 2016-12-13 서강대학교산학협력단 역기전력 검출 회로 및 이를 이용한 센서리스 브러시리스 직류모터 구동 제어 장치
KR101733878B1 (ko) * 2015-09-10 2017-05-08 서강대학교산학협력단 강압 변환 회로 및 이를 이용한 센서리스 브러시리스 직류모터 구동 제어 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000184775A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd ブラシレスモータの駆動制御装置及び駆動制御方法
JP2007074834A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Aisin Seiki Co Ltd センサレスモータの起動装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000184775A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd ブラシレスモータの駆動制御装置及び駆動制御方法
JP2007074834A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Aisin Seiki Co Ltd センサレスモータの起動装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
문지우외 3. 센서리스 구동 방식을 이용한 BLDC 전동기의 토크리플 저감에 관한 연구. 2006년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집. 2006.07. pp. 1018~1019.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103973180A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 天津大学 一种用于无刷直流电机的反电势过零点检测方法
KR101686345B1 (ko) * 2015-09-10 2016-12-13 서강대학교산학협력단 역기전력 검출 회로 및 이를 이용한 센서리스 브러시리스 직류모터 구동 제어 장치
KR101733878B1 (ko) * 2015-09-10 2017-05-08 서강대학교산학협력단 강압 변환 회로 및 이를 이용한 센서리스 브러시리스 직류모터 구동 제어 장치

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